Persze a fizikából nem száműzheted a matematikát, mert ahogyan Galilei is helyesen megállapította, "a természet a matematika nyelvén beszél". Ezért a fizikai mérésekből is úgy jön ki a bizonyíték, hogy közben számolnunk is kell, és tudni kell, hogy mely képletettel, hogyan és miért.
A sötét anyag létezésére vonatkozó fizikai bizonyítás menete a következő:
1.) A csillagoknak a tömegét meg tudjuk becsülni a fényességükből, fajtájukból (spektrumukból) és távolságukból. Ebben akár tévedhetünk is, kifejezetten nagyot is, de mégsem gond, mert a számításból később úgyis kiesik, ha a látható csillagok tömegéhez képest RELATÍVE akarjuk megadni a sötét anyag tömegét, márpedig pontosan ezt akarjuk tenni (százalékokkal dolgozni).
2.) Newton törvényeivel kiszámolhatjuk, hogy amikor egy csillag keringő mozgást végez mondjuk a saját galaxisa centruma körül, akkor ehhez mekkora tömegnek kell lennie a csillag pályáján belül (NEM kell pont a centrumban lennie!). Ehhez azonban ismerni kell a csillag sebességét.
3.) A csillagok keringési sebességét viszont meg tudjuk állapítani a Doppler-effektus segítségével, mert az nem csak a hangra, hanem a fényre is működik. Ennek a lényege ugyebár az, hogy ha hozzánk éppen közeledik a hullámforrás, akkor az újabb és újabb hullámhegyeknek egyre rövidebb utakat kell megtennük, és ezért magasabb frekvenciát észlelünk, amikor pedig távolodik, akkor alacsonyabbat. Erre pontos képletet tudunk levezetni.
4.) Nos tehát, látjuk a csillag keringő mozgásának a sebességét, és a pályájának a (szintén látott) sugarából ki tudjuk számolni, hogy mekkora az ún. centripetális gyorsulása, azaz mennyire gyorsítja "valami" a galaxis közepe felé. Elvileg "angyalok" és "istenek" is gyakorolhatnának ilyen hatást (Kepler idejében még komolyan felvetődött!), de Newton óta a GRAVITÁCIÓT tekintjük a helyes magyarázatnak.
5.) Igen ám, de ha meghatározzuk az adott nagyságú centripetális gyorsítást létrehozni képes tömeget, akkor arra tipikusan néhányszor nagyobb értéket kapunk, mint amit a látható csillagok tömegeiből kiadódik.
6.) Tehát vagy az van, hogy nem látunk minden csillagot (sőt, esetleg a többségüket), vagy az anyag nagyobb része nem is valamilyen csillag formájában van jelen, hanem másképp, láthatatlanul.
7.) Ezen a ponton szoktak egy TÉVES hipotézist tenni, miszerint ha nem láthatatlan csillagok, akkor biztosan "hiodrogén gázfelhők" lehetnek a háttérben, de ez NEM igaz, mert az Univerzum túlnyomó többsége 2.7 K-en van, ezért a hidrogén nem tud gázként megmaradni, hanem azonnal kondenzálódik (kifagy), amint alkalma nyílik rá, és akkor már nem látjuk, tehát sötét anyag lesz.
8.) Szoktak egzotikus részecskékre (WIMP) is hivatkozni, amelyekről azt feltételezik, hogy gravitációja van, de nem vesznek részt az elektromágneses kölcsönhatásban, és ezért nem látjuk, és így definíció szerint sötét anyag. Ezek a részecskék nem számítanak logikai, vagy fizikai képtelenségnek, de a feltételezésük szükségtelen.
Tehát a sötét anyag jelenlétére és mennyiségére vannak fizikai bizonyítékaink. Hogy konkrétan mi mindenből áll, arra viszont nincsenek, mert csak a gravitációs hatása révén tudunk róla, hogy ott van egy adott helyen. De adott esetben előfordulhat, hogy egy helyen, ahol hirtelen kitör egy szupernóva, megvilágítja és felmelegíti a környező tartományt, és kiderül, hogy mi volt ott a sötétben - pl. fagyott hidrogén.
Informatika és tudomány
