Intervija ar pasaulē visvairāk citētā raksta par teorētisko astrofiziku autoru
Kādas noslēpumus slēpj mūsdienu astrofizika, kāpēc humāniem cilvēkiem vajadzētu studēt augstāko matemātiku un kā iedvesmot mūsdienu skolēnus studēt astronomiju, Gazeta zinātniskajā nodaļā pastāstīja Gazeta zinātniskā nodaļa. Pasaulē visvairāk citētā raksta par teorētisko astrofiziku autors Nikolajs Šakura - padomju un krievu astrofiziķis, fiziķu ārsts Matemātikas zinātņu doktore, SAI MSU Relativistic Astrophysics katedras vadītāja.
Nikolajs Ivanovič, pagājušajā gadā jūs atzīmējāt savu 70 gadu jubileju. Bet atcerēsimies, kā 1973. gadā jūs kopā ar astrofiziķi Rašidu Sunjajevu izstrādājāt akrēcijas disku teoriju, kas ir mūsdienu rentgenstaru bināru teorijas pamatā, kas ir viens no visvairāk citētajiem (vairāk nekā 7000 atsauces) rakstiem par astrofiziku vēsturē. Sakiet mums vārdiem, kas saprotami personai bez astrofiziskās izglītības: kāda ir akrecijas disku teorijas būtība?
- Vārdu "akrecija" pirmo reizi dzirdēju 4. kursā, kad no Zeldoviča paņēmu kursa darba tēmu. Izrādījās, ka akrecija ir tikai matērijas krišana zvaigznei gravitācijas ietekmē. Jo masīvāka zvaigzne, jo spēcīgāka ir tās pievilcība. Un melno caurumu pievilkšanas spēks ir tik liels, ka pat šādas zvaigznes izstarots gaismas stars tiek pagriezts atpakaļ ar pievilcības spēku! Tāpēc mēs šādu zvaigzni nevaram ne redzēt, ne novērot.
Bet tieši diska palielināšanas parādība ļauj mums kaut ko uzzināt par šiem neparastajiem zvaigžņu objektiem. Fakts ir tāds, ka vairāk nekā puse no Visuma zvaigznēm nav vientuļas, piemēram, mūsu Saule, bet gan dubultas. Un dažreiz pat trīskārši! Viņi griežas ap savu kopējo smaguma centru. Ja šādā zvaigžņu pārī kāda no zvaigznēm izrādās melnais caurums, ar spēcīgu pievilcību tā pievilks sev kaimiņa atmosfēru. Un tā kā abas šīs zvaigznes griežas gan ap kopēju smaguma centru, gan arī ap savu rotācijas asi, šī plūstošā gāzes masa vijas ap melno caurumu, ap to veidojot gāzes disku. Gāzes kustība šī diska iekšienē notiek ar milzīgu ātrumu, kas noved pie gāzes daļiņu sadursmes. Un līdz ar to spēcīgai gāzes sildīšanai diskā.
Šo procesu pavada ne tikai siltuma, bet arī gaismas izdalīšana gan optiskajā, gan rentgenstaru diapazonā.
Mēs jau varam novērot kvēlojošo gāzveida disku, jo tas atrodas kaut kādā attālumā no melnā cauruma, un pēdējais nevar uztvert starojumu no diska. Novērojot starojumu no šī uzpūšanās diska, mēs varam daudz uzzināt par pašu melno caurumu un fiziskajiem procesiem tā tuvumā, kā arī aprēķināt melnā cauruma masu, tā griešanās ātrumu un daudz ko citu.
Kopā ar Rašidu Sunjajevu (toreiz viņš, tāpat kā es, biju Zeldoviča pēcdiploma students, tagad Sunjajevs ir akadēmiķis) pagājušā gadsimta 70. gadu sākumā mēs vispirms aprēķinājām iespējamās emisijas spektrus no šāda ieskrūvēšanas diska. Izrādījās, ka lielākā daļa enerģijas tiek izstarota elektromagnētiskā spektra rentgenstaru diapazonā. Gandrīz vienlaicīgi mūsu aprēķinu rezultāti tika apstiprināti, novērojot uzgaļu diskus ar instrumentiem, kas uzstādīti uz Amerikas satelīta Uhuru.
Reklāmas video:
1963. gadā jūs iestājāties Maskavas Valsts universitātes fizikas nodaļā ar astronomijas grādu. Tomēr jūsu vecāki nebija saistīti ar eksaktajām zinātnēm. Kā tad tika pieņemts lēmums studēt astrofiziku?
- Jā, mani vecāki nebija tieši saistīti ar eksaktajām zinātnēm. Bet mans tēvs bija frontes karavīrs un bijušais tankkuģis. Viņš labi pārzina tehnoloģijas, un mēs, viņa četri dēli, nodevām interesi par tehnoloģijām un eksaktajām zinātnēm.
Arī man paveicās ar skolotājiem. Un, kaut arī nemācījos galvaspilsētā, bet savas skolas vecākajās klasēs (tā bija Baltkrievijā, Parči ciematā, netālu no Bobruiskas), matemātiku mācīja brīnišķīgs skolotājs Alfrēds Viktorovičs Baranovskis.
Tajos gados par skolotājiem neviens nedzirdēja, bet mācīšanas līmenis pat ciema skolā bija tāds, ka tie, kas vēlējās turpināt izglītību, varēja sacensties jebkurā universitātē - līdz pat Maskavas Valsts universitātei.
Reiz, vēl būdams 11. klases skolnieks, Bobruiskas grāmatnīcā es redzēju Jakova Borisoviča Zel'doviča grāmatu "Augstākā matemātika iesācējiem". Es sāku to meklēt ar interesi - es gribēju atrast sadaļu, kur parādīts, kā aprēķināt funkciju maksimumus un minimumus. Skolotājs Alfrēds Viktorovičs mūs ļoti ieintriģēja! Kad mēs izturējām šo tēmu skolā, viņš teica: "Bet pēc augstākās matemātikas metodes šādi aprēķini tiek veikti vieglāk un skaistāk."
Tad es pat nevarēju iedomāties, ka tikai pēc četriem gadiem akadēmiķis Zeldovičs kļūs par manu zinātnisko konsultantu.
Jūs esat atzīta pasaules autoritāte mūsdienu teorētiskās astrofizikas jomā, esat Starptautiskās Astronomijas savienības un Eiropas Astronomijas biedrības biedrs. Vai jums kādreiz ir bijusi vēlme pamest Krieviju un turpināt studijas astrofizikā ārzemēs?
- Astronomija ir starptautiska zinātne, tā nav sadalīta vācu, angļu un franču valodā. Nav tik svarīgi, kur darbojas astronoms, ir svarīgi, kādi ir viņa rezultāti un kāds ir viņa ieguldījums cilvēku zināšanu par Visumu vispārējā kasē.
Es esmu teorētiķis, un darbam man ir vajadzīga sava galva, dators un pieeja jaunākajām publikācijām (kuras diezgan labi nodrošina internets). Tāpēc nav vajadzības kaut kur doties. Un, starp citu, pēdējā laikā ir izveidojusies astrofiziku starptautiskā sadarbība, mēs darām kopīgu darbu, mēs bieži tiekamies, lai apspriestu zinātniskas problēmas.
Daudzus gadus jūs lasījāt īpašus kursus Maskavas Valsts universitātes Fizikas departamenta Astronomijas nodaļas studentiem, strādājāt ar studentiem un maģistrantiem, sagatavojāt zinātņu kandidātus. Vai jūs domājat, ka studentu skaits pēdējā laikā ir samazinājies vai palielinājies? Un kāpēc?
- Iepriekš Maskavas Valsts universitātē bija milzīgs konkurss uz dabaszinātņu fakultātēm - 8-10 cilvēki uz vienu vietu. Atlase bija vissmagākā, spēcīgākā iekļuva. Pēc šīs vispārējās fizikas modeles universitātē ienāca daudzi labi apmācīti, bet tajā pašā laikā nepietiekami motivēti bērni. Daudzi no šiem fiziķiem uzsāka uzņēmējdarbību 90. gados.
Tagad konkurss ir kļuvis mazāks, bet universitātē iestājas īsti astronomijas amatieri. Pie manis ierodas brīnišķīgi un spēcīgi studenti, lai ņemtu kursa darbu un darbu tēmas!
Ar kādām tēmām šobrīd strādājat?
Pašlaik turpinu pētīt dažāda veida sarežģītus akreces diskus.
Kāds, jūsuprāt, ir mūsdienu astrofizikas stāvoklis mūsu valstī?
- Krievijas astrofizika tagad saskaras ar daudzām grūtībām. Jo īpaši mūsu valstij ir grūtības finansēt zinātni. Šīs problēmas ir īpaši ietekmējušas novērošanas astronomiju: mūsdienu teleskopi ir ļoti dārgi. Neskatoties uz to, Maskavas Valsts universitāte nesen Kislovodskas tuvumā uzcēla lielisku observatoriju ar modernu teleskopu. Mēs ļoti ceram uz šo observatoriju.
Labus rezultātus dod automātiskais mazo teleskopu tīkls, kas mūsu valstī izveidots Maskavas universitātes profesora Vladimira Lipunova vadībā - Master sistēma, ar kuras palīdzību nepārtraukti novērot debesis daudzviet pasaulē. Starp citu, šī sistēma jau ir atklājusi daudzus iepriekš nezināmus zvaigžņu objektus.
Kā izskaidrot cilvēkam, kas atrodas tālu no zinātnes, kāda jēga ir tērēt astrofizikas pētījumiem? Kāda ir šāda pētījuma praktiskā nozīme?
- Mēģinājums paskatīties aiz horizonta ir ļoti cilvēciska kvalitāte! Pretējā gadījumā kā mēs atšķirtos no dzīvniekiem? Investīcijas kosmosa sistēmu attīstībā jau sniedz ļoti jūtamus ieguvumus valsts ekonomikai. Es runāju par atmosfēras virpuļu kustības izsekošanu, meža ugunsgrēku zonu noteikšanu un novērtēšanu no kosmosa, asteroīdu bīstamības izsekošanu un prognozēšanu. Saraksts turpinās.
Turklāt valsts bez attīstītas astronomijas nevar apgalvot, ka ir liela pasaules vara - tai būs lemts paļauties uz kāda cita informāciju, tai nebūs stimulu attīstīt savu zinātnisko bāzi fundamentālajām zinātnēm. Tas viss novedīs pie sabiedrības un valsts degradācijas, tā atpaliekot no citām valstīm.
Un astronomija ir arī filozofiskākā zinātne: mums ir jāiedomājas, kurā pasaulē un kurā Visumā mēs dzīvojam.
Lielākajā daļā mūsdienu skolu vairs nav astronomijas. Ko Tu domā par šo? Kā, jūsuprāt, mūsdienīgu skolnieku var iedvesmot studēt astrofiziku un astronomiju?
“Gan astronomijas mācīšana skolās, gan mācību grāmatu kvalitāte atstāj daudz kā vēlama. Astronomijas trūkumu skolās var (un vajadzētu!) Kompensēt ar labu un sistemātisku populārzinātnisko filmu un televīzijas programmu parādīšanu. Varbūt tam būs pat lielāks efekts nekā garlaicīgu skolotāju iepazīstinātas garlaicīgas mācību grāmatas studēšanai.
Ir virkne lielisku BBC filmu par astronomiju, kuras vajadzētu iegādāties un biežāk parādīt televīzijā.
Būtu arī labi izveidot interaktīvas mācību programmas astronomijā internetā ar iespēju saņemt kvalificētu astronomu-speciālistu padomus un atbildes uz interesējošiem jautājumiem.
Es arī gribētu, lai valstī būtu vairāk planetāriju - vismaz katrā reģionālajā pilsētā! Un planetārijos - tematiski apļi astronomijas cienītājiem.
Noteikts astronomisko zināšanu minimums, protams, jāpiešķir arī skolā - iespējams, papildinot fizikas mācību grāmatu ar nodaļām par Visuma un mūsu Saules sistēmas uzbūves pamatiem.
Kas, jūsuprāt, ir mūsdienu astrofizikas galvenie noslēpumi? Melno caurumu raksturs, eksoplanetu veidošanās?
- Viens no galvenajiem noslēpumiem ir tumšā matērija, kas nav redzama, bet izpaužas gravitācijas efektos. Redzamā matērija ir redzamas zvaigznes, zvaigžņu kopas, gāzes kopas, un tas ir tikai 4% no Visuma būtības! Viss pārējais ir noslēpumaina tumšā matērija un tikpat noslēpumaina tumšā enerģija. Jebkurā gadījumā mūsu Saules sistēmas izpēte pastāvīgi rada jaunus pārsteigumus un jaunus negaidītus atklājumus. Un Saules sistēmā, ticiet man, joprojām ir daudz nezināmo.
Mūsdienās starp zinātniekiem un sabiedrību ir milzīga plaisa. Piemēram, astrofizika ir joma, kurā vidusmēra humānists rada bailes. Kā šo plaisu var pārvarēt un vai tas ir iespējams apstākļos, kad pat fiziķi, kas strādā dažādās jomās, ne vienmēr saprot viena otra pētījumu tematu?
Sabiedrībai ir jāskatās populārzinātniskās filmas par astronomiju - tad plaisa sašaurināsies un bailes pazudīs.
Kas attiecas uz šauro specializāciju - tā ir neizbēgama, taču tam tiek piešķirta pamata universitātes izglītība - pamats, kas ļauj viegli pārslēgties un viegli iesaistīties dažādās pētniecības jomās.
Tieši tā ir mūsu zinātniskā personāla apmācības sistēmas priekšrocība, kas attīstījās piecdesmitajos un sešdesmitajos gados. Atšķirībā no, piemēram, Amerikas, ar pārāk agru šauri orientētu specializāciju.
Un humanitārajām zinātnēm būtu labi ieviest obligātu obligāto augstākās matemātikas kursu, jo tas ir vispārējās kultūras - domāšanas kultūras - pamatelements! Savstarpējā sapratnē būs mazāk problēmu, sabiedrībā būs mazāka nesaskaņa.
Atcerieties, ka, iestājoties universitātes humanitārajās fakultātēs, Ļevs Nikolajevičs Tolstojs nokārtoja iestājpārbaudījumu matemātikā. Un viņš ieguva biļeti ar Ņūtona binomu!
Jekaterina Šutova