ABOUT THE SPEAKER
Andrew Connolly - Astronomer
Andrew Connolly is helping to build the Large Synoptic Survey Telescope -- as well as tools to handle the massive datasets it will send our way.

Why you should listen
Andrew Connolly's research focuses on understanding the evolution of our universe, by studying how structure forms and evolves on small and large scales -- from the search for asteroids to the clustering of distant galaxies. He's a ten-year veteran of the Large Synoptic Sky Survey, and is now prepping for the unprecedented data streams we could expect from the under-construction Large Synoptic Survey Telescope.
 
Set on an 8,800-foot peak in northern Chile, the LSST will have an 8.4-meter primary mirror, a 10-square-degree field of view and a 3.2 gigapixel camera. It will survey half the sky every three nights, creating about 100 terabytes of data every week. Astronomers, Connolly suggests, will need wholly new tools to wrangle this amount of data -- so he has been helping bring together computer scientists, statisticians and astronomers to develop scalable algorithms for processing massive data streams.
 
On sabbatical from the University of Washington, Connolly led the development of Google Sky, and he's now working with Microsoft to develop affordable digital planetariums.
More profile about the speaker
Andrew Connolly | Speaker | TED.com
TED2014

Andrew Connolly: What's the next window into our universe?

安德鲁·康诺利: 宇宙之窗:下一扇在哪儿

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大数据无处不在——甚于天空。天文学家安德鲁·康诺利向我们展示了,科学家是如何大规模收集天文数据,并记录宇宙不断变化的。想知道科学家是如何捕捉浩淼夜空的吗?你首先得有一台巨型望远镜....
- Astronomer
Andrew Connolly is helping to build the Large Synoptic Survey Telescope -- as well as tools to handle the massive datasets it will send our way. Full bio

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00:13
So in 1781, an English英语 composer作曲家,
0
1119
3471
1781年,一位名叫威廉·赫歇尔的
00:16
technologist技术专家 and astronomer天文学家 called William威廉 Herschel赫歇尔
1
4590
3139
英国作曲家、科学家、 天文学家,
00:19
noticed注意到 an object目的 on the sky天空 that
2
7729
1743
发现浩渺宇宙一微物,
00:21
didn't quite相当 move移动 the way the rest休息 of the stars明星 did.
3
9472
2868
并不像其它星辰,那般移动。
00:24
And Herschel's赫歇尔 recognition承认
that something was different不同,
4
12340
3094
他意识到这
00:27
that something wasn't quite相当 right,
5
15434
1867
与已知不符。
00:29
was the discovery发现 of a planet行星,
6
17301
1822
藉由此,他发现了一颗行星——
00:31
the planet行星 Uranus天王星,
7
19123
2077
天王星。
00:33
a name名称 that has entertained封盘
8
21200
1355
它的名字给
00:34
countless无数 generations of children孩子,
9
22555
3160
数代儿童带来快乐,
00:37
but a planet行星 that overnight过夜
10
25715
2335
而这颗行星的发现,一夜间
00:40
doubled翻倍 the size尺寸 of our known已知 solar太阳能 system系统.
11
28050
2616
将太阳系的已知面积,扩大了两倍。
00:42
Just last month, NASANASA announced公布 the discovery发现
12
30666
1855
就在上个月,美国国家航天局宣布:
00:44
of 517 new planets行星
13
32521
2329
在附近的恒星轨道上,
00:46
in orbit轨道 around nearby附近 stars明星,
14
34850
2126
发现了五百一十七颗新行星。
00:48
almost几乎 doubling加倍 overnight过夜 the number of planets行星
15
36976
2251
这几乎于一夜之间,将我们星系,已知
00:51
we know about within our galaxy星系.
16
39227
2598
行星的数量,翻了一倍。
00:53
So astronomy天文学 is constantly经常 being存在 transformed改造 by this
17
41825
2632
这种数据收集的能力,
00:56
capacity容量 to collect搜集 data数据,
18
44457
2138
正不断改变着天文学。
00:58
and with data数据 almost几乎 doubling加倍 every一切 year,
19
46595
2545
随着数据逐年递增,
01:01
within the next下一个 two decades几十年, me may可能 even
20
49140
1808
我们甚至开始设想,
在接下来的二十年内
01:02
reach达到 the point for the first time in history历史
21
50948
2318
我们可能有史以来第一次,
01:05
where we've我们已经 discovered发现 the majority多数 of the galaxies星系
22
53266
2854
探索到宇宙的
01:08
within the universe宇宙.
23
56120
1724
绝大部分星系。
01:09
But as we enter输入 this era时代 of big data数据,
24
57844
2284
但当我们迈入,这个大数据时代,
01:12
what we're beginning开始 to find is there's a difference区别
25
60128
1980
忽而惊觉:
01:14
between之间 more data数据 being存在 just better
26
62108
3161
更多的数据,可以带来好处,
01:17
and more data数据 being存在 different不同,
27
65269
1980
也可能带来不同。
01:19
capable of changing改变 the questions问题 we want to ask,
28
67249
2891
并能提出新的问题。
01:22
and this difference区别 is not about
how much data数据 we collect搜集,
29
70140
3320
关键并不在于,我们收集了多少数据。
01:25
it's whether是否 those data数据 open打开 new windows视窗
30
73460
1689
而是,这些数据是否为我们认识宇宙,
01:27
into our universe宇宙,
31
75149
1378
打开了一扇新的窗户,
01:28
whether是否 they change更改 the way we view视图 the sky天空.
32
76527
2885
又是否能,改变我们认识天空的方式。
01:31
So what is the next下一个 window窗口 into our universe宇宙?
33
79412
3439
那么,下一扇宇宙之窗将会是什么?
01:34
What is the next下一个 chapter章节 for astronomy天文学?
34
82851
2791
天文学的下一篇章将会是什么?
01:37
Well, I'm going to show显示 you some
of the tools工具 and the technologies技术
35
85642
2655
在此,我将向你们展示,
01:40
that we're going to develop发展 over the next下一个 decade,
36
88297
2564
今后十年,我们将开发的一些新工具及新技术。
01:42
and how these technologies技术,
37
90861
1473
并向你们展示,这些技术和
01:44
together一起 with the smart聪明 use of data数据,
38
92334
1868
数据的灵巧运用
01:46
may可能 once一旦 again transform转变 astronomy天文学
39
94202
2970
将如何再次改变天文学,
01:49
by opening开盘 up a window窗口 into our universe宇宙,
40
97172
2047
并开启一扇认识宇宙的新窗户——
01:51
the window窗口 of time.
41
99219
1781
时间之窗。
01:53
Why time? Well, time is about origins起源,
42
101000
2584
为什么是时间?嗯,时间关乎起源,
01:55
and it's about evolution演化.
43
103584
1890
进化。
01:57
The origins起源 of our solar太阳能 system系统,
44
105474
1496
我们太阳系的起源于何?
01:58
how our solar太阳能 system系统 came来了 into being存在,
45
106970
2204
它是如何出现的?
02:01
is it unusual异常 or special特别 in any way?
46
109174
3409
它有何特殊性,又有何与众不同之处?
02:04
About the evolution演化 of our universe宇宙.
47
112583
1991
而我们的宇宙呢?
02:06
Why our universe宇宙 is continuing继续 to expand扩大,
48
114574
3006
为什么我们的宇宙还在不停地膨胀?
02:09
and what is this mysterious神秘 dark黑暗 energy能源
49
117580
1933
促使宇宙膨胀的那个神秘的暗能量,
02:11
that drives驱动器 that expansion扩张?
50
119513
2615
究竟是什么?
02:14
But first, I want to show显示 you how technology技术
51
122128
2764
首先,我想向你们展示一下科技,
02:16
is going to change更改 the way we view视图 the sky天空.
52
124892
2771
将如何改变我们观察天空的方式。
02:19
So imagine想像 if you were sitting坐在
53
127663
1507
想象一下,
02:21
in the mountains of northern北方 Chile智利
54
129170
2092
你坐在智利北部的山上,
02:23
looking out to the west西
55
131262
1407
拂晓时分,
02:24
towards the Pacific和平的 Ocean海洋
56
132669
2048
你向西凝望,
02:26
a few少数 hours小时 before sunrise日出.
57
134717
2564
细观太平洋。
02:29
This is the view视图 of the night sky天空 that you would see,
58
137281
3237
你将会看到,这样
02:32
and it's a beautiful美丽 view视图,
59
140518
1671
壮观的夜空:
02:34
with the Milky乳白色 Way just peeking偷看 out over the horizon地平线.
60
142189
2913
银河刚刚露出地平线,
02:37
but it's also a static静态的 view视图,
61
145102
2160
静默安然。
02:39
and in many许多 ways方法, this is the
way we think of our universe宇宙:
62
147262
2758
而这,就是我们对宇宙的印象:
02:42
eternal永恒 and unchanging不变.
63
150020
2394
永恒且不变的。
02:44
But the universe宇宙 is anything but static静态的.
64
152414
1991
但实际上,宇宙并不静止。
02:46
It constantly经常 changes变化 on timescales时间表 of seconds
65
154405
2531
它在不停地变化。小至按秒,
大至十亿年。
02:48
to billions数十亿 of years年份.
66
156936
1845
02:50
Galaxies星系 merge合并, they collide碰撞
67
158781
1744
星系融合,他们以
02:52
at hundreds数以百计 of thousands数千 of miles英里 per hour小时.
68
160525
2655
每小时几十万英里的速度相互碰撞,
02:55
Stars明星 are born天生, they die,
69
163180
2070
新的恒星诞生、消亡。
02:57
they explode爆炸 in these extravagant displays显示器.
70
165250
3150
它们以极其华丽的方式爆炸。
03:00
In fact事实, if we could go back
71
168400
1270
实际上,如果我们回首
03:01
to our tranquil宁静 skies天空 above以上 Chile智利,
72
169670
2599
凝望,智利宁静的天空,
03:04
and we allow允许 time to move移动 forward前锋
73
172269
2465
并让时间前进,
03:06
to see how the sky天空 might威力 change更改 over the next下一个 year,
74
174734
4393
观测天空接下来一年的变化。
03:11
the pulsations脉动 that you see
75
179127
2290
你们看到的脉动形状,
03:13
are supernovae超新星, the final最后 remnants残余 of a dying垂死 star
76
181417
4409
将是超新星-濒临消亡的恒星们,爆炸时最后遗留的部分-
03:17
exploding爆炸, brightening增亮 and then fading衰退 from view视图,
77
185826
3747
它们发出光亮,然后渐渐褪去。
03:21
each one of these supernovae超新星
78
189573
1890
每一颗超新星的亮度,
03:23
five billion十亿 times the brightness亮度 of our sun太阳,
79
191463
3003
都是太阳的五十亿倍。
03:26
so we can see them to great distances距离
80
194466
2340
所以我们可以在很远的地方看到它们
03:28
but only for a short amount of time.
81
196806
2496
昙花一现。
03:31
Ten supernova超新星 per second第二 explode爆炸 somewhere某处
82
199302
2577
在宇宙中,每一秒,
03:33
in our universe宇宙.
83
201879
1417
都会有十颗超新星爆炸。
03:35
If we could hear it,
84
203296
1420
如果我们能够听到的话,
03:36
it would be popping like a bag of popcorn爆米花.
85
204716
3699
这就像在爆一袋爆米花一样。
03:40
Now, if we fade褪色 out the supernovae超新星,
86
208415
3127
现在,如果我们忽略超新星的画面,
03:43
it's not just brightness亮度 that changes变化.
87
211542
3229
变化的可不仅仅是亮度,
03:46
Our sky天空 is in constant不变 motion运动.
88
214771
2339
连我们的天空也在持续变化。
03:49
This swarm一群 of objects对象 you
see streaming across横过 the sky天空
89
217110
3170
流淌过天空的这一串物什,
03:52
are asteroids小行星 as they orbit轨道 our sun太阳,
90
220280
2658
是围绕太阳运转的小行星,
03:54
and it's these changes变化 and the motion运动
91
222938
1972
是这些天体的变化和运行,
03:56
and it's the dynamics动力学 of the system系统
92
224910
2324
以及,这一系统的动态变化,
03:59
that allow允许 us to build建立 our models楷模 for our universe宇宙,
93
227234
2373
让我们能够建造宇宙的模型,
04:01
to predict预测 its future未来 and to explain说明 its past过去.
94
229607
4073
并用于预测宇宙的未来、同时解释其过去。
04:05
But the telescopes望远镜 we've我们已经 used over the last decade
95
233680
3094
但是,过去十年来,我们所用的望远镜,
04:08
are not designed设计 to capture捕获 the data数据 at this scale规模.
96
236774
4015
并非是设计以捕捉这一规模数据的。
04:12
The Hubble哈勃 Space空间 Telescope望远镜:
97
240789
1620
哈勃太空望远镜在
04:14
for the last 25 years年份 it's been producing生产
98
242409
2261
过去二十五年里拍摄了
04:16
some of the most detailed详细 views意见
99
244670
1961
我们的宇宙里
04:18
of our distant遥远 universe宇宙,
100
246631
1991
最细致的画面。
04:20
but if you tried试着 to use the Hubble哈勃 to create创建 an image图片
101
248622
2070
但如果你试图用哈勃望远镜来创作一张
04:22
of the sky天空, it would take 13 million百万 individual个人 images图片,
102
250692
4578
天空的图像,这将需要一千三百万张的独立相片,
04:27
about 120 years年份 to do this just once一旦.
103
255270
3712
并花上大约一百二十年的时间来完成。
04:30
So this is driving主动 us to new technologies技术
104
258982
2261
所以,这驱使我们研发新的技术,
04:33
and new telescopes望远镜,
105
261243
1847
和新的望远镜,
04:35
telescopes望远镜 that can go faint
106
263090
1742
这是一种既有深度又有广度的望远镜,
04:36
to look at the distant遥远 universe宇宙
107
264832
1553
它能以最快的速度,
04:38
but also telescopes望远镜 that can go wide
108
266385
2681
捕捉到
04:41
to capture捕获 the sky天空 as rapidly急速 as possible可能,
109
269066
2819
尽为宽广的画面。
04:43
telescopes望远镜 like the Large Synoptic概要的 Survey调查 Telescope望远镜,
110
271885
3561
例如,大型综合巡天望远镜,
04:47
or the LSSTLSST,
111
275446
1879
亦称为LSST,
04:49
possibly或者 the most boring无聊 name名称 ever
112
277325
2340
是天文学历史上,
04:51
for one of the most fascinating迷人 experiments实验
113
279665
1979
最伟大的实验之一。
04:53
in the history历史 of astronomy天文学,
114
281644
1992
这个名字相当无趣,
04:55
in fact事实 proof证明, if you should need it,
115
283636
2214
事实证明,如果要取名字,
04:57
that you should never allow允许
a scientist科学家 or an engineer工程师
116
285850
2668
绝不能让一个科学家或工程师,
05:00
to name名称 anything, not even your children孩子.
(Laughter笑声)
117
288518
5831
来给任何事物取名。你的小孩就更不要,
让他来啊(大笑)。
05:06
We're building建造 the LSSTLSST.
118
294349
1465
我们正在建造LSST,
05:07
We expect期望 it to start开始 taking服用 data数据
by the end结束 of this decade.
119
295814
3381
我们预计,在这个十年内,就可以用它来捕获数据。
05:11
I'm going to show显示 you how we think
120
299195
1699
好了,接下来,我将向各位展示,
05:12
it's going to transform转变
our views意见 of the universe宇宙,
121
300894
3577
LSST将如何改变我们观测宇宙的方式。
05:16
because one image图片 from the LSSTLSST
122
304471
2374
因为,LSST拍的一张照片,
05:18
is equivalent当量 to 3,000 images图片
123
306845
2385
相当于哈勃望远镜,
05:21
from the Hubble哈勃 Space空间 Telescope望远镜,
124
309230
2126
拍摄的3000张图片。
05:23
each image图片 three and a half degrees on the sky天空,
125
311356
3138
每张图片相当于天空的3.5度
05:26
seven times the width宽度 of the full充分 moon月亮.
126
314494
2776
是满月的7倍宽。
05:29
Well, how do you capture捕获 an image图片 at this scale规模?
127
317270
2309
恩,如何才能捕获如此规模的图像呢?
05:31
Well, you build建立 the largest最大 digital数字 camera相机 in history历史,
128
319579
4151
其实,建造这一史上最大望远镜,的技术,
05:35
using运用 the same相同 technology技术 you find
in the cameras相机 in your cell细胞 phone电话
129
323730
3161
与你的手机摄像头,或者在大街上
05:38
or in the digital数字 cameras相机 you
can buy购买 in the High Street,
130
326891
3791
可以买到的任何数码相机,所使用的技术一样。
05:42
but now at a scale规模 that is five and a half feet across横过,
131
330682
3120
但是,它的直径是5.5英尺,
05:45
about the size尺寸 of a Volkswagen大众汽车 Beetle甲虫,
132
333802
2408
相当于一辆大众甲壳虫的大小,
05:48
where one image图片 is three billion十亿 pixels像素.
133
336210
2958
一张图像达到30亿像素,
05:51
So if you wanted to look at an image图片
134
339168
1338
所以,如果你想无损查看
05:52
in its full充分 resolution解析度, just a single LSSTLSST image图片,
135
340506
3229
一张LSST图片
05:55
it would take about 1,500
high-definition高清 TV电视 screens屏幕.
136
343735
4725
大约需要1500块高清电视屏幕。
06:00
And this camera相机 will image图片 the sky天空,
137
348460
2778
而这一望远镜,不间断的扫描天空,
06:03
taking服用 a new picture图片 every一切 20 seconds,
138
351238
3038
以每20秒一张的速度,
06:06
constantly经常 scanning扫描 the sky天空
139
354276
2188
环望宇宙。
06:08
so every一切 three nights, we'll get a completely全然 new view视图
140
356464
2825
所以,每过三个夜晚,我们所拍到的智利上方
06:11
of the skies天空 above以上 Chile智利.
141
359289
2383
的天空,都会是一幅全新的景象。
06:13
Over the mission任务 lifetime一生 of this telescope望远镜,
142
361672
2835
依据这一望远镜的设计寿命,
06:16
it will detect检测 40 billion十亿 stars明星 and galaxies星系,
143
364507
3352
它将可以探测,400亿颗恒星和星系,
06:19
and that will be for the first time
144
367859
1500
也将第一次,
06:21
we'll have detected检测 more objects对象 in our universe宇宙
145
369359
2775
使我们探测到宇宙星体的
06:24
than people on the Earth地球.
146
372134
2689
数量超过地球上人类数量。
06:26
Now, we can talk about this
147
374823
1215
然后,我们讨论时,就可以用
06:28
in terms条款 of terabytes兆兆字节 and petabytes拍字节
148
376038
2362
兆和千兆单位,
06:30
and billions数十亿 of objects对象,
149
378400
1519
以及十亿级个体单位了。
06:31
but a way to get a sense of the amount of data数据
150
379919
1748
为了理解这一望远镜捕获数据
的数量级,
06:33
that will come off this camera相机
151
381667
1899
我们可以这样想象:
06:35
is that it's like playing播放 every一切 TEDTED Talk ever recorded记录
152
383566
4731
这是,你一天24小时,每周7天,
06:40
simultaneously同时, 24 hours小时 a day,
153
388297
3073
连续10年,
06:43
seven days a week, for 10 years年份.
154
391370
2858
同时播放,所有的TED演讲的总和。
06:46
And to process处理 this data数据 means手段
155
394228
2261
而处理这一数据意味着,
06:48
searching搜索 through通过 all of those talks会谈
156
396489
1924
在所有TED演讲中搜索,
06:50
for every一切 new idea理念 and every一切 new concept概念,
157
398413
2249
新点子和新概念,
06:52
looking at each part部分 of the video视频
158
400662
1856
查并看每个视频的每一部分
06:54
to see how one frame may可能 have changed
159
402518
2025
弄清楚每一贞是如何从上一贞
06:56
from the next下一个.
160
404543
1845
转换来的。
06:58
And this is changing改变 the way that we do science科学,
161
406388
2351
这将彻底改变我们的科研方式,
07:00
changing改变 the way that we do astronomy天文学,
162
408739
2255
并改变我们研究天文学的方式。
07:02
to a place地点 where software软件 and algorithms算法
163
410994
2256
那时,各种软件和算法,
07:05
have to mine through通过 this data数据,
164
413250
1868
将不得不用来挖掘这一数据,
07:07
where the software软件 is as critical危急 to the science科学
165
415118
3206
而软件也变得对科学至关重要,
07:10
as the telescopes望远镜 and the
cameras相机 that we've我们已经 built内置.
166
418324
4027
同我们建造的望远镜和照相机一样重要。
07:14
Now, thousands数千 of discoveries发现
167
422351
2587
那时,该项目将带来,
07:16
will come from this project项目,
168
424938
1935
成千上万的新发现。
07:18
but I'm just going to tell you about two
169
426873
1451
但是,我这里要介绍的,
07:20
of the ideas思路 about origins起源 and evolution演化
170
428324
2363
是这一大数据对我们
07:22
that may可能 be transformed改造 by our access访问
171
430687
2253
关于起源和进化的两个认识,
07:24
to data数据 at this scale规模.
172
432940
2561
将带来的变化。
07:27
In the last five years年份, NASANASA has discovered发现
173
435501
2385
过去五年,美国国家航空和宇宙航行局,
07:29
over 1,000 planetary行星 systems系统
174
437886
2261
在附近的恒星周围,
07:32
around nearby附近 stars明星,
175
440147
2093
发现了超过1000个星球体系。
07:34
but the systems系统 we're finding发现
176
442240
1930
但我们发现的这些星系
07:36
aren't much like our own拥有 solar太阳能 system系统,
177
444170
2490
与我们的太阳系不太一样。
07:38
and one of the questions问题 we face面对 is
178
446660
1575
而我们提出的一个问题就是,
07:40
is it just that we haven't没有 been looking hard enough足够
179
448235
2318
是我们探测水平有限呢,
07:42
or is there something special特别 or unusual异常
180
450553
1766
还是我们的太阳系就是一个,
07:44
about how our solar太阳能 system系统 formed形成?
181
452319
2418
特殊和不同寻常的星系呢?
07:46
And if we want to answer回答 that question,
182
454737
2262
要解开这一疑问,
07:48
we have to know and understand理解
183
456999
1439
我们需要知道,并理解
07:50
the history历史 of our solar太阳能 system系统 in detail详情,
184
458438
2836
我们的太阳系的详细历史。
07:53
and it's the details细节 that are crucial关键.
185
461274
2137
而细节将决定我们的成败。
07:55
So now, if we look back at the sky天空,
186
463411
3666
那么,当我们望向
07:59
at our asteroids小行星 that were streaming across横过 the sky天空,
187
467077
3551
划过天空的小行星,
08:02
these asteroids小行星 are like the
debris废墟 of our solar太阳能 system系统.
188
470628
4222
而这些小行星就像太阳系的碎片,
08:06
The positions位置 of the asteroids小行星
189
474850
2008
并且,这些小行星的位置,
08:08
are like a fingerprint指纹 of an earlier time
190
476858
2137
就像宇宙早年留下的指纹。
08:10
when the orbits轨道 of Neptune海王星 and Jupiter木星
191
478995
1980
那时,海王星和木星
08:12
were much closer接近 to the sun太阳,
192
480975
1895
距离太阳还很近,
08:14
and as these giant巨人 planets行星 migrated迁移
through通过 our solar太阳能 system系统,
193
482870
3453
而当这些巨型星球在太阳系里迁徙时,
08:18
they were scattering散射 the asteroids小行星 in their wake唤醒.
194
486323
3330
也在他们身后散落下了许多个小行星。
08:21
So studying研究 the asteroids小行星
195
489653
1306
因此,研究这些小行星,
08:22
is like performing执行 forensics取证,
196
490959
2121
如同在取证一样,
08:25
performing执行 forensics取证 on our solar太阳能 system系统,
197
493080
2558
-对我们的太阳系进行取证。
08:27
but to do this, we need distance距离,
198
495638
2702
要达到这一目的,我们需要距离,
08:30
and we get the distance距离 from the motion运动,
199
498340
2079
-而距离来自于运动,
08:32
and we get the motion运动 because of our access访问 to time.
200
500419
4547
运动来自于我们对时间的控制。
08:36
So what does this tell us?
201
504966
1702
那么,这意味着什么呢?
08:38
Well, if you look at the little yellow黄色 asteroids小行星
202
506668
2227
请注意这些黄色的小行星,
08:40
flitting飞来飞去 across横过 the screen屏幕,
203
508895
2273
高速从屏幕中划过,
08:43
these are the asteroids小行星 that are moving移动 fastest最快的,
204
511168
2430
这些是移动地最快的小行星,
08:45
because they're closest最近的 to us, closest最近的 to Earth地球.
205
513598
3341
因为他们离我们最近,离地球最近。
08:48
These are the asteroids小行星 we may可能 one day
206
516939
1507
有一天,我们也许能够向这些小行星,
08:50
send发送 spacecraft宇宙飞船 to, to mine them for minerals矿物质,
207
518446
3398
发送宇宙飞船,从那里采矿。
08:53
but they're also the asteroids小行星 that may可能 one day
208
521844
2002
但也可能,有一天这些小行星,
08:55
impact碰撞 the Earth地球,
209
523846
1665
会撞上地球。
08:57
like happened发生 60 million百万 years年份 ago
210
525511
1291
就像6000万年前发生的
08:58
with the extinction灭绝 of the dinosaurs恐龙,
211
526802
2635
恐龙灭绝一样,
09:01
or just at the beginning开始 of the last century世纪,
212
529437
1822
或者像上世纪初发生的那样:
09:03
when an asteroid小行星 wiped out
213
531259
1332
一颗小行星落下,
09:04
almost几乎 1,000 square广场 miles英里 of Siberian西伯利亚 forest森林,
214
532591
3589
摧毁了西伯利亚1000平方英里的森林。
09:08
or even just last year, as one burnt up over Russia俄国,
215
536180
3088
抑或像去年一样,一颗小行星在俄罗斯上空燃尽,
09:11
releasing释放 the energy能源 of a small nuclear bomb炸弹.
216
539268
3612
释放了一个小型原子弹的能量。
09:14
So studying研究 the forensics取证 of our solar太阳能 system系统
217
542880
3622
所以,对我们的太阳系进行取证,
09:18
doesn't just tell us about the past过去,
218
546502
2058
并不仅仅是研究过去,
09:20
it can also predict预测 the future未来,
including包含 our future未来.
219
548560
3811
而是要预测未来,包括我们人类的未来。
09:26
Now when we get distance距离,
220
554771
1968
那么,当我们获得距离后,
09:28
we get to see the asteroids小行星
in their natural自然 habitat栖息地,
221
556739
3589
我们将看到这些小行星在原始轨道的样子-
09:32
in orbit轨道 around the sun太阳.
222
560328
1322
围绕太阳运转时的样子。
09:33
So every一切 point in this visualization可视化 that you can see
223
561650
2907
所以,你从这一画面中看到的每一个点,
09:36
is a real真实 asteroid小行星.
224
564557
2763
都是这些小行星真实所在的位置。
09:39
Its orbit轨道 has been calculated计算
from its motion运动 across横过 the sky天空.
225
567320
4010
从它划过天空的运动轨迹,我们计算出它的周转轨道。
09:43
The colors颜色 reflect反映 the composition组成 of these asteroids小行星,
226
571330
3341
颜色可以反映这些小行星的成分。
09:46
dry and stony in the center中央,
227
574671
2137
中间的干燥多岩石,
09:48
water-rich富水 and primitive原始 towards the edge边缘,
228
576808
2587
边缘的富含水分,成分原始,
09:51
water-rich富水 asteroids小行星 which哪一个 may可能 have seeded播种
229
579395
2284
这些富含水分的小行星,
09:53
the oceans海洋 and the seas海域 that we find on our planet行星
230
581679
3451
可能正是它们早期撞击地球时
09:57
when they bombarded炮轰 the
Earth地球 at an earlier time.
231
585130
3206
为地球带来了海洋的种子。
10:02
Because the LSSTLSST will be able能够 to go faint
232
590127
2832
LSST不仅能拍摄广域照片,
10:04
and not just wide,
233
592959
1698
还能拍摄无光线物体,
10:06
we will be able能够 to see these asteroids小行星
234
594657
1808
我们能看到,
10:08
far beyond the inner part部分 of our solar太阳能 system系统,
235
596465
3187
远离太阳系内圈轨道的小行星,
10:11
to asteroids小行星 beyond the
orbits轨道 of Neptune海王星 and Mars火星,
236
599652
3813
离海王星和火星轨道很远的小行星,
10:15
to comets彗星 and asteroids小行星 that may可能 exist存在
237
603465
2261
以及远离我们的太阳几乎一光年
10:17
almost几乎 a light year from our sun太阳.
238
605726
3230
的彗星和小行星。
10:20
And as we increase增加 the detail详情 of this picture图片,
239
608956
2609
当我们增加更多的画面细节,
10:23
increasing增加 the detail详情 by factors因素 of 10 to 100,
240
611565
3127
将像素从10增加到1000,
10:26
we will be able能够 to answer回答 questions问题 such这样 as,
241
614692
2430
我们就能回答类似这样的问题了:
10:29
is there evidence证据 for planets行星
outside the orbit轨道 of Neptune海王星,
242
617122
3589
有证据证明海王星轨道外存在星球吗?
10:32
to find Earth-impacting地球影响 asteroids小行星
243
620711
2507
能在危机形成前
10:35
long before they're a danger危险,
244
623218
2535
就发现冲向地球的小行星吗?
10:37
and to find out whether是否, maybe,
245
625753
1757
我们的太阳是自成一体的,
10:39
our sun太阳 formed形成 on its own拥有 or in a cluster of stars明星,
246
627510
3180
并属于恒星之一吗?
10:42
and maybe it's this sun's太阳 stellar恒星 siblings兄弟姐妹
247
630690
3082
或者,是不是太阳的兄弟姐妹星球
10:45
that influenced影响 the formation编队 of our solar太阳能 system系统,
248
633772
3442
在影响这太阳系的形成?
10:49
and maybe that's one of the reasons原因 why
solar太阳能 systems系统 like ours我们的 seem似乎 to be so rare罕见.
249
637214
5753
也许这就是为何我们的太阳系显得如此特殊的原因之一。
10:54
Now, distance距离 and changes变化 in our universe宇宙
250
642974
4562
现在,我们来说下宇宙的距离和变化——
距离相当于时间,
10:59
distance距离 equates相当于 to time,
251
647536
3859
距离相当于天空中的变化。
11:03
as well as changes变化 on the sky天空.
252
651395
2059
11:05
Every一切 foot脚丫子 of distance距离 you look away,
253
653454
2790
我们望出去的每一尺距离,
或者一个物体离去的每一尺距离,
11:08
or every一切 foot脚丫子 of distance距离 an object目的 is away,
254
656244
2485
你看到的都是十亿分之一秒之前的画面。
11:10
you're looking back about a
billionth十亿 of a second第二 in time,
255
658729
3589
而这一概念,或者说时间回溯的概念,
11:14
and this idea理念 or this notion概念 of looking back in time
256
662318
2613
彻底地改变了我们对宇宙的认知。
11:16
has revolutionized革命性 our ideas思路 about the universe宇宙,
257
664931
2631
11:19
not once一旦 but multiple times.
258
667562
2280
不是一次,而是好多次。
11:21
The first time was in 1929,
259
669842
2812
第一次是在1929年,
天文学家爱德文·哈勃
11:24
when an astronomer天文学家 called Edwin埃德温 Hubble哈勃
260
672654
2092
11:26
showed显示 that the universe宇宙 was expanding扩大,
261
674746
2249
向人们展示了宇宙是在膨胀的,
诞生了宇宙大爆炸的理论。
11:28
leading领导 to the ideas思路 of the Big Bang.
262
676995
2713
而这一观察是很简单的:
11:31
And the observations意见 were simple简单:
263
679708
2582
仅仅是24个星系
11:34
just 24 galaxies星系
264
682290
2154
11:36
and a hand-drawn手绘 picture图片.
265
684444
3050
以及一副手绘图。
但就是这一简单的概念:
11:41
But just the idea理念 that the more distant遥远 a galaxy星系,
266
689124
4660
“星系离我们越远,其后退的速度越快”,
11:45
the faster更快 it was receding后退,
267
693784
2070
就足以开创了现代宇宙学。
11:47
was enough足够 to give rise上升 to modern现代 cosmology宇宙学.
268
695854
3419
11:51
A second第二 revolution革命 happened发生 70 years年份 later后来,
269
699273
2425
第二次思想变革,发生在70年后,
两组天文学家证明,
11:53
when two groups of astronomers天文学家 showed显示
270
701698
2072
宇宙不仅在膨胀,
11:55
that the universe宇宙 wasn't just expanding扩大,
271
703770
2433
还在加速。
11:58
it was accelerating加速,
272
706203
1325
这着实让人吃惊,如同我向天空扔出一个球,
11:59
a surprise like throwing投掷 up a ball into the sky天空
273
707528
3343
但它飞到越高的地方时
12:02
and finding发现 out the higher更高 that it gets得到,
274
710871
2812
飞离的速度却越快。
12:05
the faster更快 it moves移动 away.
275
713683
1778
他们通过测量超新星的亮度,
12:07
And they showed显示 this
276
715461
1509
证实了这一点。
12:08
by measuring测量 the brightness亮度 of supernovae超新星,
277
716970
2405
同时被证明的还有,超新星的亮度
12:11
and how the brightness亮度 of the supernovae超新星
278
719375
1834
在离我们越远时,变得越暗。
12:13
got fainter暗淡 with distance距离.
279
721209
2171
这些发现就更加复杂了。
12:15
And these observations意见 were more complex复杂.
280
723380
2453
它们需要新的技术和望远镜,
12:17
They required需要 new technologies技术 and new telescopes望远镜,
281
725833
3014
因为超新星所在星系的位置
12:20
because the supernovae超新星 were in galaxies星系
282
728847
4050
在哈勃望远镜可观察范围
12:24
that were 2,000 times more distant遥远
283
732897
1958
2000倍以外。
12:26
than the ones那些 used by Hubble哈勃.
284
734855
2688
12:29
And it took three years年份 to find just 42 supernovae超新星,
285
737543
5311
光是发现42颗超新星就花去了3年时间,
因为一个星系里的一颗超新星,
12:34
because a supernova超新星 only explodes爆炸
286
742854
1754
每一百年才爆炸一次。
12:36
once一旦 every一切 hundred years年份 within a galaxy星系.
287
744608
3082
通过搜索上万个星系,
12:39
Three years年份 to find 42 supernovae超新星
288
747690
2284
才能在3年内发现42颗超新星。
12:41
by searching搜索 through通过 tens of thousands数千 of galaxies星系.
289
749974
4019
一旦它们收集到了数据,
12:45
And once一旦 they'd他们会 collected their data数据,
290
753993
1851
便将结果汇总为发现。
12:47
this is what they found发现.
291
755844
3748
这虽然看上去并不壮观,
12:51
Now, this may可能 not look impressive有声有色,
292
759592
2711
但这正是它,发生的表面样式。
12:54
but this is what a revolution革命 in physics物理 looks容貌 like:
293
762303
4115
一条可以预测超新星亮度的线,
12:58
a line线 predicting预测 the brightness亮度 of a supernova超新星
294
766418
2430
距我们110亿光年,
13:00
11 billion十亿 light years年份 away,
295
768848
2046
这条线上还有许多并不甚契合的点。
13:02
and a handful少数 of points that don't quite相当 fit适合 that line线.
296
770894
3796
微小的变化不断汇集,带来了巨变。
13:06
Small changes变化 give rise上升 to big consequences后果.
297
774690
4113
通过量变,我们才有了新发现,
13:10
Small changes变化 allow允许 us to make discoveries发现,
298
778803
2948
-正如赫歇尔发现天王星一样。
13:13
like the planet行星 found发现 by Herschel赫歇尔.
299
781751
2823
微小的变化,改变了我们对,
13:16
Small changes变化 turn our understanding理解
300
784574
2272
宇宙的认识。
13:18
of the universe宇宙 on its head.
301
786846
2401
所以,42颗超新星,慢慢地暗去,
13:21
So 42 supernovae超新星, slightly too faint,
302
789247
3464
意味着他们正慢慢飞离我们,
13:24
meaning含义 slightly further进一步 away,
303
792711
2009
也意味着宇宙不仅在膨胀,
13:26
requiring要求 that a universe宇宙 must必须 not just be expanding扩大,
304
794720
3160
而且膨胀的速度还在加快,
13:29
but this expansion扩张 must必须 be accelerating加速,
305
797880
3330
这揭示了宇宙的一个组成成分,
13:33
revealing揭示 a component零件 of our universe宇宙
306
801210
1946
我们称之为暗能量,
13:35
which哪一个 we now call dark黑暗 energy能源,
307
803156
2486
这是一种驱动宇宙膨胀的物质,
13:37
a component零件 that drives驱动器 this expansion扩张
308
805642
2509
占今天宇宙总全部物质的,
13:40
and makes品牌 up 68 percent百分 of the energy能源 budget预算
309
808151
3027
68%。
13:43
of our universe宇宙 today今天.
310
811178
2035
13:46
So what is the next下一个 revolution革命 likely容易 to be?
311
814751
3824
那么,下一次思想变革,将会是什么呢?
什么是暗能量,它为什么存在呢?
13:50
Well, what is dark黑暗 energy能源 and why does it exist存在?
312
818575
2719
请看这些线条,每条都代表了,
13:53
Each of these lines线 shows节目 a different不同 model模型
313
821294
2328
对暗能量存在形式的不同理论。
13:55
for what dark黑暗 energy能源 might威力 be,
314
823622
2843
并描绘暗能量的属性。
13:58
showing展示 the properties性能 of dark黑暗 energy能源.
315
826465
2481
他们与这42个点都存在一致性,
14:00
They all are consistent一贯 with the 42 points,
316
828946
3623
但他们背后的理论却
14:04
but the ideas思路 behind背后 these lines线
317
832569
2227
截然不同。
14:06
are dramatically显着 different不同.
318
834796
2103
一些人认为,暗能量会
14:08
Some people think about a dark黑暗 energy能源
319
836899
2543
随着时间而变化,
14:11
that changes变化 with time,
320
839442
1458
或者说,暗能量的成分
14:12
or whether是否 the properties性能 of the dark黑暗 energy能源
321
840900
2288
取决于你望向天空时的位置。
14:15
are different不同 depending根据 on where you look on the sky天空.
322
843188
2756
另一些人认为,暗能量的变化
14:17
Others其他 make differences分歧 and changes变化
323
845944
1823
存在于亚原子表面。
14:19
to the physics物理 at the sub-atomic亚原子 level水平.
324
847767
3048
还有一些人认为,暗能量的变化发生在更大的层面,
14:22
Or, they look at large scales
325
850815
2790
并改变了重力和广义相对论的作用方式,
14:25
and change更改 how gravity重力 and general一般 relativity相对论 work,
326
853605
3565
或者说,他们认为我们认识的宇宙只是众多宇宙之一,
14:29
or they say our universe宇宙 is just one of many许多,
327
857170
2791
属于神秘的多重宇宙的一部分,
14:31
part部分 of this mysterious神秘 multiverse多重宇宙,
328
859961
2598
但是,所有这些概念、理论,
14:34
but all of these ideas思路, all of these theories理论,
329
862559
3161
虽然让人吃惊,甚至有些疯狂,
14:37
amazing惊人 and admittedly固然 some of them a little crazy,
330
865720
3499
但都与这42个点一致。
14:41
but all of them consistent一贯 with our 42 points.
331
869219
4027
那么,我们如何能在未来十年,
14:45
So how can we hope希望 to make sense of this
332
873246
2182
弄清楚这一问题呢?
14:47
over the next下一个 decade?
333
875428
2272
恩,想象一下,如果给你一对骰子,
14:49
Well, imagine想像 if I gave you a pair of dice骰子,
334
877700
3230
然后,你想判断这些骰子,
14:52
and I said you wanted to see whether是否 those dice骰子
335
880930
1999
是否平整。
14:54
were loaded or fair公平.
336
882929
1867
滚一次骰子,你得到的信息很有限。
14:56
One roll of the dice骰子 would tell you very little,
337
884796
2934
但滚越多次,
14:59
but the more times you rolled热轧 them,
338
887730
1992
你收集到的信息就越多,
15:01
the more data数据 you collected,
339
889722
1922
你对自己的判断就越有信心。
15:03
the more confident信心 you would become成为,
340
891644
2172
不仅是这些骰子是否平整,
15:05
not just whether是否 they're loaded or fair公平,
341
893816
2603
而且是平整的程度,哪里不平整等,
你都了如指掌。
15:08
but by how much, and in what way.
342
896419
3898
我们花费了3年才找到42颗超新星,
15:12
It took three years年份 to find just 42 supernovae超新星
343
900317
3802
是因为我们建造的望远镜,
15:16
because the telescopes望远镜 that we built内置
344
904119
3047
只搜索天空的一小部分。
15:19
could only survey调查 a small part部分 of the sky天空.
345
907166
3693
而当我们建好LSST后,我们每3个夜晚
15:22
With the LSSTLSST, we get a completely全然 new view视图
346
910859
2665
就能获得一幅智力上方天空完整的画面。
15:25
of the skies天空 above以上 Chile智利 every一切 three nights.
347
913524
3622
在LSST运行的第一个晚上,
15:29
In its first night of operation手术,
348
917146
2463
它发现的超新星数量,就相当于我们发现暗能量,
15:31
it will find 10 times the number of supernovae超新星
349
919609
3150
所需超新星数量的十倍。
15:34
used in the discovery发现 of dark黑暗 energy能源.
350
922759
3141
在头4个月内,
15:37
This will increase增加 by 1,000
351
925900
1809
这一数量将增加到1000倍:
15:39
within the first four months个月:
352
927709
2493
即最终发现150万颗超新星。
15:42
1.5 million百万 supernovae超新星 by the end结束 of its survey调查,
353
930202
4784
每个超新星代表滚一次骰子,
15:46
each supernova超新星 a roll of the dice骰子,
354
934986
3185
每个超新星能测试一下,
15:50
each supernova超新星 testing测试 which哪一个 theories理论 of dark黑暗 energy能源
355
938171
3442
哪种暗能量理论是准确的,哪种是有矛盾的。
15:53
are consistent一贯, and which哪一个 ones那些 are not.
356
941613
4128
因此,整合这些超新星数据,
15:57
And so, by combining结合 these supernova超新星 data数据
357
945741
3803
结合其他宇宙学方法,
16:01
with other measures措施 of cosmology宇宙学,
358
949544
2276
我们将排除很大一部分有关暗能量的
16:03
we'll progressively逐步 rule规则 out the different不同 ideas思路
359
951820
2890
假设概念和理论。
16:06
and theories理论 of dark黑暗 energy能源
360
954710
1976
如果顺利的话,到2030年,
16:08
until直到 hopefully希望 at the end结束 of this survey调查 around 2030,
361
956686
7142
我们很有希望,能确定一种
16:15
we would expect期望 to hopefully希望 see
362
963828
2614
关于我们宇宙的理论。
16:18
a theory理论 for our universe宇宙,
363
966442
2142
一种关于我们宇宙物理现象的根本理论,
16:20
a fundamental基本的 theory理论 for the physics物理 of our universe宇宙,
364
968584
2539
正在眼前徐徐展开。
16:23
to gradually逐渐 emerge出现.
365
971123
2757
恩,实际上,我刚才所列举的例子,
16:26
Now, in many许多 ways方法, the questions问题 that I posed构成
366
974950
2392
应该是最简单的问题了。
16:29
are in reality现实 the simplest简单 of questions问题.
367
977342
4361
我们可能不知道答案,
16:33
We may可能 not know the answers答案,
368
981703
1754
但至少知道问题是什么。
16:35
but we at least最小 know how to ask the questions问题.
369
983457
3852
当我们观察上万个星系的时候,
16:39
But if looking through通过 tens of thousands数千 of galaxies星系
370
987309
3118
我们将看到42颗超新星,
16:42
revealed透露 42 supernovae超新星 that turned转身
371
990427
2938
同时对宇宙有更深层次的理解,
16:45
our understanding理解 of the universe宇宙 on its head,
372
993365
3479
如果我们观察上十亿个星系,
16:48
when we're working加工 with billions数十亿 of galaxies星系,
373
996844
2914
发现的超新星,将是42的多少倍呢?
16:51
how many许多 more times are we going to find
374
999758
1777
将与我们的预期有多大出入呢?
16:53
42 points that don't quite相当 match比赛 what we expect期望?
375
1001535
5648
正如赫歇尔发现的行星(天王星)那样,
16:59
Like the planet行星 found发现 by Herschel赫歇尔
376
1007183
2757
或者正如暗能量,
17:01
or dark黑暗 energy能源
377
1009940
2417
抑或量子力学,广义相对论那样。
17:04
or quantum量子 mechanics机械学 or general一般 relativity相对论,
378
1012357
3843
所有这些概念都来源于数据,
17:08
all ideas思路 that came来了 because the data数据
379
1016200
2344
与我们预期不相符的数据。
17:10
didn't quite相当 match比赛 what we expected预期.
380
1018544
3455
未来十年的天文学数据,让我们为之欣然鼓舞
而雀跃的,
17:13
What's so exciting扣人心弦 about the next下一个 decade of data数据
381
1021999
3261
将是什么呢?
17:17
in astronomy天文学 is,
382
1025260
1670
我们甚至不知道有多少答案
17:18
we don't even know how many许多 answers答案
383
1026930
2211
还在那里等着我们去拾获。
17:21
are out there waiting等候,
384
1029141
1800
这是,关于我们起源和进化的答案。
17:22
answers答案 about our origins起源 and our evolution演化.
385
1030941
3881
还有许多问题
等我们去提出。
17:26
How many许多 answers答案 are out there
386
1034822
1095
许多答案,
17:27
that we don't even know the questions问题
387
1035917
3294
等待我们去发现。
17:31
that we want to ask?
388
1039211
2011
谢谢。
17:33
Thank you.
389
1041222
1947
(掌声)
17:35
(Applause掌声)
390
1043169
3702
Translated by Li Zhang
Reviewed by Martin Owen

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ABOUT THE SPEAKER
Andrew Connolly - Astronomer
Andrew Connolly is helping to build the Large Synoptic Survey Telescope -- as well as tools to handle the massive datasets it will send our way.

Why you should listen
Andrew Connolly's research focuses on understanding the evolution of our universe, by studying how structure forms and evolves on small and large scales -- from the search for asteroids to the clustering of distant galaxies. He's a ten-year veteran of the Large Synoptic Sky Survey, and is now prepping for the unprecedented data streams we could expect from the under-construction Large Synoptic Survey Telescope.
 
Set on an 8,800-foot peak in northern Chile, the LSST will have an 8.4-meter primary mirror, a 10-square-degree field of view and a 3.2 gigapixel camera. It will survey half the sky every three nights, creating about 100 terabytes of data every week. Astronomers, Connolly suggests, will need wholly new tools to wrangle this amount of data -- so he has been helping bring together computer scientists, statisticians and astronomers to develop scalable algorithms for processing massive data streams.
 
On sabbatical from the University of Washington, Connolly led the development of Google Sky, and he's now working with Microsoft to develop affordable digital planetariums.
More profile about the speaker
Andrew Connolly | Speaker | TED.com

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