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

• Название: Империя звезд, или Белые карлики и черные дыры
• Автор: Артур Миллер
• Издательство: КоЛибри
• Жанр: Науки о космосе
• Год: 2012
• ISBN: 978-5-389-02245-4

Артур Миллер, известный американский историк науки (сейчас живет в Лондоне), повествует о выдающихся открытиях астрофизиков XX века. В центре рассказа — судьба индийского физика, лауреата Нобелевской премии Субрахманьяна Чандрасекара, чьи теории во многом сформировали наши сегодняшние представления о Вселенной. Книга Миллера — об эволюции звезд, о белых карликах, красных гигантах, нейтронных звездах и о самых таинственных космических объектах — черных дырах, жадно пожирающих материю и энергию.

---

В 1939 году Милну опять пришлось заняться военными исследованиями — как и в Первую мировую войну, он работал под руководством Арчибальда Хилла. «Я снова и снова делаю ту же самую работу для решения тех же самых задач, что и 25 лет назад!» — жаловался он Чандре. Милн провел расчеты оптимальной дислокации зенитных орудий, а также проанализировал результаты экспериментов по пуленепробиваемости брони. Его работы того времени представляют большую ценность и по сей день.

Супругам Милн жилось в голодном Лондоне на весьма скудном военном пайке нелегко, и, если бы не продовольственные посылки, которые им слал Чандра, было бы совсем плохо. Долгие часы напряженной работы и болезнь Паркинсона, которая проявилась у Милна как осложнение после энцефалита, истощили ученого. Еще тяжелее было Беатрис, которая из высшего общества Нью-Йорка попала в истерзанный войной Лондон и должна была заботиться о годовалой дочери. Летом 1944 года бомба разрушила их дом. Это стало последней каплей. Беатрис впала в глубокую депрессию и умерла в декабре 1945 года.

В те годы ушли из жизни и многие коллеги Милна. На его долю выпало написание некрологов: сначала умерли Харди и Джинс, затем старый друг Фаулер. «Смерть Фаулера стала для меня большой потерей, — говорил он Чандре, — он в последнее время выглядел мертвенно-бледным и очень постаревшим». Милн не мог присутствовать на похоронах, потому что «тогда было очень опасно передвигаться». Милн был выдающимся ученым. Студенты часто вспоминали его захватывающие и увлекательные лекции. Он покрывал всю доску уравнениями, держа в обеих руках по кусочку мела. «Говорили, что он читал лекции в Кембридже в таком темпе и с таким напряжением, что к концу оказывался абсолютно без сил, как, впрочем, и все слушатели (и я могу в это поверить!)», — вспоминал Коулинг. Когда Чандра был в гостях у Милна в Оксфорде, им овладело неприятное предчувствие. Он зашел в библиотеку Рэдклиффа и «обнаружил на доске имена великих математиков: Архимеда, Ньютона, Гамильтона, Лагранжа, Лапласа, Пуанкаре и Эйнштейна, а в конце списка — имя Милна. Я был потрясен и подумал, что научная карьера Милна закончится трагически. Так на самом деле и случилось».

В сентябре 1950 года Милн собирался принять участие в конференции по астрономии в Дублине. Он написал Чандре, что с нетерпением ожидает этого события, «так как после многих лет депрессии и пережитых личных трагедий наконец обрел спокойствие и уравновешенность». Однако он не мог пройти мимо возможности высказать критические замечания о последних работах Чандры по распространению света и тепла в материальных объектах — о переносе излучения. В письме Милн сделал «часто цитируемое сейчас высказывание, что я имею привычку „топить кошку в сливках“», — вспоминал Чандра, который славился обилием математики в своих книгах и статьях.

По дороге в Дублин у Милна случился сердечный приступ, и он умер в возрасте пятидесяти четырех лет. Пласкетт написал в некрологе, что Милн «умер, как и жил, непобедимым».

На глазах Чандры часто наворачивались слезы, когда он вспоминал о Милне. Любимая фотография его «очень близкого друга, первого и самого большого», была сделана беззаботным летом 1939 года. Напряженные вены на лбу и шее Милна отражают интенсивную работу мысли, а у глаз притаились лукавые морщинки. Несмотря ни на что, он всегда сохранял любовь к жизни…

А что же можно сказать о сэре Артуре Эддингтоне, этом «злом гении», который изгнал Джинса из академических кругов и так отрицательно отзывался о работах Милна и Чандры? И много лет спустя после переезда Чандры в Америку он продолжал работать над своей фундаментальной теорией. «В течение четырнадцати лет у меня не было ни малейшего сомнения, что направление исследований, которое я выбрал в 1928 году, приведет меня к созданию объединенной релятивистской и квантовой теории», — заявлял он с непоколебимой уверенностью. Его лекции в Королевском астрономическом обществе по фундаментальной теории завораживали. По мнению президента общества Харольда Нокса-Шоу, они представляли собой «потрясающее шоу», и даже Джинс признавал лекции Эддингтона «замечательными». Чандра же отзывался иначе: «Эддингтон слишком уверен в правильности своей фундаментальной теории, своего взгляда на релятивистское вырождение, на образование черных дыр и, по существу, на весь подход к „объединению квантовой теории и теории относительности“». Многие годы Эддингтон был поглощен созданием своей теории. Летом 1928 года, только приступая к ней, он возложил венок к памятнику астроному и мистику XVII века Иоганну Кеплеру в Вейль-дер-Штадте на юге Германии. Это была дань человеку, который, как и он сам, был, по его словам, «странным гением и руководствовался математической логикой, определяя эстетический порядок вещей». Самым главным способом проверки научной теории является экспериментальное подтверждение ее предсказаний. С теорией Эддингтона такого не произошло. Однако бывает и так, что недоказанный или недоказуемый научный вывод может вдохновить ученых на более плодотворные рассуждения. Такой была и фундаментальная теория Эддингтона. В 1937 году Дирак — холодный, рациональный, строгий — удивил научное сообщество публикацией о большом значении неких безразмерных величин, которые могут быть составлены из фундаментальных физических констант физики — например, таких, как семь констант теории Эддингтона. Постоянная тонкой структуры не имеет размерности, подобной длине или времени, хотя каждая из составляющих ее фундаментальных констант имеет определенную размерность. «В последнее время, — писал Дирак, — это возбуждает большой интерес, несмотря на нестрогость некоторых аргументов Эддингтона, которые тем не менее завораживают». Затем произошло еще одно событие, такое же абсолютно неожиданное для Дирака: он решил жениться! Именно в это время Дирак опубликовал результаты своих нумерологических спекуляций, что вызвало ехидное замечание Бора: «Посмотрите, что происходит с людьми, когда они влюбляются!»

Однако Чандра, который в то время только что поселился в Йерксе, был очень увлечен работами Дирака. Он решил записать некоторые свои идеи, возникшие при изучении его работ, и узнать мнение Дирака. Позже Чандра отдал должное и Эддингтону, вызвавшему появление этих идей. О Дираке и Эддингтоне тогда же Чандра написал с уважением: «Они играли по-крупному». Изучая работы Дирака, Чандра вспомнил замеченные им несколько лет назад «некоторые совпадения», которые постеснялся опубликовать, считая, что эта «игра с размерностями ни к чему не приведет». Развитие Дираком идей Эддингтона вдохновило Чандру по-новому взглянуть на его собственные результаты, он дополнил их и показал, что они зависят от величин фундаментальных физических констант. По аналогии с определением постоянной тонкой структуры он получил значение максимальной массы стабильных белых карликов, воспользовавшись комбинацией фундаментальных констант. Правильное с точки зрения квантовой механики уравнение состояния должно было включать постоянную Планка, скорость света, массу протона и универсальную гравитационную постоянную. Дирак изменил пару предложений в письме Чандры и рекомендовал его для публикации.

Вплоть до своей Нобелевской лекции в 1983 году Чандра не касался значения фундаментальных констант. А эта лекция была посвящена, в частности, условиям, при которых атомы становятся стабильными и их состояние может быть выражено в терминах фундаментальных констант, что должно быть верно и для звезд. В предисловии к новому изданию книги Эддингтона «Внутреннее строение звезд», появившемуся в 1988 году, он обсуждал поставленный Эддингтоном вопрос: как формируются звезды и является ли звездное вещество идеальным газом. Это важное предположение лежит в основе стандартной модели и позволяет выразить отношение газового давления к давлению излучения звезды с использованием фундаментальных физических констант — постоянной Планка, скорости света, гравитационной постоянной и массы протона. В своем предисловии Чандра ни разу не упомянул о событиях 11 января 1935 года.

К 1937 году Эддингтон уже потерял свой авторитет в науке. Он делал весьма эксцентричные замечания, к примеру: хорошо бы, чтобы преобразования Лоренца не были выведены, что равнозначно отрицанию теории относительности Эйнштейна. В военные годы Чандра переписывался с Эддингтоном и держал его в курсе своих последних работ по звездной динамике. Эддингтон в свою очередь сообщал, что атмосфера в Кембридже изменилась: почти не стало аспирантов и прекратились заседания Клуба обсерватории. Он пытался объяснить все это ужасными последствиями карточной системы, из-за которой не стало регулярных обедов в Королевском астрономическом обществе. Чандра неоднократно посылал Эддингтону рис, — по мнению Лалиты, красноречивое свидетельство их дружеских отношений.