Interviu cu autorul celui mai citat articol din lume despre astrofizica teoretică
Ce mistere sunt ascunse în astrofizica modernă, de ce studenții la științele umaniste trebuie să studieze matematica superioară și cum să-i inspire pe școlarii moderni să studieze astronomia? de Științe Matematice, șeful Departamentului de Astrofizică Relativistă a MSI SAI
Nikolai Ivanovici, anul trecut ți-ai sărbătorit 70 de ani. Dar să ne amintim cum în 1973, împreună cu astrofizicianul Rashid Sunyaev, ai dezvoltat teoria discurilor de acreție, care este baza teoriei moderne a binarelor cu raze X, unul dintre cele mai citate (peste 7.000 de referințe) articole despre astrofizică din istorie. Spuneți-ne în cuvinte inteligibile pentru o persoană fără educație astrofizică, care este esența teoriei discurilor de acreție?
- Cuvântul „acreție” l-am auzit pentru prima dată în al patrulea an, când am luat subiectul termenului de hârtie de la Zeldovici. S-a dovedit că acreția este doar căderea materiei pe o stea sub influența gravitației. Cu cât steaua este mai masivă, cu atât este mai puternică atracția sa. Iar forța de atracție a găurilor negre este atât de mare încât chiar și o rază de lumină emisă de o astfel de stea este întoarsă înapoi de forța atracției sale! Prin urmare, nu putem vedea sau observa o astfel de stea.
Dar tocmai fenomenul de acumulare de discuri ne permite să aflăm ceva despre aceste obiecte stelare neobișnuite. Cert este că mai mult de jumătate din stelele din Univers nu sunt singure, precum Soarele nostru, ci duble. Și uneori chiar triplu! Ele se rotesc în jurul centrului lor comun de gravitație. Dacă într-o astfel de pereche stelară, una dintre stele se dovedește a fi o gaură neagră, cu atracția sa puternică va atrage asupra sa atmosfera vecinului. Și având în vedere că ambele aceste stele se învârt atât în jurul unui centru comun de gravitație, cât și în jurul propriei axe de rotație, această masă curgătoare de gaz se învârte în jurul găurii negre, formând un disc de gaz în jurul său. Mișcarea gazului în interiorul acestui disc se produce cu viteze extraordinare, ceea ce duce la coliziunea particulelor de gaz. Și, în consecință, la o încălzire puternică a gazului din disc.
Acest proces este însoțit de eliberarea nu numai a căldurii, dar și a luminii atât în intervalul optic cât și în raze X.
Putem observa deja discul cu gaz stralucitor, deoarece este situat la o oarecare distanță de gaura neagră, iar acesta din urmă nu poate capta radiația de pe disc. Observând radiațiile de pe acest disc de acreție, putem afla multe despre gaura neagră în sine și despre procesele fizice din vecinătatea sa, precum și să calculăm masa găului negru, viteza de rotație și multe altele.
Împreună cu Rashid Sunyaev (atunci a fost, ca mine, un student absolvent al Zeldovici, acum Sunyaev este academician) la începutul anilor 70 ai secolului trecut, am calculat pentru prima dată posibilele spectre de emisie de pe un disc de astfel de acreție. S-a dovedit că cea mai mare parte a energiei este emisă în raza X a spectrului electromagnetic. Aproape simultan, rezultatele calculelor noastre au fost confirmate prin observarea discurilor de acreție cu instrumente instalate pe satelitul american Uhuru.
Video promotional:
În 1963 ai intrat în departamentul de fizică al Universității de Stat din Moscova, cu o diplomă în astronomie. Cu toate acestea, părinții tăi nu erau asociați cu științele exacte. Cum a venit decizia de a studia astrofizica?
- Da, părinții mei nu erau direct conectați cu științele exacte. Dar tatăl meu era un soldat de prim rang și un fost tanc. El a avut o versiune bună în tehnologie, iar noi, cei patru fii ai săi, am fost interesați de tehnologie și științele exacte.
De asemenea, am avut noroc cu profesorii. Și chiar dacă nu am studiat în capitală, ci la clasele de vârstă superioară de la școala mea (a fost în Belarus, în satul Parichi, lângă Bobruisk), matematica a fost predată de un minunat profesor Alfred Viktorovici Baranovski.
Nimeni nu a auzit de tutori în acei ani, dar nivelul de predare chiar și în școala din sat era astfel încât cei care doreau să-și continue educația puteau concura în orice universități - până la Universitatea de Stat din Moscova.
Odată, în timp ce eram încă student în clasa a 11-a, în librăria Bobruisk, am văzut cartea lui Yakov Borisovich Zel'dovich „Matematică superioară pentru începători”. Am început să privesc cu interes - am vrut să găsesc secțiunea în care este arătat cum să calculez maximele și minimele funcțiilor. Profesorul Alfred Viktorovici ne-a intrigat foarte mult! Când am trecut acest subiect la școală, el a spus: „Dar prin metoda matematicii superioare, astfel de calcule sunt făcute mai ușor și mai frumoase”.
Atunci nici nu-mi puteam imagina că după doar patru ani, academicianul Zeldovici va deveni consilierul meu științific.
Sunteți o autoritate mondială recunoscută în domeniul astrofizicii teoretice moderne, sunteți membru al Uniunii Astronomice Internaționale și al Societății Astronomice Europene. Ai avut vreodată dorința de a părăsi Rusia și de a-ți continua studiile în astrofizică în străinătate?
- Astronomia este o știință internațională, nu este împărțită în germană, engleză și franceză. Nu este atât de important unde lucrează un astronom, este important care sunt rezultatele sale și care este contribuția sa la vistieria generală a cunoștințelor umane despre Univers.
Sunt un teoretician, iar pentru muncă am nevoie de propriul meu cap, de computer și de acces la cele mai recente publicații (pe care internetul le oferă destul de bine). Prin urmare, nu este nevoie să mergeți undeva. Și, apropo, cooperarea internațională recentă între astrofizicieni a fost bine stabilită, facem o muncă comună, ne întâlnim deseori pentru a discuta problemele științifice.
De mai mulți ani citiți cursuri speciale pentru studenții Departamentului de Astronomie din cadrul Departamentului de Fizică al Universității de Stat din Moscova, care lucrează cu studenți și studenți absolvenți, pregătind candidații la știință. Credeți că nivelul studenților a scăzut sau a crescut recent? Și de ce?
- Anterior, a existat o competiție uriașă pentru facultățile de științe naturale la Universitatea de Stat din Moscova - 8-10 persoane pe loc. Selecția a fost cea mai grea, cea mai puternică înscrisă. Dar, ca urmare a acestei moduri generale pentru fizică, mulți copii bine pregătiți, dar, în același timp, insuficienți motivați au intrat în universitate. Mulți dintre acești fizicieni au intrat în afaceri în anii 90.
Acum competiția a devenit mai mică, dar adevărați amatori de astronomie intră în universitate. Studenți minunați și puternici vin la mine să ia subiecte pentru lucrări și teze de termen!
La ce subiecte lucrați în acest moment?
În prezent, continuu să cercetez diverse tipuri de discuri cu acreție complexă.
Care credeți că este starea astrofizicii moderne din țara noastră?
- Astrofizica rusă se confruntă acum cu o serie de dificultăți. În special, țara noastră are dificultăți în finanțarea științei. Aceste probleme au afectat în special astronomia observațională: telescoapele moderne sunt foarte scumpe. Cu toate acestea, Universitatea de Stat din Moscova a construit recent un observator excelent cu un telescop modern lângă Kislovodsk. Avem speranțe mari pentru acest observator.
Rezultate bune sunt obținute printr-o rețea automată de mici telescoape dezvoltate în țara noastră sub conducerea profesorului universității din Moscova, Vladimir Lipunov - sistemul Master, cu ajutorul căruia se poate observa continuu cerul în multe părți ale lumii. Apropo, acest sistem a dezvăluit deja multe obiecte stelare anterior necunoscute.
Cum să explici unei persoane departe de știință, care este rostul cheltuielilor în cercetarea astrofizică? Care este sensul practic al unei astfel de cercetări?
- Încercarea de a privi dincolo de orizont este o calitate foarte umană! Altfel, cum ne-am deosebi de animale? Investițiile în dezvoltarea sistemelor spațiale oferă deja beneficii foarte concrete pentru economia națională. Vorbesc despre urmărirea mișcării vortexurilor atmosferice, remedierea și evaluarea zonelor de incendii forestiere din spațiu, urmărirea și prognozarea pericolului asteroizilor. Lista continuă.
În plus, o țară fără astronomie dezvoltată nu poate revendica rolul unei mari puteri mondiale - va fi sortită să se bazeze pe informațiile altor oameni, nu va avea stimulente pentru a-și dezvolta baza științifică pentru știința fundamentală. Toate acestea vor duce la degradarea societății și a țării, la întârzierea acesteia în urma altor state.
Și astronomia este și cea mai filozofică știință: trebuie să ne imaginăm în ce lume și în ce univers trăim.
Majoritatea școlilor moderne nu mai au astronomie. Ce părere ai despre această? Cum, în opinia dvs., poate fi inspirat un școlar modern pentru a studia astrofizica și astronomia?
„Atât predarea astronomiei în școli, cât și calitatea manualelor lasă mult de dorit. Lipsa astronomiei în școli poate (și ar trebui!) Să fie compensată de o prezentare bună și sistematică a filmelor științifice și a programelor de televiziune. Poate că va avea chiar un efect mai mare decât studierea unui manual plictisitor prezentat de profesori plictisitori.
Există o serie de mari filme BBC despre astronomie, care ar trebui să fie achiziționate și afișate mai des la televizor.
De asemenea, ar fi bine să creăm programe interactive de predare pe astronomie pe Internet cu posibilitatea de a primi sfaturi și răspunsuri la întrebări de interes din partea astronomilor-specialiști calificați.
Mi-aș dori, de asemenea, ca țara să aibă mai multe planetare - cel puțin în fiecare oraș regional! Și la planetarii - cercuri tematice pentru iubitorii astronomiei.
Un anumit minim de cunoștințe astronomice ar trebui, de asemenea, să se acorde și la școală - poate prin completarea unui manual de fizică cu capitole despre elementele de bază ale structurii Universului și a sistemului nostru solar.
Care sunt, în opinia dumneavoastră, principalele mistere ale astrofizicii moderne? Natura găurilor negre, formarea exoplanetelor?
- Unul dintre misterele principale este materia întunecată, care nu este vizibilă, dar se manifestă în efecte gravitaționale. Materia vizibilă este stele vizibile, ciorchini de stele, ciorchini de gaze, iar aceasta este doar 4% din substanța Universului! Toate celelalte sunt o materie întunecată misterioasă și o energie întunecată la fel de misterioasă. Oricum, explorarea sistemului nostru solar aduce în mod constant noi surprize și noi descoperiri neașteptate. Și în sistemul solar, credeți-mă, există încă multe necunoscute.
Astăzi există un decalaj imens între oamenii de știință și societate. Astrofizica, de exemplu, este o zonă care lovește frica în umanistul de rând. Cum poate fi depășit acest decalaj și este posibil în condiții în care chiar și fizicienii care lucrează în domenii diferite nu înțeleg întotdeauna subiectul cercetării celuilalt?
Societatea trebuie să vizioneze filme științifice populare despre astronomie - atunci decalajul se va diminua și frica va dispărea.
În ceea ce privește specializarea îngustă - este inevitabilă, dar pentru aceasta, se oferă învățământul universitar de bază - fundamentul care face ușor schimbarea și implicarea ușoară în diverse domenii de cercetare.
Acesta este tocmai avantajul sistemului nostru de formare a personalului științific, dezvoltat în anii ’50 -’60. Spre deosebire, de exemplu, de american, cu specializarea sa prea concentrată prea devreme.
Și pentru științele umaniste ar fi bine să introducem un curs minim obligatoriu în matematica superioară, deoarece acesta este un element de bază al culturii generale - cultura gândirii! Vor fi mai puține probleme în înțelegerea reciprocă, în societate va exista mai puțină dezbinare.
Amintiți-vă că, intrând în facultatea de științe umaniste a universității, Lev Nikolaevici Tolstoi a susținut examenul de admitere la matematică. Și a primit un bilet cu binomul lui Newton!
Ekaterina Shutova
