"Hela himlen borde vara i flygande tefat, men det finns inget som detta": en intervju med astrofysikern Sergei Popov

2024 Författare: Malcolm Clapton | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 04:11

Om andra civilisationer, flygningen till Mars, svarta hål och rymden.

Sergey Popov - astrofysiker, doktor i fysikaliska och matematiska vetenskaper, professor i Ryska vetenskapsakademin. Han är engagerad i populariseringen av vetenskap, pratar om astronomi, fysik och allt relaterat till rymden.

Lifehacker pratade med Sergej Popov och fick reda på hur forskare undersöker vad som hände för miljarder år sedan. Och han fick också reda på om svarta hål har någon funktion, vad som händer under sammanslagning av galaxer och varför det är en meningslös idé att flyga till Mars.

Om astrofysik

– Varför bestämde du dig för att studera astrofysik?

När jag minns mig själv vid 10-12 års ålder förstår jag att jag på ett eller annat sätt skulle vara engagerad i grundläggande vetenskap. Frågan var snarare vilken. När jag läste populärvetenskapliga böcker insåg jag att astronomi är mer intressant för mig. Och jag började genast ta reda på om det var möjligt att göra det någonstans. Som tur var fanns det astronomiska kretsar, dit jag började gå vid 13 års ålder.

– Det vill säga, vid 13 års ålder insåg du att du vill bli vetenskapsman?

Det fanns ingen formad önskan. Om jag sedan blivit fångad och frågad vad jag vill bli, då hade jag knappast svarat på det som vetenskapsman. Men när jag minns min barndom tror jag att endast speciella händelser kunde leda mig vilse.

Till exempel, innan min hobby för astronomi, fanns det en period då jag var engagerad i uppfödning av akvariefiskar. Och jag minns tydligt vad jag tänkte då: "Jag ska in på biologiavdelningen, jag ska studera fisk och bli iktyolog." Så jag tror att jag ändå skulle välja något relaterat till vetenskap.

– Kan du kort och tydligt förklara vad astrofysik är?

Å ena sidan är astrofysik en del av astronomi. Å andra sidan är det en del av fysiken. Fysik översätts som "natur" respektive bokstavligen astrofysik - "vetenskapen om stjärnornas natur", och mer allmänt - "vetenskapen om himlakropparnas natur."

Ur fysikens synvinkel beskriver vi vad som händer i rymden, så astrofysik är fysik som tillämpas på astronomiska objekt.

Varför studera det?

Bra fråga. Du kan naturligtvis inte ge ett kort svar, men tre skäl kan urskiljas.

För det första, som vår erfarenhet visar, skulle det vara trevligt att studera allt. Alla grundläggande vetenskaper har trots allt, om inte direkt, men praktisk användning: det finns upptäckter som sedan plötsligt kommer väl till pass. Det är som om vi gick på jakt, vandrade runt i några dagar och skjutit ett enda rådjur. Och det är jättebra. Det var trots allt ingen som förväntade sig hur det skulle bli på en skjutbana, när rådjur hela tiden hoppar ut och det återstår bara att skjuta på dem.

Det andra skälet är det mänskliga sinnet. Vi är så arrangerade att vi är intresserade av allt. En del av människor kommer alltid att ställa frågor om hur världen fungerar. Och idag ger fundamental vetenskap de bästa svaren på dessa frågor.

Och för det tredje är modern vetenskap en viktig social praktik. Ett ganska stort antal människor får mycket stora mängder komplexa kunskaper och färdigheter över tid. Och närvaron av dessa människor är mycket viktig för samhällets utveckling. Så på 90-talet cirkulerade ett populärt talesätt i vårt land: den slutliga nedgången är inte när det inte finns några människor i landet som kan skriva en artikel i Nature, utan när det inte finns några som kan läsa den.

Vilka astrofysiska upptäckter tillämpas redan i praktiken?

Det moderna attitydkontrollsystemet är baserat på kvasarer. Om de inte hade upptäckts på 1950-talet skulle vi nu ha mindre exakt navigering. Dessutom letade ingen specifikt efter något som kunde göra det mer exakt - det fanns ingen sådan idé. Forskare var engagerade i grundläggande vetenskap och upptäckte allt som kom till hands. I synnerhet en sådan användbar sak.

Nästa generation av navigationssystem för rymdfarkoster i solsystemet kommer att styras av pulsarer. Återigen är detta en grundläggande upptäckt från 1960-talet som från början ansågs vara helt värdelös.

Vissa algoritmer för processtomografi (MRI) kommer från astrofysik. Och de första röntgendetektorerna, som blev prototypen för röntgenapparater på flygplatser, utvecklades för att lösa astrofysiska problem.

Och det finns många fler sådana exempel. Jag valde bara de där astrofysiska upptäckter har fått direkt praktisk tillämpning.

Varför studera den kemiska sammansättningen av stjärnor och planeter?

Som sagt, först och främst undrar jag bara vad de är gjorda av. Föreställ dig: bekanta tog dig till en exotisk restaurang. Beställde en maträtt, du äter, du är utsökt. Frågan uppstår: vad är den gjord av? Och även om det i en sådan institution ofta är bättre att inte veta vad maträtten är gjord av, men du är fortfarande intresserad. Någon är intresserad av om en kotlett och astrofysiker - om en stjärna.

För det andra hänger allt ihop med allt. Vi är intresserade av hur jorden fungerar, till exempel, eftersom några av de mest realistiska katastrofscenarierna inte är relaterade till det faktum att något faller på våra huvuden eller att något händer med solen. De är kopplade till jorden.

Snarare, någonstans i Alaska kommer en vulkan att hoppa ut och alla kommer att dö ut, utom kackerlackorna. Och jag vill utforska och förutsäga sådana saker. Det finns inte tillräckligt med geologisk forskning för att förstå denna bild, eftersom det är viktigt hur jorden bildades. Och för detta behöver du studera bildandet av solsystemet och veta vad som hände för 3,5 miljarder år sedan.

På morgonen, efter att ha tränat, läste jag nya vetenskapliga publikationer. Ett mycket intressant gäng artiklar dök upp i tidskriften Nature idag om att forskare upptäckte planeten för en nära och mycket ung stjärna. Detta är fantastiskt viktigt eftersom det är i närheten och kan utforskas bra.

Hur planeter bildas, hur fysiken är ordnad och så vidare – allt detta lär vi oss genom att observera andra solsystem. Och grovt sett hjälper dessa studier till att förstå när någon vulkan kommer att hoppa ut på vår planet.

Kan vår planet lämna sin bana? Och vad behöver göras för detta?

Visst kan det. Du behöver bara en extern gravitationspåverkan. Vårt solsystem är dock ganska stabilt, eftersom det redan är gammalt. Det finns osäkerheter, men det är osannolikt att de på något sätt påverkar jorden.

Till exempel är Merkurius omloppsbana något långsträckt och känner starkt påverkan från andra kroppar. Vi kan inte säga att Merkurius under de kommande sex miljarderna åren kommer att förbli i sin omloppsbana eller kommer att kastas ut av Venus, jordens och Jupiters gemensamma inflytande.

Och för andra planeter är allt ganska stabilt, men det finns en försumbar sannolikhet att till exempel något flyger in i solsystemet. Det finns få stora föremål, men om de flyger in kommer de att förskjuta planetbanan. För att lugna folk måste jag säga att detta är mycket osannolikt. Under hela solsystemets existens har detta aldrig hänt.

– Och vad händer med planeten i det här fallet?

Ingenting händer med planeten själv. Om den rör sig bort från solen på grund av detta, vilket händer oftare, får den mindre energi, och som ett resultat börjar klimatförändringar på den (om det alls fanns något klimat på den). Men om det inte fanns något klimat, som på Merkurius, kommer planeten helt enkelt att flyga bort, och dess yta kommer gradvis att svalna.

– Om vår galax kolliderar med en annan, kommer det att förändra något för oss?

Det mycket korta svaret är nej.

Det går väldigt långsamt och tråkigt. Till exempel kommer vi med tiden att smälta samman med Andromeda-nebulosan. Låt oss spola framåt några miljarder år. Andromeda är redan närmare och börjar klamra sig fast vid vår galax vid kanten. En person kommer att födas i tysthet, olärd i skolan, gå på universitetet, undervisa i det, dö - och ingenting kommer att förändras mycket under den här tiden.

Stjärnor är mycket sällan utspridda, så när galaxer smälter samman kolliderar de inte. Det är som att gå genom öknen, där spridda buskar ligger utspridda. Om vi slår samman dem med en annan öken kommer det att finnas dubbelt så många förkrånglade buskar. Även om detta inte kommer att rädda dig från någonting, kommer öknen inte att förvandlas till en underbar trädgård.

I denna mening kommer stjärnhimlens mönster att förändras något under lång tid. Det förändras ändå, eftersom stjärnorna rör sig i förhållande till varandra. Men om vi smälter samman med Andromeda-nebulosan kommer det att finnas dubbelt så många av dem.

Så ingenting händer i en kollision av galaxer ur synvinkeln av människor som lever på någon planet. Vi kan jämföras med mögel eller bakterier som lever i bagageutrymmet på en bil. Du kan sälja den här bilen, den kan bli stulen från dig, du kan byta motor. Men för denna mögel förändras ingenting i stammen. Du måste komma direkt till det med en sprayflaska, och först då kommer något att hända.

– Big Bang hände för miljarder år sedan. Hur lärde sig forskarna att se in i det förflutna och ta reda på hur allt var där?

Utrymmet är ganska genomskinligt, så vi kan bara se långt borta. Vi observerar galaxer av nästan den allra första generationen. Och nu byggs teleskop som borde se den allra första generationen. Universum är tillräckligt tomt, och av 13,7 miljarder år av evolution är 11-12 miljarder år redan tillgängliga för oss.

Detta är ytterligare ett tillägg till frågan om varför man studerar stjärnornas kemiska sammansättning. Sedan att veta vad som hände under den första minuten efter Big Bang.

Vi har ganska enkla data - upp till de första tiotals sekunderna av universums liv. Vi beskriver inte 90 % eller 99, utan 99 % och många nio efter decimalkomma. Och det återstår för oss att extrapolera tillbaka.

Det var också många viktiga processer som ägde rum i det mycket tidiga universum. Och vi kan mäta deras resultat. Till exempel bildades de första kemiska grundämnena då, och vi kan mäta mängden kemiska grundämnen idag.

Var går gränsen till rymden?

Svaret är mycket enkelt: vi vet inte. Du kan gå in på detaljer och fråga vad du menar med detta, men svaret kommer fortfarande att förbli detsamma. Vårt universum är förvisso större än den del som är tillgänglig för oss för observation.

Du kan föreställa dig det som ett oändligt eller slutet grenrör, men dumma frågor uppstår: vad finns utanför detta grenrör? Detta händer ofta i frånvaro av observation och experiment: verksamhetsfältet blir helt spekulativt, så det är mycket svårare att verifiera hypoteser här.

Om svarta hål

Vilka är de svarta hålen och varför dyker de upp i alla galaxer?

Inom astrofysiken känner vi till två huvudtyper av svarta hål: supermassiva svarta hål i galaxernas centrum och svarta hål i stjärnmassor. Det är stor skillnad mellan de två.

Svarta hål av stjärnmassor uppstår i de sena stadierna av stjärnutvecklingen, när deras kärnor, efter att ha förbrukat sitt kärnbränsle, kollapsar. Denna kollaps stoppas inte av någonting, och ett svart hål med en massa lika med 3, 4, 5 eller 25 gånger solens massa bildas. Det finns många sådana svarta hål - det borde finnas cirka 100 miljoner av dem i vår galax.

Och i stora galaxer i centrum observerar vi supermassiva svarta hål. Deras massa kan vara väldigt olika. I lättare galaxer kan massan av svarta hål ha tusentals solmassor och i större galaxer tiotals miljarder. Det vill säga, ett svart hål väger som en liten galax, men är samtidigt beläget i centrum av mycket stora galaxer.

Dessa svarta hål har en något annorlunda ursprungshistoria. Det finns flera sätt hur du först kan skapa ett svart hål, som sedan faller in i mitten av galaxen och börjar växa. Det växer helt enkelt genom att absorbera ämnet.

Plus svarta hål kan smälta samman med varandra. Så vi har ett svart hål i mitten av galaxen och ett svart hål i mitten av Andromeda. Galaxer kommer att smälta samman – och efter miljoner eller miljarder år kommer även svarta hål att smälta samman.

– Har svarta hål någon funktion, eller är de bara en biprodukt?

Begreppet modern naturvetenskap är inte inneboende i teleologin. Läran menar att allt i naturen är ordnat på ett ändamålsenligt sätt och att ett förutbestämt mål förverkligas i varje utveckling. … Ingenting existerar bara för att det har någon funktion.

Som en sista utväg kan man fortfarande prata om symbiotiska levande system. Det finns till exempel fåglar som borstar tänderna på krokodiler. Om alla krokodiler dör ut kommer även dessa fåglar att dö ut. Eller utvecklas till något helt annat.

Men i den livlösa naturens värld existerar allt för att det finns. Allt är, om man så vill, en biprodukt av en slumpmässig process. I denna mening har svarta hål ingen funktion. Eller så vet vi inte alls om henne. Detta är teoretiskt möjligt, men det finns en känsla av att om alla svarta hål tas bort från hela universum kommer ingenting att förändras.

Om andra civilisationer och flyg till Mars

– Efter Big Bang föddes ett stort antal andra planeter och galaxer. Det visar sig att det finns en möjlighet att livet också har sitt ursprung någonstans. Om det finns, hur långt kan det ha utvecklats till denna dag?

Å ena sidan kommer vi att prata om Drakes formel, å andra sidan om Fermi-paradoxen. Fermi-paradoxen är frånvaron av synliga spår av utomjordiska civilisationers aktiviteter som borde ha etablerat sig i hela universum under miljarder år av dess utveckling. …

Drakes formel visar förekomsten av antalet utomjordiska civilisationer i galaxen som vi har en chans att komma i kontakt med. Ta vår Galaxy: koefficienterna och faktorerna i Drakes formel kan delas in i tre huvudgrupper.

Den första gruppen är astronomisk. Hur många stjärnor i galaxen liknar solen, hur många planeter dessa stjärnor har i genomsnitt, hur många planeter som liknar jorden. Och vi känner redan mer eller mindre till dessa siffror.

Vi vet till exempel hur många stjärnor som liknar solen – det finns många, väldigt många. Eller hur ofta det finns jordiska planeter - väldigt ofta. Det här är okej.

Den andra gruppen är biologisk. Vi har en planet ungefär samma kemiska sammansättning som jorden, och ungefär lika långt från en stjärna som ser ut som solen. Hur stor är sannolikheten att livet dyker upp där? Här vet vi ingenting: varken ur teorisynpunkt eller ur observationssynpunkt. Men vi hoppas kunna lära oss mycket bokstavligen inom de kommande 10 åren, att vara en stor optimist, och 20-30 år om vi är mer försiktiga.

Under denna tid kommer vi att lära oss hur man analyserar sammansättningen av atmosfärerna på planeter som liknar jorden och andra stjärnor. Följaktligen kommer vi att kunna upptäcka ämnen som vi kan associera med livets existens.

Grovt sett är det jordiska livet baserat på vatten och kol. Det är nästan säkert den vanligaste livsformen. Men i små detaljer kan det skilja sig åt. Om det kommer utomjordingar är det inte ett faktum att vi kan äta upp varandra. Men troligtvis dricker de vatten och följaktligen är deras livsform kol. Vi vet dock inte säkert och hoppas att få reda på det snart.

Min åsikt, som nästan inte bygger på någonting, är att biologiskt liv med största sannolikhet förekommer ofta.

– Men varför ser vi då inte detta andra liv?

Vi övergår nu till den tredje delen av Drakes formel. Hur ofta blir det här livet intelligent och tekniskt. Och hur länge lever detta tekniska liv. Vi vet ingenting om detta alls.

Förmodligen kommer många biologer att berätta för dig att om biologiskt liv har uppstått, så är förnuftet till hands, eftersom det finns tillräckligt med tid för evolution. Inte ett faktum, men du kan tro det.

Och när Drake kom med sin formel blev folk ganska förvånade. När allt kommer omkring verkar det som att det inte finns något ovanligt i vårt liv, vilket betyder att det borde finnas mycket liv i universum. Vår sol är bara 4,5 miljarder år gammal, och galaxen är 11-12 miljarder år gammal. Det betyder att det finns stjärnor som är mycket äldre än oss.

Det måste finnas många planeter i galaxen som är tusen, tio, hundra, miljoner, miljarder och fem miljarder år äldre än oss. Det verkar som att hela himlen borde vara i flygande tefat, men det finns inget liknande detta - detta kallas Fermi-paradoxen. Och det här är fantastiskt.

För att förklara frånvaron av ett annat liv är det nödvändigt att kraftigt minska någon koefficient i Drakes formel, men vi vet inte vilken.

Och sedan beror allt på din optimism. Den mest pessimistiska varianten är livslängden för en teknisk civilisation. Pessimister tror att sådana civilisationer av någon anledning inte lever länge. För 40 år sedan trodde vi snarare att ett globalt krig pågick. Lite senare började de luta sig mot en global miljökatastrof.

– Det vill säga, människor har helt enkelt inte tid att flyga till andra planeter eller utvecklas tillräckligt för att göra detta?

Detta är ett pessimistiskt alternativ. För att inte säga att jag tror på honom, men jag har ingen prioriterad version. Kanske uppstår sinnet sällan trots allt. Eller så dyker livet upp i form av bakterier, men utvecklas inte ens 10 miljarder år före uppkomsten av varelser som kan erövra yttre rymden.

Föreställ dig att det finns många intelligenta bläckfiskar eller delfiner, men de har inga handtag, och de kommer uppenbarligen inte att göra några kraftfulla radarer. Kanske är det inte alls nödvändigt att intelligent liv ska leda till uppfinningen av rymdskepp eller till och med tv.

Vad tycker du om idén att kolonisera Mars? Och finns det en hypotetisk fördel med detta?

Jag vet inte varför det är nödvändigt att kolonisera Mars, och därför är jag mer negativ. Naturligtvis är vi intresserade av att utforska den här planeten, men det behövs verkligen inte många människor. Troligtvis behövs de inte alls för detta, eftersom du kan utforska Mars med en mängd olika instrument. Det är enklare och billigare att använda gigantiska humanoida robotar.

Det finns dock ett argument för utforskningen av Mars - fruktansvärt indirekt, men som jag egentligen inte har något att invända mot. Grovt sett låter det så här: mänskligheten i utvecklade länder är så trött att det behövs en megaidé för att skaka om den och hetsa upp den. Och skapandet av en ganska stor bosättning på Mars kan bli en drivkraft för vetenskaplig och teknisk utveckling. Och utan detta kommer människor att fortsätta att byta smartphones, sätta nya leksaker på sina telefoner och vänta på att en ny set-top box släpps till TV:n.

– Det vill säga, människors flykt till Mars är ungefär densamma som flykten till månen 1969?

Självklart. Flygningen till månen var det amerikanska svaret på sovjetiska framgångar. Han skakade verkligen om detta område av vetenskap och gav en mycket stor drivkraft till utveckling. Men efter att ha slutfört uppgiften gick allt på intet. Kanske kommer Mars att ha ungefär samma historia.

Om myter

Vilka myter kring astrofysik irriterar dig mest?

Jag är inte irriterad över några myter kring astrofysik: jag har ett buddhistiskt förhållningssätt. Till att börja med förstår du att det finns enormt många idioter bland människor som gör dumma saker och tror på strunt. Och allt du behöver göra är att förbjuda dem på dina sociala nätverk.

Men det finns också allvarligare områden. Till exempel myter i sociopolitiska frågor eller inom medicin – och de kan vara mer irriterande.

Som jag minns nu, den 17 mars, sista dagen då universitetet arbetade. Jag tänkte snabbt gå till terapeuten på polikliniken, fråga om lite dumheter. Jag sitter på ett kontor, och sedan tar en sjuksköterska en person till en läkare med orden: "En ung man kom till dig här, han har en temperatur på 39 ° C."

Början av epidemin, en person är en student vid Moscow State University. Och han gick upp med en sådan temperatur och gick till kliniken. Och sjuksköterskan, istället för att packa ner honom i en plastpåse, tog honom genom linjen till terapeuten.

Och det oroar mig. Men det faktum att folk tror att jorden är platt och att amerikanerna inte har varit på månen oroar mig i andra hand.

– Kan du som astrofysiker förklara varför astrologi inte fungerar?

När astrologin dök upp för tusen år sedan var det en ganska laglig och rimlig hypotes. Människor såg mönster i omvärlden och försökte förstå dem. Denna önskan var så stark att de började tänka ut – det är bara det att vår hjärna är så ordnad att vi ordnar världen runt.

Men tiden gick, normal vetenskap och ett sådant koncept som verifiering, verifiering dök upp. Någonstans på 1700-talet började man faktiskt försöka testa hypoteser. Och dessa kontroller blev fler och fler.

Så i boken "Pseudoscience and the Paranormal" av Jonathan Smith finns det många referenser till riktiga kontroller. Det är mycket viktigt att de i början var upptagna av människor som ville bevisa riktigheten av något koncept, och inte nödvändigtvis astrologi. De genomförde experiment och bearbetade data ärligt. Och resultaten visade att astrologi inte fungerade.

Ur astrofysikens synvinkel förklaras detta också ganska enkelt: planeterna är lätta, avlägsna och i sig själva påverkar inte jorden särskilt. Undantaget är gravitationspåverkan, men den är mycket svag.

När allt kommer omkring lanserar vi lugnt jordnära satelliter, utan att ta hänsyn till Jupiters inflytande. Ja, solen och månen påverkar dem, men det gör inte Jupiter. Som alla Merkurius eller Saturnus: den ena är väldigt lätt och den andra är väldigt långt borta.

Så för det första finns det ingen tänkbar agent för inflytande, och för det andra utfördes kontroller med önskan att hitta ett svar många gånger. Men folk hittade ingenting.

Life hacking från Sergey Popov

Konstböcker

Det fanns en sådan underbar författare - Yuri Dombrovsky, som har en bok "Fakulteten för onödiga saker". Hon beskriver mycket viktiga frågor för vårt samhälle: hur samhället fungerar, vad som kan hända i det och vilka dåliga saker som bör undvikas.

Jag älskar verkligen "Dandelion Wine" av Ray Bradbury. Det finns också en underbar bok om att växa upp "Låt mig inte gå" av Kazuo Ishiguro.

Populärvetenskapliga böcker

Jag rekommenderar boken "Explaining Religion" av Pascal Boyer om det religiösa tänkandets natur. Jag rekommenderar också The Biology of Good and Evil, där Robert Sapolsky förklarar hur vetenskapen förklarar våra handlingar. Det finns också en bok om hur universum fungerar - "Varför är himlen mörk" av Vladimir Reshetnikov. Och, naturligtvis, en av mina - "Alla världens formler." Det handlar om hur matematiken förklarar naturlagarna.

Filmer

Jag tittar inte så mycket på science fiction. Av de sistnämnda gillade jag filmen "Anon". Han tar den mest avancerade tekniken, och helt klart inte uppfunnen (en telefonkiosk som inte flyger i tid) och analyserar djupa saker.

musik

Jag lyssnar alltid mycket på musik. Det finns ingen tyst och lugn arbetsplats, så jag tar på mig hörlurar och jobbar med det. Grenarna är följande: klassisk rock eller några andra varianter av rock, jazz. När jag gillar lite musik lägger jag upp det direkt på mina sociala nätverk.

Jag lyssnar på en mängd olika progressiv rock. Det förmodligen bästa som hänt ur min gubbes synvinkel de senaste åren är Math rock, det vill säga matematisk rock. Det här är en väldigt intressant stil som ligger mig nära. Det är inte lika sorgligt som att titta på sko, från vilket du kan bli deprimerad tills du hittar något värdigt. För att tydliggöra vad jag gillar specifikt, ska jag kalla gruppen Clever Girl och den italienska Quintorigo.