Intervju med forfatteren av verdens mest siterte artikkel om teoretisk astrofysikk
Hvilke mysterier som er skjult i moderne astrofysikk, hvorfor humanitærer skal studere høyere matematikk og hvordan man kan inspirere moderne skolebarn til å studere astronomi, ble den vitenskapelige avdelingen i Gazeta. Ru fortalt av forfatteren av den mest siterte artikkelen i verden om teoretisk astrofysikk Nikolai Shakura - sovjetisk og russisk astrofysiker, lege i fysiker of Mathematical Sciences, leder for Institutt for relativ relativ astrofysikk ved SAI MSU.
Nikolai Ivanovich, i fjor feiret du 70-årsjubileum. Men la oss huske hvordan du i 1973 sammen med astrofysiker Rashid Sunyaev utviklet teorien om akkresjonsskiver, som ligger til grunn for den moderne teorien om røntgenbinarier, en av de mest siterte (over 7000 referanser) artiklene om astrofysikk i historien. Fortell oss med ord som er forståelige for en person uten astrofysisk utdanning, hva er essensen i teorien om akkresjonsskiver?
- Ordet "akkresjon" hørte jeg først på fjerde året, da jeg tok temaet for semesteroppgaven fra Zeldovich. Det viste seg at akkresjon bare er stoffets fall på en stjerne under påvirkning av tyngdekraften. Jo mer massiv stjernen er, jo sterkere er tiltrekningen. Og tiltrekningskraften til sorte hull er så stor at til og med en lysstråle som sendes ut av en slik stjerne blir snudd tilbake av kraften i attraksjonen! Og derfor kan vi ikke se eller observere en slik stjerne.
Men det er nettopp fenomenet med diskretjonering som gjør at vi kan lære noe om disse uvanlige stjernene objektene. Fakta er at mer enn halvparten av stjernene i universet ikke er ensomme, som vår sol, men dobbelt. Og noen ganger til og med tredoblet! De kretser rundt sitt felles tyngdepunkt. Hvis en av stjernene i et slikt stjernepar viser seg å være et svart hull, med sin kraftige tiltrekning vil den trekke på seg atmosfæren til naboen. Og siden begge disse stjernene kretser både rundt et felles tyngdepunkt, og også rundt deres egen rotasjonsakse, snor denne flytende massen av gass seg rundt det sorte hullet og danner en gassskive rundt det. Bevegelsen av gass inne i denne disken skjer med enorme hastigheter, noe som fører til kollisjon av gasspartikler. Og følgelig til sterk oppvarming av gassen på disken.
Denne prosessen er ledsaget av frigjøring av ikke bare varme, men også lys i både det optiske og røntgenområdet.
Vi kan allerede se den glødende gassformige disken, fordi den ligger i et stykke fra det sorte hullet, og sistnevnte kan ikke fange opp strålingen fra disken. Ved å observere strålingen fra denne akkresjonsskiven, kan vi lære mye om selve det sorte hullet og de fysiske prosessene i nærheten, samt beregne massen til det sorte hullet, dets rotasjonshastighet og mye mer.
Sammen med Rashid Sunyaev (den gang var han, som meg, en doktorgradsstudent i Zeldovich, nå Sunyaev er akademiker) på begynnelsen av 70-tallet av forrige århundre, beregnet vi først de mulige utslippsspektre fra en slik akkresjonsdisk. Det viste seg at mesteparten av energien slippes ut i røntgenområdet for det elektromagnetiske spekteret. Nesten samtidig ble resultatene fra beregningene våre bekreftet ved å observere akkresjonsskivene med instrumenter installert på den amerikanske satellitten Uhuru.
Salgsfremmende video:
I 1963 kom du inn i fysikkavdelingen ved Moskva statsuniversitet med en grad i astronomi. Foreldrene dine var imidlertid ikke tilknyttet de eksakte vitenskapene. Hvordan kom da beslutningen om å studere astrofysikk?
- Ja, foreldrene mine hadde ikke direkte tilknytning til de eksakte vitenskapene. Men min far var en frontlinjesoldat og en tidligere tankskip. Han var godt kjent med teknologi, og vi, hans fire sønner, ga interesse for teknologi og eksakte vitenskaper.
Jeg var også heldig med lærerne. Og selv om jeg ikke studerte i hovedstaden, men på videregående på skolen min (det var i Hviterussland, i landsbyen Parichi, nær Bobruisk), ble matematikk undervist av en fantastisk lærer Alfred Viktorovich Baranovsky.
Ingen hørte om veiledere i de årene, men undervisningsnivået selv på landsbyskolen var slik at de som ønsket å fortsette sin utdanning, kunne konkurrere på alle universiteter - opp til Moskva statsuniversitet.
En gang, mens jeg fremdeles var en elev på 11. klasse, så jeg i bokhandelen Bobruisk jeg boken av Yakov Borisovich Zeldovich "Higher Mathematics for Beginners." Jeg begynte å se gjennom det med interesse - jeg ønsket å finne delen hvor det vises hvordan du beregner maksima og minima for funksjoner. Læreren Alfred Viktorovich fascinerte oss veldig! Da vi passerte dette emnet på skolen, sa han: "Men med metoden for høyere matematikk blir slike beregninger gjort enklere og vakrere."
Da kunne jeg ikke en gang forestille meg at akademiker Zeldovich etter bare fire år skulle bli min vitenskapelige rådgiver.
Du er en anerkjent verdensautoritet innen moderne teoretisk astrofysikk, du er medlem av International Astronomical Union og European Astronomical Society. Har du noen gang hatt et ønske om å forlate Russland og fortsette studiene i astrofysikk i utlandet?
- Astronomi er en internasjonal vitenskap, den er ikke delt inn i tysk, engelsk og fransk. Det er ikke så viktig der en astronom jobber, det er viktig hva resultatene hans er og hva som er hans bidrag til den generelle skatten av menneskelig kunnskap om universet.
Jeg er teoretiker, og for jobben trenger jeg mitt eget hode, en datamaskin og tilgang til de nyeste publikasjonene (som Internett gir ganske bra). Derfor er det ikke nødvendig å gå et sted. Og for øvrig nylig har internasjonalt samarbeid mellom astrofysikere vært godt etablert, vi jobber i fellesskap, møtes ofte for å diskutere vitenskapelige problemer.
I mange år har du lest spesielle kurs for studenter ved astronomiavdelingen ved fysikkavdelingen ved Moskva statsuniversitet, og jobbet med studenter og hovedfagsstudenter og forberedt vitenskapskandidater. Tror du at nivået på studentene har sunket eller økt den siste tiden? Og hvorfor?
- Tidligere var det en enorm konkurranse for naturvitenskapelige fakulteter ved Moscow State University - 8-10 personer per sete. Utvalget var det tøffeste, det sterkeste inn. Men i kjølvannet av denne generelle mote for fysikk, kom mange godt trente, men samtidig utilstrekkelig motiverte barn inn på universitetet. Mange av disse fysikerne gikk i virksomhet på 90-tallet.
Nå er konkurransen blitt mindre, men ekte amatører av astronomi kommer inn på universitetet. Fantastiske og sterke studenter kommer til meg for å ta emner for semesteroppgaver og avhandlinger!
Hvilke tema jobber du for øyeblikket?
Fortsatt fortsetter jeg å undersøke ulike typer komplekse akkretisjonsplater.
Hva tror du er tilstanden til moderne astrofysikk i landet vårt?
- Russisk astrofysikk står nå overfor en rekke vanskeligheter. Spesielt har landet vårt vanskeligheter med å finansiere vitenskap. Disse problemene har spesielt påvirket observasjonsastronomi: moderne teleskoper er veldig dyre. Likevel bygde Moskva statsuniversitet nylig et utmerket observatorium med et moderne teleskop i nærheten av Kislovodsk. Vi har store forhåpninger til dette observatoriet.
Gode resultater oppnås ved et automatisk nettverk av små teleskoper utviklet i vårt land under ledelse av Moskva universitetsprofessor Vladimir Lipunov - mastersystemet, som man kontinuerlig kan observere himmelen i mange deler av verden. Dette systemet har forresten allerede avslørt mange tidligere ukjente stjerneobjekter.
Hvordan forklare en person langt fra vitenskap, hva er poenget med å bruke på astrofysisk forskning? Hva er den praktiske betydningen av slik forskning?
- Å prøve å se utover horisonten er en veldig menneskelig kvalitet! Ellers, hvordan vil vi skille oss fra dyr? Investeringer i utvikling av romsystemer gir allerede veldig håndgripelige fordeler for den nasjonale økonomien. Jeg snakker om å spore bevegelsen av atmosfæriske virvler, fikse og vurdere områder med skogbranner fra verdensrommet, spore og forutse asteroidfare. Listen fortsetter.
I tillegg kan et land uten utviklet astronomi ikke kreve rollen som en stor verdensmakt - det vil være dømt til å stole på andres informasjon, det vil ikke ha insentiver til å utvikle sin vitenskapelige base for grunnleggende vitenskap. Alt dette vil føre til fornedring av samfunnet og landet, til det etterslep etter andre stater.
Og astronomi er også den mest filosofiske vitenskapen: vi må forestille oss i hvilken verden og i hvilket univers vi lever.
De fleste moderne skoler har ikke lenger astronomi. Hva tenker du om dette? Hvordan, etter din mening, kan et moderne skolebarn inspireres til å studere astrofysikk og astronomi?
“Både undervisningen i astronomi på skolene og kvaliteten på lærebøker etterlater mye å være ønsket. Mangelen på astronomi på skolene kan (og bør!) Kompenseres for ved en god og systematisk visning av populærvitenskapelige filmer og TV-programmer. Kanskje vil det til og med ha større effekt enn å studere en kjedelig lærebok presentert av kjedelige lærere.
Det er en serie flotte BBC-filmer om astronomi som bør kjøpes og vises oftere på TV.
Det ville også være bra å lage interaktive undervisningsprogrammer om astronomi på Internett med evnen til å motta råd og svar på spørsmål av interesse fra kvalifiserte astronomer-spesialister.
Jeg vil også at landet skal ha flere planetarier - i alle fall i alle regionale byer! Og på planetariene - tematiske sirkler for elskere av astronomi.
Et visst minimum av astronomisk kunnskap bør naturligvis også gis på skolen - kanskje ved å supplere en fysikk lærebok med kapitler om det grunnleggende om strukturen til universet og solsystemet vårt.
Hva er, etter din mening, de viktigste mysteriene i moderne astrofysikk? Naturen til sorte hull, dannelsen av eksoplaneter?
- Et av de viktigste mysteriene er mørk materie, som ikke er synlig, men manifesterer seg i gravitasjonseffekter. Synlig materie er synlige stjerner, stjerneklynger, gassklynger, og dette er bare 4% av universets substans! Alt annet er mystisk mørk materie og like mystisk mørk energi. Uansett utforsker solsystemet vårt stadig nye overraskelser og nye uventede oppdagelser. Og i solsystemet, tro meg, er det fortsatt mange ukjente.
I dag er det et stort gap mellom forskere og samfunnet. Astrofysikk, for eksempel, er et område som slår frykt hos den gjennomsnittlige humanisten. Hvordan kan dette gapet overvinnes, og er det mulig under forhold der til og med fysikere som arbeider på forskjellige felt ikke alltid forstår temaet for hverandres forskning?
Samfunnet trenger å se populærvitenskapelige filmer om astronomi - da vil gapet smalere og frykten forsvinne.
Når det gjelder den smale spesialiseringen, er den uunngåelig, men for dette gis den grunnleggende universitetsutdanningen - grunnlaget som lar deg enkelt bytte og enkelt delta i forskjellige forskningsfelt.
Dette er nettopp fordelen med vårt system for opplæring av vitenskapelig personell, som utviklet seg på 1950- og 1960-tallet. I motsetning til for eksempel amerikansk, med sin for tidlig smalt fokuserte spesialisering.
Og for humaniora ville det være bra å innføre et obligatorisk minimumskurs i høyere matematikk, fordi dette er et grunnleggende element i den generelle kulturen - tenkekulturen! Det vil være færre problemer med gjensidig forståelse, det vil være mindre uenighet i samfunnet.
Husk at Lev Nikolaevich Tolstoy gikk inn på humaniora-fakultetet ved universitetet og fikk bestått opptaksprøven i matematikk. Og han fikk en billett med Newtons binomial!
Ekaterina Shutova
