Entrevista com o autor do artigo mais citado no mundo sobre astrofísica teórica
Quais mistérios estão ocultos na astrofísica moderna, por que os humanitários deveriam estudar matemática superior e como inspirar os alunos modernos a estudar astronomia, o departamento científico da Gazeta. Ru foi informado pelo autor do artigo mais citado no mundo sobre astrofísica teórica Nikolai Shakura - astrofísico soviético e russo, doutor em físico de Ciências Matemáticas, Chefe do Departamento de Astrofísica Relativística da SAI MSU.
Nikolai Ivanovich, no ano passado você comemorou seu 70º aniversário. Mas vamos lembrar como em 1973 você, junto com o astrofísico Rashid Sunyaev, desenvolveu a teoria dos discos de acreção, que fundamenta a teoria moderna dos binários de raios-X, um dos artigos mais citados (mais de 7.000 referências) sobre astrofísica da história. Diga-nos em palavras compreensíveis para uma pessoa sem educação astrofísica, qual é a essência da teoria dos discos de acréscimo?
- A palavra "acréscimo" Eu ouvi pela primeira vez no 4º ano, quando peguei o tópico do trabalho final de Zeldovich. Descobriu-se que o acréscimo é apenas a queda de matéria em uma estrela sob a influência da gravidade. Quanto mais massiva for a estrela, mais forte será sua atração. E a força de atração dos buracos negros é tão grande que até mesmo um raio de luz emitido por tal estrela é desviado pela força de sua atração! E, portanto, não podemos ver ou observar tal estrela.
Mas é precisamente o fenômeno de acréscimo de disco que nos permite aprender algo sobre esses objetos estelares incomuns. O fato é que mais da metade das estrelas do Universo não são solitárias, como o nosso Sol, mas duplas. E às vezes até o triplo! Eles giram em torno de seu centro de gravidade comum. Se em tal par estelar uma das estrelas acabar sendo um buraco negro, com sua poderosa atração atrairá para si a atmosfera de sua vizinha. E como essas duas estrelas giram em torno de um centro de gravidade comum e também em torno de seu próprio eixo de rotação, essa massa de gás fluindo gira em torno do buraco negro, formando um disco de gás ao seu redor. O movimento do gás dentro desse disco ocorre em velocidades tremendas, o que leva à colisão de partículas de gás. E, conseqüentemente, ao forte aquecimento do gás no disco.
Este processo é acompanhado pela liberação não apenas de calor, mas também de luz nas faixas ótica e de raios-X.
Já podemos observar o disco gasoso incandescente, pois está localizado a alguma distância do buraco negro, e este não consegue captar a radiação do disco. Ao observar a radiação desse disco de acreção, podemos aprender muito sobre o próprio buraco negro e os processos físicos em sua vizinhança, bem como calcular a massa do buraco negro, sua velocidade de rotação e muito mais.
Junto com Rashid Sunyaev (então ele era, como eu, um estudante graduado de Zeldovich, agora Sunyaev é um acadêmico) no início da década de 70 do século passado, nós primeiro calculamos os espectros de emissão possíveis de tal disco de acreção. Descobriu-se que a maior parte da energia é emitida na faixa de raios-X do espectro eletromagnético. Quase simultaneamente, os resultados de nossos cálculos foram confirmados pela observação dos discos de acreção com instrumentos instalados no satélite americano Uhuru.
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Em 1963, você ingressou no departamento de física da Universidade Estadual de Moscou com um diploma em astronomia. No entanto, seus pais não eram associados às ciências exatas. Como então veio a decisão de estudar astrofísica?
- Sim, meus pais não tinham ligação direta com as ciências exatas. Mas meu pai era um soldado da linha de frente e ex-petroleiro. Ele era bem versado em tecnologia, e nós, seus quatro filhos, passamos o interesse por tecnologia e ciências exatas.
Além disso, tive sorte com os professores. E embora eu não tenha estudado na capital, mas nas aulas do último ano da minha escola (era na Bielo-Rússia, na aldeia de Parichi, perto de Bobruisk), matemática era ensinada por um professor maravilhoso Alfred Viktorovich Baranovsky.
Ninguém ouvia falar de tutores naqueles anos, mas o nível de ensino, mesmo na escola da aldeia, era tal que aqueles que queriam continuar seus estudos podiam competir em qualquer universidade - até a Universidade Estadual de Moscou.
Uma vez, ainda estudante do 11º ano, na livraria Bobruisk, vi o livro de Yakov Borisovich Zeldovich "Higher Mathematics for Beginners". Comecei a examiná-lo com interesse - queria encontrar a seção onde é mostrado como calcular os máximos e mínimos de funções. O professor Alfred Viktorovich nos intrigou muito! Quando passamos nesse tópico na escola, ele disse: "Mas, pelo método da matemática superior, esses cálculos se tornam mais fáceis e bonitos."
Então eu não conseguia nem imaginar que depois de apenas quatro anos o Acadêmico Zeldovich se tornaria meu orientador científico.
Você é uma autoridade mundial reconhecida no campo da astrofísica teórica moderna, você é membro da União Astronômica Internacional e da Sociedade Astronômica Europeia. Você já teve o desejo de deixar a Rússia e continuar seus estudos em astrofísica no exterior?
- A astronomia é uma ciência internacional, não se divide em alemão, inglês e francês. Não é tão importante onde um astrônomo trabalha, é importante quais são seus resultados e qual é sua contribuição para o tesouro geral do conhecimento humano sobre o Universo.
Sou um teórico e para trabalhar preciso de minha própria cabeça, de um computador e de acesso às últimas publicações (que a Internet oferece muito bem). Portanto, não há necessidade de ir a algum lugar. E, a propósito, recentemente a cooperação internacional entre astrofísicos foi bem estabelecida, estamos fazendo um trabalho conjunto, muitas vezes nos encontramos para discutir problemas científicos.
Há muitos anos você tem lido cursos especiais para alunos do Departamento de Astronomia do Departamento de Física da Universidade Estadual de Moscou, trabalhando com alunos e alunos de pós-graduação, preparando candidatos às ciências. Você acha que o nível dos alunos diminuiu ou aumentou recentemente? E porque?
- Anteriormente, havia uma grande competição pelas faculdades de ciências naturais na Universidade Estadual de Moscou - 8 a 10 pessoas por assento. A seleção foi a mais difícil, a mais forte inscrita. Mas na esteira dessa moda geral da física, muitas crianças bem treinadas, mas ao mesmo tempo insuficientemente motivadas, entraram na universidade. Muitos desses físicos abriram negócios nos anos 90.
Agora a competição ficou menor, mas verdadeiros amadores de astronomia entram na universidade. Alunos maravilhosos e fortes vêm até mim para levar tópicos para dissertações e teses!
Em quais tópicos você está trabalhando no momento?
Atualmente, estou investigando vários tipos de discos de acreção complexos.
Qual você acha que está o estado da astrofísica moderna em nosso país?
- A astrofísica russa agora enfrenta uma série de dificuldades. Em particular, nosso país tem dificuldades em financiar ciência. Esses problemas afetaram especialmente a astronomia observacional: os telescópios modernos são muito caros. No entanto, a Universidade Estadual de Moscou construiu recentemente um excelente observatório com um telescópio moderno perto de Kislovodsk. Temos grandes esperanças neste observatório.
Bons resultados são obtidos por uma rede automática de pequenos telescópios desenvolvida em nosso país sob a liderança do professor da Universidade de Moscou Vladimir Lipunov - o sistema Master, com o qual se pode observar continuamente o céu em muitas partes do mundo. Este sistema, aliás, já revelou muitos objetos estelares até então desconhecidos.
Como explicar para uma pessoa afastada da ciência para que vale gastar em pesquisas astrofísicas? Qual é o significado prático dessa pesquisa?
- Tentar olhar além do horizonte é uma qualidade muito humana! Caso contrário, em que diferiríamos dos animais? Os investimentos no desenvolvimento de sistemas espaciais já trazem benefícios muito tangíveis para a economia nacional. Estou falando sobre rastrear o movimento dos vórtices atmosféricos, consertar e avaliar áreas de incêndios florestais do espaço, rastrear e prever o perigo de asteróides. A lista continua.
Além disso, um país sem astronomia desenvolvida não pode reivindicar ser uma grande potência mundial - estará condenado a confiar nas informações de outra pessoa, não terá incentivos para desenvolver sua base científica para a ciência fundamental. Tudo isso levará à degradação da sociedade e do país, ao seu atraso em relação a outros estados.
E a astronomia também é a ciência mais filosófica: temos que imaginar em que mundo e em que universo vivemos.
A maioria das escolas modernas não tem mais astronomia. O que você pensa sobre isso? Como, em sua opinião, um aluno moderno pode ser inspirado a estudar astrofísica e astronomia?
“Tanto o ensino de astronomia nas escolas quanto a qualidade dos livros didáticos deixam muito a desejar. A falta de astronomia nas escolas pode (e deve!) Ser compensada por uma exibição boa e sistemática de filmes populares de ciência e programas de televisão. Talvez tenha até um efeito maior do que estudar um livro chato apresentado por professores chatos.
Há uma série de grandes filmes da BBC sobre astronomia que deveriam ser comprados e exibidos com mais frequência na televisão.
Também seria bom criar programas de ensino interativos sobre astronomia na Internet, com a oportunidade de receber conselhos e respostas a perguntas de interesse de astrônomos especialistas qualificados.
Eu também gostaria que o país tivesse mais planetários - pelo menos em todas as cidades regionais! E nos planetários - círculos temáticos para os amantes da astronomia.
Um certo mínimo de conhecimento astronômico deve ser dado, é claro, na escola também - talvez complementando um livro de física com capítulos sobre o básico da estrutura do Universo e nosso sistema solar.
Quais são, na sua opinião, os principais mistérios da astrofísica moderna? A natureza dos buracos negros, a formação de exoplanetas?
- Um dos principais mistérios é a matéria escura, que não é visível, mas se manifesta em efeitos gravitacionais. A matéria visível são estrelas visíveis, aglomerados de estrelas, aglomerados de gás, e isso representa apenas 4% da substância do Universo! Todo o resto é matéria escura misteriosa e energia escura igualmente misteriosa. De qualquer forma, a exploração do nosso sistema solar traz constantemente novas surpresas e novas descobertas inesperadas. E no sistema solar, acredite, ainda existem muitas incógnitas.
Hoje existe um enorme fosso entre os cientistas e a sociedade. A astrofísica, por exemplo, é uma área que causa medo no humanista comum. Como essa lacuna pode ser superada e isso é possível em condições em que mesmo os físicos que trabalham em diferentes áreas nem sempre entendem o assunto da pesquisa uns dos outros?
A sociedade precisa assistir a filmes científicos populares sobre astronomia - então a lacuna diminuirá e o medo desaparecerá.
Quanto à especialização estreita - é inevitável, mas para isso se dá a formação universitária básica - o alicerce que facilita a troca e o engajamento em diversos campos de pesquisa.
Essa é justamente a vantagem de nosso sistema de formação de pessoal científico, desenvolvido nas décadas de 1950 e 1960. Ao contrário, por exemplo, da American, com sua especialização muito precoce e restrita.
E para as humanidades seria bom introduzir um curso mínimo obrigatório em matemática superior, porque este é um elemento básico da cultura geral - a cultura do pensamento! Haverá menos problemas de compreensão mútua, haverá menos desunião na sociedade.
Lembre-se de que, ao entrar para o corpo docente de humanidades da universidade, Lev Nikolaevich Tolstoy foi aprovado no vestibular em matemática. E ele ganhou um ingresso com o binômio de Newton!
Ekaterina Shutova
