Большой Андронов коллайдер

Сегодня давнему другу  «Гранита науки», астрофизику Ивану Леонидовичу Андронову исполняется 60 лет. Доктор физико-математических наук, представитель Школы переменных звёзд В. П. Цесевича  почти полвека занимается математическим моделированием физических явлений в астрономических процессах. Мы поздравили его с юбилеем и поговорили о главном: фундаментальной науке.

— Чем больше площадь круга, тем больше окружность, которая соприкасается с неизвестным, заметили ещё древние греки. Иван Леонидович, вы уже так давно в своей теме, но возможно ли знать её досконально?

— Сейчас идёт экспоненциальный рост не только вируса, из-за которого я отмечаю юбилей в узком кругу: с дочкой, тещей и женой на даче посреди высаженных ею тюльпанов – но и информации, очень большое количество которой трудно «переварить»: мы смотрим на звёзды и со спутника, и с наземных обсерваторий, и прозреваем их в теории… Поэтому идёт фрагментация по разным направлениям. Колоссальное количество данных, требующих обработки, сделало модным такое направление, как Data Mining. Открыты многие базы данных, которые можно брать, перебирать эти миллиарды звёзд и находить новое и интересное. Это напоминает поиск грибов в лесхозе: есть элементы и везения, и подготовки. Мало видеть, что звезда меняется, надо понять, почему так происходит. 

Сейчас что интересно – очень активно работают и любители, не надо их путать с дилетантами. Это подготовленные люди, которые занимаются астрономией в виде хобби. В феврале в одном научном журнале в Соединённых Штатах вышла наша статья вместе с очень активным любителем астрономии из Киева Максимом Пятницким, который обнаружил очень интересную звезду. Если обычно в двойных системах происходит время от времени затмение и блеск ослабевает, то здесь как раз наоборот, периодически происходят вспышки. Оказывается, что это двойная звезда, но движутся они по очень вытянутой орбите, и когда одна звезда приближается к другой, то они друг друга нагревают. То есть это не вспышка, а такой взаимный обогрев.

Есть звёзды, за которыми тоже охотятся и профессионалы, и любители – например те, что называются The Heartbeat, то есть «Биение сердца». Это была мода зимы-2020. Движутся они тоже по вытянутым орбитам, и друг к другу притягиваются и меняют свою форму. На Земле есть приливы от Луны, от Солнца, а здесь получается, что высота этих приливов ещё связана с тем, что при этом изменяется расстояние. То есть выходит синхронное изменение структуры обеих звёзд при приближении-удалении. Вот это одно из интересных звёздных открытий последнего года, когда был запущен спутник TESS, и он очень активно наблюдает разные области, хотя в основном предназначен для того, конечно, чтобы искать экзопланеты. Но кроме них есть очень много интересных нормальных звезд, которые находятся в ненормальных условиях, и поэтому мы можем открывать, наблюдать и интерпретировать много удивительных явлений в лаборатории нашей Вселенной. 

— Большой адронный коллайдер сказал какое-то новое слово астрономам, в том числе?

— БАК связан и с астрономией, и с физикой высоких энергий, и там задействованы колоссальные силы, колоссальное количество публикаций: какие могут быть новые частицы и связанные с ними эффекты в космическом пространстве. Раньше мы говорили о том, что возможны две звезды, которые падают друг на друга и излучают гравитационные волны, и обычно, в нашем представлении, это были белый карлик и красный карлик, но впоследствии были обнаружены и звёзды более слабые, например, два белых карлика, которые вращаются, и когда падают друг на друга, то происходит вспышка сверхновой. Это может быть и белый карлик в паре с нейтронной звездой или чёрной дырой. Или две массивные чёрные дыры вращаются, излучают волны, и когда сливаются, то происходят вспышки гравитационного излучения. Такое открытие произошло несколько лет назад, хотя теоретически это было ожидаемо с 1961 года, если не раньше.

— Мне кажется, современные астрономы должны чувствовать себя гораздо более счастливыми в профессиональном плане, чем в прошлом веке. Потому что гораздо больше инструментов появилось, и можно намного лучше сориентироваться в своей проблематике. Хотя слово «проблематика» мне не нравится, давайте скажем «в сфере интересов». 

— Действительно, всё, что исследуем и мы, и коллеги прошлого, очень интересно. Эти исследования взаимодополняющие. Чем больше телескоп, тем более слабые объекты он может исследовать, или наоборот получать спектр с высоким разрешением. Но очень больших телескопов мало, астрономов и задач, которые они предлагают, существенно больше, поэтому очередь к таким инструментам стоит на конкурсной основе, и наблюдать за объектом месяцами роскоши ни у кого нет. В последние годы любителям стали доступны телескопы диаметром до полуметра, ну, 70 сантиметров, на которые ставят чувствительные приёмники, и они могут позволить себе наблюдать объекты в течение десятков ночей и тогда что-то интересное увидеть. 

Можно провести такое бытовое сравнение из былой докарантинной эры, когда люди выходили из дома. Можно следить, следить, следить, но нужно и везение, если неточный расчёт, для того, чтобы сфотографировать того или иного человека выходящим из дома. То же у звёзд: в основном они проводят время в базовом своём состоянии, но иногда с ними происходит что-то очень интересное. Это надо наблюдать, и это десятки ночей «тотальной слежки» за звёздами. 

Я даже шутку такую придумал, что количество фотонов, которое необходимо для получения результата, примерно одинаково: это может быть спектр, полученный в течение часа-двух на большом телескопе, либо это могут быть десятки ночей, проведенных за малым. Это взаимодополняющие вещи. Там мгновенный снимок, а здесь процесс исследования.

Можно вспомнить моего учителя Владимира Платоновича Цесевича, который объяснял мне, для чего нужно проводить такие мониторинговые наблюдения. Это было 40 лет назад, даже чуть-чуть больше. Мы фотографируем окошко и видим, что в нём падает кирпич. Потом мы смотрим на фотографию и видим: как это, кирпич висит в окне – там что, ниточки? Или гравитация, или ещё что-то такое? А на самом деле, это мы просто сделали один снимок. Когда мы проводим слежение за звездой, то можно построить правильную модель.

— Иван Леонидович, а что для вас сейчас самое интересное в астрономии?

— Так же, как и тогда, когда я был студентом, это переменные звёзды. Направлений интересных сейчас очень много, и люди реализуются в них – но невозможно объять необъятное, можно только интересоваться, чтобы понимать общие принципы, которые идут в разных направлениях. 

Что касается переменных звёзд, то с ними связано очень много вещей. Это активные стадии их жизни, и здесь, с одной стороны, есть и теоретическое моделирование, и эффект везения существенный. В 1992 году мы сделали очень интересное открытие на крупнейшем в Украине телескопе имени Шайна Крымской астрофизической обсерватории. Но это, можно сказать, эффект случайности. Мы наблюдали звезду, которая бывает яркой, активной, иногда слабой, практически постоянной. И мои коллеги говорили: «Какой смысл тратить время на большом телескопе, когда мы знаем, что здесь ничего не может произойти интересного?» Ну, я им говорю: период этой звезды 3 часа 6 минут, поэтому давайте мы с вами немного ещё понаблюдаем, потом будем переводиться на другой объект. Сижу за компьютером, вдруг вижу, отчёты пошли очень резко вверх. На телескопе мой воспитанник, замечательный наблюдатель Сергей Колесников. И вот оказалось, что мы зарегистрировали беспрецедентную вспышку, когда звезда вспыхнула в 8 тысяч раз! То есть, поток ее излучения увеличился в 8 тысяч раз. Но продолжительность этой вспышки была порядка 15 минут, на следующую ночь уже никаких следов от неё не осталось. Это эффект везения, мы потом потратили 300 часов и больше такого уровня вспышки не регистрировали. А подобные наблюдения очень продвигают наш уровень знания о магнитных полях, на таких экстремальных объектах очень интересно проводить теоретическое моделирование, чтобы понимать спепень влияния Солнца на Землю, например. 

— Если бы вы возглавили Космическое агентство Украины, чем бы вы занимались?

— У меня нету таких амбиций. То, чем занимаюсь я, называется фундаментальная наука. То есть непосредственного выхода в промышленность, в бизнес это дать не может, по крайней мере, в очень быстрое время. Агентство занимается очевидными вещами: прогноз погоды, геолокация, определение координат, какие посевы, где какие пожары, налаживание связи, и гражданской и военной – то есть это существенно другая часть, которая пользуется астрономией. Естественно, для того, чтобы космические корабли хорошо ориентировались в пространстве, необходимы звёзды. В Америке был создан даже большой «Каталог звёзд гидирования» – так мы в астрономии называем ведущие звёзды, – где даны их блеск и координаты, чтобы можно было хорошо ориентировать корабль с земной поверхности. 

— А какие вы свои достижения хотели бы отметить, кроме той беспрецедентной вспышки красного карлика? 

— Время идёт, и результаты самые разные. Моделирование перетекания вещества в двойных системах с учётом магнитного поля и его наблюдательные проявления — это было первое направление, которым я занимался. И для того я занялся разработкой математических моделей. Особенностью астрономии является то, что мы не можем просто включить измерительный прибор, который будет измерять подряд и столько, сколько нам нужно – мы связаны с погодой, с выделением времени и так далее. Поэтому распределение этих наблюдений очень сильно неравномерное. И когда к этому неравномерному распределению применяют упрощённые модели, которые были получены для простых распределений, равномерного ряда, можно получить ошибки в параметрах, которые достигают десятков процентов, и из этого можно получить вообще какие-то ложные результаты. Вот поэтому я занялся всерьёз математическим моделированием, с тем, чтобы не получать ложных открытий – или, как сейчас говорят, фейковых. Конечно, открытие хочется сделать каждому, но вполне может быть, что лишь игра случая дала что-то, похожее на интересный эффект, а на самом деле это лишь статистическая флуктуация.

Ещё мы измеряли быструю переменность. Облака плазмы, падающие на белый карлик в магнитном поле, показывают очень стильную переменность, причём это переменность на огромном диапазоне времён: от трёх секунд до десятилетий. По наблюдениям получалось, что там, возможно, есть какие-то квазипериодические колебания. А теория показывает, что там не было механизма для того, чтобы показывать переменность, периодичность этой переменности. Ну, подключились американцы, пошло  несколько работ, мол, вот мы обнаружили характерное время 3 минуты, 127 секунд, 90 секунд периодичность. Мы подготовили свою статью. Но в какой-то момент я сказал своим соавторам: стоп, я проверю математически. Потратил где-то год, но вывел строгие математические уравнения, посчитал необходимые матрицы, и в результате оказалось, что механизм этой переменности совсем другой, не тот, что публиковали американцы, которые использовали простые модели.

Кстати, сейчас выходит в издательстве Elsevier – это одно из самых престижных в мире, там Scopus – монография по большим базам данных, там есть моя глава, она 11-я, по анализу временных рядов – как раз о том, что нужно использовать полные модели, а не упрощённые. Выход книги запланирован  на 21 апреля.

Ну и, с другой стороны, такое обилие математических моделей привело к тому, что мы стали их применять к звёздам разных типов: пульсирующие (долгопериодические и короткопериодические), затменные, катаклизмические – более двух тысяч звёзд, которые обработали, проанализировали в нашей группе.

— Иван Леонидович, а почему вы не работаете ни в каком НИИ, в обсерватории? Почему сейчас доктор наук Иван Андронов занимается фундаментальной наукой исключительно в свободное от преподавательской работы время? 

— С одной стороны, мои дедушка, мама и папа были преподавателями, так что этот выбор, я бы сказал, семейный. Преподавание обрушилось на меня ещё в аспирантуре, когда слёг и уже не выходил из дома мой руководитель, Владимир Платонович Цесевич, и мне пришлось читать его студентам сильно математизированный курс релятивистской астрофизики. Причём из десяти студентов пятеро потом пришли под моё научное руководство писать работы. 

А с другой стороны, сейчас в нашей обсерватории идёт жуткое сокращение. Так наука поставлена в нашей стране, к сожалению. Но сейчас я бы не хотел много говорить об этом, чтобы не расстраиваться. 

В 2003 году я получал премию имени М.П. Барабашова в Национальной академии наук Украины. Поэтому присутствовал на всём заседании НАНУ. Директор какого-то института – значит, академик – сказала тогда министру образования и науки, тогда это был Василий Кремень: «Вы платите нам копейки и хотите науку мирового уровня. Мы берём эти копейки, вынуждены зарабатывать реальные деньги на стороне, делать науку мирового уровня и делать вид в отчётах, что делаем это за ваши копейки». Тогда я получил наибольшую государственную награду из тех, которые могут получить не директора больших институтов: 1000 гривен. Без налога – 800. Горжусь! 

— Тут, конечно, можно гордиться только тем, какой Вы энтузиаст… Иван Леонидович, заведуя кафедрой в Одесском национальном морском университете – видите перспективную молодёжь? 

— В Морской университет я перешёл работать из Одесского национального университета имени Мечникова. Научные контакты остались, и студенты, которые захотели продолжать работать со мной, делают это, при том, что у них есть официальный руководитель в Мечникова. А почему вы удивляетесь? Ну почему можно работать с Кореей — сегодня я до 5-ти утра, например, вычитывал статью с корейскими коллегами, чтобы отправить окончательный вариант, — а нельзя с Мечникова? Есть научные интересы, пусть даже мне это не оплачивается. Третьекурсник Дмитрий Твардовский (читайте на «Граните науки» его статью) и блестящая выпускница университета Мечникова Катерина Андрич – оба выходцы из Астрономического кружка Владиславы Игоревны Марсаковой, моей воспитанницы, заслуженного деятеля образования и науки Украины. Когда-то он был на Станции юных техников, потом в Одесском центре внешкольного образования и воспитания, а в последние годы Марсакова перешла в Ришельевский лицей (о её роли упоминает также Павел Виктор в интервью «Граниту»). 

Опять же, вундеркинд Виталий Бреус, который в 11 лет пришёл в кружок Марсаковой – сейчас ему 31 год, он доцент и был рекомендован на стипендию Кабинета министров. Но фонд на науку сократили, так что, скорее всего, молодёжь снова ничего не получит.

«Кружок андроновцев» в ОНМУ : по левую руку от Ивана Леонидовича — Лидия Чинарова, Мария Ткаченко, Владислава Марсакова, по правую руку Дмитрий Твардовский, Катерина Андрич и редактор «Гранита науки», октябрь 2019 года

Мне очень обидно, что нашу феноменально талантливую молодёжь чествуют в других странах, а в Украине всё, что я лично могу сделать для ребят – это устроить умницу Твардовского (у него День рождения 28 апреля, кстати – недалеко от моего), который активно занимается и программированием, и исследованием звёзд, работать к себе на кафедру лаборантом, а Андрич, абсолютную чемпионку среди студентов по публикациям в научных изданиях (у неё сейчас в Корее выходит 12-я) – ассистентом: научной ставки для неё, увы, нет. Катерина создала программу, которая могла бы потянуть на две, а то и три научных работы по информационным технологиям. На Гамовской конференции  она блистательно выступила на английском языке, что для меня в порядке вещей, потому что Катерина ещё в 2015 году получала диплом за лучший научный дебют в Польше, её программа MAVKA была признана лучшей на летней школе в Словакии. И сейчас уже много человек просят нас выставить её в открытый доступ – купить не предлагают. Получается, «вы выставляйте, мы на вас, может быть, сошлёмся». Хотя, с другой стороны, мы же не ссылаемся на Word, Excel, Windows…

Компьютерные науки и астрономия взаимодополняют друг друга. Самая младшая из защитивших диссертацию учеников — Мария Ткаченко — использовала разработанную экспертную систему анализа кривых изменения блеска затменных двойных звёзд для введения новых параметров классификации и создания атласа и каталога характеристик этих интересных объектов. И в этом случае, разработка алгоритмов позволяет получать значительно более точные и уверенные результаты.

Сергей Колесников, который с 1989 года проводил поляриметрические наблюдения на ЗТШ – Зеркальном телескопе Шайна Крымской астрофизической обсерватории, сейчас в докторантуре университета Мечникова, но у нас с ним 58 совместных статей и всё равно это мой ученик. Ещё есть аспирантка Виолетта Кулинская, которая, закончив ОНУ Мечникова по специальности «Физика и астрономия», пришла на «Компьютерные науки» в ОНМУ и пишет диссертацию на стыке информационных технологий и астрономии, с использованием методов машинного обучения и искусственного интеллекта. Всего у меня защитило 8 человек кандидатские работы и двое готовят докторские. Первая защита была в 1997 году. Я не ставлю себе задачу выпускать аспирантов каждый год и делать массовку. Я делаю то, что умею: создаю алгоритмы и программы, пишу статьи, учу и поддерживаю, несу разумное, доброе, вечное. Помочь людям выйти на орбиту, дать поддержку и направление, чтобы они могли развить свои личные способности – в этом я вижу свою главную задачу.

— А вам не предлагали работать в иностранных институтах?

— Предлагали, и я работал на проектах в Польше, Словакии, Греции, Франции, Испании, Чехии, Германии, Корее. На конференции ездил ещё и в другие страны. Теперь Великий Карантин – поездки этого года отменены. Но кратковременные поездки это не устройство на работу, это «всплеск» работы, не отвлекаясь на учебный процесс и текучку (хотя, как и во время карантина, решение важных вопросов идёт через интернет круглосуточно). Впрочем, занятия за меня никто не проводил, они просто смещались на до и после поездки. По нашим законам, за рубеж в командировку можно уехать на срок до 60 дней, с сохранением зарплаты в Украине. После шести месяцев отсутствия – увольнение. 

А насовсем переехать было для меня исключено: это означало оставить без присмотра маму, которая ещё была жива. Знаю коллег, которые поменяли страну и даже семьи. Этот вариант мне не нравился.

— Иван Леонидович, с высоты своего опыта, как бы Вы сформулировали, для чего нужна фундаментальная наука? В руках тех же вирусологов  жизнь и смерть людей, здесь и сейчас, ощутимо. А в чём пружина вашего интереса у фундаментальной науке?

— Люди хотят знать будущее. У нас нету миллиардов лет, чтобы наблюдать Солнце или Землю, но мы можем наблюдать похожие звёзды, которые имеют разный возраст, разные массы и, соответственно, построить какую-то такую модель, выстроить данные в некую последовательность для того, чтобы понять, что будет происходить с нашим Солнцем и какие эффекты нужно учитывать: какие не слишком существенны, а какие будут важны, может, через пять миллиардов лет.

Что касается вирусологов, то есть хорошая фраза: «Компьютеры – это средство для решения тех проблем, с которыми человечество не сталкивалось до изобретения компьютеров». Кто знает, может быть, если бы вирусологи не выводили новые вирусы, то мы с вами и лично сейчас могли увидеться, а не говорили по мессенджеру.  Тем не менее, все проводят – и вирусологи, и химики – смотрят, какие комбинации могут быть веществ, и это не значит, что сразу будет иметь какой-то коммерческий выход. Как там было у Маяковского: «Единого слова ради – тысячи тонн словесной руды». Ну а у нас получается – тысячи звёзд, которые мы можем смотреть и получить в какой-то момент результат, совсем не очевидный с самого начала. Между прочим, математические функции, которые описывают пульсацию звёзд, вибрацию суден и биение сердца, не настолько уж далеки. С использованием моего математического аппарата всплеск-анализа (сейчас его принято называть, на английский манер, вейвлет-анализом) даже защитили диссертацию по кардиологии!

А если взять вопрос о нужности астрономии как таковой – ясно, что это исчисление времени, география, ориентация в путешествиях, в том числе завоеваниях…  Если говорить о более поздних временах, это большой стимул для развития математических методов. Если посмотреть на выдающихся математиков, то они в большой мере занимались решением астрономических задач, притом самых разных. То есть, это неразрывные такие вещи. Если говорить о том, что это инициирует развитие техники, то обратим внимание, что техника для астрономических исследований может использоваться не только в гражданских, но и в военных целях. На астрономии, на открытых исследованиях эта техника тестируется и развивается. 

— Чем занимаетесь на Великом Карантине?

— Кроме занятий, готовим с доцентом ОНМУ Ларисой Кудашкиной и моей супругой, старшим научным сотрудником обсерватории ОНУ им. Мечникова Лидией Чинаровой учебник по мореходной астрономии: астрономические знания на пользу образования в морской отрасли.

— Огромная благодарность Вам за интервью, будьте, пожалуйста, здоровы – мне даже страшно думать, как мало в наших вузах осталось таких Преподавателей с большой буквы, как Большой Андронов!

P.S. С «научной декларацией» Ивана Леонидовича можно ознакомиться здесь

____________________

Подписывайтесь на наш канал телеграм 


Больше на Granite of science

Подпишитесь, чтобы получать последние записи по электронной почте.

Добавить комментарий

Больше на Granite of science

Оформите подписку, чтобы продолжить чтение и получить доступ к полному архиву.

Читать дальше