Zinātnes vārdā

Pārtapināt nāciju

Zinātnes vārdā

Ļaundabīgo šūnu iznīcinātāja

Kosmosa noslēpumi sarunā ar Ilgoni Vilku

Vai Visumam ir robežas, un kas ir tumšā matērija? Saruna ar astronomu Ilgoni Vilku

Vai Visumam ir robežas? Un, ja ir, kas atrodas aiz tām? Kas ir tumšā matērija, un vai tāda vispār eksistē? Tūkstošiem gadu astronomi ir pētījuši Visuma uzbūvi, bet vai nu varam teikt, ka tas ir izskaidrots? Astronomijā pētījumi turpinās, visu laiku tiek atklāts kaut kas jauns. Vai šiem centieniem izpētīt Visumu tāpat kā pašam Visumam vispār iespējamas beigas? Par šiem un citiem jautājumiem ar Latvijas Universitātes (LU) Astronomijas institūta pētnieku, pedagogu Ilgoni Vilku Latvijas Radio 6 LU radio NABA sarunājas Ivars Austers.

Ivars Austers: Gandrīz 1000 gadus pirms mūsu ēras maiji jau sāka Mēness pētījumus, un aizvien viss turpinās. Kāpēc cilvēci astronomija interesē tik daudzus gadu tūkstošus? Mēs varbūt neko daudz nesaprotam no tā visa, bet kad ziņās parādās kaut kas par melnajiem caurumiem, par zvaigznēm, tad pievēršam uzmanību.

Ilgonis Vilks: Astronomija mūždien nodarbojas ar to, kas ir uz robežas plašajā Visumā, un tās Visuma robežas pakāpeniski ir tikai augušas – sākumā cilvēkiem šķita, ka ir mūsu planēta Zeme un viss pārējas – komētas, Mēness, zvaigznes, tas viss ir tuvu, uzreiz aiz mākoņiem. Laika gaitā Visums auga lielāks, palielinājās cilvēku izpratne, visu laiku kaut kas tika atklāts. Tagad mēs saprotam, ka kosmoss tiešām ir fantastiski liels un tur visu laiku atrodas kaut kas negaidīts. Pieļauju, ka tur ir mazliet mistikas, un tas ir ne no šīs pasaules.

Bet astronomijas lielā bēda ir tā, ka nevar tur aizbraukt un reāli pataustīt uz vietas, par visu detalizēti pārliecināties.

Līdz Mēnesim jau esam bijuši.

Vai dieniņās, Mēness – tas ir tepat blakus istabā.

Bet tomēr cilvēku zināšanas ir visai apšaubāmas. Kādā SKDS aptaujā pirms nepilniem 10 gadiem atklājās, ka trešdaļa domā, ka Saule riņķo ap Zemi, nevis otrādāk.

Ar līdzīgu izpratnes līmeni esmu saskāries arī diezgan atlasītā publikā. Kad dabas zinību skolotājiem, kuru uzdevums ir mācīt bērniem par šiem jautājumiem, tika iedoti trīs papīra gabali, uz kuriem rakstīts "Zeme", "Saule", "Mēness" un viņiem bija jāuzzīmē, kurš ap ko kustas, radās daļējs apjukums. Bet jautājums par to, kāpēc mainās gadalaiki, kādai ceturtajai daļai tā ir mīkla vēl tagad, 3. kursā universitātē.

Vai varat to pastāstīt?

Globusam ass ir nez kāpēc šķība, ērtāk taču to būt uztaisīt vertikāli. Šķība ass ir tāpēc, ka tam ir iemesls – tā Zeme kosmosā ir novietota. Un Zeme ir milzīgs objekts, viņa nevar savu asi grozīt pēc sirds patikas. Kad viņa iet apkārt Saulei, dažbrīd pavērš pret to Dienvidu puslodi – tā kā pie mums šobrīd ir – nāk ziema, bet Dienvidu puslodē – vasara, un pēc pusgada atkal otrādi – Saule pagriežas pret dienvidu puslodi un mums ir vasara, bet tur – ziema. Daudzi cilvēki to nezina, jo tas ir pretrunā ar mūsu ikdienas pieredzi – mēs redzam plakanu Zemi, uzlecam un norietam Sauli, naktī zvaigznes kustamies, nevis to, ka Zeme grieztos. Visi šie skaidrojumi mūsu ikdienas dzīvi jau faktiski neietekmē.

Atskatoties zinātnes vēsturē – senāk fiziķi, visticamāk, bija arī astronomi, Ņūtons droši vien ir slavenāks kā fiziķis. To gandrīz nevarēja nošķirt. Bet ir cilvēki, kuri ir ļoti nozīmīgi zinātnē kopumā – viņi ir sākuši kā astronomi, bet principi, kurus viņi ir ieviesuši, par kuriem sākuši domāt, lielā mērā noteikuši to, kā zinātnē šodien mērā ir pieņemts domāt, sākot ar Koperniku.

Varbūt vēl tālāk atpakaļ uz Aristoteli varam paskatīties. Viņa laikā fiksēja to, ka Zeme ir apaļa. It kā Pitagora laikā jau bija novērojuši Mēness aptumsumu un sprieduši, ka tā būs tā apaļā Zemes ēna. Eratostens, slavenais Aleksandrijas matemātiķis un ģeogrāfs, jau balstoties priekšstatā par apaļo Zemi, ļoti precīzi noteica Zemes apkārtmēru. Nikolajs Koperniks izstrādāja matemātisko konstrukciju debesu ķermeņu novērojumiem, taču tā bija smagnēja un neveikla līdz brīdim, kamēr Johanness Keplers saprata, ka planētu orbītas nav riņķi, bet elipses, bet tas jau nāca vēlāk. Taču pamatideja – atteikties no Zemes kā Visuma centra tā laika cilvēkiem nenāca viegli. Interesanti arī, kā tie priekšstati izplatījās. Citi astronomi, kas lasīja Kopernika grāmatu par debess sfēru griešanos “De Revolutionibus Orbium Coelestium” (izd. 1543. g.) saprata, kas tur ir domāts, pakāpeniski saprata arī plašāks cilvēku loks, bet 1616. gadā grāmatu aizliedza kā saturiski nevēlamu. Bet kurā brīdī cilvēki brīvi varēja jebkuram uz ielas pieiet un pajautāt – ko jūs domājat par šo jauno priekšstatu, ka Zeme riņķo ap Sauli? Tas notika krietni vēlāk. Interesanti, ka vecais Stenders šo ideju savulaik skaidroja zemniekiem, tas jau bija ap 1800. gadu, krietni vēlāk, bet Latvijā šīs izpratnes vēl nebija.

Astronomija nav tikai teorija, tā gājusi roku rokā arī ar tehnisko aprīkojumu – observatorijām, teleskopiem.

Tas piešķir astronomijai trešo dimensiju, jo vēl Kopernika laikā uzskatīja, ka zvaigznes ir vienādā attālumā pie vienas debess sfēras, un tad jau ar teleskopu palīdzību sāka saprast Saules sistēmas uzbūvi, to, ka zvaigznes ir dažādos attālumos. Kā jebkurš rīks, kas paplašina cilvēka maņas, šajā gadījumā tā ir iespēja ieskatīties tālāk un detalizētāk kosmosā. 19. gs. 30. gados ar teleskopa palīdzību jau reāli izdevās izmērīt, kāds ir attālums līdz zvaigznēm, un tas izrādījās ļoti liels. Mūsdienās, protams, jāpieskaita arī dators, kurš tiek izmantots novērojumu apstrādei, glabāšanai, interpretācijai.

Kāds skeptiķis klausīsies un teiks: nu, kas tad tā astronomija ir – jādod nauda pētījumiem, tie nav lēti, aparatūra prasa ieguldījumus. Kā jūs atbildētu?

Šis ir grūtais jautājums, uz kuru man faktiski nav atbildes. Ja visos laikos nebūtu bijuši cilvēki, kuri interesējas par to, kas notiek kaut kur tālu kosmosā, tad nebūtu tādas attīstības pasaules izpratnes ziņā. Šajā gadījumā nākas maksāt nevis par lietišķu produktu, bet to, ka labāk izprotam to pasauli. Vai ir svarīgi saprast, vai Visums ir galīgs vai bezgalīgs – kādam varbūt ir, kādam ne, bet tās ir tās lietas, līdz kurām arī, piemēram, nonāk šie astronomiskie pētījumi.

Šobrīd astronomiju laikam reti kurā skolā Latvijā māca?

Jāteic – reti kurā skolā pasaulē māca astronomiju kā priekšmetu. Kopš pagājušā gadsimta beigām astronomijas elementus sāka iekļaut citos mācību priekšmetos. Arī Krievijā, kur astronomija ilgstoši bija atsevišķs priekšmets, tā vairs netiek atsevišķi mācīta. Latvijā vēl nesen, par šo gadu man datu nav, bija piecas skolas, kur astronomiju mācīja kā atsevišķu priekšmetu, patiecoties skolotājiem - astronomijas entuziastiem. Jaunajā programmā “Skola 2030” būs iespēja kādai skolu daļai iekļaut elementus dažādos mācību priekšmetos, sākot ar pamatskolu un beidzot ar vidusskolu.

Bet astronomijas olimpiādes pastāv!

Jā, tā ir atklāta olimpiāde, tas nozīmē, ka tas netiek organizēts caur valstisko sistēmu kā citu priekšmetu olimpiādes. Droši vien sasniegsim arī olimpiādes 50. gadskaitli.

Un tur ir ļoti interesanti uzdevumi. Piemēram, ir bijis tāds: “Mazajam princim uz vienas no mazajām planētām bija īpaša aita – viena tās puse bija gaiša, bet otra tumša. Aitas gaišā puse atstaroja 96% gaismas, bet tumšā puse atstaroja 2% gaismas – tāpat kā planētas virsma. Kādā reizē, kad aita ganījās uz mazās planētas ziemeļpola, to vēroja astronoms no Zemes. Kad planēta rotējot bija pagriezusi pret astronomu aitu ar gaišo pusi, mazā planēta izskatījās spožāka nekā tad, kad planēta rotējot bija pagriezusi pret astronomu aitu ar tumšo pusi. Cik liela ir planētas redzamā spožuma izmaiņa, ja aitas vienas puses laukums ir 30 reizes mazāks nekā mazās planētas redzamā diska laukums? Planētas virsma gaismu atstaro viscaur vienādi. Planētas redzamā spožuma izmaiņa: 0,02 zvaigžņlielumi, 0,5 zvaigžņlielumi, 1 zvaigžņlielums vai 3,2 zvaigžņlielumi?” Ārkārtīgi skaists un poētisks uzdevums. Kā tas vispār jārisina? Un vai kāds spēj atrisināt?

Jā, ir prieks, ka ir tomēr arī skolēni, kam interesē astronomija, ir arī skolēni, kam ir ļoti labs sagatavotības līmenis, viņi nāk no mūsu labākajām ģimnāzijām, un lielu daļu šo uzdevumu atrisina. Te tā ideja tāda, ka vienā gadījumā spožumi summējas, otrā gadījumā viņi ir jāatņem, un te ir tā laukumu attiecība. Man arī tagad būtu jāpakasa pakausis un jāsāk domāt…

Labi, pareizā atbilde ir 1. Cik vispār skolēnu piedalās tajās olimpiādēs? Tās ir populāras?

Kādus pēdējos kādus piecus gadus tās notiek tiešsaistē. Tas nozīmē, ka skolēniem nav obligāti visiem jāsēž vienā lielā telpā, viņi darbojas kaut kur savā skolā vai bibliotēkā, bet ir ierobežots laiks – 3 vai 3,5 stundas un līdz ar to tur nevar daudz paskatīties internetā, bet tas ir atļauts. Olimpiādēs piedalās līdz kādiem 90 dalībniekiem, un uzskatu, ka astronomijā tas ir diezgan daudz.

Bet kas notiek augstskolās? Vai ir kādi obligātie kursi?

LU ir tāds tradicionāls kurss “Ievads astronomijā un astrofizikā”, kurš tiek lasīts 3. kursa fiziķiem. Ventspils Augstskolā ir aktīva zinātniskā darbība Radioastronomijas centrā, bet astronomijas kurss netiek lasīts. Tur studenti izvēlas ar informācijas tehnoloģijām saistītās studijas un tad individuāli specializējas.

Astronomijas pētniecībai Latvijā ir senas tradīcijas – pirmā observatorija uzsāka darbību Jelgavā 1783. gadā.

Jā, tā tika izveidota "Academia Petrina". Faktiski līdz pat 20. gadsimta vidum visa astronomija bija leņķu pozīciju mērīšana – spīdekļu kustības padziļināta izpēte, arī ģeogrāfisko koordinātu noteikšana, un tikai pēc Pirmā pasaules kara sākas pētījumi par debesspīdekļu dabu. Citur pasaulē tas process bija sācies agrāk.

Kas ir daba šajā gadījumā?

Fizikālā daba. Tas nozīmē, ka ar astronomiskām metodēm var noteikt, cik tas ir liels, karsts, no kā sastāv, kā griežas, kāds ir atmosfēras spiediens u.c. Un tas ir pārsteidzoši, ka astronomi, sēžot pie sava teleskopa okulāra gala nosacīti un saņemot no kosmosa tikai šo elektromagnētisko starojumu, tomēr spēj ļoti daudz ko secināt par debesu spīdekļu dabu.

Bet vai Latvijai vajag mākslīgos Zemes pavadoņus, kā tas ik pa brīdim izskan?

Tas ir liels jautājums. Viņus vajag inženierzinātņu studentiem, lai mācītos būvēt pavadoņus. Mūsdienās minimālais pavadonītis ir 10x10x10 cm liels kubiņš, kurā sabāzt vajadzīgās sistēmas.

Diemžēl Latvijas pavadonim “Venta” nepaveicās, ka viņš ilgi nostāvēja plauktā līdz palaišanai. Un igauņi aizgāja mums garām. Viņi tādu vienu mazo ir palaiduši un tagad taisa jau otro, tāpēc daļa Latvijas studentu tajā starplaikā pārcēlās uz Tartu Universitāti.

Kā ir ar astronomiskajiem atklājumiem mūsdienās?

Mūsdienās lielie, milzīgie atklājumi notiek tur, kur ir paši lielākie teleskopi pasaulē un kur ir arī pati labākā aparatūra, kuru bieži arī paši zinātnieki ir būvējuši.

Runājot par asteroīdu atklāšanu – to ir tik daudz, mūsdienās zināms ap pusmiljonu, bet vienmēr var gadīties kāds, kas tuvojas Zemei un varbūt tālākā nākotnē varētu mums trāpīt, tā ka nav slikti, ka tos atklāj arvien vairāk un kļūst skaidrāk – šis tajā plauktiņā, tas mums netraucē, tas tajā plauktiņā. Latvijas astronomi to arī dara?

Šis drošības jautājums ir viens no aspektiem, bet otrs ir publikas viedokļa veidošana, jo astronomam ir iespējas nosaukt asteroīdus paša izvēlētā vārdā, un mums ir parādījušies tādi asteroīdi kā “Baldone”, cits savulaik tika nosaukts par godu Krišjānim Baronam. Tādā veidā Latvijas vārds izskan pasaulē, un vismaz mums pašiem tas ir svarīgi. Savukārt komētas nosauc atklājēju vārdos. Interesanti, ka pēdējā laikā ir daudz komētu, kuras nosauktas teleskopu vai dažādu aparatūras komplektu vārdā, jo lielā mērā šīs atklāšana notiek automātiski, cilvēks pēc tam tikai pārbauda rezultātu.

Kas pēdējā desmitgadē vai pārdesmitgados ir svarīgākais, kas astronomijā ir noticis?

20 gadus senā pagātnē svarīgākais ir Visuma paātrinātās izplešanās atklāšana. Tas bija tiešām pārsteigums – 1998.-1999. gadā astronomi novēroja ļoti tālu zvaigžņu uzliesmojumus, bet, kad sarēķināja to attālumu, izrādījās, ka zvaigznes atradās tālāk, nekā tām vajadzētu būt saskaņā ar esošo Visuma izplešanās modeli. Saprata, ka tomēr tas izpleties vairāk, nekā domāja līdz tam, un tas ir tā kā nedabiski, jo, ja viscaur kosmosā gravitācijas spēks tomēr ir, viņš to izplešanos var tikai bremzēt. Nu tad izdomāja, ka varbūt ir tumšā enerģija. Ir vairāki iespējamie vienkāršākie skaidrojumi, viens no tiem saucas Kosmoloģiskā konstante, kas nozīmē, ka vakuumam piemīt enerģija, ka tas arī to telpu pleš lielāku.

Uz Zemes vakuums darbojas savādāk?

Uz Zemes ir pretēji – ja ir vakuums, tad ārējais spiediens tiecas to saspiest, bet šeit vakuumam pašam iekšēji piemītošā enerģija varētu būt tā, kas Visumu tiecas izplest. Tā kā tas bija tiešām būtiski un uzreiz aktualizējās arī jautājums par vēl kaut ko tumšu – tumšo matēriju.

Kas tā tumšā matērija tāda ir?

Tur ir vēl vairāk ideju un iespējamo skaidrojumu, bet pagaidām viennozīmīgas atbildes nav, jo no visiem uzbūves modeļiem, arī no novērojumiem, arī no tā saucamā reliktā starojuma izriet, ka ir jābūt vairāk matērijai, nekā mēs Visumā redzam, un ka tas, ar ko nodarbojušies astronomi, varbūt ir 5% no visa Visuma; ka vēl daļu – mazāko daļu - veido tumšā matērija, vēl lielāku daļu – šī tumšā enerģija, kuru arī pēc Einšteina MC² var pārrēķināt masas vienībās. Tā tumšā matērija varbūt ir vēl kādas daļiņas, un pie centieniem tās detektēt ir ķērušies fiziķi. Ir bijuši mēģinājumi tās atklāt gan Lielajā hadronu paātrinātājā, gan citviet, bet pagaidām – nesekmīgi.

Vairākas reizes esi lietojis vārdu, ka Visums izplešas, bet kas ir aiz robežas tur, kur Visuma vairs nav?

To ir grūti vienkāršiem vārdiem izskaidrot. Visumam tādas robežas nav, viņš var tā turpināt. Ir vēl trakākas idejas, ka šis process var notikt nevis vienkārši tā kā šobrīd – drusku, arvien drusku ātrāk, bet kā "internal inflation" – mūžīgā izplešanās, kas notiek ar virsgaismas ātrumiem var turpināties ilgstoši. Varbūt mēs ne visu līdz galam saprotam par telpas ģeometriju, par laika dabu, var gadīties, ka mikroprocesos vispār laikam nav nekādas nozīmes un ka laiks parādās tikai tad, kad mēs runājam par kaut kādām daļiņu sistēmām, vienalga, vai tas būtu kāds gāzes mākonītis vai cilvēks.

Tagad parādās ļoti interesanti literāri darbi, kur aprakstīta pieredze, atrodoties kosmosa kuģī.

Man pašam tas šķiet īpaši interesanti, jo puikas gados gribēju kļūt par kosmonautu un nu ir iespēja detalizēti par šo pieredzi lasīt. Nule latviski izdota britu astronauta Tima Pīsa grāmata, kurā viņš visos sīkumos apraksta savu pusgada pieredzi kosmosā. Tā kā var ieiet grāmatveikalā un pēc tam kādu nedēļu nosacīti domās dzīvot kosmiskajā stacijā.

Ko mēs varētu mācīties no astronomijas domāšanas modeļa?

Šķietamība, ka mēs Visumu diezgan labi saprotam, ir drusku augstprātīga. Paiet laiks, un mēs saprotam - nē, tomēr daudz kas jauns nāk klāt un mūsu priekšstats atkal krietni mainās, tāpēc ir jāmainās līdzi laikam, jābūt elastīgam.

Kļūda rakstā?

Iezīmējiet tekstu un spiediet Ctrl+Enter, lai nosūtītu labojamo teksta fragmentu redaktoram!

Iezīmējiet tekstu un spiediet uz Ziņot par kļūdu pogas, lai nosūtītu labojamo teksta fragmentu redaktoram!

Tehnoloģijas un zinātne
Dzīve & Stils
Jaunākie
Interesanti