Прямо сейчас
СМОТРИТЕ ДАЛЕЕ
Написать в прямой эфир

Сергей Шандарин: Структура Вселенной намного проще, чем мозг

06:35, 3 декабря 2017

Гости

Сергей Шандаринпрофессор Университета штата Канзас (США)

Ольга Орлова: В Москве на ярмарке "Non/fiction" была представлена книга "Люди мира. Русское научное зарубежье". В ней собраны биографические очерки об ученых, покинувших Россию в разные периоды XX века. С одним из героев этой книги, космологом, профессором Канзасского университета Сергеем Шандариным мы беседуем по гамбургскому счету.

Здравствуйте, Сергей Федорович. Спасибо, что пришли к нам в студию.

Сергей Шандарин: Здравствуйте, Оля. Мечтал прийти сюда.

Сергей Шандарин. Родился в деревне Усково Московской области в 1947 году. В 1971 году окончил Московский физико-технический институт. Ученик и соавтор выдающегося советского физика, академика РАН Зельдовича. В 1974 году защитил кандидатскую диссертацию по космологии. В 1984 году – докторскую. В Москве работал в Институте прикладной математике имени Келдыша и в Институте физических проблем имени Капицы. Его работы в ведущих мировых журналах, включая "Успехи физических наук", "Nature" и "Reviewsofmodernphysics" стали классикой космологии. С 1989 года работает в Канзасском университете. В 2001 году избран почетным членом Американского физического общества за инициирующие работы в теории гравитационной неустойчивости, в особенности способствующие нашему пониманию образования сверхскоплений галактик во Вселенной.

О.О.: Книга, в которой собраны биографические очерки об ученых, которые покинули Россию в разные годы, называется "Люди мира. Русское научное зарубежье". А как вы считаете, это правильное название? У нас сейчас принято всех ученых называть "российские ученые" или "ученые российского происхождения". Правильно ли говорить "русское научное зарубежье".

С.Ш.: Я думаю, это проблемы исключительно внутренние. Потому что я перевел бы "российский" - "russian" и "русский" - "russian", и, например, для американцев это было бы одно и то же. Я лично привык больше к "русскому", чем к "российскому".

О.О.: Русская научная школа?

С.Ш.: Да. У меня нет проблем с ethnicity.

О.О.: Несмотря на то, что ученые, которые уезжали, они все были разной национальности и разного происхождения. Это могли быть грузины, армяне, украинцы, евреи. Но все равно в международном понятии они существуют как "русский физик", "русский химик".

С.Ш.: Да. У меня руководитель был Зельдович Яков Борисович, и все его считают Russian.

О.О.: Смотрите, вы были из тех, кого считали в 1990-е годы везунчиками. Вы были, наверное, чуть ли не первым академическим сотрудником, кого выпустили всей семьей. Вы были один из первых, кто так рано получил позицию постоянного профессора. Многие ваши коллеги за то, чтобы получить постоянную позицию, им приходилось на это тратить годы и очень большие усилия. У вас это было как-то довольно быстро и сразу. Вам было 42 года. Если бы вы не уехали, что было бы?

С.Ш.: Моя судьба была бы абсолютно другой. Я сомневаюсь, что я бы смог приспособиться к жизни здесь и стать бизнесменом. Это абсолютно не мое. Заниматься тем, чем я занимался (космологией)… Уже было ясно до отъезда, что это практически невозможно. После того, как я пробыл в США год, события в России показали, что так оно и есть. А через два года стало в некоем смысле еще хуже. И я считаю, что я спас себя в той профессии, в которой я занимаюсь.

О.О.: Вы спасли себя как ученого?

С.Ш.: Да. Конечно. Я просто знаю, насколько было трудно выживать тем, кто остались. Некоторые, конечно, так или иначе выжили, прожили героическую жизнь в России. Но, конечно, больше возможностей и больше участия в конференциях, более быстрых публикаций, поездки в Европу, после того как эмиграционные дела уладились свободно. Не надо ни визы, ничего. Все это, конечно, облегчает жизнь. В моей жизни произошли очень сильные изменения уже в 1989 году. Умер мой руководитель Яков Борисович Зельдович. И группа, которую он возглавлял, уже была разбросана по разным институтам. И дальше жизнь показала, что практически те, кто занимался близкой мне тематикой, кто оказался в Англии, кто в Соединенных Штатах. Часть людей уехали в Копенгаген. Они вернулись потом. Но 10 лет они прожили в Копенгагене. Так что я был бы, наверное, один. А одному очень трудно.

О.О.: В одном из своих интервью лет 10-12 назад, когда я вас спросила о том, чем космологи вообще от астрофизиков отличаются, вы тогда сказали, что нас, космологов, не интересуют такие мелкие объекты, как звезды и галактики. И это звучит совершенно удивительно для человека, который находится вне космологии. Потому что обычные люди привыкли, что есть звезды, вокруг них планеты. Звезды образуют галактики. Максимум, что ты можешь еще себе представить – есть еще какие-то скопления галактик. Дальше начинается просто хаос. Это и есть Вселенная. Когда ты слушаешь космолога, выясняется, что это не так.

С.Ш.: Это не так. Вселенная – видимая ее часть. Она размером почти 14 млрд световых лет. Световой год – это расстояние, которое свет проходит за 1 год. Для сравнения, расстояние от Луны до Земли свет проходит за 1 секунду. А галактики – это обычно сотни тысяч световых лет. А тех миллиард. Это почти в миллион раз больше. Мы изучаем структуры, которые сравнимы с размером Вселенной, а некоторые, как космическая паутина, заполняют практически всю видимую Вселенную. Зельдович в 1970 году написал две короткие даже не статьи, а заметки, где он предложил новую теоретическую модель, как описывать рост плотности в отдельных местах, из которых мы думаем, что потом образовались структуры. И его модель выглядит очень простой. Заняло десяток лет, а, может быть, и больше, в точности распутать, что же она предсказывает. Даже Зельдович сам, предложив модель, не понимал всех следствий. А вот эти следствия состояли в том, что, кроме скопления галактик, которые астрономы считали самыми большими объектами во Вселенной, есть еще такие волокна, нити, которые соединяют все эти скопления в одну единую сеть. И, к тому же, он предсказал, что есть еще и структуры, которые он назвал "блинами", потому что они очень тонкие и простираются, соединяя эти волокна друг с другом. Получается такая сложная структура.

О.О.: А из чего волокна состоят?

С.Ш.: Волокна состоят, во-первых, из темной (или невидимой) материи. Так называемое темное вещество. Я предпочитаю называть его невидимым. Потому что оно не излучает и не поглощает электромагнитных волн. Поэтому мы его увидеть не можем. Мы можем его обнаружить только по гравитационному влиянию на другие объекты, например, на галактики. Галактики мы можем, конечно, наблюдать. Звезды светятся, и мы это видим.

И часть космологического вещества – это не такое, как на Земле, потому что, из чего сделана земля и мы – это составляет максимум 0,03% всего вещества. А темное вещество составляет почти 30%.

О.О.: И вот эти 30% образуют эти так называемые нити?

С.Ш.: Да. Они образуют и нити, и стенки, и то, что называются гало – концентрации этого вещества, более компактные.

О.О.: А блины?

С.Ш.: Блины – это стенки.

О.О.: То есть у нас есть нити и есть стенки. Стенки – это блины, а нити – это волокна.

С.Ш.: Да.

О.О.: И этим пронизана вся Вселенная.

С.Ш.: Да. И это показывают все расчеты.

О.О.: Но ведь, когда вы уезжали, Зельдович уже это предложил. Потом, когда Зельдовича уже не стало, что надо было сделать, что надо было доказать?

С.Ш.: С самого начала, то есть с 1970 года практически все, особенно теоретики западных стран – Англии, США и др. это отрицали. Они не понимали. Зельдович опередил развитие этой части космологии приблизительно лет на 20-30. Я тогда был студентом, потом – аспирантом. Когда он вручил мне правку статьи о блинах, он мне сказал: "Сережа, вам поручается доказать всему миру, что это правильная модель".

О.О.: Мог ли он себе представить, что вы его реализуете буквально?

С.Ш.: Тогда, наверное, нет. И несколько человек работали над этой проблемой. Но я, наверное, оказался наиболее упорным или упертым, продолжал работать. И я думаю, что сейчас это общепринятая картина в мире. Ее получают все. А тогда только русская школа.

О.О.: Скажите, а с вами вместе и с Яковом Борисовичем Зельдовичем работал над теорией Блинов Арнольд. Что его привлекло? Зачем этому математику понадобилась физическая теория? Каков его вклад?

С.Ш.: Уравнения, которые написал Зельдович, выглядят очень просто. Но увидеть, что они предсказывают, оказалось очень трудно. И первое продвижение случилось, когда были сделаны первые численные расчеты в рамках этого приближения. Вот они и показали, что там структура очень сильно отличается от того, что ожидали. То есть вот эти скопления, и все. Как клецки в супе, не связанные друг с другом. И он до конца не понимал сам, а что же будет дальше. Зельдович поговорил с Арнольдом. И Арнольд очень заинтересовался этим. И он это встречал с большим энтузиазмом. И, наверное, увеличил энтузиазм Зельдовича. И в какой-то момент он мне сказал: "Я поговорил с Владимиром Игоревичем. Так что вы должны с ним связаться как можно быстрее и показть его картинки". И так началась и моя работа с Арнольдом.

Арнольд математически строго доказал, что вот эти самые компоненты (4 компонента) филламентов, нитей, волокон и стен соединяются друг с другом в трехмерии всего примерно дюжиной разных способов. И все.

О.О.: А давайте посмотрим тогда еще видео. Что мы здесь видим?

С.Ш.: Здесь мы видим один и тот же численный расчет. Но с одной стороны тут показано распределение плотности. И красные шарики можно ассоциировать со скоплениями галактик, если они большие, или со отдельными галактиками, если они малые.

А с левой стороны показана другая характеристика. И вот здесь это сравнивается. Другая характеристика состоит в том, что темное вещество не сталкивается, потоки его могут проходить друг сквозь друга, и образуются области, где потоков много. И вот это мы показали.

О.О.: То есть мы сейчас видим трехмерную модель самых крупных структур во Вселенной, самых крупномасштабных, что во Вселенной есть самого огромного.

С.Ш.: Да.

О.О.: И вот эти красные точечки – это скопления галактик?

С.Ш.: Большие скопления галактик. А маленькие – галактики.

О.О.: Получается, сколько времени ушло у вас и ваших коллег, для того чтобы теория блинов Зельдовича заняла свое достойное место в общей космологической картине, и как теперь это выглядит?

С.Ш.: Кратко ответить – много времени. В первые 20 лет, с 1970 практически до смерти Зельдовича, на эту статью, может быть, набралось от силы 20 ссылок за 20 лет. И это в основном были ссылки людей из его группы (мои, Дорошкевича и других). Сейчас на эту работу ссылаются каждый год сотни ссылок. Хотя с тех пор прошло 50 лет. Вот только сейчас она достигла своей славы. Этим пользуются, люди понимают. И я думаю, что как раз мой отъезд помог этому. Я продолжал этим заниматься, несмотря ни на что. Но, живя в Соединенных Штатах и имея возможность участвовать в большем числе научных конференций во всем мире (в основном это была Европа, Канада и США)…

О.О.: А давайте теперь посмотрим уже теперь как бы последнюю уточненную модель.

С.Ш.: Вот это трехмерная модель посчитана. Показана сферическая область. И мы как бы летим сквозь это. И вы видите, как мы пересекаем некоторые облака. Это мы пересекаем стены. Вы видите, конечно, вытянутые структуры – это те самые волокна. И вы видите концентрацию. Например, слева большая концентрация, наверное, в этом масштабе будет соответствовать скоплению галактик. Видеть это даже в численном расчете, в котором вся информация известна, довольно трудно. Потому что стены здесь сделаны намеренно очень прозрачными, иначе бы они закрыли всю картинку. Модель Зельдовича, или теория Зельдовича, дала нам язык и все концепции, которые мы сейчас наблюдаем в более надежных численных расчетах.

О.О.: Сергей Федорович, а вот те ваши коллеги-космологи, которые занимаются Мультивселенной, вот там такая структура с нитями, с этими волокнами и со стенками, с блинами, считается, что в других вселенных это так же воспроизводится? Применима ли теория блинов к теории Multiverse?

С.Ш.: Если другие вселенные похожи на нашу, то будет то же самое по своим параметрам, но могут быть и другие совсем вселенные. Они могут, например, расширяться быстрее, чем наша Вселенная.

О.О.: И что? И у них тогда не будет, например, этой космической паутины?

С.Ш.: Если эта вселенная быстро расширяется, то не будет. Потому что если маленькие возмущения, они не смогут вырасти из-за расширения Вселенной. Могут быть вселенные, которые расширяются медленнее, и тогда произойдет эволюция гораздо дальше. Следующий вопрос – какая роль в тех вселенных, какую роль играет темная энергия, которая заставляет нашу Вселенную сейчас расширяться быстрее, чем в недавнем прошлом?

О.О.: А вы считаете, что Вселенная одна?

С.Ш.: Это трудно сказать. Будет ли это доказано? Потому что модели на определенной стадии – это интересные предложения. Но чтобы модель стала теорией, нужно, чтобы она встала на более надежную основу. Вот что произошло с приближением Зельдовича? Она была просто моделью. И многие люди ее отвергали. Часть ее защищала. А сейчас ее приняли. Она стала теперь теорией, или основой теории.

Оказалось, это было большим сюрпризом, что такие структуры, которые мы связываем с самыми большими структурами во Вселенной, оказывается, они существуют и в совершенно далеких от космологии научных областях. В частности, волокна наших нейронах выглядят очень похоже.

О.О.: Давайте посмотрим слайд, как это сравнение выглядит.

С.Ш.: Я в своих докладах, когда показываю этот слайд, я предлагаю угадать, в этой численной модели этих больших структур и волокон – где мозг, а где Вселенная размерами сотни мегапарсек. Ответ я сам дам. Справа – это структура во Вселенной, а слева – это нейроны нашего мозга.

О.О.: А у вас как бывает? Слушатели обычно угадывают?

С.Ш.: По-разному.

О.О.: Бывает, ошибаются?

С.Ш.: Бывает, ошибаются.

О.О.: Самая крупная структура во Вселенной. И наш мозг. Казалось бы. Как это можно трактовать?

С.Ш.: Это означает, что такие структуры обладают какой-то очень большой математической универсальностью, которая, может быть, еще не понята. Я думаю, что вот это предчувствовал Арнольд, что это может быть интересным математическим объектом, который в силу своей абстрактности в некотором смысле может проявляться в совершенно разной обстановке. Ничего же общего практически нет в нашем мозгу со структурами во Вселенной, которые возникают вследствие…

О.О.: А геометрически это выглядит одинаково.

С.Ш.: А геометрически это выглядит одинаково.

О.О.: А где такие похожие структуры еще наблюдаются?

С.Ш.: Такой пример есть в фотографии глинистой поверхности, которая трескается. И там структура очень похожа на двумерную структуру, которую мы моделировали.

О.О.: А вы как считаете, что устроено сложнее – Вселенная или мозг.

С.Ш.: Если не брать, что Вселенная включает в себя мозги всех людей, например, на Земле, и, может быть, других существ где-нибудь, то тогда, конечно, Вселенная. Но если понимать это в смысле структуры Вселенной, конечно, она проще. Она возникла под действием очень простой силы по своей математической структуре. Гравитационной силы. Причем, здесь даже не нужна общая теория относительности Эйнштейна, а все описывается ньютоновской гравитацией. Она очень проста по себе. В сочетании с движением, которое описывается уравнением Эйлера, и дает вот такие структуры. Мозг возник. И там не было движения. Волокна, как мы знаем, просто растут. Совершенно другие механизмы, совершенно другая… Все это в основном электромагнитные взаимодействия и биологические процессы. Так что ожидать, что тут полное подобие… Но, тем не менее, это любопытно. Может быть, когда-нибудь какой-нибудь математик вроде Арнольда, его калибра, это дело распутает.

О.О.: Возвращаясь к книге, получилось так, что наказ Зельдовича вы выполнили. То есть то, что он просил доказать всему миру, что теория блинов верна, это…

С.Ш.: Я думаю, что в значительной степени выполнил. Я бы, честно говоря, имею к себе претензию – надо было бы побыстрее это сделать.

О.О.: А что бы вы тогда сформулировали как самая большая загадка сейчас в космологии?

С.Ш.: Самая большая загадка космологии…

О.О.: Поставьте задачу тем, кто дальше будет этим заниматься.

С.Ш.: Я думаю, что если бы вы спросили наших коллег, которые присутствуют в этой книге (Линде, Муханова, Веленкина), то они бы, наверное, сказали, что нужно понять как следует этот Multiverse.

О.О.: Мультивселенную. А вы?

С.Ш.: А я смотрю на это со своей колокольни. Мне более интересно более досконально и более точно установить вот эти… Там много вопросов есть по-прежнему. Эти волокна в какой-то момент начинают собираться в такие клубки, я бы сказал. Вот как это происходит? Это уже далеко за пределами теории Зельдовича. Но это тоже интересно. И дальше как это влияет на концентрацию темного вещества. И если мы узнаем досконально распределение вещества, например, в галактиках, то это будет легче обнаружить в лабораториях или в наблюдениях.

О.О.: А разве физическая природа темной энергии, темной материи не есть самая большая загадка космологии?

С.Ш.: Некоторые скажут, что да. Физики высоких энергий или элементарных частиц скажут: да, это две самых больших проблемы в физике.

О.О.: Спасибо большое. У нас в программе был доктор физико-математических наук, профессор Канзасского университета Сергей Шандарин.

1 комментарий

Выпуски программы

Выпуски программы

ГОСТИ

  • Михаил Данилов главный научный сотрудник Физического института имени Лебедева РАН, академик РАН
  • ГОСТИ

  • Павел Подкосов генеральный директор издательства "Альпина нон-фикшн"
  • ГОСТИ

  • Майкл Шермер американский научный популяризатор, лектор Калифорнийского университета, издатель журнала "Скептик"
  • ГОСТИ

  • Владимир Липунов доктор физико-математических наук, профессор кафедры астрофизики МГУ им. Ломоносова
  • ГОСТИ

  • Екатерина Шульман доцент кафедры государственного управления РАНХиГС, специалист по проблемам законотворчества
  • ГОСТИ

  • Ирина Делюсина палеоклиматолог, научный сотрудник Факультета наук о Земле и планетах Калифорнийского университета
  • ГОСТИ

  • Ольга Ускова заведующая кафедрой Перспективных компьютерных технологий НИТУ МИСиС, президент компании "Когнитивные технологии"
  • ГОСТИ

  • Вадим Полонский член-корреспондент РАН, директор Института мировой литературы РАН
  • ГОСТИ

  • Михаил Данилов главный научный сотрудник Физического института имени Лебедева РАН, академик РАН
  • ГОСТИ

  • Игорь Макаров доктор медицинских наук, руководитель отделения детской психиатрии Национального медицинского исследовательского центра психиатрии и неврологии им. В.М. Бехтерева
  • ГОСТИ

  • Александр Марков доктор биологических наук, заведующий кафедрой Биологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова
  • ГОСТИ

  • Александр Сергеев директор Института прикладной физики в Нижнем Новгороде, академик РАН
  • ГОСТИ

  • Алексей Иванченко руководитель Лаборатории физики Политехнического музея
  • ГОСТИ

  • Алексей Хохлов проректор МГУ им. Ломоносова, академик РАН
  • ГОСТИ

  • Алексей Старобинский главный научный сотрудник Института теоретической физики им. Ландау, академик РАН
  • ГОСТИ

  • Александра Архипова кандидат филологических наук, старший научный сотрудник Школы актуальных гуманитарных исследования РАНХиГС
  • ГОСТИ

  • Леонид Бородкин член-корреспондент РАН, руководитель Центра экономической истории Исторического факультета МГУ
  • ГОСТИ

  • Олег Орлов директор Института медико-биологических проблем, академик РАН
  • ГОСТИ

  • Александр Семенов гидробиолог, руководитель проекта "Акватилис", лауреат премии "За верность науке" 2015 года
  • ГОСТИ

  • Петр Арсеев член-корреспондент РАН, главный научный сотрудник ФИАН им. Лебедева
  • ГОСТИ

  • Николай Гринцер директор Школы актуальных гуманитарных исследований РАНХИГС, член-корреспондент РАН
  • Показать еще
    Суд не принял иск Кашина по делу Telegram Спор о тайне переписки не затрагивает интересы истца
    вчера
    Лидера движения SERB арестовали на 7 суток На этот же срок арестован активист движения Горошко
    вчера
    вчера
    У пьяных водителей возьмут кровь Определены пороговые показатели степени опьянения
    вчера

    ГОСТИ

  • Леонид Ольшанский вице-президент "Движения автомобилистов России", адвокат
  • Петр Шкуматов координатор движения "Общество Синих Ведерок"
  • вчера
    Аптеки обяжут маркировать лекарства в 2018 году Дорогие препараты получат метки первыми
    вчера
    Ученые МГУ разработали квантовый телефон Изобретение уже протестировано
    вчера
    Общественники Москвы предлагают развивать программу для активных пенсионеров Отмечены успешные практики ресоциализации пожилых людей
    вчера

    ГОСТИ

  • Ирина Волынец председатель Всероссийского общественного движения "Национальный родительский комитет"
  • Ретроспектива выдающихся поэтов Николай Александров с обзором сборников стихов и книг о поэтах
    вчера

    ГОСТИ

  • Алексей Ульянов директор "Института повышения конкурентоспособности", кандидат экономических наук
  • ГОСТИ

  • Дмитрий Андреянов корреспондент (г. Ростов-на-Дону)
  • Любовь Коренева корреспондент (г. Самара)
  • Олег Семенов руководитель проекта "Стадион - наш общий дом"
  • Ирина Ульянова корреспондент (г. Волгоград)
  • ГОСТИ

  • Оксана Синявская заместитель директора Института социальной политики ВШЭ
  • ГОСТИ

  • Андрей Сафонов руководитель Ивановского городского фотографического клуба.
  • В России ограничат рост тарифов на электричество Такое поручение дал Владимир Путин
    вчера
    Показать еще

    Сообщение сайта

    СВЯЗАТЬСЯ С РЕДАКТОРОМ

     
    *Поля отмеченные знаком «звездочка» обязательны для заполнения

    НАПИСАТЬ В ПРЯМОЙ ЭФИР

    Авторизация

    Регистрация
    Восстановить пароль
    *Поля отмеченные знаком «звездочка» обязательны для заполнения

    Регистрация

    *Поля отмеченные знаком «звездочка» обязательны для заполнения

    Восстановление пароля

    Введите адрес почты, который использовали для регистрации, и мы отправим вам пароль.

    Редактирование записи

    Восстановление пароля

    Введите новый пароль и нажмите соxранить

    Новая запись в раздел дежурные

    ОТВЕТИТЬ НА ВОПРОС

    КОД ВИДЕО

    Выберите размер

    twitter vk banner instagram facebook new-comments about:blank