«Я мыслю, следовательно, мир таков…»

Ответьте, пожалуйста, на простой вопрос: почему мир вокруг нас и мы сами такие, какие есть? Почему Вселенная такая? Почему скорость света равна именно 300 тыс. км/с, а массы протона и нейтрона очень близки друг к другу? Для начала: что такое Вселенная? До второго десятилетия XX века понятие «вселенная» было скорее абстрактно-философским, чем конкретно-физическим…

Что такое вселенная. Динамика и размножение

Продолжаем публиковать заметки из серии «Космологический ликбез», которые, возможно, станут главами новой книги (рабочий вариант названия «Острые углы космологии», автор Б. Штерн, научный редактор Валерий Рубаков). В предыдущей статье речь шла о геометрии и кинематике вселенной (с маленькой буквы — имеется в виду обобщенное понятие). Теперь речь пойдет о динамике — что управляет расширением/сжатием вселенной, каким уравнением оно описывается и какие существуют основные варианты динамики.

Космологический ликбез. Что такое Вселенная

Мы в соавторстве с Валерием Рубаковым работаем над книгой с рабочим названием «Острые углы космологии». Она будет во многом полемической: рассмотрим основные темы, о которых спорят и судачат, и вопросы, ответы на которые пока еще не знают. Но для начала — ликбез. Это первая глава будущей книги.

Откуда взялись мощные ранние квазары?

Недавно были найдены квазары с очень большим красным смещением, содержащие черные дыры массой свыше миллиарда солнечных. Мы наблюдаем их из молодой Вселенной, когда ее возраст составлял сотни миллионов лет. Как эти черные дыры успели к тому времени поглотить миллиарды солнечных масс вещества? Как образовались зародыши сверхмассивных черных дыр? Насколько массивными изначально были эти зародыши?

Зачем религии наука?

Самопроизвольное возникновение жизни и человеческого разума — процесс настолько маловероятный, что нет смысла его даже рассматривать. Физические и астрофизические свойства Вселенной должны быть взаимно согласованы с такой тщательностью и вероятность случайного совпадения всех условий так мала, что для возникновения на Земле человечества потребовалось бы время на много порядков большее, чем время реальной жизни нашей Вселенной. Но мы-то существуем и можем задать сакраментальный вопрос: каким же образом случилось это крайне невероятное событие?

Как лететь с Земли до звезд

Тема межзвездного перелета нереспектабельна для физика: это, скорее, область литературы, точнее, научной фантастики. Однако меня вдохновил пример Фримена Дайсона, который всю жизнь пускался во всякие нереспектабельные мероприятия (включая проект межзвездного корабля) и при этом более-менее сохранил свою репутацию. Собственно, я подошел к этой теме как раз через научную фантастику…

Вселенная Эдгара По

Кто первым предположил, что в атомах заключена огромная энергия и, если ее «освободить», произойдет взрыв немыслимой мощности? Ожидаемый ответ: о возможности использования атомной энергии физики заговорили, когда в 1934 году Энрико Ферми построил первый атомный реактор.Однако еще в 1908 году русский писатель Александр Богданов опубликовал роман «Красная звезда», где описал космический корабль марсиан «этеронеф», двигатели которого использовали энергию атомов. А Герберт Уэллс в 1913 году опубликовал роман «Освобожденный мир»…

Нобелевское признание черных дыр

В 2020 году Нобелевская премия по физике была поделена пополам, и эти половины присуждены за разные работы, плохо связанные между собой. К сожалению, это входит в традицию: в прошлом году произошло то же самое, причем половинки были присуждены за достижения в совершенно разных областях — одна за космологию, другая за экзопланеты. Половины премии этого года связаны хотя бы предметом исследования — черными дырами. Хотя одна из них была присуждена за общие теоретические находки, а вторая — за исследования конкретного объекта.

Слияние чемпионов

На днях опубликована статья про событие слияния двух черных дыр, зарегистрированное детекторами LIGO и VIRGO 5 мая 2019 года. Необычное в этом событии — рекордные массы компаньонов. Многие комментаторы пишут, что эти объекты относятся к классу «черных дыр промежуточных масс». Это не совсем точно…

Прикоснуться к исходному коду мироздания

Физик-теоретик Игорь Иванов рассказал Яну Махонину о своей просветительской деятельности и летних школах по физике элементарных частиц и смежным темам на Байкале и на Камчатке.

Нейтрино нужно разговорить

Почему нейтрино почти не взаимодействует с обычным веществом и прошивает насквозь миллиарды звезд? Могут ли нейтрино быть частицами загадочной темной материи? Какую информацию они нам сообщают об эволюции галактик и Вселенной? Об этом и многом другом журналист Ян Махонин поговорил с докт. физ.-мат. наук Дмитрием Наумовым, зам. директора по научной работе Лаборатории ядерных проблем Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне.

Куда исчезло антивещество?

Существует не только гамбургский счет, но и Гамбургский приз, присуждаемый за работы в области теоретической физики. Приз этого года присужден Валерию Рубакову за работы по космологии. Таких работ у Рубакова много, причем они относятся к разным аспектам происхождения Вселенной. Поэтому мы прокомментируем лишь одно направление, отмеченное в пресс-релизе по премии и, пожалуй, наиболее известное: работы в области барионной асимметрии Вселенной.

Космологические сенсации в затишье после штурма

В последнее время в СМИ часто мелькают сенсации из серии потрясения основ космологии. Причем большинство вытекают из реферируемых публикаций вполне профессиональных и зачастую известных ученых — это отнюдь не лженаука… Что представляют собой основы современной космологии? Начнем с теорий и моделей…

Альберт Эйнштейн и «теория всего»

Трудно сказать, когда Альберт Эйнштейн впервые стал размышлять над проблемой единой теории поля. В своей нобелевской лекции, прочитанной 11 июля 1923 года не в Стокгольме, где обычно выступают нобелевские лауреаты, а в Гётеборге, на собрании естествоиспытателей Скандинавии, Эйнштейн рассказал о первых попытках построить всеобъемлющую теорию…

О темной энергии замолвите слово

Это классно, когда люди умеют читать. Особенно на английском языке. Еще больше радует, что любители астрономии читают статьи по астрофизике и активно их обсуждают. Другое дело, что большая масса обсуждаемых популярных статей, написана либо по аннотациям, либо содержит излишне усиленные выводы. В последний год целое направление астрофизики — наблюдательная космология — буквально бурлит от революционных новостей…

Астрофизика-2019: есть что вспомнить

Мне кажется, что на протяжении многих лет радиоастрономы были в тени своих коллег по цеху. На первом плане оказывались данные рентгеновских, оптических, гамма-, инфракрасных наблюдений плюс гравитационно-волновые исследования, детекторы нейтрино и космических лучей. Разве что ультрафиолетовый диапазон традиционно уступал радио- в популярности. Однако в 2019-м перед нами предстала иная картина.

К2–18 b: вода — вероятно, жизнь — едва ли

11 сентября опубликованы работы двух групп, интерпретировавших одни и те же данные космического телескопа «Хаббл», снявшего восемь транзитов планеты по диску звезды ­К2–18. Звезда — большой красный карлик (0,4 массы Солнца), планета — суперземля, примерно 8 масс Земли. Расстояние до системы — 34 парсека. Планета находится в зоне обитаемости.

Теперь не хватает лишь Нобелевской

Премии российским космологам за прорывные работы ­1980–1990-х годов прошлого века по-прежнему исправно присуждаются. На сей раз медаль и премия имени Дирака, учрежденная Международным центром теоретической физики в Триесте, присуждена Вячеславу Муханову, Алексею Старобинскому и Рашиду Сюняеву. Официальная формулировка такова: «За вклад в развитие современной космологии». Попробуем объяснить, что это за вклад.

Наука на Луне

20 июля 1969 года на лунную поверхность впервые ступили двое землян — астронавты Нил Армстронг и Эдвин Олдрин из экипажа космического корабля «Аполлон-11». За ними последовали еще шесть экспедиций к Луне, пять из которых тоже прошли успешно. Триумф величайшего технического достижения и мощнейший геополитический резонанс затмили научное значение программы «Аполлон», и сегодня мало кто способен вспомнить, какие новые знания дало нам непосредственное изучение Луны.

Что придет на смену эйнштейновской теории гравитации?

В ОТО проявления тяготения моделируются искривлением пространства-времени, которое оказывает воздействие на любую материю в нем. Важнейшие свойства пространства-времени — метрические характеристики, то есть правила, исходя из которых определяются расстояния. Эти правила задаются метрикой (или, более точно,метрическим тензором). Именно с помощью метрики определяют, насколько и каким образом пространство-время искривлено.

Есть ли проблемы с согласованием скорости расширения Вселенной?

За последние двадцать лет в наших представлениях о Вселенной произошла революция. Была построена согласованная стандартная космологическая модель, называемая ΛCDM, которая удовлетворяет практически всем наблюдательным данным и описывает эволюцию Вселенной от момента ее возникновения до десятков миллиардов лет вперед. Модель включает конечное число параметров и имеет расширения (дополнительные параметры), которые также удается измерить с высокой точностью.

Увидеть черную дыру

Возможно, еще никогда размытая и невразумительная на первый взгляд картинка не вызывала такого воодушевления, как 10 апреля 2019 года. Это изображение обошло все уважающие себя СМИ, заполонило социальные сети, стало героем фотошопа, попало на футболки и успело поднадоесть. На картинке — первое в истории изображение реальной черной дыры — сверхмассивной дыры в центре галактики М 87. Изображение плохое, но настоящее.

Вероятность зарождения жизни

Методы наблюдений постепенно прогрессируют. С помощью усовершенствованного инструмента HARPS будут обнаружены новые близкие землеподобные планеты. В следующем десятилетии с помощью таких инструментов, как исполинский Чрезвычайно большой телескоп (ELT) и космический телескоп «Джеймс Вебб», мы узнаем кое-что об атмосферах некоторых планет земного типа. И не исключено, что в спектре поглощения атмосферы какой-то транзитной планеты (проходящей по диску звезды) про­явится кислород. Так может быть обнаружена внеземная жизнь. Реально ли это?

Многоканальная астрономия

Книга представляет собой совместный труд более двадцати ведущих ученых, работающих в различных областях астрономии и астрофизики. Насколько нам известно, это первая книга в нашей стране (и, по-видимому, одна из первых в мире) о современной многоканальной астрономии и ее методах. Книга адресована старшеклассникам, студентам и преподавате­­лям, а также всем интересующимся проблемами современного естествознания. Отличное дополнение к популярной книге «Астрономия: век XXI».

Новый космический горизонт

В начале января знатоки космонавтики отмечали шестидесятилетний юбилей запуска первого межпланетного аппарата «Луна-1». По удивительному совпадению в те же дни исследовательская беспилотная космонавтика преподнесла два достижения, которые, без сомнения, имеют историческое значение. Причем они были восприняты как должное, ведь минувший год отличался активизацией космической деятельности, а в новом она обещает стать еще более бурной.

Проблема SETI и кризис философии

В начале января появилось сообщение, что канадская обсерватория CHIME (четыре полуцилиндрические антенны стометровой длины, сканирующие небо Северного полушария) детектировала повторяющиеся серии радиосигналов от источника, удаленного на 1,5 млрд световых лет. С этими радиовспышками вспыхнула и надежда, что они являются маяком внеземной цивилизации...

Физика в сослагательном наклонении, или Еще раз об антропном принципе

Я прочитал фундаментальный 700-страничный труд под названием «Антропный космологический принцип» почти сразу после его выхода в свет. В какой-то момент мне стало интересно, а почему вообще физики вдруг стали рассуждать о том, что было бы, если бы нейтрон был чуть полегче или протон чуть потяжелей, или если немного увеличить константу сильных взаимодействий и т. д. и т. п. Ведь как-то же физика на протяжении многих веков обходилась без сослагательного наклонения, принимая нашу Вселенную такой, как она есть, принимая, например, как данность, что масса протона в 1836 раз больше массы электрона, а заряды у них одинаковые (с точностью до знака). Похоже,…

Что нового во Вселенной

За менее чем две недели с конца ноября вышли две публикации важнейших астрофизических данных. Первая, от 30 ноября 2018 года, — препринт за авторством двух коллабораций — LIGO (США) и VIRGO (Италия). Вторая интересная публикация, о которой хотелось бы кратко рассказать, — это пресс-релиз NRAO (Национальной радиоастрономической обсерватории США) с подборкой 20 снимков протопланетных дисков, сделанных массивом субмиллиметровых телескопов ALMA.

Вселенная до горячего Большого взрыва

Все, кто сколько-нибудь интересуется космологией, знают, что на ранних этапах эволюции Вселенной вещество в ней было очень горячим и плотным, а темп расширения Вселенной — огромным. Пожалуй, менее известно, что данные наблюдательной космологии неопровержимо свидетельствуют о том, что эта стадия, которую называют стадией горячего Большого взрыва (ключевое слово здесь — «горячего»), была не самой первой, что до этой стадии была еще какая-то эпоха (а возможно, и не одна) с кардинально иными свойствами…

Во славу темной материи

Темная материя дослужилась-таки до популярного мема. Почти столь же популярного, как динозавры. В свое время как могли пытались связать то или иное явление с вымиранием динозавров, это считалось сильным пиар-ходом. А вот теперь на русском вышла книга «Темная материя и динозавры» (Лиза Рэндалл, АНФ, 2017), где предполагается, что дата вымирания динозавров связана с темной материей…

Антропный принцип

В этой статье речь пойдет о хорошо известном мировоззренческом понятии, связанном с самим фактом нашего существования. Термин «антропный принцип» фигурирует довольно часто, но столь же часто он трактуется некорректно и путается с антропоцентризмом. Начнем с того, что существуют как минимум два антропных принципа — сильный и слабый, хотя подавляющее большинство, произнося «антропный принцип», имеет в виду его слабый вариант. Поэтому мы сначала «разделаемся» с сильным антропным принципом, чтобы больше к нему не возвращаться.

Десять лет гамма-телескопу «Ферми». Часть 2. Блазары

Во второй статье, посвященной юбилею проекта «Ферми», основное внимание мы уделим самым ярким из долговечных объектов во Вселенной — блазарам разного типа. В данной статье приводятся рисунки, отображающие данные «Ферми» за 10 лет без пяти дней. Нескольких дней вполне достаточно, чтобы нарисовать простейшие предварительные распределения, иллюстрирующие феноменологию блазаров.

Первый крик нейтринной астрономии

На днях было объявлено, что детектор Ice Cube зарегистрировал одно нейтрино очень высокой энергии (минимум 180 ТэВ) с направления, совпадающего с точностью полградуса с одним из блазаров (TXS 0506, здесь и далее используем сокращенное название). Есть также дополнительные соображения, подтверждающие, что данный блазар — источник нейтрино.

Темная энергия во Вселенной

Физики любят красное словцо. В их среде с некоторых пор принято давать «ненаучные» названия вновь открытым сущностям. Взять хотя бы странный и очарованный кварки. Вот и темная энергия не синоним темных сил, а термин, придуманный для обозначения некоторых необычных свойств нашей Вселенной.

Экзолуны

На данный момент число найденных экзопланет приближается к шести тысячам (включая неподтвержденные). Сколько крупных спутников должно быть у этих планет? Глядя на нашу Солнечную систему, можно предположить, что примерно столько же — у нас на восемь планет приходится семь спутников размером с Луну и больше. А что можно сказать о спутниках экзопланет? Увы, пока почти ничего. И всё же первые пока еще смутные результаты начинают появляться…

Автостопом по Вселенной

У книги докт. физ.-мат. наук, профессора РАН Сергея Попова два названия: короткое и длинное. Короткое — «Вселенная» — понятно, привлекательно и однозначно. Оно описывает не только содержание книги, но и эмоциональное состояние автора, решившегося написать книгу с таким названием, и эмоции читателя. У книги есть и длинное название, определяющее, о чем конкретно автор намерен рассказать…

«В далеком созвездии Тау Кита…»

Где находится ближайшая к нам планета, пригодная для земной жизни? Автор данной заметки в своей книге «Ковчег 47 Либра» поместил ее на расстояние 60 световых лет. Оценка была сделана «в лоб» по данным «Кеплера». Оказалось, что эта величина сильно завышена. У которой из звезд типа Солнца есть планета, пригодная для земной жизни? Сможем ли мы найти ее в обозримое время?

Путь в небеса

Умер самый знаменитый физик современности с яркой и тяжелой судьбой. Человек, сумевший обратить свой недуг во благо. Под благом я понимаю прежде всего его просветительскую миссию. Многие хорошие физики занимались просветительством, но никого не воспринимали с таким вниманием, как Стивена Хокинга. Поражал сам факт того, что статьи, книги и выступления исходят от человека, не способного пошевелиться.

Конец темных веков

В начале марта 2018 года в Nature опубликована статья про результат астрономических наблюдений, который интерпретируется как свидетельство массового рождения первых звезд во Вселенной возрастом около 180 млн лет. Статья вызвала заметный отклик в СМИ. Для того, чтобы представить результат широкому кругу читателей, требуется экскурс в историю молодой Вселенной.

Не бойтесь сказать «Истина»

Очень часто мы вспоминаем важные высказывания замечательных людей после их смерти. Конечно, лучше бы почаще вспоминали при жизни, но так уж мы устроены. Когда умер Андрей Зализняк, социальные сети облетела его цитата насчет истины. Повторю еще раз: «Истина существует, и цель науки — ее поиск». Это сказано в 2007 году при вручении Литературной премии Александра Солженицына. В выступлении Зализняка есть и другие важные тезисы, но именно этот вызвал наибольший энтузиазм…

Где искать жизнь?

Энтузиазм ученых, занятых поисками внеземной жизни, испытывает закономерные взлеты и падения. Многочисленные открытия экзопланет земного типа, совершенные совсем недавно, многим вскружили головы. Речь заходит уже и об исследовании атмосфер, изучении их состава. Однако не всё так просто…

Инопланетные новости

Казалось бы, на тему поисков внеземной жизни вообще и разумной в частности трудно сказать что-то новое. Поэтому вроде бы нет большого смысла читать целую новую книгу на эту тему. Однако сборник «Одиноки ли мы во Вселенной?» меня приятно удивил.

Античный герой космологии: Сергей Шандарин

Шестой этаж, комната 6070 в здании Мэлотт-холл на территории Канзасского университета в Лоуренсе, в 20 милях от Канзас-Сити. Здесь профессор факультета физики Сергей Шандарин принимает студентов уже 27 лет. Такое бывает очень редко: получить первую работу за границей и ни разу не поменять адрес. Если пользоваться старыми советскими понятиями, можно сказать, что в новой американской жизни у Шандарина всего одна запись в трудовой книжке. Только нет таких книжек у профессуры Университета штата Канзас. Но есть форумы студентов, где они пишут, что профессор Шандарин слишком строг, не любит разжевывать материал, что им мешает его русский акцент, который никуда за эти годы…

Обсерватория ИНТЕГРАЛ: недреманное око на земной орбите

17 августа 2017 года ученые впервые зарегистрировали гравитационные волны от слияния двух нейтронных звезд, а не двух черных дыр, как в предыдущих четырех случаях (первое детектирование произошло 14 сентября 2015 года). Об этом говорят массы данных объектов: в диапазоне от 1,1 до 1,6 массы Солнца. Слияние произошло в галактике NGC 4993 (созвездие Гидры) за 130 млн световых лет от нас. Открытию сопутствовала дополнительная удача: наряду с гравитационным сигналом был параллельно зафиксирован другой, электромагнитный. Вначале сработали детекторы обсерваторий LIGO в Ливингстоне (штат Луизиана, США) и Хэнфорде (штат Вашингтон), а также VIRGO вблизи Пизы (Италия). Примерно через 1,5 секунды обсерватории Fermi и…

III чтения имени А. Р. Беляева (Третьи Беляевские чтения)

13 октября 2017 года, в пятницу, в Санкт-Петербурге, в Доме писателя (улица Звенигородская, д.22) состоятся Третьи Научно-литературные чтения имени А. Р. Беляева. Начало в 11:00. Вход свободный. Беляевские чтения будут организованы в формате международной конференции, проведение которой рассчитано на один рабочий день в рамках ежегодного Беляевского литературного фестиваля.

Космология в момент рождения

Новые науки редко возникают практически в одночасье, как Афина из головы Зевса. Однако сто лет назад нечто подобное имело место. Именно так появилась на свет одна из самых динамичных и перспективных наук нашего времени — физическая космология. В 1916 году Альберт Эйнштейн написал четыре статьи с детальным изложением общей теории относительности, после чего применил ее для моделирования Вселенной. Свои результаты он представил в статье Kosmologische Betrachtungen zur Allgemeinen Relativitätstheorie, Preussische Akademie der Wissenschaften, Sitzungsberichte, 1917 (part 1), 142–152, отправленной в печать 8 февраля 1917 года. В этой работе он смоделировал Вселенную в виде статичного трехмерного неевклидова пространства положительной кривизны, заполненного…

Величайший вояж

Прошло сорок лет со дня старта «Вояджеров», отправившихся в свой великий поход. Первым, 20 августа 1977 года, был запущен «Вояджер-2», а 5 сентября полетел «Вояджер-1». Эпитет «великий» в данном случае не преувеличение. В изучении Солнечной системы «Вояджерам» до сих пор нет равных. Они принесли нам своего рода прозрение. Мы впервые увидели ВСЕ планеты-гиганты крупным планом, их кольца, их разнообразные удивительные спутники — миры, о которых до того люди имели лишь самое общее представление.

Алексей Старобинский: Квантово-гравитационные эффекты — не фантазия, их можно даже измерить

Ответить на вопрос, как появилась Вселенная, ученые пытались довольно давно. Но все теоретические модели оказывались недоказанными, пока не появилась техническая возможность это проверить. Сегодня наблюдения, эксперименты за космическим пространством с помощью новейших телескопов подтверждают предположения физиков, которые придумали невероятную, на первый взгляд, инфляционную модель Вселенной. Предлагаем вашему вниманию интервью Ольги Орловой с одним из ее создателей, академиком РАН Алексеем Старобинским.

Звезды рождаются дольше

В рамках так называемой стандартной модели звездообразования молекулярные облака удерживаются от коллапса магнитным полем, и потому звездообразование в них происходит медленно, по мере того как теряется поддержка магнитного поля. Однако со временем стали накапливаться свидетельства того, что молекулярные облака живут значительно меньше — лишь несколько миллионов лет. Одним из таких свидетельств стала так называемая проблема звезд post T Tau («после Т Тельца»). По современным представлениям, звезда типа Т Tau представляет собой очень молодую звезду солнечного типа, ни внутри, ни вокруг которой процессы еще не устаканились, и потому она обладает заметной нерегулярной переменностью. Возрасты звезд типа Т Tau составляют несколько миллионов…

Эйнштейн и другие (Фридман, Леметр, Хаббл и Хьюмасон)

Альберт Эйнштейн, которого многие считают самым выдающимся ученым всех времен и народов; создатель теории относительности, перевернувший все представления о времени и пространстве; Эйнштейн, с работ которого началась атомная эра в истории человечества, в конце жизни оказался в полной интеллектуальной изоляции, никому не нужный и не интересный. Как такое могло произойти, какие ошибки великого физика привели к столь печальному финалу? Об этом — новая книга известного американского писателя, лауреата множества литературных премий, автора бестселлеров «E = mc2. Биография самого знаменитого уравнения в мире» и «Электрическая Вселенная», переведенных на 26 языков мира, Дэвида Боданиса (David Bodanis, 2016). Публикуем отрывки из перевода этой…

Государственная премия через 44 года нашла героев

Государственная премия 2016 года в области науки и технологий присуждена астрофизикам Николаю Шакуре и Рашиду Сюняеву за работу, опубликованную в 1973 году. Ее вручение состоялось 12 июня 2017 года в Кремле. В преамбуле премии отмечается, что она присуждена «за создание теории дисковой аккреции вещества на черные дыры». Главная статья опубликована в журнале Astronomy and Astrophysics, она называется «Черные дыры в двойных системах. Наблюдаемые проявления». Напомним, что пилотный номер нашей газеты мы посвятили как раз этой статье — самой цитируемой публикации российских авторов за всё время существования российской науки.