Wawancara dengan penulis artikel yang paling banyak dikutip di dunia tentang astrofisika teoretis
Misteri apa yang disembunyikan dalam astrofisika modern, mengapa siswa humaniora perlu mempelajari matematika yang lebih tinggi dan bagaimana menginspirasi anak-anak sekolah modern untuk belajar astronomi, departemen ilmiah Gazeta. Ru diberitahu oleh penulis artikel yang paling banyak dikutip tentang astrofisika teoretis di dunia Nikolai Shakura - astrofisikawan Soviet dan Rusia, dokter Ilmu Matematika, Ketua Jurusan Astrofisika Relativistik SAI MSU.
Nikolai Ivanovich, tahun lalu Anda merayakan ulang tahun ke 70 Anda. Tapi mari kita ingat bagaimana pada tahun 1973 Anda, bersama dengan astrofisikawan Rashid Sunyaev, mengembangkan teori cakram akresi, yang merupakan dasar dari teori biner sinar-X modern, salah satu artikel yang paling banyak dikutip (lebih dari 7.000 referensi) tentang astrofisika dalam sejarah. Beritahu kami dengan kata-kata yang dapat dimengerti oleh seseorang tanpa pendidikan astrofisika, apa inti dari teori cakram akresi?
- Kata "accretion" pertama kali saya dengar di tahun ke-4, ketika saya mengambil topik makalah dari Zeldovich. Ternyata pertambahan hanyalah jatuhnya materi ke bintang di bawah pengaruh gravitasi. Semakin besar bintangnya, semakin kuat daya tariknya. Dan gaya tarik-menarik lubang hitam begitu besar bahkan seberkas cahaya yang dipancarkan oleh bintang seperti itu berbalik arah oleh gaya tariknya! Dan karena itu kita tidak dapat melihat atau mengamati bintang seperti itu.
Tapi justru fenomena pertambahan cakram yang memungkinkan kita mempelajari sesuatu tentang objek bintang yang tidak biasa ini. Faktanya adalah bahwa lebih dari separuh bintang di alam semesta tidak kesepian, seperti Matahari kita, tetapi dua kali lipat. Dan terkadang bahkan tiga kali lipat! Mereka berputar di sekitar pusat gravitasi bersama. Jika dalam pasangan bintang seperti itu salah satu bintang ternyata adalah lubang hitam, dengan daya tariknya yang kuat ia akan menarik atmosfer tetangganya. Dan karena kedua bintang ini berputar di sekitar pusat gravitasi yang sama, dan juga di sekitar sumbu rotasinya sendiri, massa gas yang mengalir ini berputar mengelilingi lubang hitam, membentuk cakram gas di sekitarnya. Pergerakan gas di dalam piringan ini terjadi dengan kecepatan luar biasa, yang menyebabkan tumbukan partikel gas. Dan, akibatnya, pemanasan gas yang kuat di disk.
Proses ini disertai dengan pelepasan tidak hanya panas, tetapi juga cahaya dalam rentang optik dan sinar-X.
Kami sudah dapat mengamati cakram gas bercahaya, karena terletak agak jauh dari lubang hitam, dan lubang hitam tidak dapat menangkap radiasi dari cakram. Dengan mengamati radiasi dari piringan akresi ini, kita dapat belajar banyak tentang lubang hitam itu sendiri dan proses fisik di sekitarnya, serta menghitung massa lubang hitam, kecepatan rotasinya, dan banyak lagi.
Bersama dengan Rashid Sunyaev (dulu, seperti saya, mahasiswa pascasarjana Zeldovich, sekarang Sunyaev adalah akademisi) pada awal tahun 70-an abad lalu, kami pertama kali menghitung kemungkinan spektrum emisi dari piringan akresi semacam itu. Ternyata sebagian besar energi dipancarkan dalam rentang sinar-X dari spektrum elektromagnetik. Hampir bersamaan, hasil perhitungan kami dikonfirmasi dengan mengamati cakram akresi dengan instrumen yang dipasang pada satelit Amerika Uhuru.
Video promosi:
Pada tahun 1963 Anda memasuki departemen fisika Universitas Negeri Moskow dengan gelar di bidang astronomi. Namun, orang tua Anda tidak terkait dengan ilmu eksakta. Lalu bagaimana keputusan untuk mempelajari astrofisika datang?
- Ya, orang tua saya tidak terhubung langsung dengan ilmu eksakta. Tetapi ayah saya adalah seorang prajurit garis depan dan mantan kapal tanker. Dia sangat fasih dalam teknologi, dan kami, keempat putranya, mewariskan minat dalam teknologi dan ilmu eksakta.
Juga, saya beruntung dengan para guru. Dan meskipun saya tidak belajar di ibu kota, tetapi di sekolah menengah di sekolah saya (di Belarus, di desa Parichi, dekat Bobruisk), matematika diajarkan oleh seorang guru yang luar biasa, Alfred Viktorovich Baranovsky.
Tidak ada yang mendengar tentang tutor pada tahun-tahun itu, tetapi tingkat pengajaran bahkan di sekolah desa sedemikian rupa sehingga mereka yang ingin melanjutkan pendidikan dapat bersaing di universitas mana pun - hingga Universitas Negeri Moskow.
Suatu ketika, ketika masih menjadi siswa kelas 11, di toko buku Bobruisk saya melihat buku "Matematika yang Lebih Tinggi untuk Pemula" karya Yakov Borisovich Zeldovich. Saya mulai melihatnya dengan penuh minat - saya ingin menemukan bagian yang menunjukkan cara menghitung fungsi maksimal dan minimum. Guru Alfred Viktorovich sangat membuat kami penasaran! Ketika kami lulus topik ini di sekolah, dia berkata: "Tetapi dengan metode matematika yang lebih tinggi, perhitungan seperti itu menjadi lebih mudah dan lebih indah."
Kemudian saya bahkan tidak dapat membayangkan bahwa hanya dalam empat tahun, Akademisi Zeldovich akan menjadi penasihat ilmiah saya.
Anda adalah otoritas dunia yang diakui di bidang astrofisika teoretis modern, Anda adalah anggota International Astronomical Union dan European Astronomical Society. Pernahkah Anda ingin meninggalkan Rusia dan melanjutkan studi astrofisika di luar negeri?
- Astronomi adalah ilmu internasional, tidak terbagi menjadi bahasa Jerman, Inggris dan Perancis. Tidaklah begitu penting di mana seorang astronom bekerja, yang penting adalah apa hasilnya dan apa kontribusinya bagi khazanah umum pengetahuan manusia tentang alam semesta.
Saya seorang ahli teori, dan untuk pekerjaan saya membutuhkan kepala saya sendiri, komputer dan akses ke publikasi terbaru (yang disediakan Internet dengan cukup baik). Oleh karena itu, tidak perlu pergi ke suatu tempat. Dan, omong-omong, akhir-akhir ini kerjasama internasional antara astrofisikawan telah terjalin dengan baik, kami melakukan kerja sama, kami sering bertemu untuk membahas masalah ilmiah.
Selama bertahun-tahun Anda telah membaca kursus khusus untuk mahasiswa Departemen Astronomi Departemen Fisika Universitas Negeri Moskow, bekerja dengan mahasiswa dan mahasiswa pascasarjana, mempersiapkan calon mahasiswa sains. Apakah menurut Anda tingkat siswa telah menurun atau meningkat baru-baru ini? Dan mengapa?
- Sebelumnya, ada kompetisi besar-besaran untuk fakultas ilmu alam di Universitas Negeri Moskow - 8-10 orang per kursi. Pemilihannya adalah yang terkuat, yang terkuat masuk. Tetapi di belakang mode umum fisika ini, banyak anak yang terlatih dengan baik, tetapi pada saat yang sama anak-anak yang kurang termotivasi memasuki universitas. Banyak dari fisikawan ini terjun ke bisnis pada tahun 90-an.
Sekarang persaingan telah menjadi lebih kecil, tetapi amatir astronomi yang sebenarnya memasuki universitas. Siswa yang luar biasa dan kuat datang kepada saya untuk mengambil topik untuk makalah dan tesis!
Topik apa yang sedang Anda kerjakan saat ini?
Saat ini saya terus menyelidiki berbagai jenis cakram akresi kompleks.
Bagaimana menurut Anda keadaan astrofisika modern di negara kita?
- Astrofisika Rusia sekarang menghadapi sejumlah kesulitan. Secara khusus, negara kita mengalami kesulitan dalam mendanai ilmu pengetahuan. Masalah-masalah ini telah mempengaruhi astronomi pengamatan: teleskop modern sangat mahal harganya. Namun demikian, Universitas Negeri Moskow baru-baru ini membangun sebuah observatorium yang sangat bagus dengan teleskop modern di dekat Kislovodsk. Kami memiliki harapan tinggi untuk observatorium ini.
Hasil yang baik diperoleh oleh jaringan otomatis teleskop kecil yang dikembangkan di negara kita di bawah kepemimpinan profesor Universitas Moskow Vladimir Lipunov - sistem Master, yang dengannya seseorang dapat terus mengamati langit di banyak bagian dunia. Sistem ini, omong-omong, telah mengungkap banyak objek bintang yang sebelumnya tidak diketahui.
Bagaimana menjelaskan kepada seseorang yang jauh dari sains, apa gunanya menghabiskan waktu untuk penelitian astrofisika? Apa arti praktis dari penelitian semacam itu?
- Mencoba melihat melampaui cakrawala adalah kualitas yang sangat manusiawi! Jika tidak, bagaimana kita akan berbeda dari hewan? Investasi dalam pengembangan sistem antariksa sudah memberikan manfaat yang sangat nyata bagi perekonomian nasional. Saya berbicara tentang melacak pergerakan pusaran atmosfer, memperbaiki dan menilai area kebakaran hutan dari luar angkasa, melacak dan memperkirakan bahaya asteroid. Daftarnya terus berlanjut.
Selain itu, negara tanpa astronomi yang maju tidak dapat mengklaim peran kekuatan dunia yang besar - akan hancur jika mengandalkan informasi orang lain, tidak akan memiliki insentif untuk mengembangkan basis ilmiahnya untuk sains fundamental. Semua ini akan menyebabkan degradasi masyarakat dan negara, tertinggal dari negara lain.
Dan astronomi juga merupakan ilmu yang paling filosofis: kita harus membayangkan di dunia apa dan di alam semesta apa kita hidup.
Kebanyakan sekolah modern tidak lagi memiliki astronomi. Apa pendapat Anda tentang ini? Menurut Anda, bagaimana seorang anak sekolah modern dapat terinspirasi untuk mempelajari astrofisika dan astronomi?
“Baik pengajaran astronomi di sekolah maupun kualitas buku teks meninggalkan banyak hal yang diinginkan. Kurangnya astronomi di sekolah dapat (dan seharusnya!) Diimbangi dengan pemutaran film sains populer dan program televisi yang baik dan sistematis. Mungkin itu bahkan akan memiliki efek yang lebih besar daripada mempelajari buku teks membosankan yang disajikan oleh guru yang membosankan.
Ada serangkaian film hebat BBC tentang astronomi yang harus dibeli dan ditayangkan lebih sering di televisi.
Ada baiknya juga untuk membuat program pendidikan interaktif tentang astronomi di Internet dengan kemampuan untuk menerima saran dan jawaban atas pertanyaan yang menarik dari ahli astronomi-ahli yang berkualifikasi.
Saya juga ingin negara ini memiliki lebih banyak planetarium - setidaknya di setiap kota regional! Dan di planetarium - lingkaran tematik untuk pecinta astronomi.
Pengetahuan astronomi minimum tertentu harus diberikan, tentu saja, di sekolah - mungkin dengan melengkapi buku teks fisika dengan bab-bab tentang dasar-dasar struktur Alam Semesta dan Tata Surya kita.
Menurut Anda, apa misteri utama astrofisika modern? Sifat lubang hitam, pembentukan exoplanet?
- Salah satu misteri utama adalah materi gelap, yang tidak terlihat, tetapi memanifestasikan dirinya dalam efek gravitasi. Materi tampak adalah bintang tampak, gugus bintang, gugus gas, dan ini hanya 4% dari substansi alam semesta! Segala sesuatu yang lain adalah materi gelap misterius dan energi gelap yang sama misteriusnya. Bagaimanapun, eksplorasi tata surya kita terus-menerus menghadirkan kejutan baru dan penemuan tak terduga baru. Dan di tata surya, percayalah, masih banyak hal yang belum diketahui.
Saat ini ada jurang pemisah yang sangat besar antara ilmuwan dan masyarakat. Astrofisika, misalnya, adalah bidang yang menimbulkan ketakutan di kalangan humanis pada umumnya. Bagaimana kesenjangan ini dapat diatasi dan mungkinkah dalam kondisi ketika fisikawan yang bekerja di bidang yang berbeda tidak selalu memahami subjek penelitian masing-masing?
Masyarakat perlu menonton film sains populer tentang astronomi - kemudian celah akan menyempit dan ketakutan akan hilang.
Adapun peminatannya yang sempit - memang tidak bisa dihindari, namun untuk itu diberikan pendidikan dasar universitas - landasan yang memudahkan untuk berpindah dan dengan mudah terlibat dalam berbagai bidang penelitian.
Inilah keunggulan sistem pelatihan tenaga ilmiah kami, yang dikembangkan pada 1950-an dan 1960-an. Tidak seperti, misalnya, orang Amerika, dengan spesialisasi yang terlalu dini terfokus secara sempit.
Dan untuk humaniora, akan lebih baik untuk memperkenalkan mata pelajaran wajib minimum dalam matematika yang lebih tinggi, karena ini adalah elemen dasar dari budaya umum - budaya berpikir! Masalah dalam saling pengertian akan lebih sedikit, dan perpecahan dalam masyarakat akan berkurang.
Ingatlah bahwa, saat memasuki fakultas humaniora universitas, Lev Nikolaevich Tolstoy lulus ujian masuk matematika. Dan dia mendapat tiket dengan binomial Newton!
Ekaterina Shutova
