Артур Миллер - Империя звезд, или Белые карлики и черные дыры

Милн уже видел эту работы Чандры. «Концепция „полного“ уравнения состояния для релятивистского вырождения формально является новой и ценной, — сказал он. — Однако если мы добавим небольшую порцию пыли к звезде, масса которой близка к максимальной, то станет ли звезда неустойчивой? Пожалуй, вы имеете полное право считать, что я чрезвычайно консервативен». Нестабильность звезд и прочих материальных объектов была неприемлема для физика классической школы.

«Линия фронта» была теперь четко определена. Чандра показал Эддингтону и Милну рукописи своих последних работ. Они были подробны, насыщены математическими формулами и содержали множество результатов вычислений. В ноябре 1934 года Чандра пригласил Милна в Тринити на обед в День поминовения. «Во время этого визита я почти убедил Милна, что его результаты по существу лишены всяких оснований, — вспоминал он. — Я надеялся, что моя статья прекратит дискуссию Эддингтона и Милна».

А между тем работами Чандры заинтересовался энергичный директор Гарвардской обсерватории Харлоу Шепли, бывший студент Рассела. Шепли предложил индийцу поработать в Гарварде. Такое приглашение еще более отодвигало возвращение Чандры в Индию, чем его отец был весьма обеспокоен.

Но пока Чандра ждал особенно важного для него заседания общества — он собирался представить свои последние результаты. «Я завершил вычисления по строению звезд, которые должен был сделать еще до января, — писал Чандра отцу и добавлял: — Так как дата заседания приближается, я должен работать все больше и больше, все быстрее и быстрее».

Случилось так, что важнейшие события в его жизни должны были произойти почти одновременно: получение новых результатов, поездка в Индию и женитьба. «Я буквально разрываюсь на части, — писал он отцу, — но тем не менее понимаю: я переживаю сейчас невероятно успешный период. Когда я погружаюсь в работу, часто вспоминаю высказывание Бора: „Как жаль, что столь немногие способны найти удовлетворение и смысл своей жизни в занятиях наукой“».

Яркость и новизну открытий Чандры в конце концов должны были признать даже строгие старцы, «приватизировавшие» астрофизику в Кембридже. Все должно было пройти на ура, но Чандра никогда не исключал худших вариантов. «Непрерывно думая о загадке строения звезд, потрепанный дифференциальными уравнениями, задавленный числовыми вычислениями, озабоченный своим невежеством, я мчусь в новый год… И я совсем не похож на того счастливца, которым был, впервые вторгаясь в тайны природы, сегодня я — сгоревший и дымящийся, неудовлетворенный и усталый», — признавался Чандра Балакришнану перед роковой пятницей 11 января 1935 года.

Утром 12 января 1935 года Чандра проснулся в другом мире. Еще вчера полный надежд и страхов, опасений и волнений, он смело смотрел в будущее, ведь скоро весь мир узнает о его важнейшем открытии! Он мечтал о громе аплодисментов и таком же признании, какое имел пять лет назад в Индии. Он надеялся, что его наконец примут в кембриджское научное сообщество, несмотря на происхождение и молодость. Но все оказалось совсем не так, как он думал…

Выступление Эддингтона просто сочилось ядом. Чандра был потрясен! Великий человек высокомерно заявил, что «нет такого явления, как релятивистское вырождение!» А ведь оно лежало в основе идеи Чандры. В теории Фаулера, применяющейся для плотного газа электронов со скоростями гораздо меньше световой, не учитывалось релятивистское вырождение и не существовал предел для массы белых карликов. Поэтому звезды всегда должны были спокойно умирать, независимо от их масс. Эддингтон утверждал, что Чандра глубоко заблуждается и его работа не представляет никакого интереса.

В те годы астрофизики полагали, что большинство звезд в конце жизни становятся белыми карликами, за исключением тех немногих, которые разваливаются на части. Ученые считали (как выяснилось, ошибочно), что звезды проходят один и тот же жизненный цикл: гигантские яркие звезды сжигают свое топливо и продолжают сжиматься, а когда топливо полностью исчерпывается, превращаются в белые карлики — горячие, но тусклые, небольшие и удивительно плотные звезды. Однако Чандра осмелился предположить, что у звезд имеется и другая перспектива.

В какой-то момент Эддингтон сам запутался в своих аргументах. В конце концов он заявил, что не возражает против математических моделей Чандры, но не согласен с его физическими идеями, основанными на объединении двух диаметрально противоположных теорий — теории относительности и квантовой теории. «Я не считаю, что потомство от такого союза можно считать законнорожденным», — утверждал Эддингтон. Чандра был ошеломлен.

Эддингтон явно спрятал голову в песок, как страус, — ведь получил же Дирак свою Нобелевскую премию именно за релятивистскую версию квантовой механики? Что все это значит? Но самое худшее было еще впереди. Принцип запрета Паули, продолжал Эддингтон, лежащий в основе теории Чандры о белых карликах и в основе квантовой теории, не является фундаментальным законом природы.

В итоге Эддингтон все-таки еще раз признал, что математические расчеты Чандры правильны, но вот результат — релятивистское вырождение — не имеет никакого отношения к звездам. По его мнению, это всего лишь игра с числами. Но и тут Эддингтон не остановился. Он добавил, что теория Фаулера о белых карликах не учитывает теорию относительности, но фактически принимает эту относительность во внимание. Эддингтон рисковал, используя столь замысловатые и невнятные аргументы, которые могли разрушить его репутацию ученого.

Конечно, Эддингтон разбирался в теории относительности лучше всех, за исключением самого Эйнштейна. Он даже попытался объединить общую и специальную теорию относительности с квантовой механикой — в своей фундаментальной теории. Отношение Эддингтона к такому объединению, которое он только что назвал «незаконнорожденным», было, мягко говоря, непоследовательным. В книге «Внутреннее строение звезд» Эддингтон обсуждал использование общей теории относительности при изучении строения звезд. Общая теория относительности учитывает гравитацию, искривляющую пространство (точнее, пространство-время).

Пространство-время представляет собой геометрическую структуру, которая искривляется тем сильнее, чем больше масса объекта. Если камень поместить в середину тонкого резинового листа, то лист прогнется на глубину, зависящую от веса камня. Искривление или деформирование пространства-времени вокруг массивного тела — мера силы тяжести этого тела.

Эддингтон использовал общую теорию относительности для описания поведения звезды, коллапсирующей под действием собственной тяжести. Он отметил, что согласно общей теории относительности звезда небольшая, но с большой плотностью создаст гораздо более глубокую потенциальную яму, чем звезда, подобная Солнцу (потенциальная яма — область пространства с минимумом потенциальной энергии). Она так сильно искривит окружающее пространство, что свет не сможет вырваться оттуда, и, по его словам, исчезнет в «никуда».