Все мы взаимосвязаны на уровне атомов.
Коренным и всеобъемлющим образом.
Но что это значит?
Я астрофизик, а следовательно,
моя задача — отслеживать космическую историю
каждого из ваших атомов.
Я бы даже сказал,
что одно их главнейших достижений современной астрономии —
это понимание того, как были созданы наши атомы.
В то время как водород и гелий были созданы
в течение первых двух минут Большого взрыва,
происхождение тяжёлых элементов,
таких, как железо в вашей крови, кислород, который мы вдыхаем,
кремний в ваших компьютерах,
идёт из жизненного цикла звёзд.
Ядерные реакции превращают более лёгкие элементы в тяжёлые,
и это приводит к тому, что звёзды сияют
и в итоге взрываются,
таким образом обогащая Вселенную этими тяжёлыми элементами.
Поэтому без гибели звёзд
у нас не было бы кислорода
и других элементов тяжелее водорода и гелия,
а следовательно, жизнь была бы невозможна.
В нашем теле больше атомов,
чем звёзд во Вселенной.
И эти атомы очень долговечны.
Происхождение наших атомов
можно отследить до звёзд, внутри которых они были созданы
и вследствие взрыва которых они разнеслись по всему Млечному Пути
миллиарды лет назад.
И мне ли не знать об этом,
ведь я поистине звёздный гробовщик.
(Смех)
И сегодня я хочу отправиться с вами в путешествие,
которое начинается со вспышки сверхновой,
а заканчивается воздухом, которым мы дышим прямо сейчас.
Итак, из чего состоит наш организм?
Он на 96% состоит из всего четырёх элементов:
водорода, углерода, кислорода и азота.
И главный герой этой космической сказки — кислород.
Не только потому, что бóльшая часть нашего организма состоит из него,
но и потому что это тот элемент, который борется за сохранение жизни на Земле.
Подавляющее большинство кислорода во Вселенной
было создано в течение всей её истории
в результате вспышек сверхновых звёзд.
Эти вспышки сигнализируют о гибели массивных звёзд.
И в течение одного ослепительного месяца
одна вспышка сверхновой может быть ярче, чем целая галактика
с миллиардами звёзд.
Это поистине удивительно.
А всё потому, что массивные звёзды горят ярче
и их смерть гораздо эффектнее, чем смерть других звёзд.
Термоядерный синтез — это источник жизненной энергии всех звёзд,
включая Солнце,
а следовательно, главный источник всей энергии на Земле.
По сути, все звёзды — это своего рода термоядерные станции,
где источник питания — это сталкивающиеся атомы
в их горячих и плотных недрах.
Звёзды, такие как наше Солнце,
то есть относительно небольшие,
жгут водород, синтезируя гелий,
но более тяжёлые звёзды, с массой в восемь раз превышающей массу Солнца,
продолжают этот цикл горения
даже после того, как гелий в их ядре иссякает.
На этом этапе
у массивной звезды остаётся углеродное ядро,
а углерод, как вам известно, — это структурный элемент всего живого.
Углеродное ядро продолжает сжиматься,
и в результате этого температура повышается,
что приводит к дальнейшим ядерным реакциям,
и углерод синтезируется в кислород,
неон, кремний, серу
и в итоге — в железо.
Железо — это конечный продукт.
Почему?
Потому что ядро железа — самое связанное во Вселенной,
что означает, что мы не можем извлекать энергию путём жжения железа.
Поэтому когда всё ядро массивной звезды превращается в железо,
у неё кончается топливо.
И это очень неприятный день для звезды.
(Смех)
Без топлива она не может создавать тепло,
поэтому гравитация побеждает.
У железного ядра нет выбора, оно может только сжиматься,
достигая удивительно высокой плотности.
Представьте себе 300 миллионов тонн,
сжатых до размера кубика сахара.
При такой чрезвычайно высокой плотности ядро сопротивляется сжатию,
в результате чего весь этот движущийся внутрь материал
начинает отскакивать от ядра.
Это эффектное отскакивание,
которое занимает всего около доли секунды,
становится причиной того, что звезда разлетается во все стороны,
образуя вспышку сверхновой.
К большому сожалению астрофизиков,
условия в центре взрывающейся звезды
невозможно воспроизвести в лабораторных условиях.
(Смех)
Да, к большому облегчению человечества, мы не можем этого сделать.
(Смех)
Но что это значит?
Это значит, что нам, астрофизикам,
приходится использовать новейшие компьютерные симуляции,
чтобы понять эти сложные явления.
Эти симуляции можно использовать для анализа поведения газа
в таких экстремальных условиях.
Они помогают найти ответы на важные вопросы,
например: «Что послужило причиной гибели массивной звезды?»
или «Как сжатие переходит во взрыв?».
Существует огромное количество разных точек зрения,
но все сходятся в том, что нейтрино,
эти неуловимые элементарные частицы,
играют в этом важную роль.
Понимаете?
Сейчас я покажу вам одну из таких симуляций.
Итак, после сжатия ядра создаётся огромное количество нейтрино.
По сути,
они отвечают за передачу энергии в ядре.
Как термическое излучение в обогревательном приборе,
нейтрино подают энергию в ядро,
повышая возможность взрыва звезды.
Более того, всего за долю секунды
они подают такое количество энергии,
что давление достигает такого значения, что создаётся ударная волна,
которая потрясает всю звезду.
И именно в этой ударной волне создаются химические элементы.
Так что спасибо, нейтрино.
(Смех)
Вспышка сверхновой настолько яркая,
что в течение некоторого времени
она излучает больше энергии, чем Солнце за всё время своего существования.
Вот эта световая точка,
которой раньше там не было,
горит, как сигнальный огонь,
чётко указывая место, где умерла массивная звезда.
В такой галактике, как наш Млечный Путь,
по приблизительным расчётам, массивная звезда
умирает каждые 50 лет.
Это говорит о том, что где-то во Вселенной
вспышка сверхновой случается приблизительно каждую секунду.
И, на радость астрономам,
некоторые из них находятся относительно недалеко от Земли.
Разные цивилизации фиксировали вспышки сверхновых
задолго до изобретения телескопа.
Самой знаменитой из них является, пожалуй,
вспышка сверхновой, в результате которой была создана Крабовидная туманность.
Согласны?
Корейские и китайские астрономы зафиксировали эту сверхновую в 1054 году,
и почти наверняка то же сделали коренные индейцы Америки.
Эта вспышка произошла на расстоянии около 5 600 световых лет от Земли.
Она была настолько яркой,
что астрономы видели её даже днём.
Она также была видна невооружённым глазом в ночном небе около двух лет.
Давайте перенесёмся на 1 000 лет вперёд, и что мы видим?
Мы видим галактические нити, созданные взрывом,
движущиеся со скоростью почти 500 км в секунду.
Эти нити очень важны для понимания
гибели массивных звёзд.
Это изображение
было составлено космическим телескопом «Хаббл»
в течение трёх месяцев.
Оно очень важно для астрономов,
потому что в нём зафиксировано химическое наследие
взорвавшейся звезды.
Вот эти оранжевые нити — это клочья звезды.
Они состоят в основном из водорода.
А синие и красные нити —
это синтезированный кислород.
Изучение остатков сверхновых, таких как Крабовидная туманность,
позволило астрономам сделать уверенный вывод,
что бóльшая часть кислорода на Земле была создана в процессе вспышек сверхновых
за всю историю Вселенной.
Мы можем предположить,
что для того, чтобы собрать все атомы кислорода в вашем организме,
потребовалось около 100 миллионов сверхновых звёзд.
Поэтому каждая частичка или, по крайней мере, бóльшая часть вашего организма
была создана в этих вспышках сверхновых.
Возможно, теперь вы задумались,
как все эти атомы,
созданные в таких экстремальных условиях,
в итоге оказались в вашем организме?
Давайте проведём мысленный эксперимент.
Представьте, что в Млечном Пути происходит вспышка сверхновой.
Тонны атомов кислорода разлетаются
в почти пустое пространство.
Некоторые из них объединяются в облаке.
Четыре с половиной миллиарда лет назад
с этим облаком произошло что-то, что привело к его сжатию,
создав в центре Солнце и Солнечную систему.
То есть Солнце, планеты и жизнь на Земле
зависят от этого удивительного цикла
рождения, гибели и возрождения звёзд.
Так продолжается круговорот атомов во Вселенной.
Поэтому астрономия и химия тесно взаимосвязаны.
Мы — живые организмы,
в ходе эволюции ставшие дышать продуктами жизнедеятельности растений.
А теперь вы узнали,
что мы также дышим отходами вспышек сверхновых.
(Смех)
Остановитесь на секунду, сделайте вдох.
Атом кислорода только что вошёл в ваш организм.
Несомненно, этот атом кислорода
несёт в себе память звезды,
и, скорее всего, он был создан в процессе вспышки сверхновой.
Возможно, этот атом пролетел через всю Солнечную систему,
пока не опустился на Землю,
задолго до встречи с вами.
Когда мы дышим,
мы используем сотни литров кислорода ежедневно.
Я очень рад стоять сегодня на сцене перед этой замечательной публикой,
но при этом я ворую ваши атомы кислорода.
(Смех)
А так как я говорю с вами,
я отдаю некоторые из них снова вам.
То есть дыхание —
это удивительный обмен атомами.
Возможно, вы спросите:
«Сколько атомов в моём теле когда-то принадлежало Фриде Кало?»
(Смех)
Около 100 тысяч.
Ещё 100 тысяч, возможно, принадлежали Марии Кюри.
Ещё 100 тысяч — Салли Райд
или ещё кому-либо.
Дыхание наполняет наши лёгкие не только историей космоса,
но и историей человечества.
Я хочу закончить своё выступление мифом,
который очень близок мне.
Это миф чичимеков,
очень важной мезоамериканской народности.
Чичимеки верят,
что наша сущность была создана на небесах.
Но на пути к нам
она была раздроблена на кусочки.
Мой дедушка говорил:
«Если ты чувствуешь себя неполным,
это потому, что у тебя не хватает кусочков».
(Смех)
«Но это не беда,
потому что у тебя есть удивительные возможности роста.
Почему?
Потому что эти кусочки не просто упали на землю,
и тебе не нужно ходить и искать их.
Нет, эти кусочки находятся в других людях.
И только обмениваясь этими кусочками, ты почувствуешь себя завершённым.
Да, за свою жизнь
ты можешь встретить людей с такими большими кусочками,
что они смогут завершить тебя,
но в своём поиске завершённости
ты должен дорожить всеми кусочками и делиться каждым из них с другими».
Мне кажется, это очень похоже на историю кислорода.
(Смех)
Она началась на небесах во вспышке сверхновой
и продолжается по сей день
среди людей.
Некоторые атомы, которые сегодня в нашем организме, начали свою легендарную одиссею
миллиарды лет назад, а другие — всего столетия,
но все они добрались до вас,
всех вас,
свидетелей Вселенной.
Спасибо.
(Аплодисменты)