В новом выпуске программы StarTalk астрофизик Нил Деграсс Тайсон и комик Чак Найс разбирают вопросы слушателей в формате «Galactic Gumbo». В центре внимания — физика межпланетных путешествий, обновление легендарной «Золотой пластинки» «Вояджера» и устройство галактик, которые, вопреки расхожему мнению, вовсе не являются «космическими пылесосами».
🚀 Физика силы: станем ли мы супергероями на Марсе? 1:06
Один из первых вопросов коснулся изменения физических возможностей человека при колонизации Марса. Согласно законам физики, сила человека на другой планете — понятие относительное.
Ключевые факты о гравитации и массе:
- Гравитационная разница: Гравитация на Марсе составляет примерно 40% от земной . Если на Земле вы поднимаете 100 фунтов (около 45 кг), то на Марсе тот же объект будет весить всего 40 фунтов .
- Сохранение массы: Масса объекта (количество молекул) остается неизменной в любой точке Вселенной .
- Инерция и импульс: По словам Нила Деграсса Тайсона, если бросить в кого-то 100-фунтовый кирпич на Марсе, он собьет человека с ног с той же силой, что и на Земле, потому что его масса и импульс не изменились .
- Структурные возможности: Пониженная гравитация позволяет строить более крупные и высокие сооружения, которые на Земле обрушились бы под собственным весом .
Нил Деграсс Тайсон приводит в пример морских млекопитающих: в воде киты обладают нейтральной плавучестью и фактически «ничего не весят» для самих себя . Именно поэтому синий кит смог достичь таких гигантских размеров — вода снимает нагрузку с его скелета . В контексте Марса ученый также упомянул стратегию NASA — ISRU (In-Situ Resource Utilization или использование ресурсов «на месте»), которая предполагает 3D-печать инструментов и жилья из марсианских материалов, чтобы не тратить топливо на перевозку грузов с Земли .
🕳 Прыжок сквозь Землю: путешествие в бездну 7:52
Слушатель по имени Ариан предложил гипотетическую ситуацию: что будет, если прорыть туннель сквозь центр Земли (предварительно «выключив» жар ядра) и прыгнуть в него?
Географические и физические нюансы такого эксперимента:
- Точка выхода: Нил Деграсс Тайсон отмечает, что популярное убеждение о возможности «прокопать туннель до Китая» из США математически ошибочно . Если начать копать в США, вы окажетесь в южной части Индийского океана . Из Уэльса (Великобритания) туннель выведет в южную часть Тихого океана .
- Географический факт: Нил Деграсс Тайсон напомнил, что Гринвичский меридиан и Международная линия перемены дат — это фактически одна и та же линия, разделяющая земной шар .
- Динамика падения: Человек будет непрерывно ускоряться до самого центра Земли, где достигнет пиковой скорости . Нил Деграсс Тайсон оценивает эту скорость примерно в 5 миль в секунду (около 8 км/с) .
- Эффект осцилляции: После прохождения центра Земли гравитация начнет замедлять падение. При отсутствии сопротивления воздуха вы вылетите с противоположной стороны туннеля ровно в тот момент, когда скорость упадет до нуля . Если вас никто не поймает, вы упадете обратно и будете колебаться так вечно .
Интересный факт: Полный цикл такого путешествия (туда и обратно) займет столько же времени, сколько требуется космическому кораблю для одного витка по орбите вокруг Земли .
🎶 Тейлор Свифт для инопланетян: «Золотая пластинка» 2024 18:37
В 1977 году Карл Саган курировал создание The Golden Record для аппаратов «Вояджер», включив туда Баха, Чака Берри и звуки природы. Ведущие обсудили, какие две песни они бы добавили сегодня, чтобы представить человечество.
Выбор Нила Деграсса Тайсона:
- Rapper’s Delight (The Sugarhill Gang): Как символ рождения целого жанра хип-хопа, зародившегося в родном для Нила Бронксе .
- Shake It Off (Taylor Swift): Астрофизик считает, что Тейлор Свифт сегодня — это культурный феномен и лидер, которого инопланетяне должны признать как представителя нашего мира .
Выбор Чака Найса:
- Not Like Us (Kendrick Lamar): Ироничный выбор, учитывая «внеземной» контекст встречи .
- Smells Like Teen Spirit (Nirvana): Чак Найс утверждает, что эта песня идеально резонирует с подростковой тревогой (angst), которая является универсальным этапом человеческой жизни .
Тайсон также предложил добавить концептуальное произведение Джона Кейджа «4′33″» — четыре с половиной минуты тишины, чтобы запутать инопланетных слушателей .
🧊 Абсолютный покой и квантовая реальность 22:16
Возможна ли во Вселенной абсолютная неподвижность? Нил Деграсс Тайсон объясняет, почему это невозможно с точки зрения классической и квантовой физики.
Научные аргументы:
- Термодинамика: Лорд Кельвин (Уильям Томсон) определил абсолютный ноль как точку, где молекулы прекращают движение .
- Квантовый предел: Согласно квантовой физике, достичь состояния с нулевой энергией невозможно. Всегда существуют квантовые флуктуации; ничто не может быть абсолютно статичным .
- Относительность: Принцип относительности гласит, что если вы считаете себя неподвижным, кто-то другой может с полным правом утверждать, что в движении находитесь именно вы. Не существует эксперимента, который мог бы доказать «абсолютную» неподвижность .
🌌 Галактики — не унитазы: как работают черные дыры 35:01
Слушатель из Великобритании спросил, не являются ли спиральные галактики результатом «засасывания» звезд в центральную черную дыру, подобно воде в сливе унитаза.
Нил Деграсс Тайсон категорически опроверг это сравнение. По мнению ученого, черные дыры — это не «гигантские пылесосы» .
Механизмы движения галактик:
- Орбитальная стабильность: Звезды и планеты вращаются вокруг центра масс точно так же, как Земля вокруг Солнца. Мы не падаем на Солнце, потому что обладаем достаточной боковой скоростью .
- Спиральные рукава: Это не потоки материи, засасываемой внутрь, а «волны плотности» (spiral density waves) . Галактика вращается дифференциально: внутренние части быстрее внешних, что растягивает газовые облака в спирали .
- Обнаружение черных дыр: Мы видим их только тогда, когда материя подходит слишком близко и разрывается приливными силами. Трение в аккреционном диске разогревает газ до такой степени, что он начинает светиться в рентгеновском диапазоне . Именно так работает рентгеновский телескоп «Чандра» (Chandra X-ray Observatory), названный в честь индийского физика Субраманьяна Чандрасекара .
🏛 Цензура в космосе и «Рационалия» 29:46
В финале завязалась дискуссия о будущем управлении космическими колониями. Чак Найс и Нил Деграсс Тайсон сошлись во мнении, что цензура (даже в целях «защиты») — это опасный путь.
Позиции участников:
- Риски цензуры: По словам Чака Найса, власть неизбежно развращает, и предоставление кому-либо права решать, что можно говорить, а что нет, всегда заканчивается плохо .
- Альтернатива: Вместо цензуры необходимо обучать колонистов критическому мышлению, чтобы они могли самостоятельно оценивать входящую информацию .
- Концепция Rationalia: Тайсон предложил идею виртуальной страны (или планеты) под названием «Рационалия» . Её единственная конституция гласила бы: «Любая политика должна основываться на совокупности доказательств» . В такой системе чувства граждан уважаются, но не могут служить законным основанием для принятия решений или написания законов .
