Космический телескоп James Webb уже более года находится на своей рабочей орбите, заставляя человечество расширять границы понимания космоса. Известный астрофизик Нил Деграсс Тайсон в беседе с Джо Роганом объяснил, почему новейшие космические открытия не перечеркивают накопленные знания, а лишь встраивают их в более масштабную картину мира. В ходе разговора они обсудили эволюцию физических законов со времен Галилея, природу загадочных сингулярностей черных дыр и захватывающую концепцию Мультивселенной, проливающую свет на механизмы Big Bang.
🌌 Космический телескоп «Джеймс Уэбб» и анатомия идеального саундбайта 0:00
Новейший флагманский телескоп James Webb успешно добрался до своей орбиты в миллионе миль от Земли и проводит научные изыскания уже около полутора лет. Первоочередная задача подобных сложнейших инженерных проектов заключается не в моментальном поиске принципиально новых явлений, а в углублении и уточнении тех областей космологии, где наше понимание пока остается ограниченным. Проводя наблюдения в тех участках неба, которые ранее исследовались другими телескопами, ученые шаг за шагом углубляют понимание фундаментальных законов Вселенной.
Одним из ярких примеров долгого пути научных открытий является изучение экзопланет, первая из которых была официально обнаружена в 1995 году. Нил Деграсс Тайсон вспоминает, что именно в том году он заступил на должность директора Хейденовского планетария в Нью-Йорке. Будучи молодым руководителем, он впервые попал на национальное телевидение, когда съемочная группа NBC решила взять у него комментарий об открытии планеты у далекой звезды.
Пытаясь объяснить феномен Доплеровского смещения, Тайсон наглядно демонстрировал движениями собственных бедер, как гравитация невидимой планеты заставляет слегка покачиваться саму родительскую звезду. В вечерний эфир новостей в итоге пустили только этот забавный танец, что послужило для молодого ученого жестким уроком медийного формата. После этого случая астрофизик стал целенаправленно тренироваться перед зеркалом, оттачивая так называемые «саундбайты».
Вспоминая свои первые шаги на телевидении, Тайсон выделил ключевые элементы идеального телевизионного ответа:
- Краткость: хронометраж должен укладываться ровно в три предложения.
- Яркость: формулировка должна заставить обычного человека улыбнуться.
- Запоминаемость: мысль должна быть достаточно «вкусной», чтобы слушателю захотелось пересказать её кому-то еще.
Продемонстрировав этот навык Джо Рогану на примере термина Big Bang, Тайсон описал его как рождение пространства-времени, энергии и всего сущего 14 миллиардов лет назад, признав, что наука до сих пор понятия не имеет, что было до этого момента.
🍏 Почему Эйнштейн не отменил Ньютона: как на самом деле развивается наука 4:13
Джо Роган упомянул, что в интернете активно обсуждаются статьи о данных с телескопа James Webb, которые якобы указывают на фундаментальную ошибочность теории Big Bang и на то, что Вселенная может оказаться значительно старше и масштабнее, чем принято считать. Нил Деграсс Тайсон призвал критически относиться к подобным громким заявлениям и объяснил, как устроен научный метод со времен Галилео Галилея. Если гипотеза проходит проверку множеством независимых экспериментов, полученное знание о Вселенной уже никуда не исчезает и не аннулируется. Новые прорывные открытия лишь встраивают старые теории в более глубокий контекст.
Как подчеркивает Тайсон, законы классической механики Исаака Ньютона безупречно справлялись со своими задачами в рамках земных скоростей:
- Они отлично описывали движение скачущих лошадей в XVII веке.
- Объясняли стабильную орбиту Луны вокруг Земли.
- Позволяли с высокой точностью рассчитать вращение спутников Юпитера.
Однако со временем астрономы обнаружили, что орбита Меркурия демонстрирует странные отклонения, которые никак не вписывались в ньютоновские формулы. Позже Альберт Эйнштейн предложил общую теорию относительности, объяснившую эту аномалию огромной гравитацией Солнца, искривляющей пространство вблизи Меркурия.
При этом законы Ньютона не были выброшены на свалку истории. Оказалось, что формулы Эйнштейна при подстановке в них низких скоростей и слабой гравитации математически превращаются в те самые законы Ньютона. Иллюстрируя этот тезис, гость напомнил, что для полетов космических аппаратов «Аполлон» на Луну ученые NASA использовали исключительно уравнения Ньютона, поскольку масштабы и скорости той миссии не требовали эйнштейновской точности.
🕳️ Коллапс уравнений: где ломается теория относительности 7:49
Несмотря на колоссальный успех общей теории относительности, даже у гениальных уравнений Эйнштейна существуют свои непреодолимые физические границы. Первая фундаментальная проблема возникает при попытке заглянуть в самый центр черной дыры. Согласно текущим расчетам, вся колоссальная масса объекта там должна сжиматься в сингулярность — точку с нулевым объемом и бесконечной плотностью.
Тайсон иронично замечает, что сингулярность — это момент, когда «Бог делит на ноль» в математическом классе, чего делать категорически нельзя. Бесконечная плотность в уравнениях указывает не на реальное положение дел в космосе, а лишь на то, что теория относительности в этой точке прекращает работать.
Второй непреодолимый предел уравнений Эйнштейна — это сам момент зарождения нашей Вселенной, то есть точка начала Big Bang. В попытках разрешить проблему сингулярностей ведущие физики мира, включая специалистов по теории струн, пытаются объединить гравитацию Эйнштейна с законами квантовой физики. Результатом этих сложных математических поисков стало теоретическое предсказание существования Мультивселенной.
🌀 Мультивселенная и фальшивый вакуум: что было до Большого взрыва 9:34
Концепция Мультивселенной не была выдумана фантастами, она напрямую следует из математических уравнений квантовой космологии. По словам Тайсона, эта мета-структура заведомо старше нашей Вселенной, поскольку именно она выступает в роли родительского лона для бесчисленного множества других миров. Уравнения допускают, что в бесконечном многообразии Мультивселенной могут существовать как миры с абсолютно идентичной историей, так и инверсированные копии — например, где Джо Роган носит пышную прическу афро, а сам Тайсон абсолютно лыс.
Существование космического микроволнового фона и другие наблюдаемые данные доказывают, что наша Вселенная действительно имела начало 14 миллиардов лет назад, но в масштабах Мультивселенной наш Big Bang — это лишь рядовое локальное событие. Чтобы объяснить механизм рождения миров, Тайсон привел аналогию с энергетическим ландшафтом и концепцией «фальшивого вакуума».
Представим систему в виде шара, находящегося в стабильном бассейне на вершине огромного холма. В физике это метастабильное состояние называется фальшивым вакуумом: система кажется стабильной, но она не находится в самом нижнем энергетическом состоянии. Случайное квантовое смещение выталкивает шар из этого бассейна, и он начинает стремительно катиться по крутому склону вниз, накапливая гигантскую кинетическую энергию в многомерном пространстве.
Когда внизу этот процесс резко останавливается, колоссальный объем высвобожденной энергии, сконцентрированной в крошечной точке, по законам физики может трансформироваться только в один исход:
- Мощнейший взрывной импульс.
- Мгновенное рождение колоссальных объемов материи.
- Стремительное расширение новорожденного пространства.
Математические уравнения Мультивселенной предоставляют этот механизм генерации новых миров фактически «бесплатно». Однако Тайсон предупреждает о потенциальной опасности: в соседних вселенных фундаментальные константы могут слегка отличаться. Если человек попытается пересечь границу мира, где электрический заряд электрона имеет иное значение, все его атомы мгновенно потеряют стабильность, превратив человеческое тело в кучу бесформенной жижи. По этой причине собеседники в шутку сошлись во мнении, что первыми тестировать переходы между вселенными стоит отправлять домашних кур, а не пушистых морских свинок.
