Haastattelu maailman eniten siteeratun teoreettista astrofysiikkaa käsittelevän artikkelin kirjoittajan kanssa
Mitä salaisuuksia piilotetaan nykyaikaisessa astrofysiikassa, miksi humanitaarien tulisi opiskella korkeampaa matematiikkaa ja miten innostaa nykyaikaisia koululaisia tutkimaan tähtitiedettä, Gazeta-tieteen laitokselle. Ruun kertoi teoreettista astrofysiikkaa käsittelevän maailman suosituimman artikkelin laatija Nikolai Shakura - Neuvostoliiton ja Venäjän astrofysiikka, fyysikko. matemaattisten tieteiden tohtori, SAI MSU: n relativistisen astrofysiikan laitoksen johtaja.
Nikolai Ivanovitš, juhlisit viime vuonna 70-vuotisjuhlaasi. Muistakaamme kuitenkin, kuinka vuonna 1973 kehitit yhdessä astrofysiikan Rashid Sunyaevin kanssa akryysilevyjen teorian, joka on nykyaikaisen röntgenbinaarioiden teorian perusta, yksi historiassa siteerattuimmista (yli 7000 viitettä) artikkelista astrofysiikan suhteen. Kerro meille sellaisin sanoin, jotka on ymmärrettävissä henkilölle, jolla ei ole astrofysikaalista koulutusta, mikä on ymmärtämislevyjen teoria?
- Sana "lisääntyminen" kuulin ensimmäisen kerran 4. kurssilla, kun otin Zeldovichilta sanan paperin aiheen. Kävi ilmi, että lisääntyminen on vain aineen putoamista tähtiin painovoiman vaikutuksen alaisena. Mitä massiivisempi tähti, sitä voimakkaampi sen vetovoima. Ja mustien reikien vetovoima on niin suuri, että jopa tällaisen tähden lähettämä valonsäde käännetään takaisin vetovoimansa voimalla! Ja siksi emme voi nähdä tai havaita sellaista tähteä.
Mutta juuri levyn lisääntymisen ilmiö antaa meille mahdollisuuden oppia jotain näistä epätavallisista tähtiobjekteista. Tosiasia on, että yli puolet maailmankaikkeuden tähtiä ei ole yksinäisiä, kuten aurinkomme, vaan kaksinkertaiset. Ja joskus jopa kolminkertainen! Ne pyörivät yhteisen painopisteensä ympäri. Jos tällaisessa tähtiparissa yksi tähti osoittautuu mustana aukkona, voimakkaalla vetovoimallaan se vetää itsensä naapurin ilmapiiriin. Ja koska nämä molemmat tähdet pyörivät molemmat yhteisen painopisteen ja myös oman pyörimisakselinsa ympäri, tämä virtaava kaasumassa käärii mustan aukon ympärille muodostaen kaasulevyn sen ympärille. Kaasun liike tämän levyn sisällä tapahtuu valtavalla nopeudella, mikä johtaa kaasuhiukkasten törmäykseen. Ja seurauksena levyn kaasun voimakas kuumeneminen.
Tätä prosessia seuraa lämmön, mutta myös valon vapautuminen sekä optisella että röntgenalueella.
Voimme jo havaita hehkuva kaasumainen levy, koska se sijaitsee jossain päässä etäisyydestä mustasta reiästä, ja jälkimmäinen ei voi vangita levyn säteilyä. Tarkkailemalla tämän lisäyslevyn säteilyä, voimme oppia paljon itse mustasta reiästä ja sen läheisyydessä olevista fysikaalisista prosesseista sekä laskea mustan aukon massa, sen pyörimisnopeus ja paljon muuta.
Yhdessä Rashid Sunyaevin kanssa (silloin hän oli, kuten minä, Zeldovichin jatko-opiskelija, nyt Sunyaev on akateemikko) viime vuosisadan 70-luvun alussa laskimme ensin mahdolliset päästöspektrit tällaisesta lisäyslevystä. Kävi ilmi, että suurin osa energiasta säteilee sähkömagneettisen spektrin röntgenalueella. Lähes samanaikaisesti laskelmiemme tulokset vahvistettiin tarkkailemalla yhdistelmälevyjä instrumenteilla, jotka oli asennettu amerikkalaiseen satelliittiin Uhuruun.
Mainosvideo:
Vuonna 1963 aloititte tähtitieteen tutkinnon Moskovan valtionyliopiston fysiikan laitoksella. Vanhempiasi ei kuitenkaan ollut liitetty tarkkaan tieteeseen. Kuinka sitten päätettiin opiskella astrofysiikkaa?
- Kyllä, vanhempani eivät olleet suoraan yhteydessä tarkkoihin tieteisiin. Mutta isäni oli etulinjan sotilas ja entinen säiliöalus. Hän oli hyvin perehtynyt tekniikkaan, ja me, hänen neljä poikaansa, jatkoimme kiinnostusta tekniikkaan ja tarkkaan.
Olin myös onnekas opettajien kanssa. Ja vaikka en opiskellut pääkaupungissa, mutta lukioni koulussa (se oli Valkovenäjä, Parichin kylä, lähellä Bobruiskia), matematiikan opetti upea opettaja Alfred Viktorovich Baranovsky.
Kukaan ei kuullut ohjaajista noina vuosina, mutta jopa kyläkoulun opetuksen taso oli sellainen, että koulutuksen jatkajat voivat kilpailla missä tahansa yliopistossa - jopa Moskovan valtionyliopistoon saakka.
Kerran, vielä 11. luokan oppilaana, näin Bobruiskin kirjakaupassa Yakov Borisovich Zeldovichin kirjan "Korkeampi matematiikka aloittelijoille". Aloin tutkia sitä mielenkiinnolla - halusin löytää osan, josta näytetään kuinka laskea toimintojen maksimit ja minimit. Opettaja Alfred Viktorovich kiehtoi meitä kovasti! Kun läpäissimme tämän aiheen koulussa, hän sanoi: "Mutta korkeamman matematiikan menetelmällä sellaiset laskelmat tehdään helpommaksi ja kauniimmaksi."
Sitten en voinut edes kuvitella, että vain neljä vuoden kuluttua akateemikasta Zeldovichista tulisi tieteellinen neuvonantajani.
Olet tunnustettu maailman viranomainen modernin teoreettisen astrofysiikan alalla, olet kansainvälisen tähtitieteellisen liiton ja Euroopan tähtitieteellisen seuran jäsen. Oletko koskaan halunnut poistua Venäjältä ja jatkaa astrofysiikan opintoja ulkomailla?
- Tähtitiede on kansainvälinen tiede, jota ei ole jaettu saksaksi, englanniksi ja ranskaksi. Ei ole niin tärkeää, missä tähtitieteilijä työskentelee, on tärkeää, mitkä ovat hänen tuloksensa ja mikä on hänen panos maailmankaikkeuden ihmisten tietämyksen yleiseen kassaan.
Olen teoreetikko ja tarvitsen työssäni omaa päätäni, tietokonetta ja pääsyä uusimpiin julkaisuihin (jotka Internet tarjoaa melko hyvin). Siksi ei ole tarvetta mennä jonnekin. Ja muuten, viime aikoina kansainvälinen yhteistyö astrofysiikkojen välillä on vakiintunut, teemme yhteistä työtä, tapaamme usein keskustelemaan tieteellisistä ongelmista.
Olet lukenut useita vuosia erityiskursseja Moskovan valtionyliopiston fysiikan laitoksen tähtitieteen laitoksen opiskelijoille, työskennellyt opiskelijoiden ja jatko-opiskelijoiden kanssa, valmistellen tiedeehdokkaita. Luuletko, että opiskelijoiden taso on laskenut tai noussut viime aikoina? Ja miksi?
- Aikaisemmin Moskovan osavaltion yliopistossa oli valtava kilpailu luonnontieteellisistä tiedekunnista - 8-10 henkilöä kohti. Valinta oli vaikein, vahvin osallistui. Mutta tämän fysiikan yleisen muodin vuoksi monet hyvin koulutetut, mutta samalla riittämättömästi motivoituneet lapset tulivat yliopistoon. Monet näistä fyysikoista aloitti liiketoiminnan 90-luvulla.
Nyt kilpailu on pienentynyt, mutta todellinen tähtitieteen harrastajat saapuvat yliopistoon. Ihana ja vahva opiskelija tulee luokseni ottamaan aiheita kurssi- ja opinnäytetyöhön!
Millä aiheilla työskentelet tällä hetkellä?
Jatkan parhaillaan erityyppisten monimutkaisten levyjen tutkimista.
Mikä on mielestäsi modernin astrofysiikan tila maassamme?
- Venäjän astrofysiikalla on nyt monia vaikeuksia. Erityisesti maassamme on vaikeuksia rahoittaa tiedettä. Nämä ongelmat ovat vaikuttaneet erityisesti havainnointitähtitieteeseen: nykyaikaiset kaukoputket ovat erittäin kalliita. Siitä huolimatta Moskovan valtionyliopisto rakensi hiljattain erinomaisen observatorion, jolla on moderni kaukoputki Kislovodskin läheisyyteen. Toivomme tähän observatorioon.
Hyviä tuloksia saavuttaa maassamme Moskovan yliopiston professori Vladimir Lipunovin johdolla kehitetty automaattinen pienten kaukoputkien verkko - Master-järjestelmä, jolla voidaan jatkuvasti tarkkailla taivasta monissa osissa maailmaa. Tämä järjestelmä, muuten, on jo paljastanut monia aiemmin tuntemattomia tähtikohteita.
Kuinka selittää tiedestä kaukana olevalle henkilölle, mitä hyötyä on astrofysiikan tutkimukseen käytetystä summasta? Mikä on tällaisen tutkimuksen käytännön merkitys?
- Yritä katsoa horisontin ulkopuolelle on erittäin inhimillistä laatua! Muussa tapauksessa miten erottaisimme eläimistä? Avaruusjärjestelmien kehittämiseen tehtävät investoinnit tuottavat jo hyvin konkreettisia etuja kansantaloudelle. Puhun ilmakehän pyörteiden liikkeen seurannasta, metsäpaloalueiden asettamisesta ja arvioinnista avaruudesta, asteroidivaaran seurannasta ja ennustamisesta. Lista jatkuu.
Lisäksi maa, jolla ei ole kehittynyttä tähtitiedettä, ei voi väittää olevansa suuri maailmanvalta - se on tuomittu luottamaan jonkun toisen tietoon, sillä ei ole kannustimia kehittää tieteellistä perustaansa perustiedelle. Kaikki tämä johtaa yhteiskunnan ja maan pilaantumiseen, jäljessä muista valtioista.
Ja tähtitiede on myös filosofisinta tiedettä: meidän on kuviteltava, missä maailmassa ja missä maailmankaikkeudessa elämme.
Useimmissa nykyaikaisissa kouluissa ei enää ole tähtitiedettä. Mitä ajattelet tästä? Kuinka mielestänne nykyaikainen koululainen voi inspiroida astrofysiikan ja tähtitieteen opiskeluun?
”Sekä tähtitieteen opetus kouluissa että oppikirjojen laatu jättävät paljon toivomisen varaa. Tähtitieteen puute kouluissa voidaan (ja sen pitäisi!) Korvata hyvällä ja järjestelmällisellä suosituksella populaartelokuvia ja televisio-ohjelmia. Ehkä sillä on jopa suurempi vaikutus kuin tylsän opettajan esittämän tylsän oppikirjan opiskelu.
On olemassa joukko hienoja tähtitiedettä käsitteleviä BBC-elokuvia, jotka tulisi ostaa ja näyttää useammin televisiossa.
Olisi myös hyvä luoda interaktiivisia tähtitieteen opetusohjelmia Internetissä, jolloin mahdollisuus saada neuvoja ja vastauksia kiinnostaviin kysymyksiin päteviltä tähtitieteilijöiltä-asiantuntijoilta.
Haluaisin myös, että maassa olisi enemmän planetaarioita - ainakin jokaisessa alueellisessa kaupungissa! Ja planetaarioilla - temaattiset ympyrät tähtitieteen ystäville.
Tietty vähimmäisvaatimus tähtitieteellisestä tiedosta olisi tietenkin annettava myös koulussa - ehkä täydentämällä fysiikan oppikirjaa kappaleilla, jotka koskevat maailmankaikkeuden rakennetta ja aurinkokuntamme.
Mitkä mielestänne ovat modernin astrofysiikan pääsalaisuuksia? Mustien reikien luonne, eksoplaneettojen muodostuminen?
- Yksi pääsalaisuuksista on tumma aine, joka ei ole näkyvissä, mutta ilmenee gravitaatiovaikutuksina. Näkyvä aine on näkyviä tähtiä, tähtiklustereita, kaasuklustereita, ja tämä on vain 4% maailmankaikkeuden aineesta! Kaikki muu on salaperäinen tumma aine ja yhtä salaperäinen tumma energia. Joka tapauksessa aurinkokunnan järjestelmämme tutkiminen tuo jatkuvasti uusia yllätyksiä ja uusia odottamattomia löytöjä. Ja uskokaa minua, aurinkojärjestelmässä on vielä paljon tuntemattomia.
Nykyään tutkijoiden ja yhteiskunnan välillä on valtava kuilu. Esimerkiksi astrofysiikka on alue, joka iskee pelkoa tavallisessa humanistissa. Kuinka tämä aukko voidaan poistaa ja onko se mahdollista olosuhteissa, joissa jopa eri aloilla työskentelevät fyysikot eivät aina ymmärrä toistensa tutkimuksen kohdetta?
Yhteiskunnan on katsottava tähtitiedettä koskevia suosittuja tieteellisiä elokuvia - silloin aukko kapenee ja pelko katoaa.
Mitä tulee kapeaan erikoistumiseen - se on väistämätöntä, mutta sille annetaan yliopiston peruskoulutus - perusta, jonka avulla on helppo vaihtaa ja harjoittaa eri tutkimusalueita.
Juuri tämä on tieteellisen henkilöstön koulutusjärjestelmän etuna, joka kehitettiin 1950- ja 1960-luvuilla. Toisin kuin esimerkiksi amerikkalainen, liian varhaisella erikoistuneella erikoistumisellaan.
Ja humanistisille tieteille olisi hyvä ottaa käyttöön pakollinen vähimmäiskurssi korkeaan matematiikkaan, koska tämä on peruselementti yleiselle kulttuurille - ajattelukulttuurille! Keskinäisessä ymmärtämisessä tulee olemaan vähemmän ongelmia, yhteiskunnassa on vähemmän erimielisyyttä.
Muista, että tultuaan yliopiston humanistiseen tiedekuntaan Lev Nikolaevich Tolstoy läpäisi matematiikan pääsykokeen. Ja hän sai lipun Newtonin binomiosta!
Ekaterina Shutova