Черные дыры и складки времени. Дерзкое наследие Эйнштейна - Кип Торн

«Звезда будет продолжать излучать, сжимаясь и сжимаясь, — сообщал Эддингтон аудитории, — пока, как я полагаю, она не уменьшится до размера в несколько километров, когда гравитация станет столь сильной, что будет удерживать излучение, и звезда, наконец, упокоится с миром». (Говоря словами 1990-х годов, она должна стать черной дырой.) «Доктор Чандрасекар ранее получил этот результат, однако в своей последней статье он сгладил проблему. Обсуждая ее с ним, я пришел к заключению, что это почти reductio ad absurdum[65] формулы релятивистского вырождения. Разные случайности могут вмешаться и спасти звезду, но я хочу лучшей защиты. Думаю, должен существовать закон природы, не позволяющий звездам вести себя столь абсурдным образом!»

Затем Эддингтон оспорил математические доказательства Чандрасекара, заявив, что им нельзя доверять, поскольку они основываются на неадекватно сделанном соединении специальной теории относительности и квантовой механики. «Я не считаю, что плод этого союза рожден в законном браке», — сказал Эддингтон. «Я почувствую удовлетворение лишь тогда (при условии правильного соединения), когда релятивистские поправки скомпенсируются так, что мы вернемся к “обычной” формуле» (т. е. к сопротивлению 5/3, которое позволило бы существовать белым карликам произвольной массы и тем самым позволило бы давлению прекратить сжатие Сириуса на гипотетической пунктирной кривой рис. 4.4). Затем Эддингтон обрисовал, как необходимо, по его разумению, проделать соединение квантовой теории и специальной теории относительности, совсем не так, как это сделали Чандрасекар, Стоунер и Андерсон: подобное соединение спасло бы все звезды от судьбы черной дыры.

Чандрасекар был шокирован. Он никак не ожидал такой атаки на свою работу. Почему Эддингтон не обсудил все это с ним заранее? Что же касается аргументов Эддингтона, они показались Чандрасекару подозрительными, почти наверняка неверными.

В то время Эддингтон считался великим человеком в британской астрономии. Его открытия были почти легендарными. Во многом благодаря ему астрономы пришли к пониманию обычных звезд, таких, как Солнце и Сириус: их строения, атмосферы и света, который они излучают. Поэтому, естественно, члены Общества, как и астрономы всего мира, внимали ему с великим уважением. Естественно, раз Эддингтон думал, что анализ Чандрасекара неверен, он должен был быть неверным.

После заседания к Чандрасекару один за другим подходили члены Общества с выражением сочувствия. «Я печенкой чувствую, что Эддингтон прав», — заявил ему Милн.

* * *

На следующий же день Чандрасекар обратился за поддержкой к своим друзьям физикам. Вот что он писал Леону Розенфельду в Копенгаген: «Если Эддингтон прав, то вся моя четырехмесячная работа идет в корзину. Но прав ли Эддингтон? Я очень хотел бы узнать мнение Бора.» (Нильс Бор был одним из отцов квантовой механики и самым уважаемым физиком в 30-х годах.) Розенфельд ответил спустя два дня, уверив, что и он, и Бор убеждены, что Эддингтон ошибается и прав Чандрасекар. «Могу только сказать, что твое письмо меня удивило, — писал он, — поскольку никто и никогда не думал оспаривать уравнения [которые Чандрасекар использовал для получения сопротивления 4/3], замечание Эддингтона, приведенное в твоем письме, выглядит крайне непонятным. Думаю, тебе следует приободриться и не позволять запугать [яс] себя верховным жрецам». В следующем письме, отправленном в тот же день, Розенфельд писал: «Мы с Бором абсолютно не в состоянии разглядеть какой-либо смысл в утверждениях Эддингтона».

Однако для астрономов суть дела сначала не была столь прозрачной. Они не были искусны в тонкостях квантовой механики и теории относительности, и среди них авторитет Эддингтона удерживал господство еще несколько лет. Но и позже Эддингтон продолжал упорно держать оборону. Он был настолько ослеплен своим неприятием черных дыр, что утратил здравый смысл. Он так хотел, чтобы «существовал закон природы, не позволяющий звездам вести себя столь абсурдным образом», что вплоть до самой смерти в 1944 г. продолжал верить в то, что такой закон действительно есть, хотя фактически такого закона не существовало.

К концу 30-х годов астрономы, объяснившись с коллегами-физиками, поняли ошибку Эддингтона, но уважение к его огромным прежним достижениям не позволяло заявлять об этом публично. В 1939 г. в Париже в своем выступлении на астрономической конференции Эддингтон вновь атаковал выводы Чандрасекара. Как только Эддингтон начал нападать на него, Чандрасекар послал председательствовавшему Генри Норрису Расселу (знаменитому астроному из Принстонского университета в Америке) записку, в которой просил позволить ему выступить. В ответной записке Рассел написал: «Я бы не хотел, чтобы вы делали это», хотя ранее в тот же день в частной беседе сказал: «Здесь мы не верим Эддингтону».

Полностью приняв, наконец (хотя и за спиной Эддингтона), предельную массу белых карликов, полученную Чандрасекаром, были ли они готовы допустить, что во Вселенной должны существовать черные дыры? Вовсе нет. Если природа не противопоставила им закона типа того, который искал Эддингтон, она, конечно же, найдет другой выход. Так, возможно, каждая массивная звезда в процессе старения или в предсмертной агонии извергает в межзвездное пространство достаточно вещества, чтобы уменьшить свою массу до 1,4 солнечной и, тем самым, войти в более безопасную «могилу» белого карлика. Это была точка зрения, на которую встало большинство астрономов после поражения Эддингтона, и придерживались они ее в течение 40-х и 50-х годов, а многие — и в начале 60-х.

Что касается Чандрасекара, его больно ранил весь этот спор с Эддингтоном. Как он вспоминал много лет спустя: «Я чувствовал, что все астрономы без исключения думали, что я не прав. Они считали меня кем-то вроде Дон Кихота, пытающегося убить Эддингтона. Можете себе представить, каким обескураживающим опытом это стало для меня — оказаться втянутым в спор с главной фигурой в астрономии, тогда как моя работа была полностью и окончательно дискредитирована астрономическим сообществом. Я должен был для себя решить, что делать дальше. Должен ли я посвятить всю оставшуюся жизнь этой борьбе? В то время я был в середине своего третьего десятилетия и планировал еще лет тридцать-сорок заниматься научной деятельностью, поэтому просто не думал, что было бы продуктивным постоянно отстаивать уже сделанное. Гораздо лучше было бы сменить область интересов и заняться чем-то другим».

Поэтому в 1939 г. он повернулся спиной к белым карликам и смерти звезд и не возвращался к ним четверть века (глава 7).

А что же Эддингтон? Почему он так сурово обошелся с Чандрасекаром? Эддингтону такое обращение могло вовсе и не казаться плохим. Резкие и бескомпромиссные интеллектуальные конфликты были его образом жизни. Такое обхождение с Чандрасекаром являлось даже в какой-то степени мерой уважения, знаком того, что он признает Чандрасекара членом астрономического сообщества. Фактически, начиная с первого столкновения в 1935 г. и до самой смерти в 1944 г., Эддингтон проявлял теплое личное расположение к Чандрасекару, и Чандрасекар, хотя и задетый спором, отвечал тем же.

5 схлопывАНИЕ НЕИЗБЕЖНО

глава, в которой даже ядерные силы, казалось бы самые мощные из всех видов сил, не могут противостоять мощи гравитации

В 1930—1940-х годах многие коллеги Фрица Цвикки воспринимали его как паяца. Будущие поколения астрономов сочтут его гением.

«Когда я познакомился с Фрицем, он был всерьез убежден, что у него есть собственная дорога к абсолютному знанию, а все остальные ошибаются», — рассказывает Уильям Фоулер, бывший студентом Калтеха (Калифорнийского технологического института) в то время, когда там преподавал и вел свои исследования Цвикки. Джесси Грин-штейн — коллега Цвикки по Калтеху с конца 40-х годов — вспоминает его как «самоуверенного гения… Без сомнения, ум его был довольно экстраординарный. Но наряду с этим он также был, хотя и не признавал этого, неотесан и несдержан. Когда он вел свой курс физики, самым главным для него было получить одобрение слушателей. Он принимал только тех, кто проникался его идеями… Он был очень одинок среди преподавателей-физиков Калтеха и не пользовался популярностью у администрации… Его публикации зачастую содержали яростные нападки на других людей».

Цвикки — коренастый человек, задиристый, всегда готовый к драке, — не колебался не только провозглашать свою дорогу к абсолютному знанию, но и навязывать открытия, к которым она вела. В каждой лекции, прочитанной в 1930-х годах, в каждой опубликованной статье он буквально трубил о своей концепции нейтронной звезды — концепции, которую он, Цвикки, создал, чтобы объяснить сущность самых высокоэнергетических явлений, наблюдаемых астрономами: сверхновых и космических лучей. Для популяризации концепции нейтронных звезд он даже использовал эфир во время национального радиошоу. Но при ближайшем рассмотрении его статьи и лекции оказывались неубедительными, в них содержалось слишком мало доказательств его идей.