„Цялото небе трябва да е в летящи чинии, но няма нищо подобно“: интервю с астрофизика Сергей Попов

Сергей Попов е астрофизик, доктор по физика и математика, професор на Руската академия на науките. Занимава се с популяризиране на науката, говори за астрономия, физика и всичко свързано с космоса.

Lifehacker разговаря със Сергей Попов и разбра как учените разследват случилото се преди милиарди години. И той също така разбра дали черните дупки имат някаква функция, какво се случва по време на сливането на галактиките и защо летенето до Марс е безсмислена идея.

За астрофизиката

- Защо решихте да следвате астрофизика?

Спомняйки си себе си на възраст 10–12 години, разбирам, че по един или друг начин бих се занимавал с фундаментална наука. По-скоро въпросът беше кой. Четейки научно-популярни книги, разбрах, че астрономията ми е по-интересна. И веднага започнах да разбера дали е възможно да го направя някъде. За щастие имаше астрономически кръгове, където започнах да ходя на 13-годишна възраст.

- Тоест на 13 години осъзнахте, че искате да бъдете учен?

Нямаше формирано желание. Ако тогава ме хванаха и ме попитаха какво искам да стана, тогава едва ли щях да отговоря, че учен. Спомняйки си детството си обаче, мисля, че само специални събития биха могли да ме отклонят.

Например, преди влюбване астрономия имаше период, когато се занимавах с развъждане на аквариумни риби. И ясно си спомням какво си мислех тогава: „Ще вляза в биологичния отдел, ще уча риби и ще стана ихтиолог“. Затова мисля, че все пак бих избрал нещо, свързано с науката.

- Можете ли да обясните накратко и ясно какво е астрофизика?

От една страна, астрофизиката е част от астрономията. От друга страна, това е част от физиката. Физиката се превежда като „природа“, съответно буквално астрофизика - „наука за природата на звездите“, и по-широко - „наука за природата на небесните тела“.

Ние описваме от гледна точка на физиката какво се случва в космоса, така че астрофизиката е физика, приложена към астрономическите обекти.

- Защо да го изучавате?

Добър въпрос. Разбира се, не можете да отговорите накратко, но могат да се разграничат три причини.

Първо, нашият опит показва, че би било хубаво да изучим всичко. В края на краищата, всички фундаментални науки имат, ако не пряко, но практическо приложение: има открития, които след това изведнъж са полезни. Сякаш ходихме на лов, бродихме няколко дни и отстреляхме един-единствен елен. И това е страхотно. В края на краищата никой не очакваше какво ще бъде в стрелбището, когато елените постоянно изскачат и остава само да стреля по тях.

Втората причина е човешкият ум. Ние сме така подредени, че се интересуваме от всичко. Част от хората винаги ще задават въпроси за как работи светът. И днес фундаменталната наука дава най-добрите отговори на тези въпроси.

И на трето място, съвременната наука е важна социална практика. Доста голям брой хора придобиват много големи сложни знания и умения с течение на времето. И присъствието на тези хора е много важно за развитието на обществото. И така, през 90-те години имаше популярна поговорка у нас: окончателният спад не е кога няма хора в страната, които да не могат да напишат статия в Nature, а когато няма такива, които могат Прочети.

- Какви астрофизични открития вече се прилагат на практика?

Съвременната система за контрол на отношението се основава на квазари. Ако те не бяха открити през 50-те години, сега щяхме да имаме по-малко точна навигация. Освен това никой не търсеше специално нещо, което би могло да го направи по-точно - нямаше такава идея. Учените са се занимавали с фундаментална наука и са откривали всичко, което им е попадало. По-специално, такова полезно нещо.

Следващото поколение навигационни системи за космически кораби в Слънчевата система ще се ръководят от пулсари. Отново, това е фундаментално откритие от 60-те години, което първоначално се смяташе за напълно безполезно.

Дойдоха някои алгоритми за обработка на томография (ЯМР)Астрономия във всекидневието от астрофизиката. И първите рентгенови детектори, които станаха прототип на рентгенови апарати на летищата, бяха разработени за решаване на астрофизични проблеми.

И има още много такива примери. Току-що избрах тези, при които астрофизическите открития са намерили пряко практическо приложение.

- Защо да изучаваме химичния състав на звездите и планетите?

Както казах, на първо място, просто се чудя от какво са направени. Представете си: познати ви доведоха в екзотичен ресторант. Поръчано ястие, ядеш, вкусен си. Възниква въпросът: от какво е направен? И въпреки че в такава институция често е по-добре да не знаете от какво е направено ястието, но все пак се интересувате. Някой се интересува от котлета, а астрофизиците - за звездата.

На второ място, всичко е свързано с всичко. Интересува ни как работи Земята например, защото някои от най-реалистичните пагубно сценариите не са свързани с факта, че нещо ще ни падне върху главите или нещо ще се случи със Слънцето. Те са свързани със Земята.

По-скоро някъде в Аляска ще изскочи вулкан и всички ще загинат, с изключение на хлебарки. И аз искам да изследвам и предскажа такива неща. Няма достатъчно геоложки изследвания, за да се разбере тази картина, тъй като е важно как се е формирала Земята. И за това трябва да проучите формирането на Слънчевата система и да знаете какво се е случило преди 3,5 милиарда години.

На сутринта, след тренировка, четох нови научни публикации. Днес се появи много интересна. купчина статии в списание Nature, че учените са открили планетата на близка и много млада звезда. Това е фантастично важно, защото е наблизо и може да бъде проучено добре.

Как се формират планетите, как е подредена физиката и така нататък - научаваме всичко това, като наблюдаваме други слънчеви системи. И, грубо казано, тези изследвания помагат да се разбере кога някой вулкан ще изскочи на нашата планета.

- Може ли нашата планета да напусне орбитата си? И какво трябва да се направи за това?

Разбира се, че може. Трябва ви само външно гравитационно влияние. Слънчевата ни система обаче е доста стабилна, тъй като вече е стара. Има несигурности, но е малко вероятно те да повлияят по някакъв начин на Земята.

Например, орбитата на Меркурий е леко удължена и силно усеща влиянието на други тела. Не можем да кажем, че през следващите шест милиарда години Меркурий ще остане в своята орбита или ще бъде изхвърлен от съвместното влияние на Венера, Земята и Юпитер.

А за други планети всичко е доста стабилно, но има нищожна вероятност, например, нещо да лети в Слънчевата система. Малко са големите обекти, но ако долетят, те ще изместят орбитата на планетата. Да се успокой се хора, трябва да кажа, че това е много малко вероятно. През цялото съществуване на Слънчевата система това никога не се е случвало.

- И какво се случва с планетата в този случай?

Нищо не се случва със самата планета. Ако се отдалечи от Слънцето поради това, което се случва по-често, получава по-малко енергия и в резултат на това започват климатични промени върху него (ако изобщо е имало климат върху него). Но ако нямаше климат, както на Меркурий, тогава планетата просто ще отлети и повърхността й постепенно ще се охлади.

- Ако нашата галактика се сблъска с друга, ще промени ли нещо за нас?

Много краткият отговор е отрицателен.

Случва се много бавно и тъжно. Например, с течение на времето ще се слеем с мъглявината Андромеда. Нека ускорим напред няколко милиарда години. Андромеда вече е по-близо и започва да се придържа към нашата галактика на ръба. Човек ще се роди тихо, ще се научи в училище, ще отиде в университет, ще преподава там, ще умре - и нищо няма да се промени много през това време.

Звездите много рядко се разпръскват, така че те не се сблъскват, когато галактиките се сливат. Все едно да се разхождаш в пустинята, където са разпръснати разпръснати храсти. Ако ги обединим с друга пустиня, ще има два пъти повече закърнели храсти. Въпреки че това няма да ви спаси от нищо, пустинята няма да се превърне в прекрасна градина.

В този смисъл моделът на звездното небе ще се промени леко за дълго време. Тя се променя така или иначе, защото звездите се движат една спрямо друга. Но ако се слеем с мъглявината Андромеда, тогава ще има два пъти повече от тях.

Така че нищо не се случва при сблъсък на галактики от гледна точка на хората, живеещи на която и да е планета. Можем да се сравним с мухъл или бактерия, която живее в багажника на автомобил. Можете да продадете тази кола, тя може да ви бъде открадната, можете да смените двигателя. Но за тази плесен нищо не се променя в багажника. Трябва да стигнете до него с бутилка със спрей и едва тогава нещо ще се случи.

- Големият взрив се случи преди милиарди години. Как учените се научиха да гледат в миналото и да разберат как всичко е било там?

Пространството е доста прозрачно, така че можем просто да виждаме далеч. Наблюдаваме галактики от почти първото поколение. И сега се изграждат телескопи, които трябва да видят това първо поколение. Вселената е доста празна и от 13,7 милиарда години еволюция вече са ни на разположение 11-12 милиарда години.

Това е още едно допълнение към въпроса защо проучване химичен състав на звездите. След това, за да разберете какво се е случило в първата минута след Големия взрив.

Имаме доста ясни данни - до първите десетки секунди от съществуването на живота на Вселената. Ние вече не описваме 90% или 99 и много деветки след десетичната запетая. И остава да екстраполираме обратно.

Имаше и много важни процеси, които се случиха в много ранната Вселена. И можем да измерим техните резултати. Например тогава са се образували първите химични елементи и днес можем да измерим изобилието от химични елементи.

- Къде е границата на пространството?

Отговорът е много прост: не знаем. Можете да влезете в подробности и да попитате какво имате предвид под това, но отговорът ще остане същият. Нашата Вселена със сигурност е по-голяма от частта, която ни е достъпна за наблюдение.

Можете да си го представите като безкраен или затворен колектор, но възникват глупави въпроси: какво е извън това многообразие? Това често се случва при липса на наблюдение и експерименти: полето на дейност става напълно спекулативенследователно е много по-трудно да се проверят хипотезите тук.

Относно черните дупки

- Какви са черните дупки и защо се появяват във всички галактики?

В астрофизиката познаваме два основни типа черни дупки: свръхмасивни черни дупки в центровете на галактиките и черни дупки на звездни маси. Между тях има голяма разлика.

Черните дупки на звездните маси възникват в късните етапи на звездната еволюция, когато техните ядра, изчерпали ядреното си гориво, се срутват. Този колапс не се спира от нищо и се образува черна дупка с маса, равна на 3, 4, 5 или 25 пъти масата на Слънцето. Има много такива черни дупки - в нашата Галактика трябва да има около 100 милиона.

И в големите галактики в центъра наблюдаваме свръхмасивни черни дупки. Тяхната маса може да бъде много различна. В по-леките галактики масата на черните дупки може да има хиляди слънчеви маси, а в по-големите десетки милиарди. Тоест, черна дупка тежи като малка галактика, но в същото време се намира в центъра на много големи галактики.

Тези черни дупки имат малко по-различна история на произход. Има няколко начина как можете първо да създадете черна дупка, която след това попада в центъра на галактиката и започва да расте. Той расте просто чрез абсорбиране на веществото.

Плюс черните дупки могат да се слеят помежду си. И така, в центъра на Галактиката имаме Черна дупка а в центъра на Андромеда има черна дупка. Галактиките ще се слеят - и след милиони или милиарди години ще се слеят и черни дупки.

- Черните дупки имат ли някаква функция, или са просто страничен продукт?

Понятието съвременна естествена наука не е присъщо на телеологията Учение, което вярва, че всичко в природата е подредено целесъобразно и че във всяко развитие се реализира предварително определена цел. . Нищо не съществува само защото има някаква функция.

В краен случай все още можете да говорите за симбиотични живи системи. Например има птици, които мият зъбите на крокодилите. Ако всички крокодили измрат, тези птици също ще измрат. Или еволюирайте в нещо съвсем различно.

Но в света на неживата природа всичко съществува, защото съществува. Всичко е, ако желаете, страничен продукт от случаен процес. В този смисъл черните дупки нямат никаква функция. Или изобщо не знаем за нея. Теоретично това е възможно, но има усещането, че ако всички черни дупки бъдат премахнати от цялата Вселена, тогава нищо няма да се промени.

За други цивилизации и полети до Марс

- След Големия взрив се раждат голям брой други планети и галактики. Оказва се, че има възможност животът също да е възникнал някъде. Ако съществува, докъде би могъл да се развие до днес?

От една страна, ще говорим за формулата на Дрейк, от друга, за парадокса на Ферми Парадоксът на Ферми е липсата на видими следи от дейността на извънземни цивилизации, които би трябвало да са се установили в цялата Вселена през милиарди години от нейното развитие. .

Формулата на Дрейк показва разпространението на числото извънземни цивилизации в Галактиката, с която имаме шанс да осъществим контакт. Вземаме нашата галактика: коефициентите и факторите във формулата на Дрейк могат да бъдат разделени на три основни групи.

Първата група е астрономическа. Колко звезди в Галактиката са подобни на Слънцето, колко планети имат средно тези звезди, колко планети са подобни на Земята. И тези цифри вече ги знаем горе-долу.

Например, ние знаем колко звезди са подобни на Слънцето - има много, много. Или колко често има земни планети - много често. Това е добре.

Втората група е биологична. Имаме планета с приблизително същия химичен състав като Земята и на приблизително същото разстояние от звезда, която прилича на Слънцето. Каква е вероятността животът да се появи там? Тук ние не знаем нищо: нито от гледна точка на теорията, нито от гледна точка на наблюденията. Но се надяваме да научим много буквално през следващите 10 години, да бъдем голям оптимист и 20-30 години, ако сме по-внимателни.

През това време ще научим как да анализираме състава на атмосферите на планети, подобни на Земята и други звезди. Съответно ще можем да откриваме вещества, които можем да свържем със съществуването на живота.

Грубо казано, земният живот се основава на вода и въглерод. Това е почти сигурно най-често срещаната форма на живот. Но в малки подробности може да се различава. Ако извънземни ще пристигнат - не фактът, че можем да се ядем един друг. Но най-вероятно те пият вода и съответно тяхната форма на живот е въглеродът. Ние обаче не знаем със сигурност и се надяваме скоро да разберем.

Моето мнение, което почти не се основава на нищо, е, че най-вероятно биологичният живот се случва често.

- Но защо тогава не виждаме този друг живот?

Сега ще преминем към третата част от формулата на Дрейк. Колко често този живот става интелигентен и технологичен. И колко дълго живее този технологичен живот. Ние изобщо не знаем нищо за това.

Вероятно много биолози ще ви кажат, че ако биологичният живот е възникнал, тогава разумът е под ръка, защото има достатъчно време за еволюция. Не е факт, но можете да повярвате.

И когато Дрейк излезе с формулата си, хората бяха много изненадани. В крайна сметка изглежда, че в живота ни няма нищо необичайно, което означава, че във Вселената трябва да има много живот. Нашето Слънце е само на 4,5 милиарда години, а Галактиката е на 11-12 милиарда години. Така че има звезди, които са много по-стари от нас.

Трябва да има много планети в Галактиката, които са хиляда, десет, сто, милиона, милиарда и пет милиарда години по-стари от нас. Изглежда, че цялото небе трябва да е в летящи чинии, но няма нищо подобно - това се нарича парадокс на Ферми. И това е невероятно.

За да се обясни липсата на друг живот, е необходимо значително да се намали някакъв коефициент във формулата на Дрейк, но ние не знаем кой.

И тогава всичко зависи от вашия оптимизъм. Най-песимистичният вариант е животът на една техническа цивилизация. Песимисти вярват, че такива цивилизации по някаква причина не живеят дълго. Преди 40 години по-скоро си мислехме, че се води глобална война. Малко по-късно те започнаха да клонят към глобална екологична катастрофа.

- Тоест хората просто нямат време да летят до други планети или да се развият достатъчно, за да направят това?

Това е песимистичен вариант. Да не кажа, че вярвам в него, но нямам приоритетна версия. Може би умът все пак рядко възниква. Или животът се появява под формата на бактерии, но не се развива дори 10 милиарда години преди появата на същества, способни да завладеят космоса.

Представете си, че има много интелигентни октоподи или делфини, но те нямат дръжки и очевидно няма да правят мощни радари. Може би интелигентният живот не трябва да води до изобретяването на звездни кораби или дори телевизия.

- Как се отнасяте към идеята за колонизиране на Марс? И има ли хипотетична полза от това?

Не знам защо е необходимо да се колонизира Марс и затова съм по-негативен. Разбира се, ние сме заинтересовани да изследваме тази планета, но това със сигурност не изисква много хора. Най-вероятно те изобщо не са необходими за това, защото Марс може да бъде изследван с помощта на различни инструменти. Използването на гигантски хуманоидни роботи е по-лесно и по-евтино.

Има обаче аргумент в полза на изследването на Марс - ужасно косвен, но на който нямам нищо специално да възразя. Грубо казано, звучи така: човечеството в развитите страни е толкова писнало, че е необходима мега-идея, за да я разклати и развълнува. А създаването на достатъчно голямо селище на Марс може да се превърне в двигател за научно и технологично развитие. И без това хората ще продължат да сменят смартфони, да инсталират нови. играчки на телефоните си и изчакайте пускането на нов декодер към телевизора.

- Тоест полетът на хората до Марс е приблизително същият като полета до Луната през 1969 г.?

Разбира се. Полетът до Луната беше американският отговор на съветските успехи. Той със сигурност разтърси тази област на науката и даде много голям тласък на развитието. Но след изпълнението на задачата всичко се срина. Може би Марс ще има приблизително същата история.

За митовете

- Кои митове около астрофизиката ви дразнят най-много?

Не ме дразнят никакви митове около астрофизиката: аз имам будистки подход. Като начало разбирате, че има огромен брой идиоти сред хората, които правят глупости и вярват в глупости. И всичко, което трябва да направите, е да ги забраните в социалните си мрежи.

Но има и по-сериозни области. Например митове в социално-политически въпроси или в медицината - и те могат да бъдат по-досадни.

Както си спомням сега, 17 март, последният ден, когато университетът работеше. Мислех бързо да отида при терапевта в клиниката, да попитам за някакви глупости. Седя в кабинет, а след това медицинска сестра води човек при лекаря с думите: „Тук е дошъл млад мъж, той има температура 39 ° С“.

В началото на епидемията човек е студент в Московския държавен университет. И той с такива температура стана и отиде в клиниката. И сестрата, вместо да го опакова в найлонова торбичка, го заведе през линията до терапевта.

И това ме притеснява. Но фактът, че хората смятат, че Земята е плоска и че американците не са били на Луната, ме тревожи на второ място.

- Можете ли като астрофизик да обясните защо астрологията не работи?

Когато астрологията се появи преди хиляда години, това беше съвсем законна и разумна хипотеза. Хората виждаха модели в заобикалящия ги свят и се опитваха да ги разберат. Това желание беше толкова силно, че те започнаха да обмислят - просто мозъкът ни е така подреден, че подреждаме света наоколо.

Но времето мина, появи се нормална наука и такова понятие като проверка, проверка. Някъде през 18-ти век хората започнали действително да се опитват да проверят хипотези. И тези проверки ставаха все повече и повече.

И така, в книгата „Псевдонаука и паранормалнотоДжонатан Смит има толкова много връзки към реални чекове. Много е важно в началото да са били заети от хора, които са искали да докажат верността на някаква концепция, а не непременно астрология. Те експериментираха и обработваха честно данните. И резултатите показват, че астрологията не работи.

От гледна точка на астрофизиката това също се обяснява съвсем просто: планетите са леки, отдалечени и сами по себе си не влияят особено на Земята. Изключение е гравитационното влияние, но то е много слабо.

В края на краищата ние спокойно изстрелваме сателити в близост до Земята, без да отчитаме влиянието на Юпитер. Да, Слънцето и Луната им влияят, но Юпитер не. Като всеки Меркурий или Сатурн: единият е много лек, а другият е много далеч.

Така че, първо, няма възможен агент на влияние, и второ, проверките с желанието да се намери отговор са били извършвани много пъти. Но хората не намериха нищо.

Хакерство от Сергей Попов

Книги за изкуство

Имаше такъв прекрасен писател - Юрий Домбровски, който има книга „Факултет на ненужните неща». Тя описва много важни въпроси за нашето общество: как работи обществото, какво може да се случи в него и какви лоши неща трябва да се избягват.

Аз също наистина обичам "Глухарче вино"Рей Брадбъри. Има и прекрасна книга за израстването "Не ме оставяй да си тръгна„Казуо Ишигуро.

Научно-популярни книги

Препоръчвам книгата „Обяснение на религията»Паскал Бойер за същността на религиозното мислене. Съветвам също „Биологията на доброто и злото”, В която Робърт Саполски говори за това как науката обяснява нашите действия. Има и книга за това как работи Вселената - “Защо небето е тъмно»Владимир Решетников. И, разбира се, един от моите - "Всички формули на света». Става въпрос за това как математиката обяснява природните закони.

Филми

Гледам малко научна фантастика. От последното ми хареса филмът „Anon“. Той приема най-модерните технологии и очевидно не е измислен (телефонна кабина, която не лети навреме) и анализира дълбоки неща.

Музика

Винаги слушам много музика. Няма тихо и спокойно място за работа, затова си слагам слушалки и работя с тях. Клоновете са такива: класически рок или някои други варианти на рок, джаз. Когато харесвам някаква музика, веднага я публикувам в социалните си мрежи.

Слушам разнообразен прогресив рок. Може би най-доброто нещо, което се е случило от гледна точка на моя старец през последните години, е математическият рок, тоест математическият рок. Това е много интересен стил, който ми е близък. Това не е толкова траурно, колкото гледането на обувки, от което можете да изпаднете в депресия, докато намерите нещо достойно. За да стане ясно какво харесвам конкретно, ще се обадя на групата Умно момиче и италианския Квинториго.