Нил Тайсон - Письма астрофизика [litres]

Уважаемый господин/госпожа!

Я представляю «Академическое десятиборье США». В прошлом году вы предоставили нашей организации разрешение на публикацию статьи Нила Деграсса Тайсона «Прах к праху», опубликованной в выпуске журнала Natural History за май 2003 г., в наших учебных материалах.

С тех пор мы получили несколько жалоб от одного из наших преподавателей по поводу неточности содержания. Я очень надеюсь, что информация в статье является корректной, а неправ преподаватель, поскольку мне бы очень не хотелось выпускать какие-либо поправки.

Вот один из нескольких примеров от начальника учебно-методического отдела:

В статье говорится, что Солнце превратится в красный гигант и раздуется «в сотню раз». Один из наших преподавателей полагает, что это неверно: когда Солнце станет красным гигантом, оно раздуется до теперешней орбиты Земли, расположенной на расстоянии 93 миллионов миль от Солнца. В настоящее время диаметр Солнца – 864 000 миль. Если оно увеличится в размере в сотню раз, то получится 86 миллионов миль в диаметре. Это означает, что его радиус будет 43 миллиона миль, то есть меньше половины расстояния до орбиты Земли.

Не мог ли бы кто-нибудь рассмотреть его замечания? Заранее спасибо за уделенное время и оказанное содействие. Буду ждать ответа.

Искренне ваш,

Терри Маккирнан

Уважаемый мистер Маккирнан,

спасибо за ваш вопрос. Вы поднимаете важные темы, касающиеся не только точности расстояний, которые приводятся в моем эссе, но и точности количественной информации в астрофизике в целом.

Астрофизика уникальна среди естественных наук по одному лишь диапазону величин, выражающих характеристики объектов и явлений, которые мы измеряем. Например, возраст звезд колеблется от сотен тысяч лет до сотен триллионов лет, в первую очередь это зависит от массы, но также и от других факторов.

Температура звезд варьируется от тысячи градусов на поверхности «самых прохладных» звезд до почти миллиарда градусов в ядрах самых горячих звезд.

Длина волны самых длинных из измеренных радиоволн составляет несколько метров, а кратчайшая длина волны гамма-излучения не насчитывает и сотой миллиардной доли метра.

Большая часть вещей, которые мы измеряем или количественно выражаем в повседневной жизни, не отличается такой широтой диапазона. Поэтому если вы покупаете что-то за полцены, или один предмет в два раза больше другого, или один объект передвигается в три раза быстрее другого, или содержит в два раза меньше элементов, мы психологически полагаем, что речь идет о большой разнице. В астрофизике, однако, такая разница является маленькой, если мы знаем, что измеряемые свойства объектов могут отличаться множителями в виде сотен, тысяч или даже миллиардов.

Сообщая что-то друг другу в сфере астрофизики, мы добиваемся высокой точности только в том случае, если от этого зависит какая-то еще физическая величина. Иначе точность не только отвлекает, но и в большинстве случаев является необоснованной с точки зрений наблюдений или теории.

Когда Солнце умрет, примерно через пять миллиардов лет, оно раздуется до такого размера, что поглотит внутренние планеты. «Края» таких расплывчатых объектов на самом деле плохо определяются – где граница перистого облака у нас над головой? Где граница тумана, через который вы едете? Атмосфера Земли тоже не имеет четкой границы, так что люди называют величину, которая лучше всего соответствует их потребностям. Именно поэтому, если вы посмотрите размер атмосферы Земли в нескольких (независимых друг от друга) местах, вы, весьма вероятно, найдете очень разные ответы, ни один из которых не является неверным.

Еще один пример: на такой простой вопрос, как «сколько планет в Солнечной системе?», нет однозначного ответа. Шесть спутников, включая нашу Луну, по размеру больше Плутона. И дело не только в этом: несколько объектов во внешней Солнечной системе практически того же размера, что и Плутон (в пределах двукратной величины). Поэтому более важными вопросами является не «как много?», а «каковы их различные свойства?» и «какие у них есть общие свойства?».

А как насчет вопроса, когда родился Исаак Ньютон? На него тоже нет однозначного ответа. По словам его матери и согласно всем местным записям, он родился 25 декабря 1642 г. Но в то время в Англии (где родился Ньютон) использовался юлианский календарь, а не тот, который мы используем сегодня. Сегодня мы применяем григорианский календарь (введенный в 1582 г.), который к тому времени был уже широко распространен в других странах Европы. С учетом десятидневной разницы между двумя календарями день рождения Ньютона пришелся на 4 января 1643 г. В некотором отношении оба ответа имеют право на существование – он действительно родился на Рождество в Англии.