Интервю с автора на най-цитираната в света статия за теоретичната астрофизика
Какви мистерии са скрити в съвременната астрофизика, защо студентите по хуманитарни науки трябва да изучават висша математика и как да вдъхновят съвременните ученици да изучават астрономия? на математическите науки, ръководител на катедрата по релативистка астрофизика на МАУ на ДАИ.
Николай Иванович, миналата година отпразнувахте 70 години. Но нека си припомним как през 1973 г. заедно с астрофизика Рашид Суняев разработихте теорията за акредиращите дискове, която е в основата на съвременната теория на рентгеновите бинари, една от най-цитираните (над 7 000 препратки) статии за астрофизиката в историята. Разкажете ни с думи, разбираеми за човек без астрофизично образование, каква е същността на теорията за акредиращите дискове?
- Думата „аккреция“чух за първи път през 4-та година, когато взех темата за термина от Зелдович. Оказа се, че аккрецията е просто падането на материята върху звезда под влиянието на гравитацията. Колкото по-масивна е звездата, толкова по-силно е нейното привличане. А силата на привличане на черни дупки е толкова голяма, че дори лъч светлина, излъчван от такава звезда, се връща обратно от силата на нейното привличане! И затова не можем да видим или наблюдаваме такава звезда.
Но именно явлението дисково натрупване ни позволява да научим нещо за тези необичайни звездни обекти. Факт е, че повече от половината звезди във Вселената не са самотни, като нашето Слънце, а са двойни. А понякога дори троен! Те се въртят около общия си център на тежестта. Ако в такава звездна двойка някоя от звездите се окаже черна дупка, със силното си привличане тя ще издърпа върху себе си атмосферата на своя съсед. И тъй като двете звезди се въртят както около общ център на тежестта, така и около собствената си ос на въртене, тази течаща маса газ се навива около черната дупка, образувайки газов диск около нея. Движението на газ вътре в този диск става с огромни скорости, което води до сблъсък на газови частици. И, следователно, до силно нагряване на газа в диска.
Този процес е придружен от отделяне на не само топлина, но и светлина както в оптичния, така и в рентгеновия диапазон.
Вече можем да наблюдаваме светещия газообразен диск, тъй като той се намира на известно разстояние от черната дупка и последният не може да улавя радиацията от диска. Наблюдавайки радиацията от този диск за натрупване, можем да научим много за самата черна дупка и физическите процеси в нейната околност, както и да изчислим масата на черната дупка, скоростта на въртене и много други.
Заедно с Рашид Суняев (тогава той беше като мен аспирант на Зелдович, сега Суняев е академик) в началото на 70-те години на миналия век първо изчислихме възможните емисионни спектри от такъв натрупващ диск. Оказа се, че по-голямата част от енергията се излъчва в рентгеновия диапазон на електромагнитния спектър. Почти едновременно резултатите от нашите изчисления бяха потвърдени чрез наблюдение на дисковете за натрупване с инструменти, инсталирани на американския сателит Uhuru.
Промоционално видео:
През 1963 г. влязохте във физическия отдел на Московския държавен университет със специалност астрономия. Родителите ти обаче не бяха свързани с точните науки. Как тогава дойде решението за изучаване на астрофизика?
- Да, родителите ми не бяха пряко свързани с точните науки. Но баща ми беше фронтови войник и бивш танкер. Той беше добре запознат с технологиите и ние, четиримата му синове, проявихме интерес към технологиите и точните науки.
Също така имах късмет с учителите. И въпреки че не съм учил в столицата, а в по-старите класове на моето училище (беше в Беларус, в село Паричи, близо до Бобруйск), математиката се преподаваше от прекрасен учител Алфред Викторович Барановски.
Никой не е чувал за преподаватели през онези години, но нивото на преподаване дори в училището в селото е било такова, че желаещите да продължат образованието си могат да се състезават във всякакви университети - до Московския държавен университет.
Веднъж, още като ученик от 11 клас, в книжарница в Бобруйск видях книгата на Яков Борисович Зелдович „Висша математика за начинаещи“. Започнах да го разглеждам с интерес - исках да намеря секцията, където е показано как да се изчислят максимумите и минимумите на функциите. Учителят Алфред Викторович много ни заинтригува! Когато преминахме тази тема в училище, той каза: „Но чрез метода на висшата математика подобни изчисления стават по-лесни и красиви“.
Тогава дори не можех да си представя, че след само четири години акад. Зелдович ще стане мой научен съветник.
Вие сте признат световен авторитет в областта на съвременната теоретична астрофизика, член сте на Международния астрономически съюз и на Европейското астрономическо общество. Имали ли сте някога желание да напуснете Русия и да продължите обучението си по астрофизика в чужбина?
- Астрономията е международна наука, не се дели на немски, английски и френски. Не е толкова важно къде работи астроном, важно е какви са резултатите от него и какъв е приносът му към общата съкровищница на човешкото познание за Вселената.
Аз съм теоретик и за работа ми трябва собствена глава, компютър и достъп до най-новите публикации (които Интернет доста добре осигурява). Следователно, няма нужда да ходите някъде. И между другото, наскоро международното сътрудничество между астрофизиците е установено добре, правим съвместна работа, често се срещаме, за да обсъждаме научни проблеми.
Дълги години четете специални курсове за студенти от катедра „Астрономия“на катедра „Физика“на Московския държавен университет, работите със студенти и аспиранти, подготвяте кандидати за наука. Мислите ли, че нивото на учениците се е понижило или повишило напоследък? И защо?
- Преди това имаше голяма конкуренция за природни науки в Московския държавен университет - 8-10 души на място. Селекцията беше най-трудната, влезе най-силната. Но след тази обща мода за физика в университета влязоха много добре обучени, но в същото време недостатъчно мотивирани деца. Много от тези физици започнаха бизнес през 90-те години.
Сега конкуренцията стана по-малка, но истински любители на астрономията влизат в университета. Чудесни и силни студенти идват при мен, за да вземат теми за курсови работи и дипломни работи!
По какви теми работите в момента?
В момента продължавам да изследвам различни видове сложни дискове за аккреция.
Какво според вас е състоянието на съвременната астрофизика у нас?
- Руската астрофизика сега е изправена пред редица трудности. По-специално, страната ни има трудности във финансирането на науката. Тези проблеми са засегнали особено наблюдателната астрономия: съвременните телескопи са много скъпи. Независимо от това, Московският държавен университет наскоро построи отлична обсерватория с модерен телескоп близо до Кисловодск. Имаме големи надежди за тази обсерватория.
Добри резултати се получават от автоматична мрежа от малки телескопи, разработена у нас под ръководството на професора от Московския университет Владимир Липунов - магистърската система, с която човек може непрекъснато да наблюдава небето в много части на света. Тази система, между другото, вече разкри много неизвестни досега звездни обекти.
Как да обясня на човек, далеч от науката, какъв е смисълът да се харчат за астрофизични изследвания? Какъв е практическият смисъл на подобни изследвания?
- Опитът да погледнете отвъд хоризонта е много човешко качество! В противен случай как бихме се различавали от животните? Инвестициите в развитието на космическите системи вече дават много осезаеми ползи за националната икономика. Говоря за проследяване на движението на атмосферните вихри, за определяне и оценка на площи от горски пожари от космоса, за проследяване и прогнозиране на опасността от астероиди. Списъкът продължава.
Освен това страна без развита астрономия не може да претендира за ролята на велика световна сила - тя ще бъде обречена да разчита на информация на други хора, няма да има стимули да развива научната си база за фундаментална наука. Всичко това ще доведе до деградацията на обществото и страната, до изоставането й от другите държави.
А астрономията е и най-философската наука: трябва да си представим в какъв свят и в каква вселена живеем.
Повечето съвременни училища вече нямат астрономия. Какво мислиш за това? Как според вас може един съвременен ученик да бъде вдъхновен да изучава астрофизика и астрономия?
„Както преподаването на астрономия в училищата, така и качеството на учебниците оставят много да се желае. Липсата на астрономия в училищата може (и трябва!) Да бъде компенсирана с добро и систематично показване на научно-популярни филми и телевизионни програми. Може би дори ще има по-голям ефект от изучаването на скучен учебник, представен от скучни учители.
Има поредица от страхотни филми на BBC по астрономия, които трябва да бъдат закупени и показани по-често по телевизията.
Също така би било добре да се създадат интерактивни учебни програми по астрономия в Интернет с възможност за получаване на съвети и отговори на въпроси от интерес от квалифицирани астрономи-специалисти.
Бих искал и страната да има повече планетариуми - поне във всеки областен град! А в планетариумите - тематични кръгове за любителите на астрономията.
Определен минимум от астрономически знания трябва да се даде, разбира се, и в училище - може би чрез допълване на учебник по физика с глави за основите на структурата на Вселената и нашата Слънчева система.
Кои според вас са основните загадки на съвременната астрофизика? Характерът на черните дупки, образуването на екзопланети?
- Една от основните загадки е тъмната материя, която не се вижда, но се проявява в гравитационни ефекти. Видимата материя е видими звезди, звездни струпвания, газови клъстери и това е само 4% от веществото на Вселената! Всичко останало е мистериозна тъмна материя и също толкова мистериозна тъмна енергия. Както и да е, изследването на нашата Слънчева система постоянно носи нови изненади и нови неочаквани открития. А в Слънчевата система, повярвайте ми, все още има много неизвестни.
Днес има огромна пропаст между учените и обществото. Астрофизиката например е област, която поразява страха в обикновения хуманист. Как тази пропаст може да бъде преодоляна и възможна ли е тя в условия, когато дори физиците, работещи в различни области, не винаги разбират темата на изследванията си?
Обществото трябва да гледа научно-популярни филми по астрономия - тогава разликата ще се стесни и страхът ще изчезне.
Що се отнася до тясната специализация - тя е неизбежна, но за това се дава основното университетско образование - основата, която улеснява превключването и лесното включване в различни области на научните изследвания.
Именно това е предимството на нашата система за обучение на научни кадри, разработена през 50-те и 60-те години. За разлика например от американската, с твърде ранната си тясно фокусирана специализация.
А за хуманитарните науки би било добре да се въведе задължителен минимален курс по висша математика, защото това е основен елемент от общата култура - културата на мислене! Ще има по-малко проблеми във взаимното разбиране, ще има по-малко разединение в обществото.
Не забравяйте, че влизайки в хуманитарния факултет на университета, Лев Николаевич Толстой е положил приемния изпит по математика. И той получи билет с бинома на Нютон!
Екатерина Шутова