На днях мы побеседовали с астрофизиком и известным популяризатором науки Сергеем Поповым, доктором физико-математических наук, ведущим сотрудником Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга. Поговорили о черных дырах, воде на Марсе, фильме «Интерстеллар», гравитации и много о чем еще. В общем, здесь все, что вы хотели знать об астрофизике, но боялись спросить 😉
Сергей, какие у Вас впечатления от фильма «Интерстеллар»? Буквально пару предложений — первое, что придет в голову.
Жанр фильмов-катастроф не является моим любимым. Поэтому с сюжетно-художественной стороны «Интерстеллар» вряд ли мог вызвать у меня восторг. Так что я оценивал фильм больше по заложенным в нем идеям и по научной составляющей. И здесь, мне кажется, все хорошо. А по меркам блокбастеров — просто отлично. Хотя главное достоинства фильма — это книга.
Кип Торн в книге «Интерстеллар. Наука за кадром» делает акцент на том, что в фильме нет противоречий законам физики и достоверным знаниям о Вселенной. И даже домыслы основаны на идеях, которые принимают уважаемые ученые. Какие явные недочеты с научной точки зрения можете назвать лично Вы? Есть в фильме что-то такое, что сделано откровенно плохо?
Все-таки некоторые «домыслы» в достаточной степени спекулятивны, но действительно за всем стоит хоть какой-то научный контекст (в книге это удачно отражено делением на три уровня достоверности, включая очень спекулятивный, но не безумный). Без прочтения книги судить о научной составляющей фильма неправильно. И я, как и другие коллеги, сразу после выхода фильма на экраны (то есть не читая книгу) отмечали разные моменты, которые по большей части все-таки так или иначе разъясняются и комментируются в книге.
Важно, что Кип Торн — физик, и очень хороший. То есть именно эта часть была ему более всего интересна, и она проработана гораздо лучше. Кажется, что в первую очередь сама картина мира будущего слишком противоречива и фантастична. Но это общий фон фильма, от которого никуда не деться. Наверное, биологическая часть тоже местами очень спорна.
Что же касается физики и астрофизики, то у меня (поскольку я астрофизик) основные вопросы вызывает некоторая неестественность всей этой планетной системы вокруг черной дыры. Формально так может быть: можно получить решения и так далее. Но для астрофизика это выглядит очень нереалистично в том смысле, что вряд ли такая система может возникнуть и достаточно долго существовать в естественных условиях.
Сергей Попов приобрел экземпляр книги «Интерстеллар. Наука за кадром» в оригинале, а Кип Торн подписал его, когда находился в Москве в мае 2015-го, — источник.
А в чем противоречивость и фантастичность мира будущего? Только в биологической части, если брать болезнь растений, или есть что-то еще?
Мне довольно трудно представить такую смесь высоких технологий в рамках одного проекта и упадок в других областях (это можно представить себе в тоталитарном государстве вроде СССР или Северной Кореи, но в фильме на это нет намеков). Отсутствие развитых биотехнологий, зная, что сейчас это едва ли не самая быстроразвивающаяся область (особенно, если сравнивать с космонавтикой)… Но, безусловно, все это нужно по сюжету. Придираться тут было бы неправильно.
В одном из интервью Вы говорили, что система из трех планет, вращающихся вокруг черной дыры, довольно странная, так как нужна центральная звезда вроде Солнца. А почему черная дыра не может заменить такую звезду? Например, у той же Гаргантюа есть аккреционный диск: он светится. Наверняка и дает тепло. Или нет?
В книге действительно описано, как все это может работать. Диск с подобранными свойствами может дать нужное излучение. Но длительное существование планетной системы внутри диска вокруг почти экстремально вращающейся черной дыры выглядит для астрофизика довольно противоестественно. Хотя так можно «сделать руками» — и какое-то время система просуществует.
Вы сказали, что такую планетную систему можно «сделать руками». Как это понять человеку, далекому от науки?
Я имею ввиду, что если мы искусственно «посадим» планеты на эти орбиты, снаружи организуем диск, то все будет крутиться. Но в природе все должно как-то произойти «само собой». Представьте, например, что методами генной инженерии и трансплантациями мы можем получить животных, которые в рамках естественной эволюции не могли бы возникнуть. Но вот они — живые и бегают. Однако зоолог скажет вам, что это неестественно.
Откуда-то, благодаря каким-то естественным процессам, должны взяться планеты. Причем «взяться» они должны довольно давно, так как мы видим уже вполне устоявшиеся миры, которым как минимум сотни миллионов лет. Вещества снаружи может быть больше или меньше, при некоторых параметрах диск естественным образом может начать поставлять вещество в черную дыру, а для этого ему придется пройти через планетную область. Саму дыру надо будет чем-то сильно раскрутить, чтобы выполнить условия «семь лет за час», необходимые по сюжету.
Гаргантюа и ее аккреционный диск с планетой Миллер над левым краем
диска. Из-за большой яркости диска звёзды и туманности позади дыры едва заметны. Иллюстрация из книги «Интерстеллар. Наука за кадром».
Вернемся в нашу Солнечную систему. Недавно во всех СМИ прошла новость, что на Марсе обнаружили жидкую воду. Что это значит для исследований космоса и человечества в целом?
Это немножко далекая от меня область исследований, поэтому как эксперт я тут ничего умного не смогу сказать. Но, конечно, это, во-первых, просто интересно. Наверное, в каком-то отдаленном будущем это может облегчить освоение Красной планеты (вот NASA уже в 2030-х собирается там высадить людей). И самое главное, это новый важный факт, который надо объяснять в моделях эволюции Марса (его геологии, изменения климата и т.д.), то есть это интересно для науки.
Сергей, откройте, пожалуйста, тайну построения научных гипотез. Ученые предполагают наличие червоточин, но пока их не обнаружено. Как такое может быть: как идея о несуществующем объекте или явлении может вообще прийти в голову? Откуда физики узнают о том, что вроде бы должно существовать, но этого пока нет?
Если объект уже открыт, то придумывать его поздновато! Сильно упрощая, ситуация такова. Мы строим модели и теории для описания каких-то явлений. Обычно у этих теоретических построений есть какие-то «побочные» результаты, какие-то предсказания. Это могут быть новые свойства уже известных объектов или феноменов, это могут быть новые объекты и процессы. Соответственно, если модель работает хорошо, то у нас есть основания надеяться, что ее предсказания верны. Вот Общая теория относительности пока не имеет противоречий с наблюдениями, поэтому многие предсказания, сделанные на основе анализа свойств этой теории, пользуются заслуженной популярностью. К ним относятся и червоточины.
Изображения, видимые через устья червоточины. Иллюстрация из книги «Интерстеллар. Наука за кадром»
В книге Торна есть такая фраза: «Черные дыры целиком и полностью состоят из искривленного пространства и искривленного времени». Можно ли сказать, что черная дыра состоит из «ничего»?
Нет, я бы так не сказал. Дело даже не в том, что «искривленное пространство и искривленное время» — вовсе не синоним «ничего». Дело в том, что черные дыры (или, если угодно, «объекты, которые мы считаем кандидатами в черные дыры») имеют реальные физические свойства. Они возникли из совсем нормальных объектов (звезд, облаков газа). Да, мы плохо знаем, как черные дыры устроены внутри. Конечно, теория (в данном случае Общая теория относительности) позволяет получить общее представление. Но есть важные вопросы, на которые теория не может дать ответ. А наблюдения недр черных дыр невозможны. Может быть, через пару-тройку лет, когда мы сможем наблюдать гравитационно-волновые сигналы от слияний черных дыр, что-то станет яснее. Но безусловно не все. Еще лучше было бы обнаружить испаряющиеся черные дыры. Однако, может, они и не испаряются?
Раз науке пока мало что известно про черные дыры, не только нельзя сказать, что они состоят «из ничего», но и утверждение о том, что они являются «искривленным временем и пространством», тоже не обосновано?
Нет, вполне обосновано. Это вывод, основанный в первую очередь на Общей теории относительности, которая сейчас является самой проработанной и проверенной теорией гравитации. То есть это лучшее, что у нас есть (хотя ученые понимают, что это далеко не окончательный ответ, и работают над развитием теорий гравитации). Желающие могут почитать замечательную книгу Вильяма Кауфамана «Космические рубежи теории относительности». Там как раз рассказ о черных дырах целиком основан на ОТО (Общей теории относительности — прим. ред.).
Вы не могли бы буквально на пальцах пояснить, что такое горизонт событий? Как это понять обывателю?
Горизонт событий в некотором смысле является границей черной дыры. С точки зрения астрономических наблюдений мы можем рассчитывать видеть какие-то процессы, происходящие над горизонтом, но не под ним. Представьте, что в дыру падает астронавт с часами на руке. Сам он будет видеть, как бегут цифры (пусть часы будут электронными), бегут — по его ощущениям — с постоянной скоростью. Он пересечет горизонт в какой-то момент по своим часам и будет видеть, что цифры изменяются и дальше. Но мы снаружи будем видеть другую картину. Если 11:36:01 часы показали космонавту до пересечения горизонта, а 11:36:02 — после, то мы уже не увидим (сколько бы ни ждали), что на часах загорелось 11:36:02.
Сигналы, которые посланы после пересечения горизонта событий, не могут выйти наружу. Иллюстрация из книги «Интерстеллар. Наука за кадром».
Гравитация — одно из ключевых понятий в фильме. Появились ли в последнее время какие-то интересные исследования на эту тему? И где человеку, увлекающемуся физикой, астрофизикой можно с ними познакомиться?
На русском языке, наверное, стоит отметить книгу Александра Петрова «Гравитация» (издательство «Век-2»). Можно послушать ролики на сайте Постнауки. Можно сходить на научно-популярные лекции. Наверное, последнее — это лучший способ не только узнать самые свежие новости, но и уникальный способ задать вопрос специалисту (тут, конечно, важно, чтобы лектор был действующим ученым в той области, которая вас интересует. Если мы говорим о черных дырах, космологии и гравитации, то интересно послушать лекции Валерия Рубакова, Эмиля Ахмедова, Дмитрия Горбунова).
Мне кажется, что сейчас мы скорее стоим на пороге новых открытий, что в первую очередь связано с работой детекторов гравитационных волн LIGO и VIRGO (Кип Торн как раз внес большой вклад в создание проекта LIGO). Может быть, также какие-то новые интересные результаты удастся получить и астрономам с помощью проекта Event Horizon Telescope, Радиоастрона или при изучении нейтронных звезд.
Недавно у нас вышла детская книжка «Профессор Астрокот и его путешествие в космос», которая доступно и интересно рассказывает о космосе. Как вы относитесь к тому, чтобы с ранних лет прививать детям любовь к науке? И с какого возраста ребенку будет интересна, скажем, физика?
Хорошо отношусь. Физика может быть интересна с любого возраста. Балуясь с мыльными пузырями или замечая, что пила греется, когда пилишь доски на даче, можно объяснить много всего об устройстве мира. А уж наблюдая за метеорами!.. Тут скорее дело в форме, чтобы не было: «Папа, а с кем ты сейчас говорил?»
А как вам подача знаний в такой форме, простым языком и с красочными иллюстрациями? Посоветуете нам что-нибудь, чтобы мы в будущем могли это учесть?
Простой язык и красочные иллюстрации — это то, что надо, если мы говорим о детях. Проблема здесь в том, чтобы найти баланс между доступностью и точностью, наглядностью и достоверностью. Мне кажется, что важно, чтобы простое изложение стимулировало поиски более точных и строгих ответов и не создавало иллюзию окончательного знания.
Вот такое замечательное интервью. Если вам интересна тема, то любопытство наверняка удовлетворит книга «Интерстеллар. Наука за кадром». Ну и, конечно, следуйте советам Сергея Попова — уж он-то знает об астрофизике больше, чем мы с вами вместе взятые 😉
P.S. Если хотите раз в 2 недели получать самые интересные и популярные статьи из нашего блога, подписывайтесь на рассылку.
Обложка поста: youtubeБеседовала Алена Лепилина
