# Нил Деграсс Тайсон о странной материи, черных дырах и эллиптических траекториях Источник: https://www.youtube.com/watch?v=i7vGoILa5qk Канал: StarTalk Опубликовано: 06.08.2024 --- Нил Деграсс Тайсон и Чак Найс в рамках подкаста StarTalk обсудили физические принципы межзвездных путешествий и структуру материи. Астрофизик утверждает, что постоянное ускорение космического корабля создает искусственную гравитацию, неотличимую от земной [04:18]. Участники дискуссии разобрали вопросы о «странной материи», ядрах газовых гигантов и способах скрыть Землю от инопланетного наблюдения. ## 🚀 Физика постоянного ускорения и искусственная гравитация [[JUMP:01:04]] Современные миссии на Марс занимают около девяти месяцев из-за движения по инерции [02:58]. Корабль запускают с импульсом, достаточным для преодоления земного тяготения и выхода в точку пересечения гравитационных колодцев Земли и Марса [01:53]. После этого двигатели отключаются, и аппарат находится в состоянии свободного падения до самого прибытия [02:44]. Нил Деграсс Тайсон пояснил, что теоретически корабль может работать на постоянном ускорении. В этом случае половину пути судно разгоняется, затем разворачивается и остаток пути тормозит с помощью ретро-ракет [03:11]. Такой метод позволяет достичь Марса значительно быстрее и решает проблему невесомости. Альберт Эйнштейн сформулировал **Принцип эквивалентности**, согласно которому силы внутри ускоряющейся ракеты идентичны гравитационным [04:18]. Если ускорение равно земному, экипаж не сможет отличить его от нахождения на поверхности планеты без взгляда в иллюминатор [04:32]. Для реализации таких полетов потребуются заправочные станции, распределенные по всей Солнечной системе [06:05]. ## ☄️ Скрытая геометрия орбит и полета снарядов [[JUMP:06:50]] В школьных учебниках физики траекторию полета снаряда описывают как параболическую арку [07:51]. Нил Деграсс Тайсон уточнил, что в реальности это не парабола. Путь любого объекта, брошенного на Земле, представляет собой сегмент эллиптической орбиты [08:19]. Если бы вся масса Земли была сосредоточена в одной точке в центре, брошенный камень вращался бы вокруг нее по эллипсу [08:32]. Столкновение с поверхностью планеты просто прерывает этот орбитальный цикл. Международная космическая станция также находится в состоянии свободного падения, но ее высокая горизонтальная скорость позволяет «промахиваться» мимо Земли [09:02]. ## 🌌 Парадокс фотона и вселенные в черных дырах [[JUMP:09:08]] Фотон движется со скоростью света и, согласно теории относительности, не испытывает течения времени [09:32]. С его точки зрения, он рождается и мгновенно уничтожается, преодолевая любые расстояния. Однако наблюдатели фиксируют красное смещение — изменение длины волны фотона из-за расширения Вселенной [10:28]. Нил Деграсс Тайсон признал этот вопрос сложным парадоксом. Если фотон меняется в процессе пути, он должен обладать некоторой «временной осведомленностью» [10:57]. Астрофизик предложил обсудить эту проблему с космологом Джанной Левин в будущих выпусках [11:24]. Математические модели общей теории относительности допускают существование других пространств за горизонтом событий черной дыры [14:17]. При падении внутрь наблюдатель видит всю будущую историю внешней Вселенной из-за замедления времени [14:31]. Горизонт нашей наблюдаемой Вселенной обладает теми же математическими свойствами, что и горизонт событий черной дыры [15:40]. Это позволяет предположить, что мы живем внутри черной дыры, принадлежащей другой, более масштабной вселенной [16:07]. ## 🧪 Кварки и загадочная странная материя [[JUMP:16:32]] Странная материя — это гипотетическое состояние вещества, состоящее из странных кварков [22:08]. В стандартной модели физики элементарных частиц существует три поколения кварков: * Первое: верхний (**up**) и нижний (**down**), образующие протоны и нейтроны. * Второе: очарованный (**charmed**) и странный (**strange**). * Третье: истинный (**top**) и прелестный (**bottom**). Термин «кварк» физик Мюррей Гелл-Ман заимствовал из романа Джеймса Джойса «Поминки по Финнегану» [22:48]. Там упоминалась фраза «Три кварка для Мастера Марка» [23:01]. Изначально ученые считали, что существует всего три вида этих частиц. Многие частицы были предсказаны математически до их обнаружения в ускорителях. Например, нейтрино «изобрели» для объяснения потери импульса в ядерных реакциях [18:39]. Частица не имела заряда, за что получила название «маленькая нейтральная» [19:05]. ## 🪐 Структура газовых гигантов и планетарные ядра [[JUMP:26:17]] Название «газовые гиганты» отражает пропорции атмосферы и твердого ядра планеты. Нил Деграсс Тайсон привел наглядные аналогии для сравнения Земли и Юпитера: * Земля: атмосфера соотносится с твердой частью как кожура яблока с самим яблоком [27:32]. * Газовые гиганты: атмосфера соотносится с ядром как мякоть персика с его косточкой [27:49]. При формировании Солнечной системы тяжелые элементы оседали в центрах протопланетных сгустков [29:48]. Юпитер и Сатурн обладают достаточной гравитацией, чтобы удерживать легкие газы — водород и гелий [30:01]. Земля не способна удержать эти газы, поэтому они улетучиваются в космос [30:41]. В составе земной атмосферы остаются только тяжелые соединения: азот, кислород и углекислый газ [30:53]. ## 📡 Как скрыть Землю от инопланетного поиска [[JUMP:31:21]] Человечество излучает радиосигналы в космос уже более 80 лет. Ранние радиоволны (AM-диапазон) и короткие волны отражались от ионосферы, но часть энергии утекала в пространство [32:30]. Телевизионные сигналы середины XX века транслировались напрямую и сейчас находятся на расстоянии 80 световых лет от Земли [32:58]. Потенциальные наблюдатели могли бы изучать культуру людей по сериалам «Молодожены», видя в них примеры домашнего насилия [33:11]. Однако с 1980-х годов объем «утечек» сократился благодаря переходу на кабельное телевидение [34:04]. Закрытые системы не транслируют контент в открытый космос. Для полной маскировки сигналы необходимо шифровать так, чтобы они были неотличимы от естественного радиошума Вселенной [35:03]. Идеальное кодирование выглядит как статический шум космического микроволнового фона [35:45]. Нил Деграсс Тайсон также отметил ироничную ошибку в табличках аппаратов Pioneer: на них указана система из девяти планет, включая Плутон [37:18]. Если пришельцы будут искать девятипланетную систему, они могут пролететь мимо нашей, где теперь официально признаны только восемь планет [38:48]. ## 🔭 Роль любителей в современной астрономии [[JUMP:39:07]] Несмотря на наличие мощных обсерваторий, энтузиасты продолжают вносить вклад в науку. Любители часто открывают кометы и сверхновые звезды, поскольку их численно больше, чем профессиональных астрономов [40:34]. Существуют проекты «гражданской науки», где добровольцы помогают обрабатывать огромные массивы данных [42:47]. Важным методом является наблюдение за покрытием звезд астероидами [41:41]. Выстраиваясь в линию на поверхности Земли, наблюдатели фиксируют время исчезновения света звезды [41:54]. Это позволяет с высокой точностью вычислить форму и размер малых небесных тел без использования радаров [42:22]. В финале Нил Деграсс Тайсон прокомментировал загороловки о том, что телескоп Джеймс Уэбб якобы опроверг теорию Большого взрыва [43:14]. Он назвал такие новости кликбейтом. Новые данные лишь указывают на ошибки в моделях формирования галактик, а не на неверность всей космологической концепции [43:52].