Введение и основные темы доклада 0:07 Доклад будет напряженным, но квалифицированные слушатели смогут понять. Основные темы: прорывы и тупики в науке за последние 21 век и частично 20 век. Начнем с космологии.
Теория космологической инфляции 0:48 Теория космологической инфляции - прорыв 80-х годов, завершенный недавно. Тупик: квантовая гравитация, теория струн. Астрофизические черные дыры: регистрация гравитационных волн от их слияния. Экзопланеты: свежие новости и наметившийся тупик.
Крупномасштабная структура Вселенной 1:22 Вселенная в радиусе миллиарда световых лет выглядит как сетка. Каждая точка на сетке - это скопление галактик. Вселенная неоднородна в масштабах 200 миллионов световых лет, но однородна в больших масштабах.
Вселенная как физический объект 2:00 Вселенная - это физический объект. Замкнутая вселенная: двумерная модель, где мы видим объекты с двух сторон. Реальная вселенная расширяется, и мы видим только маленький кусочек.
Большой взрыв и его загадки 4:38 Большой взрыв произошел в 60-х годах. Проблема горизонта: как области вселенной начали расширяться одновременно. Плотность вселенной очень близка к критической, что требует точного подгонки параметров.
Вклад российских ученых 6:50 Алексей Старобинский и Алан Гут внесли значительный вклад. Слава Муханов объяснил происхождение ряби во вселенной. Андрей Линда предложил сценарий, объясняющий начальные условия вселенной.
Космологическая инфляция 7:19 Пузырек трехмерного пространства расширяется по экспоненте. Вакуум в пузырьке превращается в частицы, что называется большим взрывом. Инфляция объясняет все вопросы о начальных условиях вселенной.
Наблюдения и измерения 9:31 Обсерватории WMAP и Planck измеряют реликтовое излучение. Реликтовое излучение - это снимок вселенной возрастом 380 тысяч лет. Разложение по мультиполям показывает стоячие волны в ранней вселенной.
Подтверждение теории инфляции 12:32 Вселенная абсолютно плоская, что предсказывала теория инфляции. Наклон спектра флуктуаций отличается от единицы, что подтверждает теорию. Реликтовые гравитационные волны пока не найдены, но это не мешает триумфу теории инфляции.
Нобелевская премия и галактическая пыль 14:27 Андрей Линды получил Нобелевскую премию, но это оказалось постановкой. Оказалось, что это была галактическая пыль, ориентированная по магнитному полю. Несмотря на отсутствие гравитационных волн, это был прорыв.
Планковские масштабы и квантовая гравитация 15:28 Вселенная начинается с планковских масштабов 10^-30 см. Пространство становится квантовым, и наука квантовая гравитация не работает в таких условиях. Теория струн пытается описать квантовую гравитацию, но не справляется.
Тупик в понимании квантовой гравитации 16:38 Нет формализма для описания квантовой гравитации. Это тупик, который не позволяет понять, почему энергия вакуума вселенной так мала. Переход к обсуждению гравитационных волн.
Карта неба в гамма-квантах 17:38 Карта неба в гамма-квантах выше 1 ГэВ. Яркие пятна на карте — это гамма-пульсары и черные дыры. Черные дыры излучают струи релятивистской плазмы, которые видны как джеты.
Гравитационные волны и черные дыры 18:46 Гравитационные волны рождаются при слиянии черных дыр. Уравнения общей теории относительности решаются аналитически только в редких случаях. Гравитационные волны изменяют размер пространства и преломление света.
Обнаружение гравитационных волн 20:53 Гравитационные волны можно обнаружить с помощью лазерных интерферометров. Интерферометры измеряют изменения в пространстве, вызванные гравитационными волнами. Эти изменения очень малы, но детекторы их фиксируют.
Результаты наблюдений 23:42 В сентябре 2015 года были обнаружены гравитационные волны. Два детектора зафиксировали 200 тысяч слияний черных дыр. Масса одной черной дыры составила 29 солнечных масс, другой — 34 солнечных массы.
Локализация и рентгеновские всплески 26:23 Обсерватория Ферми зарегистрировала рентгеновский всплеск. Два детектора дали полумесяц на небе, что важно для астрофизики. Локализация и рентгеновские данные совпадают, но с большими ошибками.
Звезды и черные дыры 27:08 Звезды, из которых образовались черные дыры, требуют малой примеси тяжелых элементов. Эти звезды первого поколения, с высокой теплопроводностью. Черные дыры образовались в шаровом скоплении, где тяжелые тела тонут к центру.
Гравитационно-волновые события 28:37 Обнаружены три события, возможно, больше. Эти события показывают сильные гравитационные поля, где работает общая теория относительности. Эти события фундаментальны и не могут быть обнаружены другими методами.
Зародыш вселенной 29:14 Зародыш вселенной мог появиться квантомеханическим образом. Вещество звезды сжимается в черную дыру, создавая пространственно-временную пену. В центре черной дыры могла родиться вселенная.
Стагнация в астрофизике 31:06 Продвижение в изучении черных дыр и квазаров очень медленное. Неясно, как джеты излучают и образуются. Необходимы мощные вычисления для понимания этих процессов.
Гамма-всплески 33:38 Гамма-всплески происходят при коллапсе массивной звезды. Прорыв в понимании гамма-всплесков был в 90-х годах. Механизм излучения остается неясным, несмотря на множество моделей.
Сложности моделирования 35:58 Моделирование гамма-всплесков очень сложно и требует мощных вычислений. Многие исследователи занимаются этим, но прогресс медленный. Ситуация в астрофизике можно сравнить с моделированием торнадо.
Открытие новых планет 36:48 Открытие планет у других звезд началось в XIX веке. В 1980-х годах нашли планеты у пульсаров, но это были неправильные планеты. Настоящие планеты нашли в 1995 году с помощью метода Доплера.
Метод Доплера 38:06 Звезда приближается, ее свет сдвигается в синюю область, удаляется - в красную. Нашли звезду с амплитудой скорости 70 км/ч, что соответствует планете с периодом 4,2 дня. Это была неправильная планета, что вызвало пересмотр теории образования планетных систем.
Миграция планет 40:04 Ввели новый эффект - миграцию планет. Гигантские планеты мигрируют внутрь, пока не достигнут предела, где нет вещества для миграции. Миграция планет разрушает нормальные планеты типа Земли.
Точность наблюдений 42:25 Достигли точности в несколько метров в секунду. Земля не может быть найдена таким образом из-за низкой скорости. Для поиска Земли нужен другой метод.
Космический телескоп Кеплер 43:35 Кеплер предназначен для поиска транзитов планет. Он обнаружил множество планет, включая планеты с массой, сравнимой с Землей. Кеплер проработал всего три года из-за технических проблем.
Проблемы Кеплера 46:39 Кеплер стабилизировался четырьмя гироскопами, два из которых вышли из строя. Он стабилизируется давлением солнца на солнечной батарее. Кеплер не может отлавливать транзиты долгопериодических планет типа Земли.
Открытие планеты у Проксимы Центавра 47:43 В галактике могут быть сотни миллионов планет, похожих на Землю. В этом году объявили об открытии планеты массой, сравнимой с Землей, у Проксимы Центавра. Планета, вероятно, непригодна для жизни из-за активной звезды Проксимы Центавра.
Условия на планете Проксимы Центавра 49:13 Планета имеет сильное магнитное поле и медленное вращение. Сутки на планете равны двум годам, а год - одиннадцати дням. Планета может быть пригодна для обитания, что стимулирует развитие методов наблюдения.
Будущие обсерватории и их возможности 51:49 Запущены две новые американские обсерватории для поиска планет. Ожидается, что они найдут планеты ближе, чем Кеплер. Будут известны параметры планет, но не условия на них.
Проблемы наблюдения планет 53:04 Планеты трудно наблюдать напрямую из-за их малых угловых расстояний. Космические интерферометры могут помочь, но проекты были закрыты. Проекты, такие как TPF и Darwin, могли бы помочь в наблюдении планет.
Вероятность возникновения жизни 57:26 Вероятность возникновения жизни на планете с условиями для жизни равна произведению нуля и бесконечности. Мы не знаем, как точно возникла жизнь, поэтому точные расчеты невозможны.
Симметрия и нарушение симметрии 58:21 Вопрос о симметрии в распределении материи и антиматерии. Спонтанное нарушение симметрии сделало Вселенную пригодной для жизни. Нарушение симметрии между кварками и антикварками привело к асимметрии в распределении частиц.
Темная материя и темная энергия 1:00:42 Темная материя составляет 25% массы Вселенной и необходима для формирования галактик и звезд. Темная материя не участвует в образовании черных дыр, но создает гравитационные ямы для обычного вещества. Темная энергия составляет 70% массы Вселенной и может быть физическим полем, изменяющимся со временем.
Вопросы из зала 1:04:02 Вопрос о применении научных моделей в других областях, таких как социология и биология. Влияние космических явлений на магнитное поле Земли и самочувствие людей. Космическая обсерватория "Дабл Юмп" и её вклад в изучение Вселенной.
Применение научных методов 1:06:14 Астрономия и физика высоких энергий используют аккуратные методы работы с данными. Модели, такие как магнитная гидродинамика, могут применяться в народном хозяйстве. Наука в основном служит для формирования мировоззрения, что опосредованно влияет на народное хозяйство.
