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

Выступавший после Рассела Койпер рассказывал о белых карликах. Помимо трех «классических» карликов — 2 Эридан В, Сириус В и звезды Ван Маанена, он обнаружил еще шестнадцать таких звезд [42] Звезды Ван Маанена были открыты в 1917 году голландским астрономом Адрианом ван Мааненом. . Койпер объяснил, как по величинам светимости и температуры он определял массы двойных звезд и их радиусы [43] Массу белых карликов, которые не являются частью двойной системы, подобно звездам Ван Маанена, астрофизики определяют по их гравитационному красному смещению, а радиус — из их звездных параллаксов, видимой яркости и температур. . Причем данным наблюдений соответствовала только теория Чандры. Большинство белых карликов удивительно малы и по размеру лишь немного больше Земли, то есть составляют сотую часть Солнца. Лишь сейчас стало известно, что любой белый карлик имеет массу меньше массы Солнца, как и предсказывала теория Чандры с релятивистским вырождением. Если белый карлик более чем в 1,4 раза массивнее Солнца, он обязательно коллапсирует. Теория Фаулера о нерелятивистском вырождении предсказывала, что чем меньше радиус белого карлика, тем больше его масса, что полностью противоречило наблюдениям Койпера [44] Из теории Фаулера следует, что произведение массы белого карлика на куб его радиуса является константой, то есть чем меньше радиус карлика, тем больше его масса. . Если бы Фаулер был прав, то должны были бы существовать белые карлики с массой в тысячу и более раз превышающей массу Солнца.

Затем выступал Чандра. Он все-таки проигнорировал заявленную тему и посвятил свой доклад белым карликам. Чандра начал со смелого заявления: «В настоящее время, по общему мнению, уравнение состояния для полного описания структуры белого карлика — это уравнение вырожденного состояния». Тем самым Чандра ясно дал понять, что правильна только его собственная теория белых карликов, так как тут законы классического идеального газа совершенно неприменимы. При этом необходимо, в отличие от Фаулера, не забывать о теории относительности. Во время обсуждения Эддингтон ограничился всего лишь частными и малосущественными вопросами.

Доклад Чандры был в пятницу, Эддингтону предстояло выступать на следующее утро. «В субботу я изменю мнение научной общественности, оно будет кардинальным образом отличаться от пятничного», — самоуверенно заявил Эддингтон. Он начал с обзора результатов, опубликованных с 1935 года, но не упоминал о своей фундаментальной теории. Он твердо заявил, что сжатие звезд «до диаметра в несколько километров, когда по теории относительности гравитация достигает таких огромных величин, что происходит захват излучения, — это поразительный результат». Он вновь отказался признать, что звезды могут продолжать коллапсировать после захвата излучения под действием гравитации. Эддингтон заявил, что Фаулер уже решил этот вопрос, а Стонер и Андерсон зачем-то опять к нему вернулись. Он лично вынужден был еще раз этим заняться и в итоге отказался от концепции верхнего предела. Создание нового уравнения состояния Эддингтон приписал не Чандре, а Стонеру и Андерсону, которые одновременно и независимо от Чандры вывели это уравнение. Однако они никогда не рассматривали следствия этого уравнения и, в отличие от Чандры, не сделали строгого математического обоснования. Эддингтон добавил, что пока невозможно экспериментально подтвердить теорию Фаулера или теорию Стонера — Андерсона (аналогичную теории Чандры). Впрочем, он считает это излишним в любом случае. Релятивистское вырождение — это строгий математический результат, не имеющий астрофизического смысла, то есть reductio ad absurdum, доказательства от противного. А вот последующие наблюдения покажут, нужно ли модифицировать теорию Фаулера, которая предсказывает существование белых карликов с массой гораздо большей, чем у тех, что известны сегодня. Однако Койпер не позволил Эддингтону так легко выйти из дискуссии. Он сразу же задал ему вопрос: «Существуют ли какие-нибудь экспериментальные методы, позволяющие сделать выбор между конкурирующими теориями?» Сам Койпер, конечно, знал о таких методах. Однако оба ученых стремились к примирению, а Эддингтон даже заявил, что теории не следует считать конкурирующими, поскольку формулы Стонера — Андерсона (на самом деле Чандры) являются лишь математическими абстракциями. Но тут Чандра бросился в атаку; его позиция и позиция Эддингтона принципиально отличаются, заявил он.

И тогда Эддингтон предложил компромиссный вариант: они могли бы вместе проанализировать состояние некоторых малых белых карликов Койпера. Если теория Фаулера верна, то эти звезды должны быть чрезвычайно массивными, с очень высокой плотностью и внутренним давлением. В таких «крайних случаях», как говорил Эддингтон, могут образовываться нейтроны и твердое нейтронное ядро, уберегающее эти звезды от коллапса [45] Это было важное предвидение Эддингтона. Физики уже обсуждали возможность существования нейтронных звезд. Не прошло и тридцати лет, как они были открыты. . Согласно стенограмме конференции, опубликованной в «The Observatory», все закончилось довольно хорошо — сэр Артур Эддингтон и доктор Чандрасекар мирно обсудили вопрос о правильной формуле для вырожденной материи в звездах. Однако Чандра рассказывал об этом совершенно иначе: «На самом деле мы с Эддингтоном использовали довольно крепкие выражения». Перед отъездом они оказались совсем ненадолго вдвоем. Эддингтон попытался восстановить дружеские отношения: «Извините, если я вас утром обидел». Чандра посмотрел ему прямо в глаза и спросил: «Вы изменили свое мнение?» «Нет», — ответил Эддингтон. «За что же вы тогда извиняетесь?» — проговорил Чандра и зашагал прочь. Эддингтон лишь пожал плечами.

Чандра отплыл в Соединенные Штаты на корабле, последний раз совершавшем пассажирский рейс — вскоре судно стало армейским транспортом. В сентябре началась Вторая мировая война.

Чандра подробно описал отцу все происходившее в Париже: «Было довольно скучно, хотя полемика с Эддингтоном изрядно потрепала мне нервы. Его было трудно понять. Я старался избегать общения с ним, хотя он постоянно выступал сразу после меня — мы как будто играли в прятки!» Айяр изо всех сил пытался разобраться, что происходит с его сыном: «Д-р Кришнан [46] Кришнан, один из самых выдающихся физиков Индии, внес большой вклад в открытие рамановского комбинационного рассеяния, а также в исследования магнитных свойств кристаллов. (Примеч. редактора.) говорил мне, что согласно стенограмме конференции, опубликованной в „The Observatory“, твои слова были истолкованы как оскорбление сэра Артура Стэнли Эддингтона. Я удивлен твоим поведением. Мы всегда должны быть вежливы и благожелательны. (Мне сказали, что это было на международной конференции в Париже, где с сэром Артуром Стэнли Эддингтоном вы играли в прятки)».