本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
“困擾我們的不是我們不知道的事情。而是我們知道的那些不真實的事情。”——威爾·羅傑斯
我是在愛達荷州太陽谷舉行的美國天文學會高能天體物理學部會議上的一位天文學家。這是一個很好的會議，但我真正來這裡是為了觀看日全食。
天文學家知道地球和月球的運動，並且早在幾十年前就準確預測了這次日食。我們的專業協會在 5 年前就精明地預訂了懷俄明州傑克遜霍爾的一家酒店。然而，當一些貪婪的人買下那家酒店並取消了無利可圖的預訂時，現代商業戰勝了天文預測。天文學家被列入了黑名單！緊急呼叫B計劃！
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B計劃：爆炸恆星、中子星、黑洞和星系團的學者選擇了愛達荷州的太陽谷作為他們為期 4 天的會議地點。但是，週一上午的日程安排是開放的，以便進行比當天晚些時候安排的“在 XMM-牛頓目錄中發現的超光亮漂移大質量黑洞”更重要的事情。日全食。
儘管對天文學有深入的瞭解，或者也許正是因為如此，我們的動機與聚集在度假村草坪上的每個人都一樣。我們來這裡是為了身體上的感覺：當月球遮住太陽時，感覺到空氣中的寒意，看到當日全食臨近時奇怪的不太像白天的光線，以及體驗太陽變黑、露出珍珠般日冕時令人迷失方向的幾秒鐘。在智力上，我們非常熟悉月球軌道的下降節點，但我們來這裡是為了尋求刺激。
正如預測的那樣，空氣變冷了，而來自月球盤最後親吻的光芒在白楊樹下形成了新月形的陰影，並用一種怪異的光線照亮了人群。度假村觀賞池塘裡的鴨子搖搖晃晃地走上岸，把喙埋在羽毛裡。我忠實地戴著我的日食眼鏡（由戈登和貝蒂·摩爾基金會贊助的一百萬副眼鏡中的一副，這些眼鏡是透過公共圖書館分發的），我等待著，等待著，等待著。然後，就在月球盤覆蓋了太陽的最後一點時，我把它們摘了下來，太陽變黑了，本月縷縷 Y 形乳白色日冕從黑暗的天空中出現。這種景象繞過了你的大腦皮層，直接進入了大腦中產生恐懼的部分。黑色的太陽？不正常！
幾秒鐘後，我控制住了自己，挑出了金星，尋找了水星，然後很快地，在黑盤的邊緣出現了一道亮光，日食結束了。這種短暫而令人迷失方向的體驗讓我想起了對行星“祝融星”的搜尋，這顆行星奇怪地融入了日食的故事以及它們在幫助理解引力方面的作用。
宇宙的深層方面已透過日食揭示出來。眾所周知，1919 年的日食被用來探測恆星光線被太陽引力引起的偏轉。這被認為是愛因斯坦引力的勝利。首先，他計算了水星略微橢圓軌道的長軸方向的變化：水星的進動，這困擾了天文學家數十年。當他得到完全正確的答案並報告心悸時，他感到非常興奮。當你解釋了已知的東西時，這是很好的。然後他預測了掠過太陽邊緣的星光的偏轉。當你預測出尚未測量的東西並且結果也正確時，那就更好了。
但是，天文學家在 1800 年代考慮了另一種解釋水星軌道的方法。牛頓引力理論在解釋牛頓時代已知的事物方面取得了巨大的成功，並且（更好的是）允許對進一步的現象進行預測。最引人注目的成功之一是 1846 年發現的海王星，其存在是從其太陽系鄰居天王星的預期軌道的偏差中推斷出來的。使用牛頓理論的數學分析得出的預測非常準確，以至於這顆新行星在搜尋的第一天晚上就被發現了！
尚未發現的質量可能會影響你所能看到的物體的軌道的想法，有力地證明了牛頓引力的力量。正如托馬斯·萊文森的精彩著作《追尋祝融星》中所描述的那樣，太陽系中還有另一種運動像牙齒間的玉米一樣困擾著天文學家。水星的軌道並沒有完全閉合。它形成了一種慢慢改變其在空間方向的螺旋儀。
1859 年，巴黎的勒維耶（他成功地從天王星未被解釋的運動中預測了海王星的存在）對水星進行了類似的分析。他發現，水星軌道的進動幾乎，但並非完全被已知行星（主要是金星）的引力拖曳所解釋。但是，還剩下額外的進動。什麼可以解釋這一點呢？為什麼不使用在 1846 年如此成功的相同想法呢？在水星軌道內假設一個質量來提供這種拖曳！發明行星“祝融星” 3-D
宇宙體積中暗物質分佈的 3D 地圖 - 假設它存在。圖片來源：美國宇航局、歐空局、理查德·梅西加州理工學院
在現代，我們被愛因斯坦的成功所迷惑，已經忘記了這似乎是一個合理的解釋，並且它做出了預測：天文學家應該看到那顆新行星。幾位觀測者報告說，在 1800 年代中期，他們看到了“祝融星”的陰影穿過太陽盤。到 1876 年 9 月，《紐約時報》得出結論：“祝融星存在，它的存在再也不能被否認或忽視。”進一步的測試是在日食的短暫黑暗時刻看到這顆新行星發光。畢竟，水星從白天窺視到黑暗中。為什麼祝融星不能呢？
完全合格的天文學家報告說看到了它！在 1878 年懷俄明州羅林斯的日食期間，密歇根大學天文臺臺長、最終成為美國國家科學院院士的詹姆斯·克雷格·沃森說，他透過望遠鏡看到了一些新的東西，一些不在他的已知恆星圖上的東西，在全食期間靠近太陽。他認為他看到了祝融星，並且他從未放棄這個想法。他搬到了威斯康星大學，並建造了一個特殊的地下望遠鏡，以便在白天發現祝融星。他再也沒有看到它，也沒有其他人看到它。
後來對這一“發現”的解開過程漫長、痛苦且緩慢。簡而言之，其他人在此後的機會中進行了搜尋，但沒有看到祝融星。隨著時間的推移，可以在閒暇時檢查的公正天文照片取代了在短暫而令人迷失方向的全食時刻，望遠鏡目鏡前一個興奮的人的目擊證詞。這些照片中沒有一張顯示出祝融星。“祝融星”是沃森知道的東西，但事實並非如此。
一項非發現通常需要更多的時間才能被接受。所有在日食中天氣晴朗的朋友都在 Facebook 上釋出了他們的喜悅，但那些被雲層遮住的人卻不那麼熱衷。詹姆斯·克雷格·沃森從未放棄他做出了一項深刻發現的信念。作為使用牛頓引力計算軌道的大師，他還利用數字技能幫助成立了密歇根州的第一家保險公司。他向美國國家科學院留下了一大筆遺產，作為對天文學做出貢獻的獎章。也許在傑克遜霍爾買下酒店的那個人也會做類似的事情。我對此表示懷疑。
沃森的個人悲劇生動地說明了我們對科學運作方式的理解。首先是勒維耶基於牛頓引力理論的預測，然後是透過其他關於看到行星祝融星穿過太陽盤的報告對該預測的觀測證實。下一步是在日食期間看到它反射陽光。沃森證實了這一預測。這就是科學應該運作的方式！
但是一個好的規則是，真實的結果可以被證實。有些人說，缺乏證據並不是缺乏的證據。這是一個很好的交錯排列，但是過了一段時間，沒有結果的仔細審查開始具有一定的分量。這不如宣稱一項發現那樣令人興奮，但是隨著資料的積累，實際效果的證據變得越來越強。對於虛假的結果則並非如此——當伯爾尼的專利員開始創造他對引力的新願景時，“祝融星”作為水星進動的解釋的潮流已經逐漸消失了。到 1919 年日食時，日食中要測試的理論解釋是一種新的理論，由阿爾伯特·愛因斯坦基於不同的引力理論：廣義相對論提出。
有時候，對於宇宙運動中看起來不太正確的地方的正確解釋是一個看不見的大質量物體。海王星就是如此。有時候，正確的解釋是一種新理論。水星就是如此。
隨著太陽谷的光線恢復正常，草坪上的樂隊演奏著“太陽來了”和“我的眼睛，醫生”，像我這樣闖入高能會議的宇宙學家可能會開始想：今天是不是也發生了類似的事情？
我們觀察到星系外圍的恆星運動。這些速度遠高於使星系發光的恆星質量所能解釋的。就像1870年代一樣，我們推斷存在著未知的質量來產生這種效應：暗物質。科學家們正在尋找暗物質，不是在日食中，而是在礦井深處，在那裡亞原子暗物質可以觸發微妙的探測器，而不會受到太陽發射的高能粒子或高能天文學家研究的更奇特來源的干擾。甚至有一些關於探測到暗物質效應的激烈爭議的報告。每個人都期望下一次測量，比上次更好，最終將解開這個謎團。
我們已經期待著在未來任何一天探測到暗物質，就像詹姆斯·克雷格·沃森期望看到火神星一樣，這種情況已經持續了20年。但是，如果我們沒有直接探測到暗物質怎麼辦？最有可能的是，我們尋找的地點或方式不對。畢竟，愛因斯坦的美麗理論已經成功了100年，解釋了他構建理論時沒有想到的現象。然而，長期難以捉摸的暗物質最終可能成為一個原因，讓我們思考少數理論家今天所思考的想法——我們不需要隱藏的質量，我們需要一種新的引力理論。暗物質是今天的火神星嗎？