В новом выпуске шоу StarTalk «Cosmic Queries Live» астрофизик Нил Деграсс Тайсон и его бессменный соведущий, комик Чак Найс, отвечают на вопросы слушателей в прямом эфире. В центре дискуссии — фундаментальные загадки космоса: от возможности побега из черной дыры с помощью машины времени до устройства цивилизаций по шкале Кардашёва и механизмов испарения материи через излучение Хокинга.
🌌 Квантовая гравитация и эксперимент с двумя щелями 2:11
Один из слушателей, Вест Смитти, задал вопрос о природе гравитации: если проект LIGO уже зафиксировал гравитационные волны, можно ли направить их на две щели (как в знаменитом опыте Томаса Юнга 1801 года), чтобы доказать корпускулярно-волновой дуализм гравитации .
Нил Деграсс Тайсон признал, что это блестящий пример научного мышления, хотя признался, что точного ответа на вопрос о реализации такого эксперимента сегодня нет . В ходе обсуждения были выдвинуты следующие тезисы:
- Волновой дуализм: Любая частица в природе имеет связанную с ней длину волны. Если провести правильный эксперимент, частица будет демонстрировать интерференцию (усиление или гашение волн) .
- Гипотетический гравитон: По аналогии с фотоном (частицей света), в квантовой физике ожидается существование гравитона — частицы-носителя гравитационного взаимодействия .
- Проблема детекции: Главный философский и технический вопрос заключается в том, как «поймать» гравитон. По словам Тайсона, детекция подразумевает захват частицы, но «запереть гравитацию в коробку», подобно ловушке из «Охотников за привидениями», физически невозможно в рамках текущих знаний .
Ведущий процитировал немецкого поэта Райнера Марию Рильке: «Нужно научиться любить сами вопросы», подчеркивая, что в современной физике понимание проблемы часто важнее готового ответа .
🕳️ Побег из черной дыры через четвертое измерение 6:53
Слушатель Дэвид Робертсон поинтересовался: если сингулярность черной дыры — это момент во времени, можно ли сбежать из нее, имея машину времени ? Тайсон ответил утвердительно, приведя серию наглядных аналогий:
- Двумерный муравей: Если муравей живет на поверхности стола (2D), любая нарисованная линия для него — непреодолимая стена. Но существо из третьего измерения (человек) может просто перешагнуть через нее .
- Тюремная камера: Для человека 3D-комната — это ловушка. Однако существо из четвертого измерения видело бы выход там, где мы его не замечаем .
- Время как измерение: Если рассматривать время как полноценное четвертое измерение, то машина времени позволяет переместиться в ту точку пространства, где «стен» (или горизонта событий) еще не существовало или уже не будет существовать .
По мнению Тайсона, имея доступ к перемещению во времени, можно просто вернуться в момент до падения в черную дыру или переместиться в далекое будущее, когда она испарится через излучение Хокинга. Однако он уточнил, что «выпаривание» — процесс не самый приятный для физического тела .
🚀 Физика плазменных ракет и «эффект Эйнштейна» 13:07
Теодор Дойл спросил о механике полета плазменного космического корабля: в какой момент нужно начинать торможение, чтобы не врезаться в цель ?
Тайсон объяснил, что стандартная схема для длительных перелетов предполагает торможение ровно на половине пути (50% дистанции) . Основные технические детали:
- Принцип работы: Плазма — это ионизированный газ, реагирующий на магнитные и электрические поля. Ракета выбрасывает заряженные частицы назад, и по третьему закону Ньютона (действие равно противодействию) корабль получает импульс вперед .
- Постоянное ускорение (1g): Если корабль будет постоянно ускоряться с силой 1g (9.8 м/с²), экипаж будет чувствовать себя как на Земле. Это решит проблемы потери костной массы и атрофии мышц в космосе .
- Принцип эквивалентности Эйнштейна: Нил напомнил, что ускорение в 1g в ракете физически неотличимо от гравитации Земли. Именно из этого наблюдения в 1915 году родилась Общая теория относительности: если свет искривляется в ускоряющейся ракете, значит, гравитация тоже должна искривлять свет .
В контексте научной фантастики Чак Найс и Нил Деграсс Тайсон похвалили сериал «Пространство» (The Expanse) за реалистичное отображение физики (корабли летят двигателями вперед при торможении) и раскритиковали фильм «К звёздам» (Ad Astra) за то, что герои там остаются в невесомости даже при работающих двигателях .
🤝 История знакомства: как комик и астрофизик создали StarTalk 22:06
Отвечая на вопрос Джейсона Беннетта о том, что было бы, если бы ведущие никогда не встретились, Тайсон и Найс вспомнили начало своего сотрудничества около 15 лет назад .
- Поиск талантов: В начале пути StarTalk продюсеры буквально «прочесывали» комедийные клубы в поисках комиков для открытого микрофона, чтобы добавить юмор в ДНК научного шоу .
- Преимущество Чака: Чак Найс уже имел многолетний опыт работы на радио, что выгодно выделяло его среди других кандидатов. По словам Тайсона, Чак «умеет вести диалог и вовремя заканчивать предложения», что критически важно для радиоэфира .
Тайсон философски заметил, что предпочитает принимать реальность такой, какая она есть, не тратя время на размышления о «лучших» альтернативных сценариях жизни .
🔢 4% Вселенной: шкала нашего невежества 27:36
На вопрос о том, какую оценку можно поставить человечеству за понимание Вселенной, Нил Деграсс Тайсон ответил, что мы знаем ровно столько, чтобы «количественно оценить свое невежество» .
Согласно современным данным:
- 4% Вселенной — это всё, что мы понимаем (атомы, молекулы, законы химии и биологии, звезды, планеты, сельское хозяйство и небоскребы) .
- 96% Вселенной — это темная материя и темная энергия, природа которых остается абсолютно неизвестной .
По мнению Тайсона, в наших попытках познать космос есть доля гордыни (хубриса). Мы — существа, эволюционировавшие в саванне Серенгети, чтобы убегать от львов, и наша нейрофизиология может быть просто не приспособлена для понимания устройства мироздания . Ведущие сошлись во мнении, что инопланетяне вряд ли сочли бы нас разумными, видя наше «самоубийственное» поведение как вида .
🌡️ Шкала Кардашёва и конец света 32:42
Обсуждая расширение Вселенной, Тайсон отметил, что она закончится не «в огне», а «во льду» (тепловая смерть) из-за действия темной энергии . В этом контексте была упомянута шкала советского астрофизика Николая Кардашёва, классифицирующая цивилизации по уровню потребления энергии :
- Тип I: Управляет всей энергией своей планеты (землетрясения, приливы, ураганы). Человечество сейчас находится на «уровне 0», так как мы пока только убегаем от стихий .
- Тип II: Использует всю энергию своей звезды (например, через сферу Дайсона) .
- Тип III: Командует энергией всей галактики .
- Тип IV: Управляет энергией всей Вселенной .
- Тип V: По шутливому определению Тайсона, это уровень «Бога», способного менять законы физики (например, изменить заряд электрона, чтобы материя мгновенно распалась) .
🪐 Почему в Солнечной системе больше нет места для планет? 39:13
Слушатели поинтересовались, что было бы, если бы в нашей системе появилась лишняя планета. Тайсон сослался на исследование своего коллеги Стива Содера (соавтора оригинального «Космоса» Карла Сагана).
Содер математически доказал, что текущая конфигурация (8 планет от Меркурия до Нептуна) — это максимум, который может стабильно существовать в этом пространстве . За 4,5 миллиарда лет система «утряслась». Если сейчас добавить новую планету любого размера, гравитационный хаос приведет к тому, что она либо врежется в другую планету или Солнце, либо будет выброшена из системы . Поэтому поиски «Планеты X» ведутся только в очень глубоких и разреженных зонах пояса Койпера .
🔬 Испарение черных дыр и «прощальный хлопок» 42:25
В финале выпуска обсуждался вопрос создания черной дыры из протона и механизм излучения Хокинга . Тайсон пояснил:
- Процесс испарения: Гравитационное поле за горизонтом событий обладает энергией, достаточной для спонтанного рождения пар частица-античастица. Одна частица падает внутрь, другая улетает, унося часть массы самой черной дыры .
- Голографическая Вселенная: Существует гипотеза, что горизонт событий сохраняет информацию обо всем, что упало внутрь. Инвентаризация частиц, вылетающих при испарении, совпадает с тем, что дыра «съела» за свою жизнь .
- Финальный взрыв: Чем меньше становится черная дыра, тем выше её температура и тем короче длина волны излучаемого света. Процесс ускоряется, переходя от видимого света к рентгеновским и гамма-лучам. В конце черная дыра исчезает в яркой вспышке чистых гамма-лучей — Тайсон назвал это «прощальным хлопком» .
Нил Деграсс Тайсон завершил эфир традиционным призывом «продолжать смотреть вверх» .
