Intervju s autorom citiranog svjetskog članka o teorijskoj astrofizici
Koje su misterije skrivene u modernoj astrofizici, zašto studenti humanističkih znanosti trebaju proučavati višu matematiku i kako potaknuti moderne školarce na studij astronomije? matematičkih znanosti, voditelj Odjela za relativističku astrofiziku SAI MSU.
Nikolaje Ivanoviču, prošle godine si proslavio 70. obljetnicu. Ali sjetimo se kako ste 1973. godine, zajedno s astrofizičarkom Rashidom Sunyaevom, razvili teoriju akrecijskih diskova, koja je u osnovi moderne teorije binarnih rendgenskih zapisa, jedan od najcitiranijih (preko 7000 referenci) članaka o astrofizičari u povijesti. Recite nam riječima razumljivim za osobu bez astrofizičkog obrazovanja, što je suština teorije akumulacijskih diskova?
- Riječ "prirast" prvi put sam čuo u četvrtoj godini, kada sam preuzeo temu zbornika iz Zeldovicha. Ispostavilo se da je akreacija samo pad materije na zvijezdu pod utjecajem gravitacije. Što je zvijezda masivnija, to je jača i njena privlačnost. A sila privlačenja crnih rupa toliko je velika da se čak i zraka svjetlosti koju emitira takva zvijezda okreće natrag silom privlačenja! I zato takvu zvijezdu ne možemo vidjeti ili promatrati.
Ali upravo je fenomen akumulacije diska koji nam omogućuje da naučimo nešto o tim neobičnim zvjezdanim objektima. Činjenica je da više od polovice zvijezda u Svemiru nisu usamljene, poput našeg Sunca, već su dvostruke. A ponekad čak i trostruko! Oni se okreću oko svog zajedničkog težišta. Ako se u takvom zvjezdanom paru jedna od zvijezda ispostavi kao crna rupa, svojom će snažnom privlačnošću povući na sebe atmosferu svog susjeda. A budući da se obje ove zvijezde okreću oko zajedničkog težišta, a također i oko vlastite osi rotacije, ta tekuća masa plina navija oko crne rupe, tvoreći plinski disk oko nje. Kretanje plina unutar ovog diska događa se ogromnim brzinama, što dovodi do sudara plinskih čestica. I, posljedično, do snažnog zagrijavanja plina u disku.
Taj je postupak popraćen oslobađanjem ne samo topline, već i svjetlosti u optičkom i rendgenskom rasponu.
Već možemo promatrati užareni plinoviti disk, jer se nalazi na nekoj udaljenosti od crne rupe, a potonji ne može hvatati zračenje iz diska. Promatrajući zračenje ovog diskrecijskog diska, možemo puno naučiti o samoj crnoj rupi i fizičkim procesima u njenoj blizini, kao i izračunati masu crne rupe, brzinu vrtnje i još mnogo toga.
Zajedno s Rashidom Sunyaevom (tada je, poput mene, bio student poslijediplomskog studija Zeldovich, a sada je Sunyaev akademik), početkom 70-ih godina prošlog stoljeća, prvi smo izračunali moguće spektar emisije s takvog akumulacijskog diska. Pokazalo se da se najveći dio energije emitira u rasponu rendgenskih zraka elektromagnetskog spektra. Gotovo istodobno, rezultati naših izračuna potvrđeni su kad smo promatrali akrecijske diskove s instrumentima instaliranim na američkom satelitu Uhuru.
Promotivni video:
1963. stupili ste na odjel fizike Moskovskog državnog sveučilišta sa diplomom astronomije. Međutim, tvoji roditelji nisu bili povezani s točnim znanostima. Kako je onda došla odluka o proučavanju astrofizike?
- Da, moji roditelji nisu bili izravno povezani s točnim znanostima. Ali moj je otac bio vojnik fronte i bivši tanker. Bio je dobro upućen u tehnologiju, a mi, njegova četiri sina, prešli smo na zanimanje za tehnologiju i točne znanosti.
Također, imao sam sreće s učiteljima. I iako nisam studirao u glavnom gradu, već u višim razredima u svojoj školi (bilo je to u Bjelorusiji, u selu Parichi, blizu Bobruiska), matematiku je predavao divni učitelj Alfred Viktorovič Baranovski.
U tim godinama nitko nije čuo za učitelje, ali razina nastave čak i u seoskoj školi bila je takva da su se oni koji su željeli nastaviti školovanje mogli natjecati na bilo kojim sveučilištima - do moskovskog državnog sveučilišta.
Jednom, dok sam još bio učenik 11. razreda, u knjižici u Bobruisku vidio sam knjigu Yakova Borisoviča Zeldoviča „Viša matematika za početnike“. Počeo sam ga sa zanimanjem gledati - želio sam pronaći odjeljak u kojem je prikazano kako izračunati maksimume i minimume funkcija. Učitelj Alfred Viktorovič nas je jako zaintrigirao! Kad smo prošli ovu temu u školi, rekao je: "Ali metodom više matematike takvi proračuni postaju lakši i ljepši."
Tada nisam mogao ni zamisliti da će nakon samo četiri godine akademik Zeldovich postati moj znanstveni savjetnik.
Poznati ste svjetski autoritet na području moderne teorijske astrofizike, član ste Međunarodne astronomske unije i Europskog astronomskog društva. Jeste li ikada imali želju napustiti Rusiju i nastaviti studij astrofizike u inozemstvu?
- Astronomija je međunarodna znanost, ne dijeli se na njemački, engleski i francuski. Nije toliko važno gdje astronom radi, važno je koji su njegovi rezultati i koji je njegov doprinos općoj riznici ljudskog znanja o Svemiru.
Ja sam teoretičar i za rad mi je potrebna vlastita glava, računalo i pristup najnovijim publikacijama (koje Internet prilično dobro pruža). Stoga nema potrebe negdje ići. I usput, nedavno je dobro uspostavljena međunarodna suradnja astrofizičara, radimo zajednički rad, često se susrećemo kako bismo razgovarali o znanstvenim problemima.
Dugi niz godina čitate posebne tečajeve za studente Odjela za astronomiju Katedre za fiziku Moskovskog državnog sveučilišta, radite sa studentima i diplomiranim studentima, pripremate kandidate za znanosti. Mislite li da se razina učenika u posljednje vrijeme smanjila ili povećala? I zašto?
- Prije toga na Moskovskom državnom sveučilištu vladala je velika konkurencija prirodnim fakultetima - 8-10 ljudi po sjedištu. Izbor je bio najteži, ušao je najjači. No, uslijed ove opće modne mode za fiziku, na fakultet je ušlo mnogo dobro obučene, ali istodobno nedovoljno motivirane djece. Mnogi su se od tih fizičara bavili 90-ima.
Sada je konkurencija postala manja, ali pravi amateri astronomije ulaze na sveučilište. Dolaze mi divni i snažni studenti da uzmem teme za zbornike i teze!
Na kojim temama trenutno radite?
Trenutno nastavljam s istraživanjem različitih vrsta složenih akumulacijskih diskova.
Što mislite, kakvo je stanje moderne astrofizike u našoj zemlji?
- Ruska astrofizika sada se suočava s brojnim poteškoćama. Naročito naša država ima poteškoća u financiranju znanosti. Ovi su problemi osobito utjecali na promatračku astronomiju: moderni teleskopi su jako skupi. Ipak, Moskovsko državno sveučilište nedavno je izgradilo odličan opservatorij s modernim teleskopom u blizini Kislovodska. Imamo veliku nadu u ovaj opservatorij.
Dobre rezultate postiže automatska mreža malih teleskopa razvijena u našoj zemlji pod vodstvom profesora Sveučilišta u Moskvi Vladimira Lipunova - Master sustav, uz pomoć kojeg se može kontinuirano promatrati nebo u mnogim dijelovima svijeta. Ovaj je sustav, usput, već otkrio mnoge do tada nepoznate zvjezdane objekte.
Kako objasniti osobi koja je daleko od znanosti, koja je svrha trošenja astrofizičkih istraživanja? Koji je praktični smisao takvog istraživanja?
- Pokušaj pogledati izvan horizonta vrlo je ljudska kvaliteta! U suprotnom, kako bismo se razlikovali od životinja? Ulaganja u razvoj svemirskih sustava već daju vrlo opipljive koristi nacionalnom gospodarstvu. Govorim o praćenju kretanja atmosferskih vrtloga, utvrđivanju i procjeni područja šumskih požara iz svemira, praćenju i predviđanju opasnosti od asteroida. Spisak se nastavlja.
Pored toga, zemlja bez razvijene astronomije ne može zahtijevati ulogu velike svjetske sile - bit će osuđena na oslanjanje na informacije drugih ljudi, neće imati poticaje za razvoj svoje znanstvene baze za fundamentalnu znanost. Sve će to dovesti do degradacije društva i zemlje, do zaostajanja za drugim državama.
A astronomija je ujedno i najviše filozofska znanost: moramo zamisliti u kojem svijetu i u kojem svemiru živimo.
Većina modernih škola više nema astronomiju. Što misliš o ovome? Kako se, prema vašem mišljenju, može suvremena škola nadahnuti za proučavanje astrofizike i astronomije?
„I podučavanje astronomije u školama i kvaliteta udžbenika ostavljaju mnogo toga što bi željeli. Manjak astronomije u školama može se nadoknaditi dobrim i sustavnim prikazivanjem popularnih znanstvenih filmova i televizijskih programa. Možda će imati čak i veći učinak od proučavanja dosadnog udžbenika koji su predstavili dosadni učitelji.
Postoji niz sjajnih BBC filmova o astronomiji koje bi trebalo češće kupiti i prikazivati na televiziji.
Bilo bi dobro kreirati i interaktivne nastavne programe o astronomiji na Internetu, s mogućnošću dobivanja savjeta i odgovora na zanimljiva pitanja od kvalificiranih stručnjaka astronoma.
Također bih volio da zemlja ima više planetara - barem u svakom regionalnom gradu! A kod planetarija - tematski krugovi za ljubitelje astronomije.
Određeni minimum astronomskih znanja trebao bi se dati i u školi, možda dopunjavanjem udžbenika fizike s poglavljima o osnovama Svemira i našeg Sunčevog sustava.
Koje su, po vašem mišljenju, glavne misterije moderne astrofizike? Priroda crnih rupa, stvaranje egzoplaneta?
- Jedna od glavnih misterija je tamna tvar, koja nije vidljiva, ali se očituje u gravitacijskim efektima. Vidljiva materija su vidljive zvijezde, nakupine zvijezda, nakupine plina, a to je samo 4% tvari Svemira! Sve ostalo je tajanstvena tamna tvar i jednako tajanstvena tamna energija. U svakom slučaju, istraživanje našeg Sunčevog sustava stalno donosi nova iznenađenja i nova neočekivana otkrića. A u Sunčevom sustavu, vjerujte mi, još uvijek postoje mnoge nepoznanice.
Danas postoji ogroman jaz između znanstvenika i društva. Na primjer, astrofizika je područje koje izaziva strah kod prosječnog humanista. Kako se taj jaz može prevladati i je li to moguće u uvjetima kada čak ni fizičari koji rade u različitim poljima ne razumiju uvijek predmet međusobnog istraživanja?
Društvo treba gledati popularne znanstvene filmove o astronomiji - tada će se jaz smanjiti i strah će nestati.
Što se tiče uske specijalizacije - ona je neizbježna, ali za to se daje osnovno sveučilišno obrazovanje - temelj koji olakšava prebacivanje i lako uključivanje u različita područja istraživanja.
Upravo je to prednost našeg sustava izobrazbe znanstvenog osoblja, koji se razvio 1950-ih i 1960-ih. Za razliku od, primjerice, američke, s preuranjenom usko usredotočenom specijalizacijom.
I za humanističke znanosti bilo bi dobro uvesti obavezni minimalni tečaj iz više matematike, jer je to osnovni element opće kulture - kulture razmišljanja! Bit će manje problema u međusobnom razumijevanju, manje će biti neslaganja u društvu.
Sjetite se da je, upisavši humanistički fakultet na sveučilištu, Lev Nikolaevich Tolstoj položio prijemni ispit iz matematike. I dobio je kartu s Newtonovim binomom!
Ekaterina Shutova