В гостях проекта Марафон Инсайтов Борис Штерн - советский и российский астрофизик. Доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института ядерных исследований РАН и Астрокосмического центра ФИАН. Автор научно-фантастических романов.
В те времена, когда я был мальчишкой, считалось, что Вселенная бесконечна..
- Сегодня у нас в гостях Борис Штерн, астрофизик, доктор физико-математических наук, автор научно-фантастических романов. Здравствуйте, Борис!
- Здравствуйте, Андрей.
- Расскажите, пожалуйста, как вы попали в эту профессию?
- Мой путь в астрофизику был не прямым. В детстве я увлекался астрономией и поступил на физтех, в группу элементарных частиц.
Судьба всё равно со временем вывела меня к астрофизике. Я познакомился с людьми, которые занимались этой наукой и они заинтересовали меня. Я пришёл в астрофизику, когда мне уже было около 30 лет. У меня было знание элементарных частиц, и это оказалось крайне полезно.
Элементарная частица — собирательный термин, относящийся к микрообъектам в субъядерном масштабе, которые на данный момент на практике невозможно расщепить на составные части.
- Желание заниматься точными науками у вас появилось ещё в детстве?
- У меня с детства был интерес к устройству окружающего мира, как именно устроена Вселенная. В те времена, когда я был мальчишкой, считалось, что Вселенная бесконечна. Дальше выяснилось, что у неё есть горизонт и родилась она не так и давно, сколько-то миллиардов лет назад. Это очень интересно.
Выбор того, чем я занимался, определялся моей квалификацией. Я хорошо разбирался, как себя ведут частицы, в том числе, и в космосе. Частицы высоких энергий находятся неподалёку чёрных дыр и активных ядер галактик. Меня “потянуло” именно к этим объектам. Это считается экзотикой.
Фи́зика высо́ких эне́ргий — раздел физики элементарных частиц, изучающий взаимодействия элементарных частиц и/или ядер атомов при энергиях столкновения, существенно выше, чем массы самих сталкивающихся частиц.
В космологию я попал не как исследователь, а как популяризатор науки. В качестве просветителя. Я дружил с учёными, которых можно назвать отцами-основателями этой науки, это Андрей Линде, Алексей Старобинский, Вячеслав Муханов. Они “затянули” меня в эту область, но не как исследователя, а чтобы я смог хорошо “осветить” её.
- Большинство людей даже и не задумываются об устройстве мира, а вы работаете в этой области, живёте и изучаете её.
- На самом деле, чтобы общество не деградировало, достаточно очень небольшого количества людей, которые интересуются окружающим миром. Около 1 процента, я полагаю. Этого хватит, чтобы заинтересовать детей. Они не обязательно станут исследователями, но это разовьет их. Если они заинтересовались этим, значит, заинтересуются чем-то ещё.
У человеческой популяции есть некий “интеллектуальный тонус” и его может поддерживать очень небольшое количество людей. Но наличие таких людей - очень важно, они не позволяют обществу деградировать окончательно.
- Расскажите, пожалуйста, что такое космология, как наука.
- Это наука о вселенной, как о целом. Она отлична от астрономии, ведь астрономия изучает отдельные объекты во Вселенной. Космология, как точная наука, “обрела почву под ногами” в начале 20 века. В этом ей помогла общая теория относительности Эйнштейна. Внутри этой теории Вселенная стала физическим объектом и начала подчиняться уравнениям. По общей теории относительности получается, что стационарной Вселенной не может быть в принципе. Значит, вечная Вселенная, которая всегда была и будет, не может существовать.
Теория стационарной Вселенной (англ. Steady State theory, Infinite Universe theory или continuous creation) — космологическая модель, разрабатывавшаяся с 1948 года Фредом Хойлом, Томасом Голдом, Германом Бонди и прочими в качестве альтернативы теории Большого взрыва. Согласно этой модели, по мере расширения Вселенной между разлетающимися галактиками постоянно создаётся новая материя и таким образом космологический принцип соблюдается не только в пространстве, но и во времени.
Получается, Вселенная родилась и расширяется, а то, что с ней будет дальше, зависит от её наполнения. Мы этого точно не знаем.
Потом появилась теория о том, что если Вселенная когда-то “родилась” и была горячей и плотной, она должна быть заполнена реликтовым излучением. В 1965 году исследователи увидели это излучение и тогда стало окончательно понятно, что никакой стационарной Вселенной нет.
Рели́ктовое излуче́ние (лат. relictum — остаток), косми́ческое сверхвысокочасто́тное фо́новое излуче́ние — равномерно заполняющее Вселенную тепловое излучение, возникшее в эпоху первичной рекомбинации водорода.
Однако, это не вся история. Получается, что для создания Вселенной нужны некие идеальные условия. Есть версия, что она развернулась из некоего “первичного атома”, но для этого он должен находиться в идеальных условиях, слишком многие факторы должны сойтись вместе. Например, баланс между скоростью расширения и плотностью. Это стало бальзамом на душу для различных теологов: кто же мог подобрать этот атом и идеальные условия для его расширения? Если рассуждать подобным образом, получается, что Вселенная - это божественное творение.
В начале 80-х годов физики продемонстрировали, как это получается без какого-либо божественного вмешательства. Так возникла теория космологической инфляции. У неё истоков стояли мои друзья, о которых я говорил выше. Американец Алан Гуд, приложил массу усилий для того, чтобы эта теория стала известна.
По этой теории получается, что, благодаря физическим законам, вселенная за ничтожные мгновения расширилась на десятки и сотни порядков величины.
- Поразительно, что эти открытия случились за последние 100-150 лет. Это очень маленькие период в общем течении истории и в жизни человечества. Скажите, как астрофизика рассматривает прошлые воззрения на Вселенную?
- Представьте себе: вы человек, смотрите на небо и знаете о нём очень немного. Возможно, вы догадались, что Земля круглая, если вы достаточно умны и наблюдательны. Первое, что придёт вам в голову о Вселенной - что она бесконечна. Просто потому что вы не можете представить себе её завершение.
Это естественная концепция. Идея о бесконечной Вселенной появилась ещё в античной Греции и прожила очень долго. Чтобы понять, что она не работает, понадобилось уравнение Эйнштейна.
- Получается, что движущей силой в этой науке становится постоянный вопрос: “Почему так, а не иначе?”. Если не задавать вопросов и не проверять, мы бы и дальше жили, оперируя ошибочными знаниями.
- Конечно, я в детстве тоже думал, что Вселенная бесконечна. Теория Эйнштейна опиралась, с одной стороны, на теорию Ньютона, на Специальную теорию относительности, и на наблюдения.
Без наблюдений Общая теория относительности была бы неоднозначной. Её можно было бы переработать в разные теории гравитации (например, в скалярную). Оказалось, что на практике работает тензорная теория, но это как раз и подтвердил эксперимент, то есть, наблюдения.
О́бщая тео́рия относи́тельности (ОТО; нем. allgemeine Relativitätstheorie) — общепринятая в настоящее время теория тяготения, описывающая тяготение как проявление геометрии пространства-времени. Предложена Альбертом Эйнштейном в 1915—1916 годах.
Специа́льная тео́рия относи́тельности (СТО; также ча́стная тео́рия относи́тельности) — теория, описывающая движение, законы механики и пространственно-временные отношения при произвольных скоростях движения, меньших скорости света в вакууме, в том числе близких к скорости света (в рамках специальной теории относительности классическая механика Ньютона является приближением низких скоростей).
Внезапно оказалось, что эта теория, которая была выведена из общих соображений и подкреплена наблюдениями, ломает всю картину. Оказалось, что саму картину нужно пересматривать и переделывать.
С помощью наблюдения, также, были обнаружены реликтовые излучения. Это случилось в 1965 году. Точное измерение реликтовых излучений было произведено в девяностых и двухтысячных годах американским аппаратом WMAP и спутником миссии Планк Европейского космического агентства и оно совпало с тем, что предсказали теоретики в 80-х годах.
Без наблюдения теория просто “захлебнулась бы” и в неё никто бы не поверил. Без теории наблюдения было бы невозможно интерпретировать.
Ещё хочу рассказать об Андрее Дмитриевиче Сахарове. Он написал всего 2 статьи по космологии, обе были ошибочными, но они поставили правильные вопросы, которые сдвинули эту область научного знания с мёртвой точки.
Можете себе представить: человек в 60-х годах пишет работу, которая на тот момент кажется абсурдной и немыслимой, а через 50 лет другие учёные находят подтверждение его вычислениям.
Я считаю, это триумф.
- В Древнем Риме люди массово знали о влиянии планет на жизнь людей и природу, ассоциируя планеты с богами. Мне кажется, в последнее время люди сильно “отдалились” от звёзд, и это очень обидно.
Как вы считаете, можно ли вернуть это знание людям, “построить мост” между ними и вами?
- Здесь имеется некая иерархия. Наша аудитория (меня и других ректоров) - 100-200 тысяч человек. Это не мало. Они слушают, часть из них ничего не понимает, но им интересно, а часть всё прекрасно понимает. Очень много тех, кто понял не всё, но его это заинтересовало и заставило задуматься. У Владимира Сурдина аудитория около полумиллиона человек, и слава богу, что это так и она растёт. У всех этих людей есть дети и друзья и они чем-то поделятся с ними. Аудиторию в десятки и сотни миллионов человек мы не завоюем, но это и не важно. Интеллектуальное здоровье нации зависит не от десятков миллионов, а, буквально, от двух миллионов человек.
- Скажите, стоит ли куда-то идти учиться тем людям, которые интересуются этой сферой и даже покупают себе телескоп и пытаются наблюдать за небом?
- В основном, люди занимаются этим для удовольствия. Если они делают это для удовольствия - им вполне хватит самообразования. Астрономия это, на самом деле, простая наука. Нужно просто читать и интересоваться тем, что ты видишь. Те, кто этим интересуется - замечательные люди, а если они прививают это своим друзьям и детям - это вообще здорово. Любители-астрономы это очень приятный народ и хорошо, что они существуют.
- Скажите, как наука, которой вы занимаетесь, изменила ваше мировоззрение? Ведь это нечто, которое нельзя пощупать. Вам приходится постоянно жить с этим и как-то осмыслять? Можно сказать, что вы в какой-то степени маг. Маг создаёт нечто из ничего, а вы взаимодействуете с тем, чего не можете осязать.
- Это обыкновенный профессионализм. Когда ты профессионал - это уже не магия. Настоящие волшебники, на мой взгляд, это музыканты. Я не понимаю, как можно создавать музыку, располагая инструментом и нотами. Мне не понятно, как мозг может это делать. Для меня это магия, а для них - рутина.
- Я уверен, тоже самое они говорят и про вашу профессию.
- Конечно. Но, когда ты профессионал - всё это становится рутиной.
- Тем не менее, у них есть контакт с аудиторией, которую они осязают. В вашей же профессии отсутствует момент контакта. Вы можете увидеть звезду, но вы не сможете физически прикоснуться к ней. Ты можешь только созерцать её издалека, осознавая, что ты никогда там не окажешься.
- Ничего подобного. Я никогда не окажусь на этой звезде, но я вижу её спектр, в котором содержатся мегабайты информации. Существуют спектральные линии, по которым я могу вычислить химический состав. Если у тебя хороший спектрометр и есть время, чтобы наблюдать достаточно долго, можно узнать, имеются ли у этой звезды планеты. Мне и не нужно трогать эту звезду, она ведь горячая. Информации и без того очень много. Мы можем даже вычислить, когда звезда погибнет.
Гораздо хуже обстоят дела с квазарами, которыми я занимаюсь. Там нет таких чётких спектров, как у звёзд и работают сложные механизмы, которые мы ещё не до конца понимаем. По сравнению с ними звезды - понятная, хорошо изученная вещь. При работе с квазарами намного сложнее добывать и интерпретировать данные.
Кваза́р (англ. quasar) — класс астрономических объектов, являющихся одними из самых ярких (в абсолютном исчислении) в видимой Вселенной. Английский термин quasar образован от слов quasi-stellar («квазизвёздный» или «похожий на звезду») и radiosource («радиоисточник») и дословно означает «похожий на звезду радиоисточник».
- Почему вы изучаете настолько сложные и экзотические вещи? Почему, например, не планеты?
- Планеты это тоже очень интересно. На данный момент их уже известно более 6000 (вместе с неподтвержденными). Планеты бывают самые разные, наука, которая их изучает, очень интересна.
Там есть и своя трудность: плохо видны аналоги планеты Земля, зато хорошо видно тяжёлые планеты, такие, как Юпитер. “Земли” лучше всего видно, когда они находятся близко к звезде, но тогда на них слишком высокая температура для жизни. Хорошо видны “земли”, находящиеся возле красных карликов. Это маленькие и относительно холодные звёзды. На них плохие условия для жизни.
“Земли” с оптимальными условиями для жизни, находящиеся неподалеку от “солнц”, как раз видны плохо. Этого в двух словах не объяснить, но я полагаю, что в течение ближайших 10 лет будут найдены планеты вроде Земли в зонах обитаемости звезд, похожих на Солнце.
Скоро должен начать функционировать новый телескоп имени Джеймса Уэбба, который позволит нам видеть атмосферу тех планет, которые пересекают звёзды.
- Получается, одним из ключевых моментов являются инструменты для наблюдений и их эволюция?
- Конечно. Сейчас этих инструментов очень не хватает. Был отличный инструмент, телескоп “Кеплер”, но он вышел из строя раньше времени. “Кеплер” стоил около миллиарда долларов, это очень дорогой инструмент, который крайне долго создаётся.
- Порой вы не столько смотрите на сами звёзды, сколько работаете с заранее накопленными данными?
- Именно так. В общем, вся эта история развивается не быстро. Надо быть очень усидчивым, чтобы извлекать и анализировать необходимые данные из того, что было накоплено ранее.
- Помимо аналитического склада ума, у учёного должна присутствовать определённая насмотренность для успешной работы с таким количеством данных?
- Это тот самый обыкновенный профессионализм, который приходит с опытом.
- У вас есть домашний телескоп?
- Да, у меня дома есть телескоп, но он любительский. Я им редко пользуюсь, он не очень хороший.
- Борис, скажите, вам в повседневной жизни как-то помогают знания, которые вы получаете на работе?
- Они приносят “ощущение мира”. Это интересная жизнь и контакты с интересными людьми. Одно из лучших ощущений в жизни - открыть что-то, чего до тебя ещё не находили.
Скажите, у вас есть какие-то прогнозы на будущее?
- Я боюсь, что знания, полученные при изучении Вселенной, ни к чему не применить. Они нужны для другого. Человек остаётся человеком до тех пор, пока его интересует окружающий мир и собственные достижения. Человек видит гору - ему нужно взобраться на неё. Как только его перестанет это интересовать - он перестанет быть человеком, а станет чем-то другим.
- Очень хорошие слова. Я полностью согласен с ними. Человеку необходимо вглядываться в окружающий мир. Любая наука позволяет нам увидеть вещи чуть глубже, чем может показаться на первый взгляд.
- Самое главное в науке - то что она развивает человека. Интерес ко Вселенной в целом, даёт более правильный взгляд на саму Землю и на то, что на ней происходит. Очень полезно взглянуть на себя через призму вселенских масштабов. Какие-нибудь политические дрязги начинают восприниматься, как нечто незначительное, когда ты смотришь на них с точки зрения Вселенной. Когда ты представляешь себе эти космические расстояния - осознаёшь ценность жизни. Приходит осознание, насколько мелки наши страстишки и желания.
- Можно задать вам компрометирующий вопрос?
- Конечно.
- Вы верите в инопланетян? В существование других цивилизаций.
- Я верю в то, что где-то существует жизнь, в том числе и разумная. У меня есть единственный аргумент: Вселенная настолько велика, что самая ничтожная вероятность должна где-то реализоваться. Скорее всего, даже не в нашей галактике. В то, что инопланетяне прилетали на землю - не верю, для меня это смешно.
Дело в том, что наша Вселенная, скорее всего, замкнута и огромна, и таких Вселенных (в том числе похожих на нашу) - бесконечное множество. В бесконечном множестве может реализоваться всё. Если что-то реализовалось один раз - оно реализуется ещё. Я верю, что где-то на других планетах существует разумная жизнь и совершенно не верю в то, что они бывали у нас.
- Важно помнить, насколько громадна наша Вселенная и насколько громадны наши возможности.
- Вселенная огромна, но наши возможности ограничены. Также я добавлю, что всё возможно, но мы об этом не узнаем. Это может произойти за горизонтом событий.
- Вы - тот человек, который расширяет эту возможность и эти границы?
- По крайней мере, интеллектуально. Физически их расширить очень трудно.
Когда-то люди не могли и подумать выйти в открытый космос, но со временем у нас накопились определённые знания и возможности и мы это сделали. Наверное, в будущем будет происходить нечто подобное, это даст нам возможность совершать новые скачки.
- Здесь есть одна проблема: законы физики, и эти законы неизменны. Мы можем открывать новые законы физики в недоступных ранее областях. Эти законы никак не влияют на те области, которые уже открыты. Скорее всего появятся новые законы в области гигантских энергий, тяжёлых частиц и коротких времён. Они никак не повлияют на нас. Я не могу доказать математически, но, скорее всего, мы уже не откроем те законы физики, которые непосредственно повлияют на нашу жизнь. Логика событий говорит нам, что масштабы нашего мира исчерпаны.
Например, самолёты всегда будут такими, как сейчас. Их можно немного усовершенствовать, но радикальных изменений не будет. Они почти не меняются на протяжении последних сорока лет.
Космические корабли разовьются ещё на один уровень за счёт ядерной энергии, которая сейчас почти не используется. Их скорость будет не километры в секунду, а тысячи километров в секунду. Скорее всего, они застрянут на этом витке своего развития, но их новые данные позволят нам осмысленно запускать зонды к другим звёздам. Такой зонд долетит до пункта своего назначения. Умрут его создатели, но сам он будет в рабочем состоянии. Потомки смогут продолжить исследования и узнать, что же там находится.
Это пессимизм, но любой пессимизм преодолевается упрямством и терпеливым трудом человека.
- Может быть, произойдёт смена парадигм мышления? Появится новый уникальный взгляд на ситуацию? Ведь так бывает: мы смотрели на атом, и со временем начали “видеть” его по-другому.
- Такое может запросто произойти.
- То, что вы говорите, очень интересно. И правда, если посмотреть на книги фантастов - они постоянно что-то “изобретают”, но мы не видим в этих книгах чего-то радикально нового и непонятного для нас.
Борис, спасибо вам за потрясающие инсайты и очень интересное интервью. Было очень приятно поговорить с вами и “помечтать”. Всего вам хорошего!
- Вам тоже спасибо. Мне тоже было приятно побеседовать. Всего доброго, Андрей!
***
Интервью было записано в июне 2020 года.
МАРАФОН ИНСАЙТОВ
Подписывайтесь на страницу проекта и не пропустите новые публикации интервью с уникальными людьми в своих профессиях.
Автор и ведущий проекта: Андрей Дейч
Редактор проекта: Александр Выгран
Телеграмм канал: https://t.me/joinchat/VnqN77-R5yNQxoqd