Когда крутится лотерейный барабан, шары внутри сталкиваются, перемешиваются, и один из них в конце концов падает в лоток. Какой именно — заранее не угадать. Но внутри этого барабана каждый шар движется строго по законам механики: куда его подтолкнули лопасти и стенки, туда он и полетел.

Доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Физического института имени Лебедева РАН Алексей Семихатов предлагает задержаться на этом образе. В квантовой механике никакого барабана нет. В ней вообще нет скрытых шестерёнок, и никто не может повлиять на результат изнутри.

Разница глубже, чем кажется на первый взгляд, и дело тут в самом слове «случайность». Представьте, что вы случайно встретили школьного знакомого в трамвае. Чистое совпадение? Если присмотреться — нет: вы вышли из дома в определённую минуту, он пошёл своей дорогой, его задержал телефонный звонок, и в итоге вы оба вошли в один и тот же вагон. Любая бытовая случайность — это просто огромный клубок вполне понятных причин, распутать который целиком нам не под силу. Но в квантовом мире такого клубка никто до сих пор не обнаружил.

Читать дальше в Идеонике

9 октября 2022 года до Земли докатилась вспышка из галактики в 2,5 млрд световых лет от нас — один из самых ярких гамма-всплесков за всю историю наблюдений. Астрофизику Владимиру Липунову, который занимается отслеживанием подобных явлений, в подкасте «Основа» задали простой вопрос: а что произойдёт, если такой взрыв случится совсем рядом?

Ответ учёный начал с геометрии процесса. Гамма-всплеск не светит во все стороны одинаково, словно лампочка. Его энергия вырывается в виде узкого релятивистского джета — тонкого потока материи, несущегося почти со скоростью света. Липунов сравнивает его с лазерной указкой: если такой луч направлен прямо в глаз, «лучше здесь не жить».

Что в космических масштабах значит «близко»? Опасную зону учёный оценивает в несколько тысяч парсеков — это десятки тысяч световых лет, то есть в пределах нашей собственной Галактики. Окажись всплеск на таком расстоянии, для выживших он стал бы незабываемым зрелищем: в небе он вспыхнул бы в 50–100 раз ярче полной Луны, так что ночью можно было бы спокойно читать газету.

Читать дальше в Идеонике

Оглянитесь вокруг: почти к чему угодно на поверхности Земли можно прикоснуться и нащупать кремний. Он повсюду — в речном песке, в гравии под ногами, в стенах каждого каменного дома. В земной коре, по которой мы ходим, кремния даже больше, чем углерода. Казалось бы, если фантаст ищет химическую основу для необычных инопланетян, кремний напрашивается первым. Но почему земная эволюция прошла мимо него?

Именно об этом в подкасте «Мыслить как ученый» спросили Дмитрия Вибе — доктора физико-математических наук, заведующего отделом физики и эволюции звезд Института астрономии РАН, изучающего химию межзвездной среды. Его ответ оказался лаконичным, но принципиально важным для всех, кто после фантастических фильмов задумывался, возможны ли кремниевые существа на самом деле. Главный критерий для зарождения жизни — не распространенность элемента, а его способность меняться.

Аргументы в пользу кремния действительно есть, и Вибе их признает. Внешняя электронная оболочка кремния устроена аналогично углеродной, поэтому в теории он способен формировать довольно крупные молекулы. Во Вселенной его немало, пусть и меньше, чем углерода. А в масштабах земной коры кремний и вовсе оставляет углерод далеко позади.

Читать дальше в Идеонике

Свой первый телескоп-робот команда астрофизика Владимира Липунова смонтировала в подмосковном Вострякове — прямо на садовом участке у его друга Саши Крылова. Бетон для фундамента месили сами. А затем этот аппарат сквозь дым из соседской бани разглядел в небе колоссальный взрыв с красным смещением 3,5 — вспышку из эпохи, когда Вселенная была вдвое моложе, чем сейчас.

Липунов посвятил около двадцати лет созданию сети телескопов-роботов «МАСТЕР». И то первое наблюдение сквозь печной дым вовсе не было слепой удачей: ради таких задач систему и проектировали. Эта история наглядно показывает парадокс самых знаменитых космических обсерваторий современности.

Все привыкли восхищаться снимками «Хаббла» и «Джеймса Уэбба». Но, по словам Липунова, для оперативной охоты за взрывающимися звездами они попросту не приспособлены. Их поле зрения крошечное, словно замочная скважина, — примерно в 10 000 раз уже, чем у его инструментов. Поэтому любые скоротечные события, которые внезапно вспыхивают и тут же угасают, почти всегда разворачиваются за пределами их обзора.

Читать дальше в Идеонике

Тем утром Владимир Липунов включил компьютер и увидел то, чего до него не видел никто. Шёл 2017 год. Ночью четырёхкилометровый детектор уловил гравитационный след от столкновения двух нейтронных звёзд. Липунов, посвятивший десятилетия моделированию двойных звёздных систем, оказался одним из первых, кто изучил эти данные.

Свечение после такой космической катастрофы называют килоновой. И до того памятного утра, замечает учёный, её никто не наблюдал вживую.

Но почему эта история должна волновать ювелиров? Ближе к концу выпуска Липунов почти мимоходом роняет: золото и платина в женских украшениях возникли именно при подобных слияниях. Причём речь идёт не о жалких долях процента — всё разнообразие тяжёлых элементов таблицы Менделеева рождается в расширяющемся облаке килоновой. Астрофизик не стал разворачивать длинных доказательств, просто констатировал факт как нечто само собой разумеющееся и пошёл дальше. Однако нарисованная им картина не выходит из головы.

Читать дальше в Идеонике

Детекторы пыли на зонде «Кассини» поймали крошечные ледяные крупицы, вылетающие прямо из гейзеров Энцелада. Размер каждой составлял всего от двух до восьми нанометров, а внутри пряталась минеральная частица, которую астрофизик Валерий Шематович сравнивает с обычным речным песком.

Когда космохимики попытались вырастить подобные микрочастицы в лаборатории, выяснилось: для их появления необходима вода при 90 °C.

Но сам Энцелад находится на орбите Сатурна — вдесятеро дальше от Солнца, чем Земля. По словам Шематовича, это «безумно далеко». На поверхности луны термометр показал бы около −180 °C, а местный лёд прочнее металла. Там действуют совсем иные физические условия, чем привычные нам, и всё же в глубинах этого мира нашлось тепло, способное заварить настоящий гидротермальный «суп».

Читать дальше в Идеонике

Оболочка взорвавшейся звезды может оставаться непроницаемой для света до сотни дней, тогда как ее ядро схлопывается буквально за десятки секунд.

В этом несовпадении и кроется главная сложность наблюдений за сверхновыми. Астрофизик Владимир Липунов, посвятивший жизнь изучению двойных звезд и работе с телескопами-роботами для поиска внезапных вспышек, называет подобные объекты «некрасивыми»: заглянуть внутрь и увидеть сам момент появления черной дыры невозможно. Сброшенная оболочка поглощает излучение, а когда она рассеивается, долгожданное событие уже давно позади.

Зачем вообще пытаться его поймать? Все известные астрономам черные дыры сформировались давно: одним уже миллиарды лет, другим — в парах с голубыми звездами — десятки миллионов. Липунова же привлекает противоположный край этой истории — момент рождения. Черная дыра возникает за считаные десятки секунд, и увидеть этот процесс почти никому не удавалось.

Читать дальше в Идеонике

В молекуле угарного газа всего два атома, поэтому вариантов движения у нее немного: углерод и кислород могут либо сближаться и удаляться, либо вращаться друг вокруг друга. Вот и весь небогатый репертуар.

Именно эта простота делает угарный газ любимцем радиоастрономов, объясняет специалист по химии межзвездной среды, астроном из Института астрономии РАН Дмитрий Вибе. Представьте себе холодное облако с температурой около 10 кельвинов. Единственный доступный источник энергии там — слабое тепло самого газа. Угарный газ расходует его на считаные энергетические уровни: каждому достается приличная доля, и каждый переход между ними вспыхивает на спектре яркой полосой. Одна линия, вторая, третья.

Теперь поместим в то же облако молекулу из пятнадцати атомов. Тепла больше не стало, но степеней свободы у такой конструкции куда больше: изгибы, скручивания, колебания отдельных фрагментов относительно друг друга. Тот же скромный энергетический бюджет приходится делить на все эти движения. Каждому переходу достаются крохи, поэтому спектральные линии выходят едва заметными. При этом самих линий оказывается огромное множество, и они, по выражению Вибе, буквально «набиты вплотную» одна к другой.

Читать дальше в Идеонике

Угарный газ состоит всего из двух атомов — углерода и кислорода, и химики уверенно относят его к неорганическим веществам. Но стоит присоединить к нему один атом водорода, как получается радикал HCO, который уже вполне можно счесть органикой. Метан (CH₄) считается органическим соединением безо всяких оговорок. Порой граница между тем, что мы называем органикой, и тем, что ею не считается, сводится буквально к единственному атому.

Именно так смотрит на этот водораздел Дмитрий Вибе — астроном, доктор физико-математических наук, заведующий отделом физики и эволюции звезд Института астрономии РАН, изучающий химические процессы в межзвездной среде. Его практическое правило предельно просто: в молекуле обязательно должен присутствовать углерод, причем почти всегда в связке с водородом. Кислород, азот и прочие элементы могут присоединяться факультативно. Впрочем, если заглянуть в разные учебники и справочники, общего и строгого определения можно даже не найти.

Тем не менее само слово действует почти гипнотически. Заголовок «На Марсе нашли органику» читатель инстинктивно воспринимает как начало сенсации о марсианах. Дмитрий Вибе реагирует на это без всякого пафоса: слово «органика» напрямую никак не связано с жизнью. Оно описывает исключительно состав и структуру молекулы, и не более того. Ученый признает, что здесь работает «некая магия термина». На самом же деле органических соединений во Вселенной полным-полно: они лежат на поверхности Марса, не говоря уже о кометах и астероидах. Поэтому всякий раз, когда очередная новость возвещает об открытии органики в космосе, ее стоит читать проще: «найдены соединения углерода». Звучит куда менее интригующе, зато точно отражает суть.

Читать дальше в Идеонике

Обычный смартфон в кармане примерно в 50 миллионов раз быстрее компьютера, который в 1969 году доставил человека на Луну. Но большую часть этого колоссального ресурса мы тратим на то, чтобы запускать виртуальных птиц по свиньям.

Эту аналогию любит приводить Сергей Марков, возглавляющий направление экспериментальных систем машинного обучения в SberDevices. Он напоминает, что прицельный бросок сердитой птицы — это та же баллистическая задача, что и расчет траектории космического корабля к Луне. Человечество просто тратит свои вычислительные мощности на то, что актуально прямо сейчас. И нет причин полагать, что другие цивилизации вели бы себя иначе.

Марков предполагает, что любая разумная жизнь совершенствует свои компьютеры до тех пор, пока не упрется в фундаментальные физические барьеры. А машина, стоящая у этого предела, обретает вполне узнаваемый вид. Если эта гипотеза верна, у парадокса молчащего неба есть простое объяснение: инопланетяне вовсе не стремятся расселяться по всей галактике — они сидят на месте и считают. Так что каждый раз, когда вы читаете очередную новость об открытии черной дыры, вы вполне можете смотреть на чей-то дата-центр.

Читать дальше в Идеонике