«Наука существует не только ради открытий»: как стать астрофизиком и почему земляне до сих пор не нашли разумную жизнь во Вселенной

Узнавать новое о Солнечной системе, поисках внеземной жизни и происхождении Вселенной интересно всем. В интервью «Вокруг света» астрофизик, профессор РАН и популяризатор науки Сергей Попов рассказал, как он пришел в профессию, какие открытия в области астрофизики могут быть совершены в обозримом будущем и почему не стоит строго судить фантастические фильмы о космосе.

«Сегодня астрофизика — основная часть астрономии»

Каким был ваш путь в астрофизику?

— В СССР традиционным был путь через раннее увлечение астрономией и астрономические кружки. Лет в 12 я увлекся астрономией, просто читая детскую энциклопедию. Я понял, что мне это интересно, нашел такой кружок и начал заниматься. И интерес не ослабевал, а только усиливался, так что дальше дорога была определена — астрономическое отделение физического факультета МГУ.

Астрофизика и астрономия — в чем разница?

Какие инструменты для исследований используют астрофизики?

— Астрофизика — единственная наука, которая может только наблюдать за объектами исследований, но не может проводить прямые эксперименты. Основным инструментом остаются телескопы — земные и космические. К последним относятся, например, знаменитый «Хаббл», работающий на орбите Земли более 30 лет, и «Джеймс Уэбб», который вступил в строй в 2022 году.

Астрономы наблюдают во всех диапазонах электромагнитного спектра — от радио- до гамма-диапазона. Кроме того, есть установки для детектирования гравитационных волн (LIGO и VIRGO), нейтрино, космических лучей. Всё это поступает к нам из космоса и приносит информацию об астрофизических объектах, позволяет изучать их природу и физику.

«Есть две дороги, ведущие в астрономию»

Как вы относитесь к тому, что астрономия в школе преподается по остаточному принципу?

— Я противник обязательного курса астрономии в школе именно потому, что она всегда будет изучаться по остаточному принципу. А что отдельного курса нет — ничего страшного. Если вдуматься, в России в некотором смысле самая главная наука — геология, потому что от ресурсов зависит очень многое, но никакого курса геологии в школе нет. А при этом есть огромное количество геологов, намного больше, чем астрономов.

Астрономию вполне можно изучать как курс по выбору или часть других курсов, я сам преподавал ее в школе почти 10 лет. Она может служить замечательной иллюстрацией физики. Астрономические примеры — это красиво, интересно и просто мотивирует учеников, я сам это видел. Физические формулы лучше усваиваются, если не из точки А в точку Б вылетел кирпич, но в качестве иллюстрации дан реальный астрономический пример. Это относится и к естествознанию, математике и химии.

Допустим, человек решил, что у него душа лежит к астрофизике. Куда ему идти учиться?

— Есть две дороги, ведущие в астрономию. Первая — астрономические факультеты отделения вузов, они есть в Москве, Петербурге, Казани, Екатеринбурге. Второй путь — отучиться по физической специальности и пойти в астрономическую аспирантуру, ведь именно там человек становится ученым.

Например, можно отучиться в МФТИ и потом пойти работать в Институт космических исследований или в Лебедевский физический институт. Можно в Петербурге окончить Политех или СПбГУ и потом трудиться в физико-техническом институте. Можно учиться в Иркутске, там есть сильные группы по космическим лучам и физике частиц. В общем, ближайшая серьезная цель — хорошая аспирантура с реально сильными руководителями-астрофизиками, таких мест в стране много.

А что потом? Где и как можно работать?

— Фундаментальная наука в норме — одна из самых интернациональных областей деятельности. Можно работать в своей стране, можно приобретать опыт за рубежом — и это очень полезно. Специфика работы может быть разной. Одни занимаются наблюдениями, другие — теорией, можно сочетать и то, и другое.

Теория часто включает в себя компьютерное моделирование, есть также много компьютерной работы с данными наблюдений (Data Science), в астрономии это очень развитая область. Так что в эту сферу часто попадают IT-специалисты, у которых нет базового астрономического и физического образования.

Наблюдатели могут работать где-то в обсерваториях высоко в горах, а могут — в институтах и университетах на равнине, периодически приезжая в обсерватории. Написание заявок на наблюдение, работа с данными, осмысление полученных результатов — около половины людей именно этим и занимаются.

Наконец, есть люди, которые занимаются разработкой и конструированием астрономических приборов. Они не сидят все время за компьютером, а проводят время в лабораториях, обсерваториях, добиваются, чтобы все идеально работало — конечно, это не просто инженеры, нужно реально знать астрономию.

«Наука существует не только ради открытий»

Какие глобальные открытия были сделаны в астрофизике за последние 10-20 лет?

— Мы находимся в такой фазе развития науки, когда глобальные открытия происходят очень редко. В астрофизике последние действительно революционные открытия приходятся на 1990-е годы — это открытие ускоренного расширения Вселенной и обнаружение первых экзопланет.

За последние 10 лет самым важным результатом было, пожалуй, прямое детектирование гравитационных волн от сливающихся черных дыр и нейтронных звезд. Впрочем, это стало подтверждением фундаментального предсказания, хотя сюрпризы все равно были. Я бы упомянул еще открытие быстрых радиовсплесков в 2007 году — новый интересный тип астрономических событий, который мы до сих пор плохо понимаем.

Открытия в астрофизике могут иметь практическое применение на Земле?

— Важно понимать, что наука существует не только ради открытий. Попутно происходит много интересного: разрабатываются технологии, готовятся кадры, которые по большей части вообще работают не в науке. Лишь около 10% выпускников астрономических отделений становятся профессиональными астрономами, остальные занимаются чем-то еще, но их навыки очень востребованы.

Это можно сравнить со спортом: чтобы молодежь меньше баловалась алкоголем и наркотиками, нужно развивать спорт. Да, они не участвуют в спорте высоких достижений, они во дворе в футбол играют, но если бы большого спорта не было, они не стали бы играть.

А что касается практического применения, то, например, в современном мире мы ориентируемся при помощи смартфонов, они, в свою очередь, используют GPS и и другие системы спутниковой навигации, следующее звено — сами спутники, передающие сигнал для определения местоположения. Где основа всей этой системы? Это квазары, сверхмассивные черные дыры, ядра далеких галактик. Эти источники излучения были открыты именно астрофизиками, и, грубо говоря, если бы этих исследований не было, мы бы до сих пор ориентировались по звездам.

Почему мы до сих пор не знаем, есть ли другая жизнь во Вселенной?

— Сложный вопрос. С одной стороны, мы понимаем, что Солнце — достаточно заурядная звезда, а Земля по общим параметрам — вполне заурядная планета. Поэтому логично предполагать, что жизнь является распространенным явлением. С другой стороны, несмотря на 65 лет упорных поисков никаких следов разумной жизни мы не обнаружили. Это так называемый парадокс Ферми. Хорошего объяснения ему нет, это действительно парадокс.

Если вы спросите меня, то я исключительно из интуитивных соображений, просто разводя руками сказал бы, что жизнь зарождается часто, а технические цивилизации появляются редко. Есть и другие объяснения. Например, то, что стадия технической цивилизации, как мы ее себе представляем, длится недолго по разным причинам. Без особых аргументов, думаю, что мы найдем другую жизнь или, по крайней мере, надежные свидетельства ее существования в течение ближайших лет 20.

Мы не можем полететь на какую-то из экзопланет и выловить селедку из далекого океана, но, изучая атмосферу этой планеты, можем сказать, например, что такой состав возможен только при существовании биосферы. А что касается братьев по разуму, то я бы сказал, что шансы не очень большие. Вообще, разумнее ожидать, что это они нас обнаружат.

А в Солнечной системе еще есть смысл искать какие-то формы жизни?

— Да, во-первых, конечно, это Марс. Мы знаем, что на молодом Марсе климат был совсем другим: более плотная атмосфера, жидкая вода на поверхности. Многие считают, что жизнь в простейшей форме успела зародиться глубоко под поверхностью Марса и до сих пор может существовать там.

Во-вторых, есть спутники Юпитера и Сатурна, где под слоем льда, судя по всему, находятся океаны жидкой воды, которые считаются подходящим местом для развития жизни. Сейчас ученые намерены исследовать их более детально.

Есть еще спутник Сатурна Титан, там нет воды, но есть жидкие углеводороды, в том числе метановые озера. Есть гипотеза, что такие условия тоже подходят для возникновения простейших форм жизни.

На видео показаны основные этапы полета европейской исследовательской станции JUICE, запущенной к Юпитеру в апреле 2023 года. До 2029 года станция совершит несколько гравитационных маневров у Луны, Венеры и Земли, а затем возьмет курс к Юпитеру, куда доберется в 2031 году. Аппарат займется изучением крупнейших спутников Юпитера: Ганимеда, Каллисто и Европы

«Приглашать астрофизиков-консультантов для „Стражей Галактики“ было бы странно»

Как бы вы сформулировали главные задачи астрофизики на ближайшее десятилетие?

— Во-первых, поиски жизни в Солнечной системе и на экзопланетах. Вполне реалистичная задача на ближайшие 20 лет. Во-вторых, за это время мы, вероятно, сможем понять, что такое темное вещество, чаще именуемое темной материей, но мне это словосочетание не нравится. В-третьих, мы, надеюсь, сможем обнаружить хокинговское испарение черных дыр. Вот это основные задачи.

В ближайшие годы, я думаю, у нас уже будет очень точная карта нашей галактики. И еще в обозримом будущем мы совершенно точно увидим самое первое поколение звезд во Вселенной, хотя, может быть, для этого понадобится запустить новый космический телескоп.

Побочный эффект популярности астрофизики — это попытка ее освоить в кино. Есть ли фильмы, в которых не всё перевернули с ног на голову?

— Я не сторонник того, чтобы в фильмах и книгах фантастического жанра люди пытались воспроизвести реальную науку. Это же фантастика, поэтому можно отпустить фантазию. Какой-нибудь фильм «Моя мачеха — инопланетянка» не выдержит серьезной критики, но, что называется, любим мы его не за это.

Если в фильме речь идет о реальном человеке, то привлекают консультантов. Так, есть несколько фильмов о Стивене Хокинге, самый известный — с Бенедиктом Камбербэтчем, и очевидно, что там были хорошие консультанты. То же самое можно сказать о «Теории большого взрыва», хоть это и комедийный сериал. Если люди ставят цель сделать что-то серьезное вроде «Интерстеллара» — это вызывает уважение, но это более сложный жанр, а приглашать астрофизиков-консультантов для «Стражей Галактики» было бы странно.