火神、海王星和暗物质

尊敬的读者，感谢您在百忙之中阅读我的文章，这是对我努力的肯定，也是持续创作的动力，向您致以我最诚挚的敬意，希望能得到您的一个"关注"，在此感谢！

你认为海王星、不存在的火神星和暗物质有什么共同点？但与发现和寻找行星/暗物质相关的故事非常非常有趣。它们清楚地向我们展示了当现有理论无法正常发挥作用时科学如何发挥作用。

天体力学的伟大时刻

乌尔班·让·约瑟夫·勒维耶是 19 世纪最伟大的天文学家之一。这个人是一位出色的理论家，在天体运动和计算天体位置方面做了大量工作。在某个时刻，勒维耶意识到他与天王星之间存在问题。因为计算值总是与观测到的行星在天空中的位置不同。天文学家明确证实这并不是由于观测不准确造成的。并不是因为计算不正确。理论与观察之间的差异无法消除。

当理论与观察不一致时，可能有两个原因：

1）该理论是不正确的，应该改变或完全抛弃。

2) 并非所有参数都是已知的。造成这种差异的原因是未考虑的影响。

勒维耶完全相信牛顿万有引力理论的正确性。通过研究，他发现它在整个太阳系中都能完美地发挥作用。对于科学家来说，放弃这个理论将是最后一件事。因此，勒维耶依据牛顿著作不可侵犯的假设，提出天王星的运动受到某个未知行星的影响。以前没有考虑到这种重力影响。因此，观察结果和理论并不一致。

未知星球

勒维耶开始根据天王星与预测位置的偏差来计算这颗未知行星的参数。在这件事上他与英国人约翰·库奇·亚当斯展开竞争。谁也做过类似的计算。

从本质上讲，法国和英国之间由来已久的竞争仍在继续。寻找未知行星已成为国家的重要事务。报纸不断报道正在开展的工作的进展情况。勒维耶和亚当斯以及他们对新行星的探索为当时所有受过教育的人所熟知。尽管今天除了天文学家自己之外几乎没有人记得他们的名字。

最终，1846年，勒维耶将他的计算结果交给了德国天文学家约翰·戈特弗里德·哈雷。事情发生在柏林。科学家让他看一下他计算出的天空中的点。你瞧！那里真的有一颗不为人知的星球！

当然，这个故事中有一点运气的成分。我们现在知道勒维耶和亚当斯对这颗未知行星的假设有些不准确。当然，他们迟早会以这种方式找到海王星。但哈雷实际上在勒维耶预测的位置准确地发现了一个天体，这一事实是由一次令人愉快的意外所解释的。

另一个新星球？

勒维耶关于海王星的看法是正确的。然而，他使用了牛顿的引力理论，在这种特殊情况下，该理论被证明是正确的。然而，引力功的所有其他特征尚不清楚。

通过计算海王星，勒维耶令人印象深刻地证明了该理论的真正威力。毕竟，这位科学家基本上没有从椅子上站起来就发现了一颗新行星。仅使用铅笔和纸。

这就是勒维耶搓着手期待解开下一个谜题的原因。事实证明，距离太阳最近的水星的行为并不像理论学家预测的那样。计算出的行星运动参数与观测到的参数不一致。

再次，选择是放弃该理论或寻找以前未知的影响。勒维耶再次选择了牛顿的万有引力理论。基于他在海王星上的成功，他还怀疑一些未知的行星正在影响水星的轨道。这颗行星本来应该离太阳更近，被称为“火神”。

难以捉摸的瓦肯人

勒维耶是一位著名且受人尊敬的天文学家。他通过解释天王星轨道的偏差，令人印象深刻地展示了他的能力。因此，他的新假说迅速传遍科学界也就不足为奇了。不幸的是，没有人能够真正观察到瓦肯星。

起初，人们认为这是由于观测条件困难造成的。毕竟，这样一颗距离太阳很近的行星是极难探测到的。人们曾尝试观测火神行星在太阳盘前的经过。一切都无济于事。

这个谜团直到 1915 年阿尔伯特·爱因斯坦发表了他的广义相对论才被解开。而事实证明，这一次勒威耶做出了错误的决定。牛顿的万有引力理论实际上未能很好地解释水星的运动。爱因斯坦用他的相对论做到了这一点。在它的帮助下，可以在不受未知假设行星影响的情况下描述水星的运动。

但后来天文学再次面临选择：拒绝现有的理论，或者寻找未知的影响。天体运动问题再次出现。

空间和暗物质

1933年，瑞士天文学家Fritz Zwicky研究了后发星团中星系的运动。科学家发现这个由大约1000个星系组成的星系群实际上根本不应该存在！研究人员根据他的观察得出了这个结论。他发现，单个星系移动得太快，无法成为星团的成员，因为整个星团质量的引力太弱，无法阻止星系简单地“飞散”。事实证明，那里的物质一定比我们能观察到的还要多。只有在这种情况下，额外的引力效应才能确保星系之间的耦合。

兹威基得出的结论是，后发星团中还有一些未被观测到的物质。然而，这个假说并没有在科学界扎根。但几十年后，美国天文学家维拉·鲁宾面临着同样的问题。

有一天，她正在观察银河中的星星。这位女士意识到恒星绕银河系中心移动的速度取决于银河系的总质量。维拉·鲁宾惊讶地发现恒星的运动并不完全按照理论预测！

同样，有两种方法可以解决这种差异：要么星系的质量比可见的要大（该质量可以通过其引力影响来解释观测到的速度），要么理论存在问题。

维拉·鲁宾发现之后，这个问题开始受到更加认真的对待。尤其是当它后来出现在超星系团的观测中时。宇宙中的任何地方——从星系中的恒星到星系团——天体的运动似乎与现有理论预测的不同。它们的移动就好像受到了更多物质的影响。比我们能观察到的要多得多。

似乎除了“正常”物质之外，还有某种“暗物质”。具有引力效应但不发射或反射电磁辐射的东西。

宇宙学家还发现，当我们考虑到宇宙中存在大量暗物质时，他们的理论开始更加符合现实。

暗物质代表了勒维耶在 1846 年所走的道路：错误的不是理论，而是迄今为止未知的影响。然后是海王星，现在是暗物质。但观测与理论之间的差异很可能会像爱因斯坦在 1915 年解决水星运动问题一样得到解决：用一种新的理论。

然而，迄今为止，还没有或多或少合理的理论来解释观察到的现象。