在此,我们将介绍一名不知名女数学家,是她通过计算帮助科学家们发现了冥王星。

怎么看自己是否具有冥王星能量(揭秘算出冥王星)(1)

未注明日期的伊丽莎白·威廉姆斯的照片。

在九十年前的2月18日,天文学家克莱德·汤博(Clyde Tombaugh)收集了大量数据,证明了某颗行星的存在,这名行星最终被命名为冥王星。那时,天文学家们已经认识到,如果不是借助于那名被历史遗忘了的数学家的计算,这颗行星几乎不可能被发现。这位数学家就是伊丽莎白·威廉姆斯(Elizabeth Williams)。她曾在天文学家珀西瓦尔·洛厄尔(Percival Lowell)的手下工作,更是第一个运用理论解释第九颗行星的存在的人。洛厄尔在他的继任者克莱德·汤姆伯格(Clyde Tombaugh)最终发现神秘的冥王星之前就去世了,但这两人的研究都依赖于威廉姆斯所做的计算。但是,无论是威廉姆斯还是数学算法,他们都在发现冥王星的过程中迷失了方向。

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“非常遗憾的是,目前没有太多关于她的信息”来自被称为罗威尔天文台(Lowell Observatory)的博士研究生凯瑟琳·克拉克(Catherine Clark)如此告诉Space.com,“目前有许多关于帕西瓦尔·罗威尔(Percival Lowell)尔和克莱德·汤博(Clyde Tombaugh)”

这些计算结果对汤博最终发现冥王星至关重要。对于海王星和天王星的观测是逻辑搜索的动机。“帕西瓦尔·罗威尔第一个注意到了海王星和天王星的轨道并不完全像理论计算一样的处于它们该在的位置”克拉克这样说道。当罗威尔注意到了这些差别,他意识到那时候天文学对于太阳系的认识还是不完整的。

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但需要找到太阳系地图上缺失的那块拼图离不开数学的帮助——而且是十分复杂的数学,这是威廉姆斯和其他数学家们的派上用场的地方。在计算机被发明之前,存在一种人肉计算机——一般是由女性担任,因为这是一项十分繁琐的工作——用人工完成了天文学家所需要的所有复杂计算。对于罗威尔的研究来说,威廉姆斯已经通过海王星和天王星的轨道差异计算出了计算出了他应该去哪里寻找缺失了的一个大型物体。但罗威尔从未能注意到冥王星(Pluto),所以这项任务被搁置了好几年直到汤博接手了这个项目。

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在这之后的1930年,当汤博发现一个物体正在通过太阳系移动时,一切计算终于有了回报。克拉克说:“那些特定计算结果导向了一个特定的结果,这令人十分兴奋。”

但威廉姆斯不能在当场见证这一切了。1922年,威廉姆斯结婚了,当时罗威尔的遗孀觉得雇佣一个已婚妇女是不合适的行为,所以开除了威廉姆斯。于是威廉姆斯夫妇到了牙买加的哈佛天文台工作。1935年,威廉姆斯丧偶成为了一名寡妇,搬到了并搬到了新罕布什尔州,并最后死于贫穷。

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自2015年起,时至今日,美国宇航局新视野号探测器为我们提供了非常多的冥王星详图。(图片致谢:美国宇航局/约翰·霍普金斯大学应用物理实验室/西南研究院)。

上个月,美国天文学会第235次会议在火奴鲁鲁举行,在这次会议上,克拉克就威廉姆斯和洛厄尔天文台历史学家凯文·辛德勒的合作,展示了威廉姆斯以及她的工作。她告诉Space,对威廉姆斯的故事印象深刻是在于“了解了女性进入这个领域的切入点以及在一开始她们被允许做什么。”而且,我认为我做不到用手去进行这些庞大的数据计算。

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克拉克说,在她的工作领域上,威廉姆斯特别有才华。“撇去这些令人难以置信的计算本身,她所做的是真正的高等数学。而且她的双手很灵活,能够同时用两只手写字,”她说“她能一边用右手写着草书,一边用左手写着印刷体。” 当然,在她工作的数十年后,天文学家们不再需要手工计算轨道奥秘了。

克拉克说“现如今我们非常依赖现代机器计算机处理我们的工作,我们也用它进行一些非常疯狂的科学实验。”但在知道天文学家们以前是怎样工作的后,她说,“这让我们不禁回望天文的发展历史,让我们对那些计算天文数据的人们心存感激,特别是很多女性,因为她们走在数据计算的前端。”然而威廉姆斯工作的抹去,提醒我们女性从科学史上被抹去。但克拉克说,“即使她们身处幕后,她们也仍在为这一领域做出贡献。”

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相关知识

冥王星(小行星编号:134340)是位于凯伯带的冰态矮行星,海王星轨道外的环状星体。它是凯伯带第一个被发现的天体并是已知的最大的矮行星。

1930年克莱德∙汤博发现了太阳外的第九颗行星-冥王星。1992年后随着在凯伯带发现的数颗尺寸与其相近的天体,冥王星行星的地位开始受到质疑。2005年,发现了一个在分散的圆盘带中的,比冥王星重27%的矮行星,厄里斯。这致使国际天文联合会在2006年的第26届联合会议上正式从学术上定义“行星”。根据“行星”的新定义,冥王星被排除在外,并被重新定义为矮行星。

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冥王星是直接围绕太阳的第九大和第十重的已知天体。它是已知的体积最大的海王星外天体但是重量要比厄里斯小一点。和其他凯伯带天体一样,冥王星主要由冰和岩石组成,相对来说较小,大约是月球六分之一的重量,三分之一的体积大小。冥王星有一定程度的偏心并倾斜围绕太阳公转,因此它离太阳的距离由30到49天文单位(44到74亿千米)不等。这意味着冥王星会周期性地比海王星距离太阳更近,但海王星稳定的共振轨道阻止了他们相撞。太阳光大概要经过5.5个小时到达冥王星,按其平均距离(39.5天文单位)。

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伊丽莎白·兰登·威廉姆斯(1879.2.8-1981,生于康涅狄格州普特南市)是美国人类计算机专家和天文学家。她于1903年从麻省理工学院的物理学专业毕业,是这个专业最早的一批女性毕业生之一,后于1905年被珀西瓦尔·洛厄尔(Percival Lowell)雇用在波士顿工作,工作内容是通过数学计算来预测一颗被洛厄尔认为会影响海王星和天王星轨道的行星X的位置。她是1915年洛厄尔项目的人类计算机负责人,她的计算帮助预测了未知行星位置。洛厄尔于1916年去世,这意味着该项目从此中止。20世纪20年代末,该项目重新启动,并聘请克莱德·汤姆伯格(Clyde Tombaugh)领导。汤姆伯格借助于洛厄尔的研究成果将该未知行星定位在1915年拍摄的一个天空区域中,该行星被他识别为新行星,后于1930年被命名为冥王星。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3.Meghan Bartels-回复很慢,Cher,Thymol酚蓝,DmK

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