# Астрофизика для колонистов: гравитация Марса, туннель сквозь Землю и мифы о черных дырах Источник: https://www.youtube.com/watch?v=adYROSvrcLw Канал: StarTalk Опубликовано: 25.06.2024 --- 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? [[JUMP:01:06]] 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 [02:12]. Если на Земле вы поднимаете 100 фунтов (около 45 кг), то на Марсе тот же объект будет весить всего 40 фунтов [02:29]. * **Сохранение массы:** Масса объекта (количество молекул) остается неизменной в любой точке Вселенной [06:19]. * **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 [07:00]. * **Структурные возможности:** Пониженная гравитация позволяет строить более крупные и высокие сооружения, которые на Земле обрушились бы под собственным весом [04:30]. Нил Деграсс Тайсон приводит в пример морских млекопитающих: в воде киты обладают нейтральной плавучестью и фактически «ничего не весят» для самих себя [04:58]. Именно поэтому синий кит смог достичь таких гигантских размеров — вода снимает нагрузку с его скелета [05:26]. 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 [03:10]. ## 🕳 Прыжок сквозь Землю: путешествие в бездну [[JUMP:07:52]] 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: 1. **Точка выхода:** Нил Деграсс Тайсон отмечает, что популярное убеждение о возможности «прокопать туннель до Китая» из США математически ошибочно [09:37]. Если начать копать в США, вы окажетесь в южной части Индийского океана [10:04]. Из Уэльса (Великобритания) туннель выведет в южную часть Тихого океана [13:10]. 2. **Географический факт:** Нил Деграсс Тайсон напомнил, что Гринвичский меридиан и Международная линия перемены дат — это фактически одна и та же линия, разделяющая земной шар [11:22]. 3. **Динамика падения:** Человек будет непрерывно ускоряться до самого центра Земли, где достигнет пиковой скорости [14:36]. Нил Деграсс Тайсон оценивает эту скорость примерно в 5 миль в секунду (около 8 км/с) [14:51]. 4. **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 [16:10]. Если вас никто не поймает, вы упадете обратно и будете колебаться так вечно [16:36]. **Интересный факт:** Полный цикл такого путешествия (туда и обратно) займет столько же времени, сколько требуется космическому кораблю для одного витка по орбите вокруг Земли [16:50]. ## 🎶 Тейлор Свифт для инопланетян: «Золотая пластинка» 2024 [[JUMP: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 [19:20]. * **Shake It Off (Taylor Swift):** Астрофизик считает, что Тейлор Свифт сегодня — это культурный феномен и лидер, которого инопланетяне должны признать как представителя нашего мира [20:14]. **Выбор Чака Найса:** * **Not Like Us (Kendrick Lamar):** Ироничный выбор, учитывая «внеземной» контекст встречи [21:09]. * **Smells Like Teen Spirit (Nirvana):** Чак Найс утверждает, что эта песня идеально резонирует с подростковой тревогой (angst), которая является универсальным этапом человеческой жизни [21:36]. Тайсон также предложил добавить концептуальное произведение Джона Кейджа «4′33″» — четыре с половиной минуты тишины, чтобы запутать инопланетных слушателей [20:28]. ## 🧊 Абсолютный покой и квантовая реальность [[JUMP: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 [23:35]. * **Квантовый предел:** Согласно квантовой физике, достичь состояния с нулевой энергией невозможно. Всегда существуют квантовые флуктуации; ничто не может быть абсолютно статичным [24:01]. * **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 [25:22]. ## 🌌 Галактики — не унитазы: как работают черные дыры [[JUMP: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» [35:56]. **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 [36:09]. * **Спиральные рукава:** Это не потоки материи, засасываемой внутрь, а «волны плотности» (spiral density waves) [37:28]. Галактика вращается дифференциально: внутренние части быстрее внешних, что растягивает газовые облака в спирали [37:00]. * **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 [38:22]. Именно так работает рентгеновский телескоп «Чандра» (Chandra X-ray Observatory), названный в честь индийского физика Субраманьяна Чандрасекара [39:00]. ## 🏛 Цензура в космосе и «Рационалия» [[JUMP: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 [31:44]. * **Альтернатива:** Вместо цензуры необходимо обучать колонистов критическому мышлению, чтобы они могли самостоятельно оценивать входящую информацию [32:10]. * **Концепция Rationalia:** Тайсон предложил идею виртуальной страны (или планеты) под названием «Рационалия» [32:50]. Её единственная конституция гласила бы: «Любая политика должна основываться на совокупности доказательств» [33:29]. В такой системе чувства граждан уважаются, но не могут служить законным основанием для принятия решений или написания законов [33:53].