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

А между тем дискуссии в Королевском астрономическом обществе приобрели огромную известность благодаря невероятному напряжению и остроте споров, а 9 января они достигли кульминации. Итак, все перчатки брошены. Чандра пока лишь наблюдал за борьбой могущественных умов. Сначала Милн напал на теорию Джинса, утверждающую, что при высоком давлении внутренние области звезд превращаются в жидкость с совершенно необычными свойствами и это предотвращает окончательное исчезновение звезды. «Будем совершенно откровенны, — замечал Милн, — я не думаю, что кто-либо действительно верит в его теорию». Затем он перевел огонь на Эддингтона, снова и снова критикуя его объяснение связи массы и светимости и полное игнорирование проблемы энергетики звезд. Однако в одном эти три ученых были согласны — плотность ядра звезды должна быть конечной, а бесконечная плотность невероятна и невозможна. Предметом дискуссии был лишь механизм достижения звездами такого состояния.

Затем с высокомерным видом поднялся Эддингтон. Он отмел нападки Джинса, утверждая, что любое различие между теорией жидкости и теорией газа — это «просто вопрос правдоподобия гипотез» и потому не достойно внимания. Эддингтон обвинил Милна в «неверных математических и логических выводах» — он хорошо знал ахиллесову пяту соперника, его комплексы по поводу собственных математических способностей.

Милн поддерживал теорию Фаулера о белых карликах и утверждал, что температура и давление в звездах будут очень высокими, а плотный газ нерелятивистских электронов достигает такого состояния, что не может более сжиматься под действием гравитации. При этом электроны принимают «ответные меры», создавая направленное от центра звезды давление нерелятивистского вырожденного газа, и ядра становятся тверже камня. Он подчеркивал, что температура и давление в звездах были бы еще больше, если бы электроны перемещались с околосветовыми скоростями, как это утверждал Чандра. Другими словами, звезды с несжимаемыми ядрами вблизи центра должны быть чрезвычайно плотными и горячими, и поэтому высокую скорость электронов следует рассчитывать по формулам теории относительности. Эддингтон с этим не согласился. Такие большие температура и плотность просто невозможны, утверждал он.

Для устранения противоречий Милну оставалось только применить свою модель для других типов звезд. Но в этом случае внутреннее давление звезды могло оказаться отрицательным, что совершенно нереально. «Тогда и звезда также должна быть нереальной, а профессор Милн оказался бы между дьяволом и глубинами морей — или, скорее, между мной и глубинами морей», — триумфально закончил Эддингтон.

В дискуссию включился Джинс и заявил: «Так как профессор Милн откровенно отозвался о моей работе, я могу не менее открыто говорить о его теории: не думаю, что она применима во всех случаях». Затем он напал на Эддингтона: «Я думаю, что газообразная модель Эддингтона также нелогична». А потом Джинс нанес смертельный удар: «Мне кажется, что Милн занимается вовсе не изучением звезд, а решением отвлеченных дифференциальных уравнений».

Известный английский астроном Уильям Смарт напомнил о необходимости упрощения моделей эволюции звезд для возможности их математической обработки. «Лично я считаю, — заметил он, — что строение звезд хорошо описывается моделями сэра Артура Эддингтона». В дискуссию вступил и выдающийся кембриджский математик Г. Г. Харди. «Как математику, — заявил он, — мне все равно, на что похожи звезды. Однако мне ближе теория Милна, поскольку она учитывает все возможные решения дифференциальных уравнений. Но особенно мне интересна работа Фаулера. Я уверен, что скоро всем станет ясно — остальные астрофизики ошибаются».

Милн становился все мрачнее. Томас Коулинг, бывший студент Милна, рассказывал: «Атмосфера была крайне напряженной. Я думаю, что каждому из сидящих в первом ряду пришлось так или иначе включиться в дискуссию».

Впоследствии Чандра вспоминал: «Разногласия между Эддингтоном, Джинсом и Милном довели большинство присутствующих до цитирования шекспировского „чума на оба ваших дома!“». В книге «Переменные звезды» П. В. Меррилл писал, что тогдашние статьи по строению звезд — не более чем «упражнения в решении дифференциальных уравнений»: научные журналы переполнены статьями с детально разработанными моделями газообразных сфер, которые являются больше упражнениями по применению математической физики, чем астрономическими штудиями, и непонятно, насколько модели соответствуют реальному состоянию звезд. Дифференциальные уравнения напоминают слуг в ливреях: ими приятно командовать, поскольку они всегда и во всем согласны с мнением своих хозяев. Вот и Эддингтон, Джинс и Милн, похоже, были заняты лишь решением уравнений, необходимых для построения их моделей звезд, но модели эти мало что имели общего с действительностью.

Февраль стал черным месяцем для Чандры. «Каждый вечер я в одиночестве гуляю по Трапмингтонской дороге к Лондону, — написал он отцу. — Обычно дорога безлюдна. За час или немного больше я прохожу четыре мили». Иногда Чандра позволял себе немного отдохнуть, хотя порой винил себя в этом: «Раз в месяц в воскресенье или даже реже я отдыхаю. После завтрака отправляюсь на долгую прогулку по окрестностям города. В прошлое воскресенье, после месяца непрерывной работы, я так и поступил. Стыжусь в этом признаться, но иногда отдых необходим любому человеку». В тот холодный день он прошелся по Мэдингли-роуд, вдоль замерзших полей.

Главной причиной смятения Чандры было требование Милна о безусловном совпадении его, Чандры, результатов с милновскими. При этом Милн поддерживал теорию Чандры, объясняющую неожиданные свойства чрезвычайно плотных газов во внутренних областях звезд. Милн ожидал появления сюрпризов, поскольку астрофизики научились исследовать строение звездного вещества все ближе и ближе к центру. Однако он не соглашался с концепцией Чандры о максимальной массе, при превышении которой белый карлик сжигает все свое топливо, прекращает светиться и может полностью разрушиться. В январе 1931 года Милн написал Чандре: «Ваш вывод в его нынешнем виде проистекает из любопытных свойств релятивистского вырождения, но я думаю, у Вас та же ошибка, что и у Эддингтона. Ваш физический результат следует из некорректных математических операций». Далее Милн рассмотрел интересный случай. Если масса звезды немного меньше верхнего предела массы белых карликов, то такая звезда будет стабильна и не сколлапсирует. Ее электроны, двигаясь с околосветовыми скоростями, не смогут быть сжаты силой тяжести, они создадут направленное наружу давление релятивистского вырожденного газа, и в результате образуется твердое ядро. Но что произойдет, если после добавления инертного вещества масса белого карлика станет больше максимальной? Будет ли это означать начало полного разрушения звезды? «Пока Вы не решили это, публикация Вашей статьи вызовет больше вопросов, чем ответов», — написал Милн в письме Чандре. Милн утверждал, что звезда не может бесконечно сжиматься и в конце концов превратиться в ничто. Чандре предстояло ответить на вопрос, могут ли звезды сохранять стабильность при более высоких плотностях. Вскоре в связи с открытием нейтрона на эту проблему пришлось взглянуть с несколько иной стороны. Спустя месяц Милн посоветовал Чандре определить условия нерелятивистского и релятивистского вырождения идеального газа в недрах звезд. Чандра почувствовал себя пешкой в жестокой битве Милна с его оппонентами, а ведь так уже хотелось вести свою игру, и, кстати, не страдать вместе с Милном, но вот как этого избежать…