这套材料对应曼哈顿计划、切尔诺贝利、费曼与挑战者号、Faraday、Joule、基林、Bell Burnell、LIGO 八篇正文。每篇有两幅原创图,保存为 PNG 与 SVG 两种格式;SVG 适合放大和继续排版。图形由标准绘图工具生成,没有把生成图当作历史照片,也没有复制纪录片画面。
互动页包含八个故事模块,不需要联网或安装组件。可以从正文链接直接进入对应模块,在浏览器打开后修改参数、恢复初始条件,并导出当前图形的 SVG。手机视图采用纵向布局;投影时建议使用电脑全屏浏览器。
原创图与模型的范围
| 图文件(另有同名 SVG) | 内容与参数 | 依据与讲述边界 |
|---|---|---|
| 01a 链式过程 | \(N_g/N_0=k^g\),\(k=0.9,1,1.1\) | 一般增长模型;代数不等于真实操作时间,未包含工程参数或系统反馈 |
| 01b 科研组织 | 理论、实验、规模转换与三个地点 | 依据正文所列 NPS 与 DOE 历史资料,原创组织示意,不是项目完整组织架构 |
| 02a 反馈 | 热、空泡与反应性之间的联系 | 依据 INSAG-7,明确条件依赖,不是事故实测功率 |
| 02b 衰变时间 | I-131 约 8 天、Cs-137 约 30 年半衰期 | 核衰变计算,忽略迁移、摄入和排泄,不能直接解释剂量或风险;两横轴单位不同 |
| 03a 材料响应 | \(x/x_0=e^{-t/\tau}\),假想 \(\tau=0.4,4\),可用时间 1 | 合成响应模型;不声称是历史 O-ring 实测曲线,真实验证要控制几何、载荷、温度等 |
| 03b 零失败 | \(p_u=1-0.05^{1/n}\) | 同条件独立二项试验的单侧 95% 上界;不能误读成参数的后验概率 |
| 04a 瞬态感应 | 100 匝,每匝磁通上升至 4 mWb,保持,再下降 | 教学用有限斜坡;不是 1831 年的原始测量。图中电动势来自 \(-N\,d\Phi/dt\) |
| 04b 能量流 | 外力做功、磁通变化与负载 | 现代能量描述;简化电路,真实系统可能有自感及能量存储 |
| 05a 量热边界 | 重物、水与设备、环境之间的能量流 | 依据正文的量热研究与现代收支;不按历史装置尺寸绘制 |
| 05b 量热偏差 | \(\Delta T=(1-\ell)W/(mc+C_a)\),设备热容比 0、0.1、0.2 | 假想遗漏项造成的系统偏差,不是 Joule 原始数据,也不重建他的全部修正步骤 |
| 06a 真实月均曲线 | 1958—2025 年及 2021—2025 年放大图 | Scripps 真实未填补月均值,保留缺测,标记三个月 MKO,见下节 |
| 06b 测量链 | 基本计量、参考气体、现场分析、选择规则及版本 | 综合 Scripps 与 NOAA 方法说明;不声称不同年代与机构使用相同设备 |
| 07a 时间分辨率 | 1.33 s 周期合成窄脉冲;0.5 s 窗口平均 | 说明响应与时间分辨率,未复制历史纸带。纸带走速与电子采样率不同 |
| 07b 重复时间 | 固定天球方向每天约提前四分钟 | 恒星日与太阳日的教学近似;单一时间关系不能排除全部地面干扰 |
| 08a 简化干涉仪 | 分束、两臂往返、相位差与探测 | 原创 Michelson 光路。实际 Advanced LIGO 有臂腔、回收光学与控制系统 |
| 08b 真实两站信号 | GW150914 的 H1 与 L1 公布观测曲线 | 使用论文配套的已滤波数据重绘,保留原时间与符号,见下节 |
合成模型中的参数可用于课堂预测与对照。学生若要研究真实材料、反应堆、气候系统或天体,必须回到相应观测、响应模型和不确定度,不能把页面滑块数值当作现实参数。
基林数据 来源、截取与缺测
来源: Scripps CO₂ Program — Primary Mauna Loa record;机构月均 CSV。数据下载于 2026-10-04,原文件记载归档时间为 2026-09-21 07:50:26,记录截至 2026-09-19,采用 SIO 2012 校准尺度。课堂图为避免不完整的 2026 年,固定截取 1958—2025 年。
提供的文件:
- Keeling 机构原始快照:保留下载文件及其元数据,包含原始来源的后续月份;不要把其中未完成年份当完整年度。
- 课堂截取 CSV:816 行月记录,其中 809 个有效月均值、7 个缺测值。负的缺测标记
-99.99转为空单元格;其他数值不作改写。列名注明观测、机构季节调整和站点。
课堂截取文件保留原文件第 5 列的未填补月均观测、第 6 列的机构季节调整序列及第 11 列的站点。机构第 7—10 列中的拟合与填补序列没有冒充观测。图和默认互动使用第 5 列;季节调整开关使用第 6 列。
该版本明确标记 2022-12、2023-01、2023-02 为 MKO,分别为 418.47、419.13、420.33 ppm,是附近 Maunakea 的观测。这三个月的站点接续与缺测插值不同。Scripps 与 NOAA 的迁移时间表也不同,见正文说明。
互动的“简单年均”只在一个年份有 12 个有效月均值时计算等权平均,因此得到 66 个有效年份,另两个年份留空。1958 年不被当作完整年。它是课堂计算方式,不声称复制机构所有正式年度平均规则。
“人为漂移”开关仅添加一条明确标记的教学曲线,计算为原显示值加 \(d(t-t_{\mathrm{start}})\);源数据没有改变,也没有声称历史上发生了这种漂移。
许可与署名: 数据入口页面采用 CC BY 4.0。署名 Scripps CO₂ Program,R. F. Keeling、S. J. Walker、S. C. Piper、A. F. Bollenbacher,Scripps Institution of Oceanography, UC San Diego。本材料做了年份截取、列选择、缺测标记转换和原创绘图;机构后续校准可能修订数值。
按源文件建议引用:C. D. Keeling, S. C. Piper, R. B. Bacastow, M. Wahlen, T. P. Whorf, M. Heimann, H. A. Meijer,Exchanges of atmospheric CO₂ and ¹³CO₂ with the terrestrial biosphere and oceans from 1978 to 2000. I. Global aspects,SIO Reference Series 01-06,2001;或同作者 2005 年在 A History of Atmospheric CO₂ and its Effects on Plants, Animals, and Ecosystems 中的章节,pp. 83–113。
LIGO 数据 已经经过哪些处理
来源: GWOSC GW150914 data release,DOI 10.7935/K5MW2F23。使用原发现论文图 1 的 H1 观测表 与 L1 观测表,下载于 2026-10-04。
提供的文件: 原发布 H1 表、原发布 L1 表 以及 合并为三列的 CSV。两原表各有 3441 个点,时间坐标完全一致,间隔为 \(1/16384\ \mathrm{s}\)。CSV 保留时间及两个应变列,用列名明确量纲。
原表时间为 2015-09-14 09:50:45 UTC 之后的秒数;应变列数值是 \(h\times10^{21}\),不是 \(h\) 本身。显示值 1 对应应变量级 \(10^{-21}\)。
发布者已作 35—350 Hz 带通及仪器谱线抑制,这在论文图注和发布页中公开说明。本材料只是重绘这些处理后的观测值,没有另行完成原始读出校准、完整噪声分析、模板搜索或显著性估计。原论文图 1 的各类重建波形、数值相对论预测与残差,也不能与这两列观测值混称。
静态图使用全部点,两个面板维持相同时间与原始符号。互动显示每 4 点中的 1 点,共 861 点,等效显示采样率 4096 Hz;这是显示抽取,不重新产生观测。其频率上限已由源表滤波限制在显示采样率的 Nyquist 频率以下。
互动的视觉对齐开关对 H1 做 \(t\mapsto t-0.0069\ \mathrm{s}\)、\(h\mapsto-h\),L1 不变。这个公开标注的变换参考原论文的到达时差和两站朝向。它不提供新的显著性、定位或黑洞参数估计。
许可与署名: GWOSC 许可与致谢要求规定数据为 CC BY 4.0。署名 LIGO Scientific Collaboration、Virgo Collaboration、KAGRA,以及 Gravitational Wave Open Science Center;此次观测来自 H1 与 L1,不能误写成 KAGRA 在 2015 年参与了该事件观测。
本教学材料使用了 GWOSC 提供的数据资源。LIGO Laboratory 由美国 National Science Foundation 支持并由 Caltech 与 MIT 共同运行;GWOSC 指定的相关设施支持还包括英国 STFC、德国 Max Planck Society 与 Niedersachsen、Australian Research Council,以及支持 Virgo 和 KAGRA 的有关机构。完整机构名单与官方致谢文本请见上述来源页。课堂材料的教学判断不代表这些机构的立场。
引用:LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration,Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger,Physical Review Letters 116, 061102,2016;R. Abbott et al.,Open data from the first and second observing runs of Advanced LIGO and Advanced Virgo,SoftwareX 13, 100658,2021。
互动的检查范围
八个模块已在 Edge 的 1280 像素桌面宽度与 390 像素手机宽度下逐项检查,未发现脚本错误、外部网络请求或水平溢出。检查覆盖标签跳转、恢复初始条件、SVG 导出,以及链式期望、半衰期、零失败上界、感应电动势、量热收支与干涉强度等计算。
真实数据另核对总行数、缺测、MKO 标记、两站时间一致性及单位。页面没有根据真实 LIGO 数据自动输出未验证的事件概率。
数据快照的完整性记录
下面的 SHA-256 用来核对本次下载文件是否改变,不能替代对科学来源与方法的评价。
Keeling 机构原始快照
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GW150914-H1-figure1.txt
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GW150914-L1-figure1.txt
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