宇宙学世纪:十大重要发现
TLDR:PlayMemorize的历史数据集新增了十项观测宇宙学的”第一次”,填补了从哈勃1929年宇宙膨胀结果到今天之间的一个世纪。新条目包括:亨丽埃塔·勒维特的周期-光度关系(1912年)、塞西莉亚·佩恩-加波施金证明恒星主要由氢组成(1925年)、卡尔·央斯基探测到宇宙射电波(1932年)、彭齐亚斯和威尔逊发现宇宙微波背景(1965年)、薇拉·鲁宾的星系旋转曲线与暗物质(1978年)、哈勃太空望远镜发射(1990年)、首颗类太阳恒星周围的系外行星(梅厄和奎洛兹,飞马座51b,1995年)、加速膨胀/暗能量的发现(珀尔马特、里斯、施密特,1998年)、LIGO首次直接探测引力波(2015年)以及事件视界望远镜拍摄首张黑洞图像(M87*,2019年)。它们共同将何时发生、谁做的和按时间排序中的宇宙学条目从一个锚点(哈勃1929年)扩展到十一个。
下面涉及的十项事件就是当你提问”谁第一次测量了宇宙的大小?”、“宇宙微波背景何时被发现?“或”这些宇宙学第一次发生的顺序是什么?“时浮现出来的新日期。每个条目都是一个可引用的、单一的发表或探测年份,与某位具名科学家(或一支小型具名团队)相关联,再加上三个集体行动者,用于那些确实由数百位共同作者完成的探测事件。所有十项现在都是共享的historical-events-data.ts文件中的条目,因此三款历史游戏会自动采用它们。
为什么是这十项?
选取规则与最近的载人航天扩展所采用的相同:每个事件都必须是无人能夺走的”第一次”。“首次对变星进行周期-光度标定”是一次”第一次”;“哈勃常数最精确测量”则是一项每几年就会被打破的纪录。“首次直接探测引力波”是一次”第一次”;“最响亮的引力波探测”则属琐碎细节。下文每一个事件都还要通过第二项测试:一个公认的、单一的发表或探测年份,以发现论文或探测事件作为权威日期。当新闻发布滞后于实际探测数月时(如CMB、GW150914、M87*),年份取探测年份,而非公告年份。
此次扩展落地之前,数据集中已经有一条本弧线上的条目:宇宙膨胀证据发表(哈勃,1929年)。十条新条目将该锚点向两个方向延伸:往前十七年捕捉到勒维特的距离阶梯,再往后延伸经过宇宙微波背景、暗物质、首颗系外行星、暗能量、引力波,直至首张黑洞阴影图像。
1912年 · 造父变星周期-光度关系
1912年,亨丽埃塔·斯旺·勒维特在《哈佛大学天文台通报》上发表了一篇简短的注记,报告小麦哲伦云中25颗造父变星的亮度周期在其脉动周期与平均光度之间遵循一种清晰的线性关系。由于这25颗恒星距离地球大致相同,它们视亮度的任何差异都必然反映它们实际发出光的真实差异。只要标定一颗近距离的造父变星,天空中其他每一颗造父变星就都成了标准烛光。哈勃1929年的膨胀结果、首个可靠的仙女座星系距离测量以及现代每一次哈勃常数测量都建立在勒维特关系之上。
勒维特和哈勃是一对”前因后果”的搭档。如果在谁做的较高难度的时代池中同时出现henrietta-leavitt和edwin-hubble,判别规则就是谁测量了什么:勒维特标定了标准烛光(1912年),哈勃用这把烛光测量了星系的退行(1929年)。这17年的间隔是20世纪科学中最干净的因果链之一。
1925年 · 恒星由氢构成
塞西莉亚·佩恩-加波施金的拉德克利夫博士论文《恒星大气》论证了恒星光谱表面上的均一性是电离作用而非成分的产物,恒星实际上压倒性地由氢和氦构成。她的导师亨利·诺里斯·罗素曾说服她在发表前将结论缓和为”几乎可以肯定不真实”;四年后他改变了看法,这一结果如今已是标准。这篇论文有时被誉为天文学史上最杰出的论文。
PlayMemorize中存储的发现年份是1925年 · 这是论文答辩与发表的年份。如果何时发生中的干扰项紧贴该年份(1924、1925、1926、1927),那么锚点就是”同一年英国正在筹划大罢工,前一年是爱森斯坦《战舰波将金号》上映前夕”。恒星由氢构成是1925年的成果。
1932年 · 探测到宇宙射电波
卡尔·央斯基是贝尔电话实验室一位26岁的工程师,被指派去查找干扰跨大西洋无线电话呼叫的静电噪声。他在新泽西的一片田野中建造了一座100英尺长的可旋转天线,把静电中最响亮的部分追踪到人马座的一个固定点,并于1933年发表了结果。这个点原来是银河系的中心,央斯基意外开创了射电天文学。他从未跟进 · 贝尔实验室把他调去了其他项目 · 但射电流量密度的单位现在就叫”央斯基”。
1932年的宇宙学候选有两个著名条目。央斯基追踪到人马座A的静电是其中之一。另一个是卡尔·安德森在宇宙射线云室径迹中发现正电子。PlayMemorize将1932年存为央斯基条目;如果你在谁做的中看到karl-jansky与标签为”探测到宇宙射电波”的事件配对,答案毫无歧义,但在混合难度的按时间排序抽题中,1932年的这两项”第一次”可能相隔几行。
1965年 · 宇宙微波背景
阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊都是贝尔实验室的工程师,与三十年前的央斯基一样。他们在新泽西霍姆德尔校准一面喇叭天线时,遇到一个无法解释的3.5开尔文均匀嘶嘶声。他们清理了天线,赶走了一对筑巢的鸽子,仍然无法消除信号。1965年初一通打给普林斯顿罗伯特·迪克的电话给出了答案:迪克的团队正准备寻找恰好这种作为大爆炸残留辐射的信号。两篇论文当年晚些时候相继发表于《天体物理学杂志通讯》。彭齐亚斯和威尔逊分享了1978年诺贝尔物理学奖。
1965年现在是一个三重锚点年。PlayMemorize中已经存有阿列克谢·列昂诺夫的首次太空行走(1965年3月)。宇宙微波背景的探测论文是同一公历年。两条数据在数据集中归属不同主题 · 列昂诺夫属于探索,彭齐亚斯和威尔逊属于科学 · 因此按主题筛选的抽题每次只会出现两者之一,但5个事件的”全主题”按时间排序则可能把两条1965年条目同时摆上屏幕。
1978年 · 星系旋转曲线与暗物质
薇拉·鲁宾与卡内基研究所的肯特·福特合作,使用一台高分辨率的图像管光谱仪测量旋涡星系中恒星随距中心距离变化的旋转速度。她1978年(以及在更长的合作中延续到1980年代初)发表的平坦旋转曲线表明,星系外缘的恒星与内部恒星以相同的速度环绕中心 · 如果星系的质量集中在可见光所在之处,这是不可能的。要么牛顿引力定律在星系尺度上失效,要么星系中有远超我们所能看到的恒星和气体的物质。四十八年后,暗物质解释已成为共识,鲁宾的曲线是正典证据。
鲁宾是数据集中最容易识别的”她”陷阱。宇宙学弧线中的其他女性 · 勒维特、佩恩-加波施金,以及(与本次扩展同时加入目录的)LIGO和EHT合作组织 · 都远离1978年。如果较高难度的时代池中出现一位同年代的女性行动者作为干扰,那很可能是萨莉·赖德或捷列什科娃,两者都属于航天而非科学。1978年附近的宇宙学干扰池主要是旅行者号(1977年)和苹果公司(1976年),两者都不可能成为一篇关于星系旋转的论文的答案。
1990年 · 哈勃太空望远镜发射
哈勃太空望远镜1990年4月24日搭乘发现号航天飞机STS-31任务进入轨道,次日部署。它的2.4米主镜被磨成了错误的形状 · 球面像差在边缘偏差为2.2微米 · 首批图像传回来都很模糊。三年半后,STS-61任务安装了COSTAR(光学矫正组件)和广角行星照相机2号,哈勃开始产出它如今闻名的图像。19年间的五次维护任务保持了它的运行;2009年最后一次维护预计可使其工作到2030年代。
行动者字段存为”NASA”,与voyager-launch(1977年)和james-webb-launch(2021年)一致。这三个都是同一机构在共同时间线上的载人或无人发射 · NASA分别于1977、1990和2021年。在谁做的较高难度的时代池中,NASA可能作为这三者中任何一个的正确答案出现;消解歧义的办法是看提示标签中的发射年份,而不是看行动者。
1995年 · 首颗类太阳恒星周围的系外行星
1995年10月6日,日内瓦天文台的米歇尔·梅厄和迪迪埃·奎洛兹宣布发现飞马座51b,一颗木星质量的行星,以4.2天周期围绕一颗距地球50光年远的类太阳恒星运转。探测采用了视向速度法 · 通过观察宿主恒星因行星引力的拖拽而朝地球或远离地球摆动 · 使用的是法国南部上普罗旺斯天文台的一台光谱仪。该发现在一周之内由杰弗里·马西和保罗·巴特勒独立证实。梅厄和奎洛兹分享了2019年诺贝尔物理学奖。
1992年的脉冲星行星是一个老实的干扰项。亚历山大·沃尔什赞和戴尔·弗赖尔1992年发表了毫秒脉冲星PSR B1257+12两颗行星质量的伴星 · 比飞马座51b早了三年 · 严格来说它们才是首批被确认的系外行星。PlayMemorize的条目专指类太阳恒星周围;脉冲星行星围绕一具恒星残骸运转,属于另一个探测类别。如果何时发生针对类太阳恒星提示给出1992年作为干扰,1992年是错误答案。
1998年 · 宇宙加速膨胀
两个独立团队 · 索尔·珀尔马特的超新星宇宙学计划和由布赖恩·施密特和亚当·里斯领导的高红移超新星搜索团队 · 测量了遥远Ia型超新星的退行速度,集体惊讶地发现,宇宙膨胀并非在引力下减速,而是在加速。里斯等人的论文于1998年9月发表;珀尔马特等人的论文1999年跟进。两个团队共同获得2011年诺贝尔物理学奖。加速的原因 · “暗能量” · 占当今宇宙能量预算的约68%,二十八年后仍然主要是个谜。
三个人名共享一条行动者条目。数据集中存储的行动者是perlmutter-riess-schmidt,显示为”珀尔马特、里斯和施密特”。这沿用了既有的”沃森和克里克”/“希拉里和诺尔盖”/“杜德纳和沙尔庞捷”模式 · 一支具名的小团队对应一条合并行动者条目,而不是每人一条。两条2012年条目(CRISPR和希格斯)也用同样的方式处理。如果谁做的在高难度下将梅厄和奎洛兹(1995年)抽到同一个时代池,判别规则就是论文内容 · 类太阳恒星周围的行星是两人姓名条目,加速膨胀是三人姓名条目。
2015年 · 首次直接探测引力波
2015年9月14日协调世界时09:50:45,位于华盛顿州汉福德和路易斯安那州利文斯顿的两台LIGO探测器记录到一段0.2秒的鸣叫声,来自约13亿光年外两个黑洞的合并。该信号 · 编目为GW150914 · 与广义相对论模板的吻合度在百分之一以下,在爱因斯坦预言一百年后同时确认了双黑洞系统和引力波的存在。合作组织把结果保密了五个月用于独立复核,于2016年2月11日公布。雷纳·韦斯、巴里·巴里什和基普·索恩因在建造LIGO中所起的作用分享2017年诺贝尔物理学奖。
探测年份是2015年,而不是2016年。何时发生中的一个常见陷阱是把公布年份与探测年份搞混。PlayMemorize存为2015年,因为那是引力波穿过地球的时间 · 公布只是新闻发布的时机。同样的约定适用于宇宙微波背景(探测于1964年至1965年,公布于1965年)和M87*图像(观测于2017年,公布于2019年,数据集存为2019年是因为2017年是一段漫长的观测周期)。
2019年 · 首张黑洞图像
事件视界望远镜 · 一个跨越行星的八台射电望远镜阵列,通过甚长基线干涉测量法合成一台地球大小的虚拟天线 · 于2019年4月10日发布首张分辨黑洞阴影的图像。目标是M87*,椭圆星系梅西耶87中心的超大质量黑洞,距地球5500万光年,质量约为太阳的65亿倍。图像 · 一圈明亮的橙色光环围绕一个暗中心点 · 是事件视界外光子轨道的投影。第二张图像,是位于我们自己银河系中心的人马座A*,2022年发布;PlayMemorize只存储第一张。
行动者是合作组织,而不是凯蒂·鲍曼。这位年轻的计算机科学家的照片伴随M87*图像在网络上爆红,她是200多名共同作者之一,也是用于处理EHT数据的三种独立成像算法之一的首席开发者。这一成果确实是合作集体的成就,PlayMemorize将其归于eht-collab · “事件视界望远镜合作组织” · 与LIGO条目归于ligo-collab以及2012年希格斯条目归于cern(“CERN科学家”)的方式相同。一个将合作组织名称与具名天文学家混合的四选一池,会与上述三者中任何一个都相处融洽。
如何在PlayMemorize中训练这些条目
打开按时间排序,将主题设为科学与发明,将数量设为8,现代宇宙学弧线就成了一道单一的八卡挑战:1912年(勒维特)、1925年(佩恩-加波施金)、1929年(哈勃 · 数据集中已有)、1932年(央斯基)、1965年(彭齐亚斯和威尔逊)、1978年(鲁宾)、1995年(梅厄和奎洛兹)、1998年(暗能量)。把数量加到10,2012年的希格斯条目加上2015年的LIGO鸣叫声就会接在右边缘。值得记忆的两个集群是1912 → 1932三连发(造父变星 · 氢 · 射电)和1965 → 1978配对(CMB · 暗物质);其余条目就作为独立锚点落在1995、1998、2012、2015和2019。
按诺贝尔年份记忆而不是按论文年份记忆。新条目中有几项的著名诺贝尔年份与实际发现相距数十年。彭齐亚斯和威尔逊1964年至1965年探测到CMB,1978年获诺贝尔奖。梅厄和奎洛兹1995年发表飞马座51b,2019年获诺贝尔奖(与M87*图像同年)。珀尔马特、里斯和施密特1998年发表,2011年获诺贝尔奖。PlayMemorize存储发现年份,因为那是可引用的科学事件;诺贝尔年份则是你从新闻报道中记得的。如果何时发生中的干扰项紧贴诺贝尔年份而非发现年份,诺贝尔年份是错误答案。
主题筛选保持焦点紧凑。历史数据集现在跨越大约100个事件,从公元前1754年(汉谟拉比法典)到2021年(詹姆斯·韦伯)。将主题设为科学与发明会把池子筛选到关于发现、理论和发明的条目 · 包括十条新条目中的九条(哈勃太空望远镜归在探索下,与旅行者号和詹姆斯·韦伯一致)。这是仍能容纳所有具名宇宙学行动者的最小池子,并把发现弧线干净地从共享同一个世纪的极地探索和载人航天弧线中分离出来。
这十条新条目并未替换historical-events-data.ts中现有的天文学条目。它们对其进行扩展,将宇宙学的足迹从单一锚点(哈勃1929年)扩展到十一个,从亨丽埃塔·勒维特1912年的标尺一路延伸到首张黑洞阴影图像。
Christoffer De Geer