本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
“困扰我们的不是我们不知道的事情。而是我们知道的那些不真实的事情。”——威尔·罗杰斯
我是在爱达荷州太阳谷举行的美国天文学会高能天体物理学部会议上的一位天文学家。这是一个很好的会议，但我真正来这里是为了观看日全食。
天文学家知道地球和月球的运动，并且早在几十年前就准确预测了这次日食。我们的专业协会在 5 年前就精明地预订了怀俄明州杰克逊霍尔的一家酒店。然而，当一些贪婪的人买下那家酒店并取消了无利可图的预订时，现代商业战胜了天文预测。天文学家被列入了黑名单！紧急呼叫B计划！
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B计划：爆炸恒星、中子星、黑洞和星系团的学者选择了爱达荷州的太阳谷作为他们为期 4 天的会议地点。但是，周一上午的日程安排是开放的，以便进行比当天晚些时候安排的“在 XMM-牛顿目录中发现的超光亮漂移大质量黑洞”更重要的事情。日全食。
尽管对天文学有深入的了解，或者也许正是因为如此，我们的动机与聚集在度假村草坪上的每个人都一样。我们来这里是为了身体上的感觉：当月球遮住太阳时，感觉到空气中的寒意，看到当日全食临近时奇怪的不太像白天的光线，以及体验太阳变黑、露出珍珠般日冕时令人迷失方向的几秒钟。在智力上，我们非常熟悉月球轨道的下降节点，但我们来这里是为了寻求刺激。
正如预测的那样，空气变冷了，而来自月球盘最后亲吻的光芒在白杨树下形成了新月形的阴影，并用一种怪异的光线照亮了人群。度假村观赏池塘里的鸭子摇摇晃晃地走上岸，把喙埋在羽毛里。我忠实地戴着我的日食眼镜（由戈登和贝蒂·摩尔基金会赞助的一百万副眼镜中的一副，这些眼镜是通过公共图书馆分发的），我等待着，等待着，等待着。然后，就在月球盘覆盖了太阳的最后一点时，我把它们摘了下来，太阳变黑了，本月缕缕 Y 形乳白色日冕从黑暗的天空中出现。这种景象绕过了你的大脑皮层，直接进入了大脑中产生恐惧的部分。黑色的太阳？不正常！
几秒钟后，我控制住了自己，挑出了金星，寻找了水星，然后很快地，在黑盘的边缘出现了一道亮光，日食结束了。这种短暂而令人迷失方向的体验让我想起了对行星“祝融星”的搜寻，这颗行星奇怪地融入了日食的故事以及它们在帮助理解引力方面的作用。
宇宙的深层方面已通过日食揭示出来。众所周知，1919 年的日食被用来探测恒星光线被太阳引力引起的偏转。这被认为是爱因斯坦引力的胜利。首先，他计算了水星略微椭圆轨道的长轴方向的变化：水星的进动，这困扰了天文学家数十年。当他得到完全正确的答案并报告心悸时，他感到非常兴奋。当你解释了已知的东西时，这是很好的。然后他预测了掠过太阳边缘的星光的偏转。当你预测出尚未测量的东西并且结果也正确时，那就更好了。
但是，天文学家在 1800 年代考虑了另一种解释水星轨道的方法。牛顿引力理论在解释牛顿时代已知的事物方面取得了巨大的成功，并且（更好的是）允许对进一步的现象进行预测。最引人注目的成功之一是 1846 年发现的海王星，其存在是从其太阳系邻居天王星的预期轨道的偏差中推断出来的。使用牛顿理论的数学分析得出的预测非常准确，以至于这颗新行星在搜索的第一天晚上就被发现了！
尚未发现的质量可能会影响你所能看到的物体的轨道的想法，有力地证明了牛顿引力的力量。正如托马斯·莱文森的精彩著作《追寻祝融星》中所描述的那样，太阳系中还有另一种运动像牙齿间的玉米一样困扰着天文学家。水星的轨道并没有完全闭合。它形成了一种慢慢改变其在空间方向的螺旋仪。
1859 年，巴黎的勒维耶（他成功地从天王星未被解释的运动中预测了海王星的存在）对水星进行了类似的分析。他发现，水星轨道的进动几乎，但并非完全被已知行星（主要是金星）的引力拖曳所解释。但是，还剩下额外的进动。什么可以解释这一点呢？为什么不使用在 1846 年如此成功的相同想法呢？在水星轨道内假设一个质量来提供这种拖曳！发明行星“祝融星” 3-D
宇宙体积中暗物质分布的 3D 地图 - 假设它存在。图片来源：美国宇航局、欧空局、理查德·梅西加州理工学院
在现代，我们被爱因斯坦的成功所迷惑，已经忘记了这似乎是一个合理的解释，并且它做出了预测：天文学家应该看到那颗新行星。几位观测者报告说，在 1800 年代中期，他们看到了“祝融星”的阴影穿过太阳盘。到 1876 年 9 月，《纽约时报》得出结论：“祝融星存在，它的存在再也不能被否认或忽视。”进一步的测试是在日食的短暂黑暗时刻看到这颗新行星发光。毕竟，水星从白天窥视到黑暗中。为什么祝融星不能呢？
完全合格的天文学家报告说看到了它！在 1878 年怀俄明州罗林斯的日食期间，密歇根大学天文台台长、最终成为美国国家科学院院士的詹姆斯·克雷格·沃森说，他通过望远镜看到了一些新的东西，一些不在他的已知恒星图上的东西，在全食期间靠近太阳。他认为他看到了祝融星，并且他从未放弃这个想法。他搬到了威斯康星大学，并建造了一个特殊的地下望远镜，以便在白天发现祝融星。他再也没有看到它，也没有其他人看到它。
后来对这一“发现”的解开过程漫长、痛苦且缓慢。简而言之，其他人在此后的机会中进行了搜索，但没有看到祝融星。随着时间的推移，可以在闲暇时检查的公正天文照片取代了在短暂而令人迷失方向的全食时刻，望远镜目镜前一个兴奋的人的目击证词。这些照片中没有一张显示出祝融星。“祝融星”是沃森知道的东西，但事实并非如此。
一项非发现通常需要更多的时间才能被接受。所有在日食中天气晴朗的朋友都在 Facebook 上发布了他们的喜悦，但那些被云层遮住的人却不那么热衷。詹姆斯·克雷格·沃森从未放弃他做出了一项深刻发现的信念。作为使用牛顿引力计算轨道的大师，他还利用数字技能帮助成立了密歇根州的第一家保险公司。他向美国国家科学院留下了一大笔遗产，作为对天文学做出贡献的奖章。也许在杰克逊霍尔买下酒店的那个人也会做类似的事情。我对此表示怀疑。
沃森的个人悲剧生动地说明了我们对科学运作方式的理解。首先是勒维耶基于牛顿引力理论的预测，然后是通过其他关于看到行星祝融星穿过太阳盘的报告对该预测的观测证实。下一步是在日食期间看到它反射阳光。沃森证实了这一预测。这就是科学应该运作的方式！
但是一个好的规则是，真实的结果可以被证实。有些人说，缺乏证据并不是缺乏的证据。这是一个很好的交错排列，但是过了一段时间，没有结果的仔细审查开始具有一定的分量。这不如宣称一项发现那样令人兴奋，但是随着数据的积累，实际效果的证据变得越来越强。对于虚假的结果则并非如此——当伯尔尼的专利员开始创造他对引力的新愿景时，“祝融星”作为水星进动的解释的潮流已经逐渐消失了。到 1919 年日食时，日食中要测试的理论解释是一种新的理论，由阿尔伯特·爱因斯坦基于不同的引力理论：广义相对论提出。
有时候，对于宇宙运动中看起来不太正确的地方的正确解释是一个看不见的大质量物体。海王星就是如此。有时候，正确的解释是一种新理论。水星就是如此。
随着太阳谷的光线恢复正常，草坪上的乐队演奏着“太阳来了”和“我的眼睛，医生”，像我这样闯入高能会议的宇宙学家可能会开始想：今天是不是也发生了类似的事情？
我们观察到星系外围的恒星运动。这些速度远高于使星系发光的恒星质量所能解释的。就像1870年代一样，我们推断存在着未知的质量来产生这种效应：暗物质。科学家们正在寻找暗物质，不是在日食中，而是在矿井深处，在那里亚原子暗物质可以触发微妙的探测器，而不会受到太阳发射的高能粒子或高能天文学家研究的更奇特来源的干扰。甚至有一些关于探测到暗物质效应的激烈争议的报告。每个人都期望下一次测量，比上次更好，最终将解开这个谜团。
我们已经期待着在未来任何一天探测到暗物质，就像詹姆斯·克雷格·沃森期望看到火神星一样，这种情况已经持续了20年。但是，如果我们没有直接探测到暗物质怎么办？最有可能的是，我们寻找的地点或方式不对。毕竟，爱因斯坦的美丽理论已经成功了100年，解释了他构建理论时没有想到的现象。然而，长期难以捉摸的暗物质最终可能成为一个原因，让我们思考少数理论家今天所思考的想法——我们不需要隐藏的质量，我们需要一种新的引力理论。暗物质是今天的火神星吗？