# Нил Деграсс Тайсон и Хаким Олушейи о напряжении Хаббла и сферах Дайсона

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=y8b93R3kfso
Канал: StarTalk
Опубликовано: 11.03.2025

---

В новом выпуске научно-популярного шоу StarTalk знаменитый астрофизик Нил Деграсс Тайсон, его неизменный соведущий Пол Мекурио и приглашенный космолог Хаким Олушейи обсуждают самые интригующие загадки современной Вселенной. Ученые подробно разбирают природу «напряжения Хаббла», реальность существования сфер Дайсона и то, как гравитационные волны влияют на наше восприятие времени. Эта беседа объединяет передовую науку, личные истории из академической жизни и тонкий юмор.

## 🪐 Новая глава для Астрономического общества Тихого океана
[[JUMP:0:40]]

Встреча давних коллег началась с обсуждения нового этапа в карьере Хакима Олушейи [1:44]. Совсем недавно он занял пост генерального директора Астрономического общества Тихого океана (Astronomical Society of the Pacific — ASP) [1:58]. Нил Деграсс Тайсон поздравил коллегу с назначением, отметив его неофициальный стиль одежды — худи вместо строгого делового костюма [2:11]. 

Хаким Олушейи также напомнил о своей автобиографической книге «Квантовая жизнь: Мой маловероятный путь от улиц к звездам» (A Quantum Life: My Unlikely Journey from the Street to the Stars) [2:25]. В ответ Нил Деграсс Тайсон процитировал знаменитое высказывание Оскара Уайльда: «Все мы барахтаемся в грязи, но некоторые из нас смотрят на звезды» [2:38]. 

Соведущий шоу Пол Мекурио поделился новостями о своем театральном проекте «Разрешение на слово» (Permission to Speak) [1:06]. Режиссером этой постановки выступил Фрэнк Оз — создатель культового образа магистра Йоды в «Звездных войнах» [1:06]. 

Говоря об истории Астрономического общества Тихого океана, Олушейи выделил ключевые особенности этой старейшей национальной астрономической организации США, основанной в 1889 году в Сан-Франциско [5:28]:

*   **Равноправие участников:** С момента основания общество объединяло профессиональных астрономов, любителей, преподавателей и энтузиастов на равных правах [5:54].
*   **Издательская деятельность:** Помимо научно-популярного журнала *Mercury* [6:46], организация выпускает один из самых престижных научных сборников трудов PASP (Publications of the ASP), входящий в топ-17% из 90 существующих в мире астрономических журналов [7:01].

По мнению Нила Деграсса Тайсона, астрономия уникальна тем, что любители с домашними телескопами могут вносить реальный вклад в научные открытия, что практически невозможно в других дисциплинах вроде ядерной физики [8:36].

## 🚀 Миссия IMAP: охота за нейтральными атомами на границе гелиосферы
[[JUMP:9:13]]

Важной частью беседы стало обсуждение работы Хакима Олушейи над новым проектом NASA — космическим аппаратом IMAP (Interstellar Mapping and Acceleration Probe — Межзвездный исследователь для картографирования и ускорения) [9:13]. Нил Деграсс Тайсон в шутку раскритиковал название миссии за тавтологию, когда слово «картографирование» (mapping) дублируется внутри самого сокращения IMAP [9:27].

Основная цель зонда IMAP — изучение процессов на границе гелиосферы, где солнечный ветер на сверхзвуковой скорости сталкивается с межзвездной средой [10:05]. Хаким Олушейи привел простую бытовую аналогию:

> «Когда вы открываете водопроводный кран, вода ударяется о раковину и растекается тонким слоем, образуя выраженное кольцо на границе быстрого и медленного течения [11:08]. Этот барьер аналогичен гелиопаузе, где потоки солнечного вещества переходят из сверхзвукового состояния в дозвуковое».

История этого исследования восходит к экспериментам профессора Принстонского университета Дэйва Маккомаса и миссии Ulysses [11:21]. Аппарат Ulysses впервые измерил скорость солнечного ветра:

*   На средних широтах скорость потока составляет около 400 км/с [12:03].
*   Из полярных областей Солнца вырывается высокоскоростной ветер со скоростью до 800 км/с [12:03].

Метод работы IMAP уникален. Вместо регистрации фотонов или заряженных ионов прибор фиксирует нейтральные атомы [12:15]. Заряженные частицы солнечного ветра на границе гелиопаузы захватывают электроны и нейтрализуются [12:15]. Лишившись электрического заряда, они освобождаются от влияния магнитных полей и устремляются обратно во внутренние области Солнечной системы [12:28]. Картографируя эти нейтральные атомы, ученые могут воссоздать точную структуру магнитного поля на окраинах нашей звездной системы [12:41].

## 🌌 Конфликт космологических масштабов: великое «напряжение Хаббла»
[[JUMP:14:23]]

Зритель из Дании по имени Джеймс задал вопрос о природе «напряжения Хаббла» (Hubble tension) — несоответствии моделей расширения Вселенной реальным данным [14:23]. 

Нил Деграсс Тайсон вспомнил шутливое правило теоретиков из Принстона: «Никогда не верьте наблюдениям, пока они не подтверждены теорией» [15:02]. В качестве примера он привел исследование Арта Уокера [15:14]. Получив первые снимки плазменных петель на Солнце, Уокер обнаружил, что они имеют постоянное сечение по всей высоте [15:14]. Теоретики долго утверждали, что его телескопы неисправны, поскольку по расчетам магнитные трубки должны расширяться кверху [15:26]. Уокеру пришлось запустить три телескопа разных оптических схем (Кассегрена, Ричи-Кретьена и др.), чтобы доказать правоту наблюдений и заставить теоретиков скорректировать модели [15:53].

В случае с напряжением Хаббла ученые сталкиваются с похожей проблемой [16:31]:

1.  **Данные ранней Вселенной:** Космический телескоп Planck измеряет реликтовое излучение и дает одно значение скорости расширения (постоянной Хаббла) [16:44].
2.  **Данные локальной Вселенной:** Наблюдения за стандартными свечами (суперновыми и цефеидами) с помощью оптических телескопов дают другое значение [16:57].

По словам Тайсона, во времена его молодости погрешность измерений составляла 100% (значения различались в два раза) [17:38]. Сегодня разница сократилась до нескольких процентов, однако точность приборов выросла настолько, что эта погрешность вышла далеко за пределы допустимых ошибок измерений [17:52].

Объясняя динамику расширения, Хаким Олушейи выделил три ключевых компонента Вселенной, сменяющих друг друга в качестве доминирующих сил [19:38]:

*   **Излучение (радиация):** Быстро перемещается в пространстве, но практически не движется во времени.
*   **Материя:** Двигается во времени, но медленно перемещается в пространстве.
*   **Темная энергия (энергия пространства-времени):** Не перемещается ни в пространстве, ни во времени, но определяет темп расширения.

Олушейи отметил, что открытие бозона Хиггса на Большом адронном коллайдере в CERN подтвердило реальное существование скалярных полей в природе [20:59]. Это развязало руки теоретикам [21:51]. В частности, создатель теории инфляции Алан Гут ввел гипотетическое «инфлатонное поле» для объяснения сверхбыстрого расширения ранней Вселенной [22:04]. 

Для решения проблемы напряжения Хаббла астрономы возлагают большие надежды на новые инструменты: строящуюся Обсерваторию Веры Рубин (телескоп LSST) [24:06] и космический телескоп Nancy Grace Roman [24:31], предназначенный для детального изучения распределения темной материи и темной энергии [24:44].

## 🕶️ Загадочная холодная тёмная материя: новая физика или ложные следы?
[[JUMP:27:10]]

Слушатель Джордан из Северной Дакоты поинтересовался, не указывает ли феномен темной материи на необходимость создания новой физики — например, возможности движения частиц быстрее скорости света [27:10].

Хаким Олушейи поделился воспоминаниями о начале своей научной карьеры [28:30]. Летом 1991 года, будучи студентом, он участвовал в проекте CDMS (Cold Dark Matter Search — Поиск холодной темной материи) в подземной лаборатории Калифорнийского университета в Беркли [28:30]. Аспирантуру ученый оканчивал в Стэнфорде, пошутив, что в то время даже не подозревал об элитарном статусе этого университета [29:08].

Говоря об альтернативных гипотезах, Олушейи перечислил основные направления поиска причин аномального вращения галактик [29:35]:

*   **Модифицированная ньютоновская динамика (MOND):** Теории альтернативной гравитации, которые регулярно признаются несостоятельными, но затем вновь возвращаются в научный дискурс [29:50].
*   **Тяжелые объекты гало (MACHO):** Гипотетические тусклые массивные тела вроде черных дыр или коричневых карликов (их существование не подтвердилось в нужных объемах) [30:02].
*   **Сверхсимметричные частицы и аксионы:** Гипотетические слабовзаимодействующие частицы [31:32]. Теория аксионов была предложена физиком Хелен Куинн для решения проблемы отсутствия электрического дипольного момента у протона [31:45].

Как утверждает Олушейи, гипотеза о движении темной материи быстрее скорости света неверна [32:10]. Все наблюдения согласуются с моделью холодной темной материи ($\Lambda$CDM), где частицы движутся с досветовыми скоростями [31:07]. Движение массивных частиц быстрее скорости света в какой-либо среде привело бы к возникновению черенковского излучения и характерных гравитационных аномалий, которые не фиксируются приборами [32:23].

## ⏳ Гравитационные волны и иллюзия «сейчас»: парадокс Андромеды
[[JUMP:32:36]]

Зритель Дэвид из Нью-Йорка спросил, способны ли гравитационные волны локально изменять течение времени и почувствуем ли мы их приближение в случае близкого космического катаклизма [32:36].

Отвечая на этот вопрос, Хаким Олушейи затронул фундаментальную философскую проблему теории относительности — «парадокс Андромеды» [33:28]. Представим двух наблюдателей в одной точке Земли: один сидит на стуле, а второй бежит мимо него [33:42]. В момент их сближения они оба смотрят на галактику Андромеда, расположенную в 2,5 миллионах световых лет от нас [33:42]. Из-за разницы в скоростях движения эти наблюдатели увидят события в Андромеде, происходящие с разницей в несколько дней [33:57].

Этот мысленный эксперимент иллюстрирует относительность одновременности [34:22]:

> «Движение меняет восприятие времени. Ваше "сейчас" и мое "сейчас" на космических масштабах — это два абсолютно разных "сейчас". Единого объективного времени во Вселенной не существует, а наше ощущение общего настоящего — лишь иллюзия, обусловленная крошечными размерами человечества и высокой скоростью света [35:02]».

Гравитационные волны действительно искривляют пространство и растягивают время, однако этот эффект чрезвычайно мал [35:53]. Первая зарегистрированная гравитационная волна сместила зеркала детектора LIGO всего на $10^{-12}$ диаметра протона [36:20]. По оценке Олушейи, если бы мимо Земли прошла гравитационная волна такой интенсивности, которую человек мог бы ощутить физически, вызвавшее ее космическое событие уничтожило бы всю Солнечную систему задолго до прихода самого искажения пространства-времени [36:32].

## 🛰️ Сферы Дайсона, потеря информации и новая математическая эра
[[JUMP:37:12]]

В традиционном для StarTalk блиц-опросе («молниеносном раунде») ученые обсудили сразу несколько тем [37:12]. 

В споре о парадоксе исчезновения информации в черных дырах Хаким Олушейи занял скептическую позицию [40:44]. По его мнению, физики придают слишком много значения концепции информации [40:44]. Принцип «черные дыры не имеют волос» означает, что они характеризуются только тремя параметрами: массой, зарядом и угловым моментом [38:45]. В отличие от обычного Солнца, по составу которого можно реконструировать историю трех десятков породивших его сверхновых [40:17], история вещества внутри черной дыры стирается безвозвратно [38:57].

Отвечая на вопрос Кристофера из Сент-Луиса о поисках сфер Дайсона [41:11], Хаким Олушейи привел простые математические расчеты, доказывающие невозможность постройки таких мегаструктур [41:50]:

*   **Дефицит массы:** В любой звездной системе недостаточно твердого вещества для создания сферы вокруг светила. Попытка разобрать весь Юпитер для создания оболочки вокруг Солнца эквивалентна попытке обернуть баскетбольный мяч тканью человеческого глаза — слой получится бесконечно тонким и нестабильным [42:01].
*   **Естественный аналог:** Наше Солнце уже имеет свою «сферу Дайсона» — это его внешняя газовая оболочка (конвертивная зона) [43:06]. Она поглощает 50% энергии, рожденной в ядре, и переизлучает ее в космос в виде тепла и света, которые человечество может улавливать обычными солнечными батареями [43:19].

Олушейи добавил, что недавние попытки обнаружить сферы Дайсона по избыточному инфракрасному излучению «очень красных звезд» [43:33] легко объясняются наличием плотных пылевых облаков вокруг молодых светил, а не деятельностью инопланетных цивилизаций [44:00].

В завершение встречи Хаким Олушейи рассказал о своей глобальной просветительской задаче на посту руководителя ASP — повышении математической грамотности человечества [44:54]. По его словам, историческое развитие математики можно разделить на четыре ключевых этапа:

1.  **Библиотека Александрии** — эпоха зарождения базовой геометрии, трудов Евклида и теоремы Пифагора [45:22].
2.  **Наланда** — период правления династии Гупта в Индии, когда трудами Ариабхаты и Брахмагупты была создана позиционная система счисления и концепция нуля [45:34].
3.  **Дом Мудрости** — эпоха расцвета исламской науки, подарившая миру алгебру и методы решения уравнений аль-Хорезми [46:01].
4.  **Кембридж** — создание Исааком Ньютоном дифференциального и интегрального исчисления [46:01].

Как подчеркивает космолог, большинство людей на Земле до сих пор ментально находятся на первых двух ступенях развития [46:15]. Задача современного образования — поднять понимание общества до уровня Кембриджа, чтобы сделать передовую науку доступной каждому [46:42].