Мэтт Руссо

Мэтт Руссо: Как звучит Вселенная? Музыкальный тур

Действительно ли космическое пространство — это безмолвное и безжизненное место, каким его часто представляют? Возможно, нет. Астрофизик и музыкант Мэтт Руссо возьмёт нас в путешествие по космосу, раскрывающее скрытые ритмы и гармонию планетных орбит. «Во Вселенной полно музыки, — говорит он, — нам нужно только научиться её слышать».

Translated by Maxim Burkin
Reviewed by Kira Rutkovskaya

Я попрошу вас всех закрыть глаза... И представить, что вы сидите посреди большого поля, а справа от вас заходит солнце. И во время заката представьте, что сегодня вы не просто видите появление звёзд, но и можете услышать, как они появляются. Причём самые яркие звёзды — это самые громкие ноты, а горячие синие звёзды — ноты более высокого тона.

(Музыка)

А поскольку каждое созвездие состоит из звёзд различных типов, каждое из них создаст свою собственную уникальную мелодию, например, Овен — баран.

(Музыка)

Или Орион — охотник.

(Музыка)

Или же Телец — бык.

(Музыка)

Мы живём в музыкальной вселенной, и это можно использовать, чтобы ощутить её с новой точки зрения и поделиться этой точкой зрения с бо́льшим количеством людей. Я покажу, что я имею в виду.

(Музыка закончилась)

Итак, когда я говорю людям, что я астрофизик, это их весьма впечатляет. Потом я говорю, что ещё я музыкант, они — что-то вроде: «Ага, ясно».

(Смех)

Похоже, все знают, что между музыкой и астрономией есть глубокая связь. В сущности, это очень старая идея. Она восходит к Пифагору — более чем 2 000 лет назад. Возможно, вы помните Пифагора по таким теоремам, как теорема Пифагора.

(Смех)

Он сказал: «Существует геометрия в звучании струн и музыка в пространстве между сферами». Он в буквальном смысле считал, что движение планет по небесной сфере создаёт гармоничную музыку. И спроси вы его: «Почему мы ничего не слышим?» — он бы сказал, что вы её не слышите, потому что не знаете, каково не слышать её и что такое настоящая тишина.

Это как дождаться отключения электричества, чтобы понять, как вас раздражал холодильник. Возможно, вы примите это, но не все это принимали, в том числе такие личности, как Аристотель.

(Смех)

Вот его точные слова.

(Смех)

Я перефразирую его точные слова. Он сказал: «Это хорошая идея, но если бы что-то такое большое и просторное, как сами небеса, двигалось и издавало звуки, это было бы не просто слышно, а громко до землетрясения». Мы существуем, а значит, музыки сфер нет. Ещё он думал, что мозг нужен лишь для охлаждения крови, так что вот так...

(Смех)

Но я хочу показать вам, что в некотором смысле они оба правы. И для начала давайте поймём, что делает музыку музыкальной. Этот вопрос может показаться глупым, но вы когда-нибудь задумывались, почему некоторые ноты вместе звучат относительно приятно, или созвучно, к примеру, эти две —

(Музыка)

другие же — гораздо напряжённее, то есть диссонируют, например, эти две?

(Музыка)

Правда? Почему это? Почему вообще есть ноты? Как можно звучать в тон или нет? Ответ на этот вопрос был дан самим Пифагором. Взгляните на крайнюю левую струну. Если отклонить эту струну, она, колеблясь очень быстро туда-сюда, издаст тон.

(Музыкальная нота)

Но разрезав струну пополам, вы получите две струны, каждая из которых колеблется вдвое быстрей. И так возникает связанная с предыдущей нота. Или же в три раза быстрее, или в четыре...

(Музыкальные ноты)

Секрет музыкальной гармонии состоит в простых соотношениях: чем проще соотношение, тем приятней, созвучнее эти две ноты будут звучать вместе. А чем сложнее соотношение, тем сильнее они будут диссонировать. И именно это взаимодействие напряжения и расслабления, или созвучия и диссонанса, создаёт то, что мы зовём музыкой.

(Музыка)

(Музыка закончилась)

(Аплодисменты)

Спасибо.

(Аплодисменты)

Но это ещё не всё.

(Смех)

Две черты музыки, которые мы называем высотой тона и ритмом, — это в действительности две версии одного и того же, и я вам это покажу.

(Медленный ритм)

Это ритм, не так ли? Смотрите, что произойдёт, если это ускорить.

(Ритм постепенно ускоряется)

(Высокий тон)

(Понижение тона)

(Медленный ритм)

Как только ритм превышает где-то 20 ударов в секунду, ваш мозг переключается: он больше не слышит ритма, а начинает слышать звук некоей высоты.

Так при чём же тут астрономия? И теперь мы подходим к системе TRAPPIST-1. Это экзопланетная система, обнаруженная в феврале 2017 года и восхитившая всех тем, что состоит из семи планет размером с Землю, обращающихся очень близко от звезды — красного карлика. И мы думаем, что на трёх из этих планет подходящая для жидкой воды температура. Ещё она столь близка, что в следующие пару лет мы, наверное, сможем определить элементы в их атмосферах, такие как кислород и метан — потенциальные признаки жизни. Ещё один факт о системе TRAPPIST — она крошечная. Здесь мы видим орбиты внутренних каменистых планет нашей солнечной системы: Меркурий, Венера, Земля и Марс, — а все семь планет размером с Землю в TRAPPIST-1 запрятаны глубоко внутри орбиты Меркурия. Придётся увеличить это в 25 раз, чтобы вы увидели орбиты планет системы TRAPPIST-1. По правде, размерами это больше напоминает наш Юпитер с его лунами, хотя это семь планет размером с Землю, кружащих вокруг звезды.

Все восхитились этим ещё из-за таких художественных изображений, как это. Вот вам жидкая вода, немного льда, может быть, есть и суша. Может, можно понырять в лучах этого поразительного оранжевого заката. Это восхитило всех, а потом, через несколько месяцев, вышли другие статьи, в которых говорилось, что в жизни это выглядит скорее так.

(Смех)

Были признаки того, что часть поверхности на деле может быть залита расплавленной лавой и что там очень губительное рентгеновское излучение от центральной звезды, которое делает поверхность безжизненной или даже уничтожает атмосферу. К счастью, в 2018 году, всего несколько месяцев назад, вышли новые статьи с более тщательными измерениями, и выяснилось, что и вправду виды там примерно такие.

(Смех)

Теперь мы знаем, что на некоторых из них есть огромные запасы воды — глобальные океаны — у нескольких из них есть плотные атмосферы, так что потенциально в этом месте есть жизнь. Но в этой системе есть кое-что ещё более захватывающе, особенно для меня. А именно: TRAPPIST-1 — это резонансная цепь. Это значит, что за каждые два оборота внешней планеты следующая внутренняя планета делает три оборота, а следующая — четыре, и далее шесть, девять, пятнадцать и двадцать четыре. Тут вы видите много очень простых соотношений между орбитами этих планет. Очевидно, ускорив их движение, можно получить ритмы, так? Скажем, один удар за каждый оборот планеты. Но мы знаем: если ещё больше ускорить это движение, то фактически получатся музыкальные тоны, и лишь в этом случае эти тоны будут согласованы, создавая гармонию, даже в человеческом её понимании.

Так услышим же TRAPPIST-1. Для начала вы услышите ноту при каждом обороте каждой планеты, но помните, музыка исходит из самой системы. Я здесь не создаю тоны и ритмы, я лишь переношу их в слышимый человеком диапазон. И после вступления всех семи планет — вы увидите — вы услышите барабан при каждом выравнивании двух планет. Это когда они как бы сближаются, давая друг другу гравитационный толчок.

(Тон)

(Два тона)

(Три тона)

(Четыре тона)

(Пять тонов)

(Шесть тонов)

(Семь тонов)

(Удар барабана)

(Музыка заканчивается)

И это звук самой звезды — её свет преобразованный в звук.

Тут вы можете спросить, как это вообще возможно. Здесь поможет аналогия с оркестром. Когда все собираются, чтобы играть в оркестре, они не могут сходу заиграть, так? Всем им надо настроиться; надо убедиться, их инструменты резонируют с инструментами других музыкантов, и нечто очень похожее случилось с TRAPPIST-1 в начале его существования. Когда планеты только формировались, они летали внутри газового диска, и, будучи в нём, они могли скользить туда-сюда и подстраивать свои орбиты под соседей, пока не согласовались. Хорошо, что они это сделали, ведь система столь компактна, — много массы в тесном объёме, — что если бы каждая деталь их орбит не была точно подогнана, то они бы очень быстро расшатали орбиты друг друга, разрушив всю систему. Именно музыка сохраняет систему, а любых её потенциальных обитателей — живыми.

Но как же звучит наша солнечная система? Жаль, что именно я покажу вам это, потому что звучит она некрасиво.

(Смех)

По одной причине: наша солнечная система гораздо, гораздо масштабнее, и чтобы услышать все восемь планет, нужно начать с Нептуна возле нижней границы слышимого спектра, а Меркурий будет намного выше, около самой вершины слышимого спектра. И поскольку наши планеты не слишком компактны — они сильно рассредоточены, — им нет нужды подстраивать свои орбиты друг под друга, они как бы просто играют каждая свою случайную ноту в случайные моменты. Итак, извините, но вот оно.

(Тон)

Это Нептун.

(Два тона)

Уран.

(Три тона)

Сатурн.

(Четыре тона)

Юпитер. А теперь спрятанные у центра... Это Марс.

(Пять тонов)

(Шесть тонов)

Земля.

(Семь тонов)

Венера.

(Восемь тонов)

И это Меркурий. Ладно, ладно, остановлю.

(Смех)

Вообще-то, об этом мечтал Кеплер. Именно Иоганн Кеплер открыл законы движения планет. Его целиком захватила идея того, что между музыкой, астрономией и геометрией есть связь. Поэтому он посвятил практически целую книгу поиску какой-либо музыкальной гармонии среди планет солнечной системы, и это было очень, очень трудно. Ему было бы намного легче, живи он на TRAPPIST-1, или, коли на то пошло... на K2-138. Это новая система, открытая в январе 2018 года, с пятью планетами, и, как и у TRAPPIST, в начале своего существования все они были тонко настроены. На самом деле, они были настроены по модели, предложенной самим Пифагором более 2 000 лет тому назад. Но систему назвали в честь Кеплера: её открыли с помощью телескопа «Кеплер». За последние несколько миллиардов лет они утратили настройку немного сильнее, чем TRAPPIST. И вот что мы сделаем: отправимся назад во времени и представим, как они бы звучали, как раз когда формировались.

(Музыка)

(Музыка заканчивается)

(Аплодисменты)

Спасибо.

Возможно, вы спросите: «Как далеко это заходит?» «Сколько вообще музыки вокруг?» Я размышлял об этом прошлой осенью, работая в планетарии университета Торонто, и со мной на связь вышла художница Робин Ренни и её дочь Эрин. Робин обожает ночное небо, но она не может полноценно его видеть уже 13 лет из-за потери зрения. Тогда возник вопрос — могу ли я что-нибудь сделать? И я собрал все мыслимые звуки из Вселенной и придал им форму того, что позже стало «Нашей музыкальной Вселенной». Это основанное на звуке шоу в планетарии, исследующее ритм и гармонию космоса. Это представление столь тронуло Робин, что, придя домой, она нарисовала это великолепное представление своих впечатлений. А потом я испортил его, поместив на него Юпитер для плаката.

(Смех)

Итак... На этом шоу люди с любой остротой зрения отправляются в аудио-тур по Вселенной, с ночного неба, дальше, дальше, к краю наблюдаемой Вселенной. Но даже это — всего лишь начало музыкальной Одиссеи, в которой Вселенную можно увидеть и услышать по-новому, и надеюсь, что вы со мной.

Спасибо.

(Аплодисменты)