# От пустых электронов до ткани из червоточин: Нил Деграсс Тайсон о загадках космоса

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=as49_LNf3VA
Канал: StarTalk
Опубликовано: 08.06.2023

---

В новом выпуске программы **StarTalk** «Cosmic Queries: Grab Bag Edition» астрофизик **Нил Деграсс Тайсон** и его бессменный соведущий Чак Найс отвечают на вопросы слушателей, охватывая широкий спектр тем — от «варварства» адронных коллайдеров до парадоксального отсутствия размера у электрона. В ходе дискуссии участники разбирают, почему облака не падают на землю, как квантовая запутанность может «сшивать» саму ткань пространства-времени и почему современные физики, возможно, зашли в тупик со струнной теорией.

## 💥 Адронные коллайдеры: варварство или порталы в прошлое?
[[JUMP:01:00]]

Один из слушателей, Крис Хэмптон, задал вопрос о том, не покажутся ли ученым будущего наши методы изучения частиц (столкновение и разрушение) «варварскими» [01:00]. Нил Деграсс Тайсон, отвечая на это, подчеркнул, что частицы не обладают чувствами, поэтому этические нормы здесь неприменимы, однако физический смысл процесса гораздо глубже, чем просто разрушение.

Ключевые тезисы Тайсона о работе ускорителей:

*   **Накачка энергией:** Смысл столкновения не в уничтожении, а в насыщении системы энергией, которая позволяет «материализоваться» новым частицам, существующим только в экстремальных условиях [02:11].
*   **Воссоздание Большого взрыва:** Ускорители пытаются дублировать плотность, температуру и давление ранней Вселенной.
*   **Астрофизика элементарных частиц:** По мнению Тайсона, лаборатории вроде CERN — это фактически порталы к моменту возникновения времени, позволяющие изучать состояние «супа из частиц», когда материя и энергия постоянно переходили друг в друга [03:04].

## 🎈 Почему облака и киты ничего не весят?
[[JUMP:04:14]]

Вопрос о том, как облака «сопротивляются» гравитации, привел к обсуждению фундаментальных понятий плотности и плавучести. Нил Деграсс Тайсон объяснил, что гравитация тянет вниз всё, но результат зависит от среды [04:28].

Физические механизмы плавучести:

1.  **Аналогия с гелиевым шаром:** Гелиевый шар не игнорирует гравитацию. Если откачать воздух из атмосферы, шар упадет на землю, и его вес можно будет измерить. Он поднимается только потому, что окружающий воздух плотнее и выталкивает его [07:07].
2.  **Плотность человека:** Люди значительно плотнее воздуха, поэтому мы не замечаем выталкивающую силу атмосферы. Однако в воде, плотность которой близка к плотности человеческого тела, наш вес становится почти нулевым (если мы не тонем быстро) [06:39].
3.  **Вес кита:** Тайсон привел пример с синим китом. На суше это самое тяжелое животное, но в своей естественной среде (воде) кит обладает нейтральной плавучестью. По словам Тайсона, с точки зрения физики среды, в океане кит весит ровно ноль [18:10].

Тайсон также затронул тему «когнитивных искажений» в географии, отметив, что мы называем жителей южного полушария «перевернутыми» только из-за устоявшейся традиции рисовать карты севером вверх, хотя в космосе понятий «верх» и «низ» не существует [08:39].

## 🌌 Загадка электрона: объект без размера
[[JUMP:10:14]]

Обсуждая терминологию, Тайсон раскрыл поразительный факт: ученые до сих пор не знают, каков физический размер электрона [10:28].

*   **Точечная частица:** В отличие от протонов и нейтронов, которые состоят из кварков и имеют измеримый размер, электрон в рамках текущих измерений кажется «бесконечно малым» [10:40].
*   **Измеряемые параметры:** Мы можем измерить заряд и массу электрона, но не его физический объем. Тайсон называет его «точкой в пространстве-времени» [10:53].
*   **Терминология:** Нил Деграсс Тайсон напомнил, что термин «орбиталь» был придуман специально, чтобы отличить движение электронов от орбит планет в астрономии [12:39].

## 🔭 Телескоп Джеймса Уэбба и «невозможные» галактики
[[JUMP:12:52]]

Вопрос от слушательницы Michelle Star Girl коснулся недавних открытий телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST), который обнаружил зрелые галактики там, где их быть не должно — в эпоху «Темных веков» Вселенной [13:18].

Нил Деграсс Тайсон прокомментировал это так:

*   **Шок для науки:** Ученые обнаружили «краснокожие» массивные галактики, которые «плавают кролем в Темных веках» [14:39]. Это противоречит моделям остывания Вселенной после Большого взрыва.
*   **Два пути решения:** Либо наше понимание расширения Вселенной в корне неверно, либо это совершенно новый тип галактик, чьи свойства (например, светимость) мы ошибочно интерпретируем как признаки зрелости [15:07].
*   **Позиция Тайсона:** Астрофизик заявил, что он «не стал бы ставить против теории Большого взрыва» на данном этапе, полагая, что дело скорее в неполноте наших каталогов ранних объектов [15:48].

## 🧶 Ткань реальности: червоточины и эмерджентность
[[JUMP:19:03]]

Одной из самых сложных тем стало обсуждение пространства-времени как «эмерджентного» (вторичного) свойства. Тайсон сослался на свои беседы с физиком Брайаном Грином (автором книги «Элегантная Вселенная») [19:45].

Согласно этой гипотезе:

*   **Вакуум не пуст:** Квантовая физика утверждает, что пространство наполнено «виртуальными частицами», которые постоянно рождаются парами и аннигилируют [20:38].
*   **Квантовая запутанность как клей:** Поскольку частицы рождаются парами, они «запутаны». Существует мнение, что между каждой парой запутанных частиц возникает микроскопическая червоточина (wormhole) [21:30].
*   **Сшитая Вселенная:** По мнению Брайана Грина, сеть этих бесчисленных червоточин и может являться тем, что мы называем «тканью пространства-времени» [22:11]. Это делает пространство-время производным от квантовых процессов, а не фундаментальной основой.

Тайсон провел аналогию с биологией: сознание может быть эмерджентным свойством мозга, которое невозможно предсказать, изучая отдельные атомы, так же как полет стаи птиц — это свойство группы, а не одной особи [23:36].

## ⏳ Парадоксы времени: GPS и путешествие на Марс
[[JUMP:24:56]]

Слушатели спросили о том, как изменятся биологические часы астронавтов при полете на Марс из-за эффектов теории относительности [25:49].

Нил Деграсс Тайсон объяснил, что здесь борются два фактора:

1.  **Гравитационное замедление:** Чем дальше вы от источника гравитации (Земли), тем *быстрее* идет ваше время.
2.  **Релятивистское замедление:** Чем быстрее вы движетесь, тем *медленнее* течет ваше время.

На примере спутников GPS Тайсон показал, как это работает на практике: из-за высокой скорости время для спутника замедляется, но из-за удаленности от Земли оно ускоряется. В итоге эффект гравитации (ускорение) оказывается примерно в два раза сильнее эффекта скорости, и часы спутников приходится корректировать заранее [27:22]. Для астронавтов, летящих на Марс, разница с земным временем будет составлять лишь «доли секунды» [28:03].

## 🎻 Критика теории струн: «Мы лаем не на то дерево?»
[[JUMP:29:10]]

Вопрос о том, почему теорию струн так сложно доказать, вызвал у Тайсона эмоциональную реакцию. Он рассказал, как в шутку «дает подзатыльники» Брайану Грину, спрашивая, почему теоретики струн не могут решить проблему уже 40 лет [29:39].

Основные претензии Тайсона к современной теоретической физике:

*   **Коллективный тупик:** Эйнштейн разработал общую теорию относительности за 10 лет в одиночку. Десятки струнных теоретиков работают 40 лет без экспериментально подтвержденных результатов [29:51].
*   **Ошибочные допущения:** Тайсон предполагает, что сама идея «единой теории всего» может быть философским допущением, которое Вселенная не обязана подтверждать.
*   **Исторический пример:** Коперник создал гелиоцентрическую систему, но она была неверной в деталях, так как он предполагал идеальные круговые орбиты (исходя из идеи, что Бог совершенен). На самом деле орбиты эллиптические и «сплющенные» [32:03]. Возможно, теоретики струн также навязывают Вселенной свои ожидания.

## 💡 Нейтрино и «внутренние часы» материи
[[JUMP:37:38]]

Обсуждая свет и частицы, Тайсон пришел к глубокому выводу о природе нейтрино. Фотоны (безмассовые частицы) обязаны двигаться только со скоростью света и для них время не существует [38:10]. Однако с нейтрино ситуация иная.

Долгое время существовала «проблема солнечных нейтрино»: детекторы на Земле фиксировали лишь треть от предсказанного количества частиц. Позже выяснилось, что нейтрино бывают трех видов и «осциллируют» (меняют вид) на пути к Земле [42:28].

**Логический вывод Тайсона:** Чтобы нейтрино «знало», когда ему нужно сменить вид, у него должны быть «внутренние часы». Но время течет только для тех объектов, которые движутся *медленнее* скорости света. Следовательно, у нейтрино есть масса, и оно никогда не достигает скорости $c$ [41:34].