В новом выпуске шоу StarTalk астрофизик Нил Деграсс Тайсон и комедиант Пол Меркурио разбирают «космическую солянку» из вопросов слушателей. В центре внимания оказались парадоксы перемещения во времени, природа черных дыр, механизмы работы червоточин и вопрос о том, что спросить у инопланетян при первой встрече.
🚀 Парадокс координат: почему машина времени — это всегда машина пространства 2:40
Один из ключевых вопросов обсуждения касался физики перемещения во времени. Слушатель Эрик предположил, что если переместиться на 2000 лет назад, находясь в Пенсильвании, то путешественник окажется в пустом космическом пространстве, так как Солнечная система за это время сместилась .
Нил Деграсс Тайсон подтвердил это опасение, подчеркнув несколько важных фактов:
- Движение в Галактике: Солнечная система вращается вокруг центра Млечного Пути, где находится сверхмассивная черная дыра . Все звезды и планеты находятся в постоянном движении.
- Единство пространства-времени: Любая работоспособная машина времени обязана быть «машиной пространства-времени». Путешественник должен перемещаться не только по оси T (время), но и по осям X, Y, Z, чтобы «догнать» планету в её прошлом положении .
В качестве примера Тайсон разобрал фильм «Назад в будущее». По его мнению, Марти Макфлаю повезло остаться на Земле только потому, что он переместился ровно на 30 лет назад — в тот же день года . В этот момент Земля находилась в той же точке своей орбиты вокруг Солнца. Однако, как отмечает астрофизик, сценаристы проигнорировали тот факт, что за эти 30 лет само Солнце сместилось в пространстве вместе со всей системой, так что «прыжок» в ту же географическую точку технически невозможен без учета галактического смещения .
👽 Первый контакт: этика колонизации и универсальный язык науки 6:40
Обсуждая гипотетическую встречу с инопланетной жизнью, Тайсон выразил скептическое отношение к человеческой природе. По его мнению, первый вопрос, который задаст развитая инопланетная цивилизация при виде людей: «Пришли ли вы колонизировать эту планету?» .
Основные тезисы Тайсона о первом контакте:
- Прошлый опыт: История человечества показывает, что колонизация редко приносила что-то хорошее тем, кого колонизировали .
- Технологический барьер: Если инопланетяне встречают нас на своей планете, значит, мы обладаем технологиями межзвездных перелетов. Если они встречают нас на Земле — значит, их технологии выше.
- Универсальный язык: В качестве первого шага к общению Тайсон (как физик) предложил бы использовать периодическую таблицу элементов . Он утверждает, что организация материи универсальна: любой разум, достигший уровня понимания атомов, придет к той же классификации элементов, что и мы. Это лучший способ «сверить часы» в понимании законов природы .
🕳️ Демография космоса: вытеснят ли черные дыры звезды? 12:32
Слушатель Джулиан поинтересовался, может ли в далеком будущем количество черных дыр превысить количество звезд, учитывая, что черные дыры живут гораздо дольше .
Тайсон подтвердил это предположение, опираясь на следующие данные:
- Испарение Хокинга: По словам Тайсона, согласно теории Стивена Хокинга, черные дыры не вечны — они «испаряются», но этот процесс происходит чрезвычайно медленно .
- Редкость объектов: Черные дыры образуются только из самых массивных звезд. По оценке астрофизика, лишь одна из тысячи (или даже из миллиона) звезд обладает достаточной массой, чтобы в конце жизненного цикла превратиться в черную дыру . Большинство звезд превращаются в белых карликов или нейтронные звезды.
- Горизонт событий: В масштабе триллионов лет, когда все современные звезды выгорят, их «трупы» (включая черные дыры) действительно станут доминирующими объектами во Вселенной .
📏 Постоянная C и невозможность идеальных измерений 16:28
Обсуждение коснулось скорости света (C) и её «произвольного» значения. Тайсон пояснил, что значение скорости света — 299 792 458 м/с — настолько фундаментально, что современные ученые используют его для определения длины самого метра .
Ключевым моментом дискуссии стала концепция неопределенности измерений:
- Отсутствие точности: По мнению Тайсона, в науке не существует «абсолютно точного» измерения чего-либо . Любое измерение имеет погрешность, даже если она меньше нашей способности её зафиксировать .
- Биологические изменения: Тайсон привел пример с ростом человека: в космосе из-за отсутствия гравитации позвоночник расслабляется, и астронавт может «вырасти» на пару сантиметров, так как молекулы и ткани перестают быть «сдавленными» .
🌀 Червоточины, негативная материя и тахионы 21:29
Для создания червоточины (кротовой норы) теоретически требуется «негативная гравитация» или негативная материя, которая могла бы удерживать вход в туннель открытым . Тайсон отметил, что хотя математически мы понимаем, как это работает, у нас нет физической субстанции для реализации этой идеи .
Интересные аспекты теории пространства-времени, упомянутые в беседе:
- Измерения: Тайсон использовал аналогию с 2D-существами на листе бумаги. Если через их плоский мир пройдет 3D-сфера, они увидят лишь точку, которая превращается в растущий, а затем уменьшающийся круг . Так же и мы можем воспринимать лишь трехмерные «срезы» объектов из высших измерений .
- Тахионы: Если уравнения Эйнштейна допускают замедление времени при приближении к скорости света, то по ту сторону этого барьера могут существовать гипотетические частицы — тахионы . Согласно математическим моделям, тахионы должны существовать только на скоростях выше световой и двигаться «назад во время» . На данный момент их существование не доказано экспериментально .
🌈 Цвета Вселенной и биология зрения 27:24
Вопрос о том, как выглядел бы мир под красным или синим солнцем, позволил Тайсону объяснить механизм восприятия цвета. Он напомнил о мнемонике Roy G. Biv (К-О-Ж-З-Г-С-Ф), описывающей видимый спектр .
- Ложные цвета: Фотографии телескопов «Хаббл» или «Джеймс Уэбб» часто сделаны в инфракрасном диапазоне, который человеческий глаз не видит . Ученые «назначают» невидимым волнам видимые цвета (красный, зеленый, синий), чтобы создать понятное нам изображение .
- Эволюция зрения: Тайсон считает, что если бы мы эволюционировали у синей звезды, наше зрение просто адаптировалось бы к другим диапазонам, и наш мозг всё равно назначил бы им разные «цвета» для различения объектов . В качестве примера он привел мнение биолога Ричарда Докинза о том, что летучие мыши могут «видеть» эхолокацию в цвете .
🧪 Законы плавучести и дефицит массы 39:17
Завершая сессию вопросов, Тайсон разъяснил классическую физику плавучести. По его словам, всё сводится к плотности и объему . Железный корабль плавает не из-за «формы», а потому что общий объем вытесненной воды (включая воздух внутри корпуса) весит больше, чем сам корабль .
Также была затронута тема формулы $E=mc^2$ в контексте ядерного синтеза:
- Потеря массы: В ядерных реакциях небольшая часть массы превращается в огромную энергию .
- Гравитация энергии: Гравитация исходит не только от массы, но и от энергии . Таким образом, при превращении массы в энергию гравитационный эффект системы сохраняется, пока эта энергия (например, в виде излучения) не покинет систему .
Напоследок Тайсон объяснил «загрязнение» состава Солнечной системы: наше Солнце и планеты сформировались не из одного взрыва сверхновой, а из хорошо перемешанного «детрита» множества предыдущих поколений звезд, разнесенного по Галактике дифференциальным вращением газовых облаков .
