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

2024 Автор: Malcolm Clapton | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 03:47

За други цивилизации, полетът до Марс, черните дупки и космоса.

Сергей Попов - астрофизик, доктор на физико-математическите науки, 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 изследват какво се е случвало преди милиарди години. Освен това той разбра дали черните дупки имат някаква функция, какво се случва по време на сливането на галактиките и защо летенето до Марс е безсмислена идея.

Относно астрофизика

Защо решихте да учите астрофизика?

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

Тоест на 13 години осъзнахте, че искате да сте учен?

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

Например, преди хобито ми за астрономия, имаше период, когато се занимавах с отглеждане на аквариумни риби. И ясно си спомням какво си мислех тогава: „Ще вляза в катедрата по биология, ще уча риби и ще стана ихтиолог“. Така че мисля, че все пак бих избрал нещо, свързано с науката.

Можете ли накратко и ясно да обясните какво е астрофизика?

От една страна, астрофизика 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".

От гледна точка на физиката, ние описваме какво се случва в космоса, така че астрофизика е физика, приложена към астрономически обекти.

Защо да го изучавам?

Добър въпрос. Разбира се, не можете да дадете кратък отговор, но могат да се разграничат три причини.

Първо, както показва нашият опит, би било хубаво да изучаваме всичко. В крайна сметка всички фундаментални науки имат, ако не пряка, но практическа употреба: има открития, които след това изведнъж идват по-удобно. Все едно отидохме на лов, обикаляхме няколко дни и отстреляхме един-единствен елен. И това е страхотно. В крайна сметка никой не очакваше какво ще бъде в стрелбище, когато елените постоянно изскачат и остава само да стреля по тях.

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

И трето, съвременната наука е важна социална практика. Доста голям брой хора получават много големи количества 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 у нас циркулира една популярна поговорка: окончателният упадък не е когато в страната няма хора, които могат да напишат статия в Nature, а когато няма такива, които могат да я прочетат.

Какви астрофизични открития вече се прилагат на практика?

Съвременната система за контрол на отношението се основава на квазари. Ако не бяха открити през 50-те години на миналия век, сега щяхме да имаме по-малко точна навигация. Освен това никой специално не е търсил нещо, което би могло да го направи по-точно - нямаше такава идея. Учените се занимаваха с фундаментална наука и откриха всичко, което попадна под ръка. 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 на миналия век, което първоначално се смяташе за напълно безполезно.

Някои алгоритми за обработка на томография (MRI) идват от астрофизика. И първите рентгенови детектори, които станаха прототипа на рентгеновите апарати на летищата, бяха разработени за решаване на астрофизични проблеми.

И има още много такива примери. Просто избрах тези, където астрофизичните открития са намерили пряко практическо приложение.

Защо да изучаваме химичния състав на звездите и планетите?

Както казах, първо, просто се чудя от какво са направени. Представете си: познати ви доведоха в екзотичен ресторант. Поръчах 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 котлет, а астрофизиците - от звезда.

Второ, всичко е свързано с всичко. Интересуваме се от това как работи Земята например, защото някои от най-реалистичните катастрофални сценарии не са свързани с това, че нещо пада върху главите ни или нещо се случва със Слънцето. Те са свързани със Земята.

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

Сутрин, след тренировка, чета нови научни публикации. Днес в списание Nature се появиха много интересни статии, че учените откриха планетата на близка и много млада звезда. Това е фантастично важно, защото е наблизо и може да бъде добре проучено.

Как се образуват планетите, как е подредена физиката и т.н. - всичко това научаваме, наблюдавайки 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. Просто се нуждаете от външно гравитационно влияние. Слънчевата ни система обаче е доста стабилна, тъй като вече е стара. Има несигурност, 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 орбитата си или ще бъде изхвърлен от съвместното влияние на Венера, Земята и Юпитер.

И за други планети всичко е доста стабилно, но има пренебрежимо малка вероятност, например, нещо да отлети в Слънчевата система. Има малко големи обекти, но ако долетят, ще изместят планетарната орбита. За да успокоя хората, трябва да кажа, че това е много малко вероятно. През цялото съществуване на Слънчевата система това никога не се е случвало.

А какво се случва с планетата в този случай?

Нищо не се случва на самата планета. Ако се отдалечи от Слънцето поради това, което се случва по-често, получава по-малко енергия и в резултат на това върху него започват климатични промени (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 това нещо за нас?

Много краткият отговор е не.

Става много бавно и тъжно. Например, след време ще се слеем с мъглявината Андромеда. Да преминем напред няколко милиарда години. Андромеда вече е по-близо и започва да се вкопчва в нашата галактика на ръба. Човек ще се роди тихо, ще не научи в училище, ще отиде в университет, ще преподава в него, ще умре - и нищо няма да се промени много през това време.

Звездите са много рядко разпръснати, така че когато галактиките се сливат, те не се сблъскват. Все едно се разхождате из пустинята, където са пръснати пръснати храсти. Ако ги слеем 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. Така или иначе се променя, 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 бактерии, живеещи в багажника на автомобил. Можете да продадете тази кола, може да ви я откраднат, можете да смените двигателя. Но за този мухъл 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 открият как всичко е било там?

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

Това е още едно допълнение към въпроса защо изучаваме химичния състав на звездите. След това, за да разберем какво се случи в първата минута след Големия взрив.

Имаме доста ясни данни - до първите десетки секунди от съществуването на живота на Вселената. Ние описваме не 90% или 99, а 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, първите химични елементи са се образували тогава и днес можем да измерим изобилието от химични елементи.

Къде е границата на космоса?

Отговорът е много прост: не знаем. Можете да влезете в подробности и да попитате какво имате предвид с 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 безкрайно или затворено многообразие, но възникват глупави въпроси: какво е извън това многообразие? Това често се случва при липса на наблюдение и експериментиране: полето на дейност става напълно спекулативно, така че тук е много по-трудно да се проверят хипотезите.

Относно черните дупки

Какво представляват 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 със звездни маси. Има голяма разлика между двете.

Черните дупки на звездни маси възникват в късните етапи на звездната еволюция, когато ядрата им, 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.

А 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 галактики 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 първо можете да създадете черна дупка, която след това пада в центъра на галактиката и започва да расте. Той расте просто чрез усвояване на веществото.

Освен това черните дупки могат да се слеят една с друга. И така, имаме черна дупка в центъра на Галактиката и черна дупка в центъра на Андромеда. Галактиките ще се слеят - и след милиони или милиарди години черните дупки също ще се слеят.

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

Концепцията за съвременното естествознание не е присъща на телеологията. Доктрината вярва, че всичко в природата е подредено по целесъобразност 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 крокодили. Ако всички крокодили измрат, тези птици също ще изчезнат. Или да се развие в нещо съвсем различно.

Но в света на неживата природа всичко съществува, защото съществува. Всичко е, ако щете, страничен продукт на 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 могло 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 е трябвало да се заселят в цялата Вселена в продължение на милиарди години от нейното развитие. …

Формулата на Дрейк показва разпространението на броя на извънземните цивилизации в Галактиката, с които имаме шанс да влезем в контакт. Вземете 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 ние вече малко или много знаем тези цифри.

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

Втората група е биологична. Имаме планета със същия химичен състав като Земята и приблизително на същото разстояние от звезда, която прилича на Слънцето. Каква е вероятността животът да се появи там? Тук 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 се научим как да анализираме състава на атмосферите на планети, подобни на Земята и други звезди. Съответно ще можем да открием вещества, които можем да свържем със съществуването на живот.

Грубо казано, земният живот се основава на вода и въглерод. Почти сигурно е най-често срещаната форма на живот. Но в малки детайли може да се различава. Ако пристигнат извънземни, не е факт, че можем да се изядем един друг. Но най-вероятно те пият вода и съответно тяхната форма на живот е въглерод. Не знаем обаче със сигурност и се надяваме скоро да разберем.

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

Но защо тогава не виждаме този друг живот?

Сега преминаваме 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 е възникнал биологичният живот, тогава разумът е под ръка, защото има достатъчно време за еволюция. Не е факт, но можете да повярвате.

И когато Дрейк измисли своята формула, хората бяха доста изненадани. В крайна сметка изглежда, че в нашия живот 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. Това означава, че има звезди, които са много по-стари от нас.

Трябва да има много планети в Галактиката, които са хиляда, десет, сто, милиони, милиарди 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 не знаем кой.

И тогава всичко зависи от вашия оптимизъм. Най-песимистичният вариант е живота на една техническа цивилизация. Песимистите смятат, 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 развиват достатъчно, за да направят това?

Това е песимистичен вариант. Да не кажа, че вярвам в него, но нямам никаква приоритетна версия. Може би все пак умът 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 направят никакви мощни радари. Може би изобщо не е необходимо интелигентният живот да доведе 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-отрицателен. Разбира се, ние сме заинтересовани да изследваме тази планета, но със сигурност не са необходими много хора. Най-вероятно те изобщо не са необходими за това, защото можете да изследвате Марс с помощта на различни инструменти. По-лесно и по-евтино е да използвате гигантски хуманоидни роботи.

Има обаче аргумент в полза на изследването на Марс – ужасно косвен, но на който наистина нямам какво да възразя. Грубо казано звучи така: човечеството в развитите страни е толкова писнало, че е необходима мега-идея, за да я разтърси и развълнува. И създаването на доста голямо селище на Марс може да се превърне в двигател за научно и технологично развитие. И без това хората ще продължат да сменят смартфоните си, да поставят нови играчки на телефоните си и да чакат пускането на нов приемник 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.

Относно митовете

Кои митове около астрофизика ви дразнят най-много?

Не ме дразнят никакви митове около астрофизика: 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-политическите въпроси или в медицината - и те могат да бъдат по-досадни.

Както си спомням сега, 17 март, последният ден, в който работеше университетът. Мислех бързо да отида при терапевта в поликлиниката, да попитам за някакви глупости. Седя в кабинет и тогава медицинска сестра води човек при лекар с думите: „Млад мъж дойде при вас тук, той има температура 39 ° C“.

Началото на епидемията, човек е студент в Московския държавен университет. И той стана с такава температура и отиде в клиниката. И сестрата, вместо да го опакова в найлонов плик, го прекара през опашката до терапевта.

И това ме притеснява. Но фактът, че хората смятат, че Земята е плоска и американците не са били на Луната, ме притеснява 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 света около тях и се опитваха да ги разберат. Това желание беше толкова силно, че започнаха да мислят - просто мозъкът ни е така устроен, че ние подреждаме света наоколо.

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

И така, в книгата "Псевдонауката и паранормалното" от Джонатан Смит има много препратки към реални проверки. Много е важно, че в началото те са били заети от хора, които са искали да докажат правилността на някаква концепция, а не непременно астрология. Те провеждаха експерименти и честно обработваха данните. И резултатите показват, че астрологията не работи.

От гледна точка на астрофизика, това също се обяснява доста просто: планетите са леки, далечни и сами по себе си не влияят особено на Земята. Изключението е гравитационното влияние, но то е много слабо.

В крайна сметка ние спокойно изстрелваме околоземни спътници, 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, проверки с желанието да се намери отговор са извършвани многократно. Но хората не намериха нищо.

Life hacking от Сергей Попов

Книги за изкуство

Имаше такъв прекрасен писател - Юрий Домбровски, който има книга "Факултетът за 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.

Също така много обичам "Вино от глухарче" от Рей Бредбъри. Има и прекрасна книга за израстването "Не ме пускай" от Казуо Ишигуро.

Научно-популярни книги

Препоръчвам книгата "Обяснение на религията" от Паскал Бойе за същността на религиозното мислене. Препоръчвам също „Биологията на доброто и злото“, в която Робърт Саполски обяснява как науката обяснява нашите действия. Има и книга за това как работи Вселената – „Защо небето е тъмно” от Владимир Решетников. И, разбира се, една моя – „Всички формули на света“. Става дума за това как математиката обяснява законите на природата.

филми

Не гледам много научна фантастика. От последните ми хареса филма „Анон”. Той използва най-модерните технологии и очевидно не е изобретен (телефонна кабина, която не лети във времето) и анализира дълбоки неща.

Музика

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

Слушам различни прогресив рок. Може би най-доброто нещо, което се случи от гледна точка на моя старец през последните години, е математическият рок, тоест математическият рок. Това е много интересен стил, който ми е близък. Не е толкова тъжно, колкото шугазирането, от което можеш да изпаднеш в депресия, докато не намериш нещо достойно. За да стане ясно какво точно харесвам, ще нарека групата Clever Girl и италианския Quintorigo.