Pokalbis su labiausiai cituojamo straipsnio apie teorinę astrofiziką straipsnio autore
Kokias paslaptis slepia šiuolaikinė astrofizika, kodėl humanitarai turėtų studijuoti aukštesniąją matematiką ir kaip įkvėpti šiuolaikinius moksleivius mokytis astronomijos, „Gazeta“moksliniam skyriui pasakojo „Gazeta“mokslinis skyrius. Pasaulyje cituojamo teorinės astrofizikos straipsnio autorius Nikolajus Šakura - sovietų ir rusų astrofizikas, fizikų gydytojas. Matematikos mokslų daktaras, SAI MSU Relativistinės astrofizikos katedros vedėjas.
- „Salik.biz“
Nikolajus Ivanovičius, praėjusiais metais jūs šventėte savo 70-metį. Bet prisiminkime, kaip 1973 m. Jūs kartu su astrofiziku Rashidu Sunyajevu sukūrėte akrizacijos diskų teoriją, kuria remiasi šiuolaikinė rentgeno spindulių dvejetainių įrašų teorija, vienas iš cituojamiausių (daugiau nei 7000 nuorodų) straipsnių apie astrofiziką istorijoje. Pasakykite mums žodžiais, suprantamais asmeniui, neturinčiam astrofizinio išsilavinimo, kokia yra kirčiavimo diskų teorijos esmė?
- Žodį „prisirišimas“pirmą kartą išgirdau ketvirtame kurse, kai perėmiau termino popieriaus temą iš Zeldovičiaus. Paaiškėjo, kad akrimas yra tik materijos kritimas ant žvaigždės veikiant gravitacijai. Kuo masyvesnė žvaigždė, tuo stipresnis jos patrauklumas. O juodųjų skylių pritraukimo jėga yra tokia didelė, kad net tokios žvaigždės skleidžiamas šviesos spindulys atsukamas jos traukos jėga! Todėl mes negalime pamatyti ar pastebėti tokios žvaigždės.
Bet būtent disko sukaupimo fenomenas leidžia mums sužinoti ką nors apie šiuos neįprastus žvaigždžių objektus. Faktas yra tas, kad daugiau nei pusė Visatos žvaigždžių nėra vienišos, kaip mūsų Saulė, bet dvigubos. O kartais net trigubai! Jie sukasi apie savo bendrą svorio centrą. Jei tokioje žvaigždžių poroje viena iš žvaigždžių pasirodys kaip juodoji skylė, tai su galingu potraukiu ji pritraukia savo kaimyno atmosferą. Ir kadangi abi šios žvaigždės sukasi aplink bendrą svorio centrą, taip pat aplink savo sukimosi ašį, ši tekanti dujų masė vingiuoja aplink juodąją skylę, sudarydama aplink ją dujų diską. Dujų judėjimas šio disko viduje vyksta didžiuliu greičiu, dėl kurio įvyksta dujų dalelių susidūrimas. Dėl to stipriai įkaista diske esančios dujos.
Šis procesas lydimas ne tik šilumos, bet ir šviesos išsiskyrimo tiek optiniame, tiek rentgeno spinduliuose.
Jau galime pastebėti švytinčią dujinę diską, nes ji yra tam tikru atstumu nuo juodosios skylės, o pastaroji negali užfiksuoti disko spinduliuotės. Stebėdami radiaciją iš šio kaupimosi disko, mes galime daug sužinoti apie pačią juodąją skylę ir jos apylinkėse vykstančius fizinius procesus, taip pat apskaičiuoti juodosios skylės masę, jos sukimosi greitį ir daug daugiau.
Kartu su Rashidu Sunyajevu (tada jis, kaip ir aš, buvęs Zeldovičiaus abiturientas, dabar Sunyajevas yra akademikas) praėjusio amžiaus aštuntojo dešimtmečio pradžioje mes pirmiausia apskaičiavome galimus išmetimo spektrus iš tokio sukaupimo disko. Paaiškėjo, kad didžioji energijos dalis yra skleidžiama elektromagnetinio spektro rentgeno spinduliuose. Beveik tuo pačiu metu mūsų skaičiavimų rezultatai buvo patvirtinti stebint akceleravimo diskus su instrumentais, įrengtais Amerikos palydove Uhuru.
Reklaminis vaizdo įrašas:
1963 m. Įstojote į Maskvos valstybinio universiteto fizikos skyrių, įgijęs astronomijos laipsnį. Tačiau jūsų tėvai nebuvo siejami su tiksliaisiais mokslais. Kaip tada buvo priimtas sprendimas studijuoti astrofiziką?
- Taip, mano tėvai nebuvo tiesiogiai susiję su tiksliaisiais mokslais. Bet mano tėvas buvo fronto kareivis ir buvęs tanklaivis. Jis puikiai išmanė technologijas, o mes, keturi jo sūnūs, perdavėme susidomėjimą technologijomis ir tiksliaisiais mokslais.
Taip pat man pasisekė su mokytojais. Ir nors aš nesimokiau sostinėje, o vyresnių klasių savo mokykloje (ji buvo Baltarusijoje, Parichi kaime, netoli Bobruisko), matematikos mokė nuostabus mokytojas Alfredas Viktorovičius Baranovskis.
Tais metais niekas negirdėjo apie dėstytojus, tačiau mokymo lygis net kaimo mokykloje buvo toks, kad norintys tęsti mokslą galėjo konkuruoti bet kuriame universitete - iki Maskvos valstybinio universiteto.
Kartą, dar būdamas 11 klasės mokinys, Bobruisko knygyne pamačiau Jakovo Borisovičiaus Zeldovičiaus knygą „Aukštoji matematika pradedantiesiems“. Pradėjau jį domėtis - norėjau surasti skyrių, kuriame parodyta, kaip apskaičiuoti funkcijų maksimumus ir minimumus. Mokytojas Alfredas Viktorovičius mus labai suintrigavo! Kai mes perėjome šią temą mokykloje, jis pasakė: „Bet aukštesniosios matematikos metodu tokie skaičiavimai tampa lengvesni ir gražesni“.
Tuomet net neįsivaizdavau, kad tik po ketverių metų akademikas Zeldovičius taps mano moksliniu patarėju.
Esate pripažinta pasaulio autoritetas šiuolaikinės teorinės astrofizikos srityje, esate Tarptautinės astronomijos sąjungos ir Europos astronomijos draugijos narė. Ar kada nors kilo noras išvykti iš Rusijos ir tęsti astrofizikos studijas užsienyje?
- Astronomija yra tarptautinis mokslas, jis nėra skirstomas į vokiečių, anglų ir prancūzų. Ne taip svarbu, kur dirba astronomas, svarbu, kokie yra jo rezultatai ir koks yra jo indėlis į bendrą žmonių žinių apie visatą iždą.
Aš esu teoretikas, o darbui reikalinga mano galva, kompiuteris ir prieiga prie naujausių leidinių (kuriuos gana gerai teikia internetas). Todėl nereikia kažkur vykti. Ir, beje, pastaruoju metu yra gerai įsitvirtinęs astrofizikų tarptautinis bendradarbiavimas, mes darome bendrą darbą, dažnai susitinkame aptarti mokslinių problemų.
Daugelį metų skaitėte specialius kursus Maskvos valstybinio universiteto Fizikos katedros astronomijos katedros studentams, dirbote su studentais ir magistrantais, ruošėte mokslų kandidatus. Ar manote, kad studentų lygis pastaruoju metu sumažėjo ar padidėjo? Ir kodėl?
- Anksčiau Maskvos valstybiniame universitete buvo didžiulis gamtos mokslų fakultetų konkursas - 8–10 žmonių vienai vietai. Atranka buvo pati griežčiausia, stipriausia. Tačiau, atsižvelgiant į šią bendrą fizikos madą, į universitetą įstojo daug gerai paruoštų, tačiau kartu ir nepakankamai motyvuotų vaikų. Dešimtajame dešimtmetyje daugelis šių fizikų pradėjo verslą.
Dabar konkursas tapo mažesnis, tačiau į universitetą įstoja tikri astronomijos mėgėjai. Puikūs ir stiprūs studentai atvyksta pas mane imtis kursinių darbų ir disertacijų temų!
Kokiomis temomis šiuo metu dirbate?
Šiuo metu tęsiu įvairių tipų sudėtingų diskų tyrimus.
Kaip manote, kokia yra šiuolaikinės astrofizikos būklė mūsų šalyje?
- Rusijos astrofizika dabar susiduria su daugybe sunkumų. Visų pirma, mūsų šaliai sunku finansuoti mokslą. Šios problemos ypač paveikė stebėjimo astronomiją: šiuolaikiniai teleskopai yra labai brangūs. Nepaisant to, Maskvos valstybinis universitetas neseniai netoli Kislovodsko pastatė puikią observatoriją su moderniu teleskopu. Mes labai tikimės dėl šios observatorijos.
Gerus rezultatus gauna automatinis mažų teleskopų tinklas, sukurtas mūsų šalyje, vadovaujamas Maskvos universiteto profesoriaus Vladimiro Lipunovo, - „Master“sistema, kuria galima nuolatos stebėti dangų daugelyje pasaulio vietų. Ši sistema, beje, jau atskleidė daug anksčiau nežinomų žvaigždžių objektų.
Kaip paaiškinti žmogui, toli nuo mokslo, kokia prasmė išleisti astrofizikos tyrimams? Kokia yra tokio tyrimo praktinė prasmė?
- Bandymas pažvelgti už horizonto yra labai žmogiška kokybė! Priešingu atveju, kuo mes skirtumėmės nuo gyvūnų? Investicijos į kosminių sistemų plėtrą jau teikia labai apčiuopiamą naudą šalies ekonomikai. Aš kalbu apie atmosferos sūkurių judėjimo stebėjimą, miškų gaisrų plotų nustatymą ir vertinimą iš kosmoso, asteroidų pavojaus stebėjimą ir prognozavimą. Sąrašas tęsiasi.
Be to, šalis, neturinti išsivysčiusios astronomijos, negali pretenduoti į didžiosios pasaulio galios vaidmenį - ji bus pasmerkta remtis kitų žmonių informacija, ji neturės paskatų plėtoti savo mokslinės bazės pagrindiniams mokslams. Visa tai sukels visuomenės ir šalies degradaciją, jos atsilikimą nuo kitų valstybių.
O astronomija yra ir pats filosofiškiausias mokslas: mes turime įsivaizduoti, kokiame pasaulyje ir kokioje visatoje gyvename.
Daugumoje šiuolaikinių mokyklų nebėra astronomijos. Ką tu manai apie tai? Kaip, jūsų nuomone, šiuolaikinis moksleivis gali būti įkvėptas studijuoti astrofiziką ir astronomiją?
„Tiek astronomijos mokymas mokyklose, tiek vadovėlių kokybė palieka norą. Astronomijos trūkumą mokyklose gali (ir turėtų!) Kompensuoti geras ir sistemingas populiaraus mokslo filmų ir televizijos programų rodymas. Galbūt tai turės net didesnį efektą nei nuobodžių vadovėlių, kuriuos pristatys nuobodūs mokytojai, studijavimas.
Yra serija puikių BBC filmų apie astronomiją, kuriuos reikėtų įsigyti ir dažniau rodyti per televiziją.
Taip pat būtų gerai sukurti interaktyvias astronomijos mokymo programas internete su galimybe gauti kvalifikuotų astronomų-specialistų patarimus ir atsakymus į rūpimus klausimus.
Taip pat norėčiau, kad šalis turėtų daugiau planetariumų - bent jau kiekviename regioniniame mieste! O planetariumuose - teminiai būreliai astronomijos mėgėjams.
Tam tikras minimalus astronomijos žinių lygis, be abejo, turėtų būti suteiktas ir mokykloje - galbūt papildydami fizikos vadovėlį skyriais apie Visatos ir mūsų Saulės sistemos struktūros pagrindus.
Kokios, jūsų manymu, yra pagrindinės šiuolaikinės astrofizikos paslaptys? Juodųjų skylių prigimtis, egzoplanetų susidarymas?
- Viena pagrindinių paslapčių yra tamsiosios materijos, kurios nematyti, bet pasireiškia gravitaciniu poveikiu. Matoma materija yra matomos žvaigždės, žvaigždžių sankaupos, dujų sankaupos ir tai yra tik 4% Visatos esmės! Visa kita yra paslaptinga tamsi materija ir lygiai taip pat paslaptinga tamsi energija. Šiaip ar taip, mūsų saulės sistemos tyrinėjimai nuolat sukelia naujų netikėtumų ir naujų netikėtų atradimų. O saulės sistemoje, patikėk manimi, vis dar yra daug nežinomųjų.
Šiandien tarp mokslininkų ir visuomenės yra didžiulis atotrūkis. Pvz., Astrofizika yra ta sritis, kuriai būdingas vidutinio humanisto baimė. Kaip galima panaikinti šią spragą ir ar tai įmanoma tokiomis sąlygomis, kai net skirtingose srityse dirbantys fizikai ne visada supranta vienas kito tyrimų objektą?
Visuomenė turi žiūrėti populiarius mokslo populiarinimo filmus apie astronomiją - tada atotrūkis sumažės ir baimė išnyks.
Kalbant apie siaurą specializaciją - ji yra neišvengiama, tačiau tam yra suteikiamas pagrindinis universitetinis išsilavinimas - pamatas, leidžiantis lengvai pereiti ir lengvai įsitraukti į įvairias tyrimų sritis.
Būtent tai yra mūsų mokslinio personalo mokymo sistemos, sukurtos šeštajame ir šeštajame dešimtmečiuose, pranašumas. Skirtingai nei, pavyzdžiui, Amerikos, su per ankstyva siaurąja specializacija.
Humanitariniams mokslams būtų gerai įvesti privalomą minimalų aukštosios matematikos kursą, nes tai yra pagrindinis bendrosios kultūros - mąstymo kultūros - elementas! Bus mažiau tarpusavio supratimo problemų, bus mažiau visuomenės nesantaikos.
Atminkite, kad stodamas į universiteto humanitarinį fakultetą Levas Nikolajevičius Tolstojus išlaikė stojamąjį matematikos egzaminą. Ir jis gavo bilietą su Niutono binomu!
Jekaterina Šutova