物理学是可证伪而不可证明的。其中的“可证伪性”（falsifiability），是区分科学与伪科学的重要依据。
之所以说物理学是不可证明的，是因为物理学家的目标从来就不是探寻世界的本质，而是建立一套自洽的、在测量精度上符合已知现象并能做出合理预言的数学模型。但是，没有人能证明物理的概念一定是自然的本质。怎么证明自然界存在“力”、“场”之类的物理概念？怎么证明真空中光速一定不变？怎么证明牛顿定律、薛定谔方程？微观世界遵循的究竟是海森堡的矩阵力学、还是薛定谔的微分方程？没有人能够证明，自然的本质一定是按照物理描述的概念运作的；而这些物理概念被普遍接受，是因为它们确实是符合前述标准的自洽的数学模型。
物理学是具有可证伪性的。对于任何一个物理理论，我们都有可能设计某种实验将其证伪；现在我们接受某种物理理论，并不是说它被证明了（如前所述，也不可能被证明）、而是（目前）没有被任何实验证伪。譬如以太，当迈克尔孙漂流试验否决了绝对空间，包含以太概念的物理体系不再自洽，以太也就被证伪了。
至于暗物质，最初是为了解释观测上出现的异常现象（如星系的旋转曲线https://en.wikipedia.org/wiki/Galaxy_rotation_curve）而被引入的；而后人们发现，尽管暗物质尚未被直接探测到，但暗物质的假说能够极大地促进人们对宇宙大尺度结构、星系团和星系等现象的理解。譬如著名的子弹星系团（Bullet Cluster，image from NASA）：
这张图显示的是两个星系团之间的碰撞。其中蓝色部分是通过引力透镜描绘的引力源（即暗物质）；红色部分是X射线的强度，X射线来源于星系团中等离子体（重子物质）由于强烈碰撞导致的辐射。从图中可以看出，在碰撞过程中，等离子体的相互作用如此强烈，但两团暗物质却没有什么明显的相互作用并完好地穿过了对方到达了另一边。这是一个非常重要的暗物质于星系团中存在、并在剧烈撞击下与重子物质分离的观测证据。
最后，具体回答下题主的疑惑：
现在看来，那些凭空推断的“理因到处都有，却到处都找不到的”东西，大多都是科学史上的谬误。
“凭空推断”的概念“大多数是科学史上的谬误”——这句话是有问题的，因为物理理论的不可证明性，本质上说所有的物理理论都是题主描述的“凭空推断”；至于存在部分“谬误”，这是一件值得庆幸的事情，因为不可证伪的理论是伪科学。“理因到处都有”——这恰恰说明了该理论（假说）的必要性，否则我们就可以用剃刀原理把它去掉了。“却到处都找不到”——暗物质如前所述，是目前最有希望的假说，只是缺乏直接的观测证据（引力波也是如此）；由于其可证伪性，完全有可能被未来的某次的观测证实是错误的，但这是物理学家们为这个宇宙建立自洽数学模型的过程中一次有意义的尝试。
自然的本质是什么，这个从来就不是物理学要回答、也不是物理学能回答的问题。天地有大美而不言，四时有明法而不议，万物有成理而不说。