Intervjuu teoreetilist astrofüüsikat käsitleva maailma enim tsiteeritud artikli autoriga
Milliseid saladusi tänapäevases astrofüüsikas varjatakse, miks peaksid humanitaarõpetajad õppima kõrgemat matemaatikat ja kuidas innustada tänapäevaseid koolilapsi astronoomiat õppima, rääkis Gazeta teadusosakond. Ru-le rääkis teoreetilist astrofüüsikat käsitleva maailma enim tsiteeritud artikli autor Nikolai Shakura - Nõukogude ja Venemaa astrofüüsik, füüsikute arst Matemaatikateaduste osakond, SAI MSU relativistliku astrofüüsika osakonna juhataja.
Nikolai Ivanovitš, tähistasite eelmisel aastal oma 70. aastapäeva. Kuid pidagem meeles, kuidas 1973. aastal töötasite koos astrofüüsiku Rashid Sunyajeviga välja akretsioonketaste teooria, mis põhineb röntgenbinaaride tänapäevasel teoorial, mis on üks ajaloo tsiteeritumaid (üle 7000 viite) artiklit astrofüüsika kohta. Rääkige meile astrofüüsilise hariduseta inimesele arusaadavate sõnadega, mis on akordimisketaste teooria sisu?
- Sõna "sissejuhatus" kuulsin esimest korda 4. aastal, kui võtsin Zeldovitšilt ette termini paberi teema. Selgus, et akretsioon on lihtsalt mateeria langemine tähele gravitatsiooni mõjul. Mida massiivsem on täht, seda tugevam on tema atraktsioon. Ja mustade aukude külgetõmbejõud on nii suur, et isegi sellise tähe kiirgatav valguskiir pöördub selle tõmbejõu abil tagasi! Ja seetõttu ei saa me sellist tähte näha ega tähele panna.
Kuid just ketta lisamise nähtus võimaldab meil õppida midagi nende ebatavaliste täheobjektide kohta. Fakt on see, et üle poole Universumi tähtedest pole üksildased, nagu meie Päike, vaid kahekordsed. Ja mõnikord isegi kolmekordne! Nad keerlevad oma ühise raskuskeskme ümber. Kui sellises tähepaaris osutub üks tähtedest must auk, tõmbab see oma võimsa külgetõmbejõuga endale naabri atmosfääri. Ja kuna mõlemad need tähed pöörlevad mõlemad ümber ühise raskuskeskme ja ka ümber oma pöörlemistelje, kerib see voolav gaasimass ümber musta augu, moodustades selle ümber gaasiketta. Gaasi liikumine selle ketta sees toimub tohutu kiirusega, mis põhjustab gaasiosakeste kokkupõrke. Ja sellest tulenevalt ketta gaasi tugev kuumutamine.
Selle protsessiga kaasneb mitte ainult soojuse, vaid ka valguse eraldamine nii optilises kui ka röntgenikiirgus.
Me võime juba jälgida hõõguvat gaasilist ketast, kuna see asub mustast august mingil kaugusel ja viimane ei suuda kettal olevat kiirgust hõivata. Selle akretsiooni ketta kiirgust jälgides saame palju teada musta augu enda ja selle läheduses asuvate füüsiliste protsesside kohta, samuti arvutada musta augu massi, selle pöörlemiskiirust ja palju muud.
Koos Rashid Sunyaeviga (siis oli ta nagu mina, Zeldovitši abiturient, nüüd on Sunjajev akadeemik) eelmise sajandi 70-ndate aastate alguses arvutasime sellisest akretsioonikettast kõigepealt välja võimalikud emissioonispektrid. Selgus, et suurem osa energiast eraldub elektromagnetilise spektri röntgenikiirgus. Peaaegu üheaegselt kinnitati meie arvutuste tulemusi Ameerika satelliidile Uhuru paigaldatud mõõteketaste vaatlemisel.
Reklaamvideo:
Astusite 1963. aastal astronoomia erialaga Moskva Riikliku Ülikooli füüsikaosakonda. Teie vanemaid aga täppisteadustega ei seostatud. Kuidas siis sündis otsus astrofüüsikat õppima minna?
- Jah, mu vanemad polnud täppisteadustega otseselt seotud. Kuid mu isa oli rinde sõdur ja endine tanker. Ta oli tehnikaga hästi kursis ja meie, tema neli poega, andsime huvi tehnoloogia ja täppisteaduste vastu.
Samuti vedas mul õpetajatega. Ja kuigi ma ei õppinud pealinnas, vaid oma kooli keskkoolis (see oli Valgevenes Bobruiski lähedal Parichi külas), õpetas matemaatikat imeline õpetaja Alfred Viktorovich Baranovsky.
Neil aastatel ei kuulnud juhendajatest keegi, kuid isegi külakoolis oli õpetamise tase selline, et haridustee jätkamise soovijad võisid konkureerida ükskõik millistes ülikoolides - kuni Moskva Riikliku Ülikoolini.
Kunagi, veel 11. klassi õpilasena, nägin Bobruiski raamatupoes Yakov Borisovitš Zeldovitši raamatut "Kõrgem matemaatika algajatele". Hakkasin seda huviga läbi vaatama - tahtsin leida sektsiooni, kus näidatakse, kuidas funktsioonide maksimume ja miinimume arvutada. Õpetaja Alfred Viktorovitš intrigeeris meid väga! Kui me selle teema koolis läbisime, ütles ta: "Kuid kõrgema matemaatika meetodil tehakse sellised arvutused lihtsamaks ja ilusamaks."
Siis ei osanud ma isegi ette kujutada, et vaid nelja aasta pärast saab akadeemik Zeldovitšist minu teadusnõunik.
Olete tänapäevase teoreetilise astrofüüsika valdkonnas tunnustatud maailma autoriteet, olete Rahvusvahelise Astronoomia Liidu ja Euroopa Astronoomiaühingu liige. Kas teil on kunagi olnud soovi lahkuda Venemaast ja jätkata astrofüüsika õpinguid välismaal?
- Astronoomia on rahvusvaheline teadus, seda ei jaotata saksa, inglise ega prantsuse keelde. Pole tähtis, kus töötab astronoom, tähtis on, millised on tema tulemused ja milline on tema panus universumi teadmiste üldisesse riigikassasse.
Olen teoreetik ja tööks on mul vaja oma pead, arvutit ja juurdepääsu uusimatele väljaannetele (mida Internet pakub üsna hästi). Seetõttu pole vaja kuhugi minna. Ja muide, hiljuti on astrofüüsikute rahvusvaheline koostöö hästi sisse seatud, teeme ühistööd, kohtume sageli teadusprobleeme arutama.
Te olete aastaid lugenud erikursusi Moskva Riikliku Ülikooli füüsikaosakonna astronoomiaosakonna tudengitele, töötanud üliõpilaste ja kraadiõppuritega, valmistanud ette teaduse kandidaate. Kas arvate, et õpilaste arv on viimasel ajal langenud või tõusnud? Ja miks?
- Varem oli Moskva Riiklikus Ülikoolis loodusteaduste teaduskondade jaoks tohutu konkurss - 8-10 inimest koha kohta. Valik oli kõige karmim, sisenes tugevaim. Kuid füüsika üldise moodi järel astusid ülikooli paljud hästi koolitatud, kuid samal ajal ebapiisavalt motiveeritud lapsed. Paljud neist füüsikutest asusid äri tegema 90ndatel.
Nüüd on võistlus muutunud väiksemaks, kuid ülikooli astuvad tõelised astronoomiaamatöörid. Imelised ja tugevad õpilased tulevad minu juurde kursuse- ja lõputööde teemadeks!
Mis teemadel te praegu töötate?
Jätkan praegu mitmesuguste keerukate akneketaste tüüpide uurimist.
Milline on teie arvates tänapäevase astrofüüsika olukord meie riigis?
- Vene astrofüüsikud seisavad silmitsi mitmete raskustega. Eriti on meie riigil raskusi teaduse rahastamisega. Need probleemid on eriti mõjutanud vaatlusastronoomiat: tänapäevased teleskoobid on väga kallid. Sellest hoolimata ehitas Moskva Riiklik Ülikool hiljuti Kislovodski lähedale suurepärase moodsa teleskoobiga observatooriumi. Selle tähetorni suhtes on meil suured lootused.
Häid tulemusi annab meie riigis Moskva ülikooli professori Vladimir Lipunovi juhtimisel välja töötatud väikeste teleskoopide automaatne võrk - magistrisüsteem, mille abil saab pidevalt taevast jälgida mitmel pool maailmas. See süsteem, muide, on juba paljastanud palju varem tundmatuid täheobjekte.
Kuidas seletada teadusest kaugel asuvale inimesele, mis mõte on kulutada astrofüüsikalistele uuringutele? Mis on sellise uurimistöö praktiline tähendus?
- Proovida silmapiirist kaugemale vaadata on väga inimlik kvaliteet! Kuidas me erineksime loomadest? Investeeringud kosmosesüsteemide arendamisse annavad juba praegu riigi majandusele väga käegakatsutavat kasu. Ma räägin atmosfääri keeriste liikumise jälgimisest, metsatulekahjude piirkondade fikseerimisest ja hindamisest kosmosest, asteroidide ohu jälgimisest ja prognoosimisest. Nimekiri jätkub.
Lisaks ei saa arenenud astronoomiata riik väita, et ta on suur maailmajõud - see on hukule määratud tuginema kellegi teise teabele, tal pole stiimuleid oma teadusliku baasi arendamiseks alusteaduste jaoks. Kõik see viib ühiskonna ja riigi lagunemiseni, selle mahajäämuseni teistest riikidest.
Ja astronoomia on ka kõige filosoofilisem teadus: peame ette kujutama, millises maailmas ja millises universumis me elame.
Enamikes kaasaegsetes koolides pole enam astronoomiat. Mida te sellest arvate? Kuidas saab teie arvates kaasaegset koolilast innustada astrofüüsikat ja astronoomiat õppima?
„Nii astronoomia õpetamine koolides kui ka õpikute kvaliteet jätavad palju soovida. Astronoomia puudumist koolides saab (ja peakski!) Kompenseerima populaarteaduslike filmide ja teleprogrammide hea ja süsteemne näitamine. Võib-olla on sellel isegi suurem mõju kui igavate õpetajate esitatud igava õpiku uurimisel.
Seal on rida suurepäraseid BBC astronoomiafilme, mida tuleks sagedamini televisioonis osta ja näidata.
Samuti oleks hea luua interaktiivsed astronoomia õpetamise programmid Internetis, kus oleks võimalus saada nõuandeid ja vastuseid huvipakkuvatele küsimustele kvalifitseeritud astronoomidelt-spetsialistidelt.
Samuti sooviksin, et riigis oleks rohkem planetaariume - vähemalt igas piirkondlikus linnas! Ja planetaariumides - temaatilised ringid astronoomiahuvilistele.
Astronoomiliste teadmiste miinimum tuleks muidugi anda ka koolis - võib-olla täiendades füüsika õpikut peatükkidega, mis käsitlevad Universumi ja meie päikesesüsteemi struktuuri aluseid.
Mis on teie arvates tänapäevase astrofüüsika peamised saladused? Mustade aukude olemus, eksoplaneetide moodustumine?
- Üks peamisi saladusi on tumeaine, mis pole nähtav, kuid avaldub gravitatsiooniliste efektidena. Nähtav mateeria on nähtavad tähed, täheparved, gaasiklastrid ja see on vaid 4% Universumi ainest! Kõik muu on salapärane tume aine ja sama salapärane tume energia. Igatahes toob meie päikesesüsteemi uurimine pidevalt uusi üllatusi ja uusi ootamatuid avastusi. Ja päikesesüsteemis, uskuge mind, on veel palju tundmatuid.
Täna on teadlaste ja ühiskonna vahel tohutu lõhe. Näiteks astrofüüsika on valdkond, kus keskmine humanist kardab hirmu. Kuidas seda lõhet ületada ja kas see on võimalik tingimustes, kus isegi erinevates valdkondades töötavad füüsikud ei mõista alati üksteise uurimistöö teemat?
Ühiskond peab vaatama astronoomia teemalisi populaarteaduslikke filme - siis vahe väheneb ja hirm kaob.
Mis puutub kitsasse spetsialiseerumisse - see on möödapääsmatu, kuid selleks antakse ülikooli põhiharidus - see vundament, mis hõlbustab erinevate uurimisvaldkondade vahetamist ja hõlpsat kaasamist.
See on täpselt meie teadustöötajate koolitussüsteemi eelis, mis arenes välja 1950ndatel ja 1960ndatel. Erinevalt näiteks ameeriklasest, oma liiga vara kitsa spetsialiseerumisega.
Ja humanitaarteaduste jaoks oleks hea kehtestada kohustuslik minimaalne kõrgema matemaatika kursus, sest see on üldkultuuri - mõtlemiskultuuri - põhielement! Vastastikuses mõistmises on vähem probleeme, ühiskonnas on vähem lahkarvamusi.
Pidage meeles, et ülikooli humanitaarteaduskonda sisenedes sooritas Lev Nikolaevich Tolstoi matemaatika sisseastumiseksami. Ja ta sai pileti Newtoni binoomiga!
Ekaterina Shutova
