В новом выпуске программы StarTalk астрофизик Нил Деграсс Тайсон, его постоянный гость, профессор Чарльз Лю, и соведущий Пол Мекурио погружаются в глубины космологии. Участники обсуждают механизмы формирования звездных туманностей, истинную природу Большого взрыва, физику гравитационных волн и парадоксальный факт: на атомарном уровне люди никогда не касаются друг друга.
☁️ Космические облака и загадка вакуума 2:20
Одним из первых вопросов обсуждения стала природа гигантских газовых облаков и туманностей. Брайан из Калифорнии поинтересовался, почему в условиях космического вакуума газ не рассеивается мгновенно и равномерно, становясь невидимым.
Чарльз Лю объяснил это через уравнение диффузии. На Земле запахи или капля чернил в воде распространяются из-за движения молекул, но в космосе действуют иные масштабы. По словам Лю, при экстремально низких температурах (около -400°F или -240°C) взаимная гравитация частиц газа способна преодолеть их кинетическую энергию, которую Лю в шутку назвал «эмоциональной энергией» молекул.
Ключевые факторы существования туманностей:
- Гравитационный захват: Газ собирается в облака, достаточно плотные для формирования звезд и планет .
- Турбулентность: Хаотичное движение создает причудливые формы, такие как туманность Конская Голова или Улитка .
- Межзвездная среда: Пространство между облаками не является абсолютно пустым, оно заполнено разреженным газом, который постоянно перемещается из-за вращения галактики .
💥 Большой взрыв: расширение, а не детонация 10:06
Обсуждая начало Вселенной, Нил Деграсс Тайсон и Чарльз Лю подчеркнули, что термин «Большой взрыв» (Big Bang) вводит в заблуждение. По словам Тайсона, это название было придумано астрономом Фредом Хойлом в середине XX века, причем, по одной из версий, Хойл использовал его в ироничном или пренебрежительном ключе, так как сам не верил в эту теорию.
Основные тезисы участников о ранней Вселенной:
- Это не взрыв: Вселенная не «взорвалась» в пустоту; это было стремительное расширение самого пространства и времени .
- Космическая инфляция: В первые крошечные доли секунды произошло сверхбыстрое расширение внутри расширения .
- Предел познания: Современная наука может воссоздать условия первых микросекунд Вселенной в ускорителях частиц, но точная причина самого события остается предметом гипотез .
🔬 Три лика истины: научная, личная и политическая 18:18
Нил Деграсс Тайсон представил свою концепцию разделения «истины» на три категории, чтобы объяснить, как работает наука на своих рубежах.
- Объективная научная истина: Утверждения, подтвержденные многократными экспериментами (например, $E=mc^2$). По мнению Тайсона, такая истина не может быть опровергнута позже — она лишь встраивается в более глубокое понимание, как законы Ньютона встроились в теорию относительности Эйнштейна .
- Личная истина: Субъективные убеждения человека — религиозная вера или личные предпочтения (например, кто лучше: Бейонсе или Тейлор Свифт) .
- Политическая истина: Утверждения, которые становятся «правдой» в сознании людей за счет частого повторения (механизм пропаганды и рекламы) .
Чарльз Лю добавил, что наука обязана сохранять «периметр невежества» — осознание того, что мы еще не знаем, или признание возможности ошибки на фронтире исследований.
🌊 Гравитационные волны и «предел скорости» Вселенной 23:00
Гравитационные волны участники сравнили с рябью на воде пруда. По характеристикам этой ряби (амплитуде и длине волны) можно судить о глубине водоема и его составе. Гравитационные волны позволяют астрофизикам буквально «чувствовать» структуру пространства-времени.
Важные научные выводы о гравитации:
- Опровержение Ньютона: Исаак Ньютон полагал, что гравитация действует мгновенно. Эйнштейн доказал, что у информации есть предел скорости — скорость света .
- Гравитоны: Существование гравитационных волн предполагает наличие гипотетических частиц — гравитонов, аналогичных фотонам света, хотя их пока не удалось зафиксировать в лаборатории .
🤝 Иллюзия прикосновения и «танцующие» улитки 31:13
Одним из самых удивительных фактов выпуска стало обсуждение природы физического контакта. Нил Деграсс Тайсон утверждает, что люди никогда по-настоящему не касаются предметов.
Механизм этого явления:
- Электромагнитные поля, окружающие атомы вашего пальца и атомы предмета, начинают отталкиваться друг от друга.
- На молекулярном уровне всегда остается крошечное пространство.
- Ощущение «прикосновения» — это лишь передача энергии через поля, которую мозг интерпретирует как контакт .
Говоря о столкновениях в космосе, Нил Деграсс Тайсон привел яркую аналогию: вероятность столкновения двух звезд при столкновении галактик меньше, чем вероятность того, что две случайные улитки, ползающие по территории США, наткнутся друг на друга. Космос настолько пуст, что звезды просто проходят сквозь друг друга, лишь меняя траектории под действием гравитации .
🌟 Звездная генеалогия: почему мы видим своих предков? 40:06
Отвечая на вопрос о поколениях звезд (Солнце является звездой третьего поколения), Чарльз Лю объяснил, почему мы всё еще видим звезды первого поколения, если они должны были погибнуть, чтобы дать материал для нас.
Ситуация похожа на человеческую семью: вы можете видеть своего дедушку, пока он жив, хотя ваши гены частично происходят от него. Однако в космосе есть нюанс:
- Маломассивные звезды: Звезды с небольшой массой способны жить триллионы лет, поэтому первые поколения таких звезд до сих пор светят в нашей галактике .
- Массивные «доноры»: Только массивные звезды первого поколения быстро погибли, взорвавшись как сверхновые и создав тяжелые элементы (например, железо), из которых состоит Солнце и мы сами .
⏳ Время, масса и философия настоящего 46:46
В финале дискуссии был затронут вопрос о связи времени и массы. Зритель из Уэльса предположил: если при увеличении скорости время замедляется, а масса растет, то не станет ли масса бесконечной, если время остановится?
Чарльз Лю скептически отнесся к такой трактовке, пояснив, что физика времени не позволяет манипулировать им так же просто, как скоростью в пространстве. Нил Деграсс Тайсон подытожил это философской цитатой: «Мы — узники настоящего, вечно переходящие из недоступного прошлого в непознаваемое будущее».
