Империя звезд, или Белые карлики и черные дыры: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

В 1926 году коллега Эддингтона профессор Ральф Фаулер предложил использовать для решения проблемы квантовую механику. Фаулер был первым физиком-теоретиком в Англии, который понял значение квантовой механики, и единственным, кто связал астрофизику с современной физикой. В то время физики считали астрофизику застойной наукой. Физики придумывали потрясающие теории, описывающие непредсказуемый квантовый мир, а астрофизики оставались стойкими приверженцами классической теории. Физики более всего хотели выяснить причину свечения звезд — то есть понять, почему они горят, что является для них топливом? Предполагалось, что энергия звезд порождается ядрами атомов, но до открытия нейтрона в 1932 году никто не знал, каким именно образом. Астрофизики обходили эту проблему стороной. Применяя один из замечательных законов новой квантовой теории, Фаулер показал, что ядро звезды может предотвращать гравитационное сжатие, и она после определенного момента перестает сжиматься и мирно умирает, оставаясь видимой.

Но Чандра понял, что решение Фаулера было неполным, поскольку он не учел специальную теорию относительности Эйнштейна, полагающую скорость света постоянной. Применив релятивистскую теорию к результатам Фаулера, Чандра получил совершенно необычайный результат: верхний предел для масс белых карликов. Ему потребовались лишь десять минут, чтобы рассчитать это, но весь остаток пути в Англию он ломал голову над следствиями сделанного вывода. Чандра обнаружил нечто новое, но не понимал, что означает этот предел и чем закончится процесс сжатия звезды. Был только один неизбежный, хотя и почти невообразимый вывод из его расчетов: белые карлики с массой больше этого предела просто не могут существовать. Их собственная гравитация сожмет их до полного исчезновения.

Помимо расчета предельной массы, открытие Чандры подтверждало сценарий Эддингтона, приведенный в одной из его книг, который тот отверг как абсурдный, — получалось, что белые карлики не могут закончить свое существование как твердые тела конечного объема, но должны коллапсировать полностью. Чандра решил проблему Эддингтона. Стоя на подиуме под высоченным куполообразным потолком, маленький темнокожий индиец вглядывался в море накрахмаленных рубашек, темных жакетов и европейских лиц. Наконец-то он увидел компетентную аудиторию. Это был замечательный момент — Чандра понял, что он сделал в свои 19 лет солнечным летним днем на пути между двумя различными мирами, двумя цивилизациями, двумя различными культурами.

Он, наверное, тогда переживал эмоции, схожие с теми, что переполняли молодого клерка патентного бюро Альберта Эйнштейна, который в 1905 году в сонном Берне разработал специальную теорию относительности. Ведь он, Чандра, проник в тайны судеб звезд и всего человечества. И подобно Эйнштейну, он был убежден, что современные великие ученые его времени слишком консервативны, и только он видит истину.

Молодой человек слегка ослабил воротник и стер капли пота со лба. В комнате без окон было жарко, ведь она была плотно закрыта от январских ветров, свистевших снаружи. Глядя на часы, Чандра открыл последнюю страницу своего доклада и уверенным тоном прочитал заключение: «Эволюция звезд с малыми массами должна существенно отличаться от эволюции звезд с большими массами. <…> Звезды с малой массой становятся белыми карликами и постепенно полностью гаснут. Звезды с большой массой, сжимаясь, минуют фазу белого карлика, и можно только гадать о том, что с ними происходит дальше». Он закончил, собрал бумаги и вернулся на свое место в конце зала. Ему казалось, что он шел целую вечность.

Скорее всего, он думал, что это выступление станет началом его блестящей карьеры — ведь он выложился весь и сделал все, что мог.

Началось обсуждение доклада Чандры. Милн сравнил свои исследования белых карликов с результатами Чандры и заявил, что работа Чандры является лишь малой частью его собственных работ. Чандра рассеянно слушал и ждал, что скажет Эддингтон, который держал паузу и создавал драматическое напряжение. Но наконец тот поднялся из первого ряда, шагнул на подиум, повернулся, поднял голову и начал: «Не знаю, выйду ли отсюда живым!» Он заявил, что основы теории Чандры абсолютно неверны. Нет такой величины, утверждал Эддингтон, как верхний предел масс белых карликов. Все от удивления открыли рот. Чандра был шокирован. Правильно ли он понял Эддингтона? Ведь из его слов следовало, что работа Чандры не представляет никакого интереса.

В основном Эддингтон ссылался на труды Фаулера, в которых нет никаких ограничений на массы белых карликов — они всегда мирно умирают вместо того, чтобы исчезнуть. Это Эддингтону было больше по вкусу. Он похвалил Фаулера за то, что тот вытащил астрофизику из хаоса, а Чандру высмеял за попытку создать астрофизикам множество проблем. Ничего похожего на игру с соблюдением правил — то был прямой удар в лицо, и Чандра это сразу почувствовал.

Однако молодой индус, по существу, решил очень важную проблему, поставленную Эддингтоном, который ничего не потерял бы, сказав: «Да, я только пошутил в 1926 году, предполагая, что звезды могут полностью разрушиться. А теперь этот блестящий молодой человек показал, что такой сценарий действительно возможен. Мы с ним собираемся исследовать этот неожиданный результат». Конечно, такие великие ученые, как Харди и Эйнштейн, так бы и сделали. Репутация Эддингтона была не ниже. Разве Эддингтон не помог Чандре в прошлом году? Чтобы ускорить трудоемкие числовые вычисления, Эддингтон использовал все свое влияние, и Чандра получил первоклассный механический калькулятор. Так что же произошло? Почему Эддингтон не сказал Чандре раньше, что он не согласен с его результатами? На этом собрании разброс мнений был настолько сильным, что сарказм и цинизм участников вышли за уровень обычных дискуссий в Королевском обществе.

Чандра вспоминал все свои разговоры с Эддингтоном. «Я ведь говорил с ним о жизни звезд, о том, что у массивных звезд эволюция совсем иная, и все это мы обсуждали». Казалось, что Эддингтона эти обсуждения очень интересовали, но теперь Чандра осознал двуличность великого ученого.

Намерения Эддингтона стали понятны, когда он заявил: «Я думаю, что должен существовать закон природы, который не позволит звезде вести себя таким абсурдным образом». Другими словами: «К черту физику». Огорченный, Чандра понял, что у этого человека, несмотря на его невероятную интуицию, всегда было превратное мнение о физике. В то время как физики с энтузиазмом неслись по волнам квантовой теории с ее странностями, противоречиями, неопределенностями, астрофизика погрязла в трясине устоявшихся концепций. Астрофизики отказывались принимать математические выводы физических теорий, ведущие в невероятные области квантовой механики, и игнорировали предсказания судеб звезд, опрокидывающие утвердившиеся взгляды на Вселенную. В науке существовало неписаное правило — если теория предсказывает, что наблюдаемая величина оказывается бесконечно большой, это явно означает несостоятельность теории. Как любил говорить Альберт Эйнштейн: «В природе существуют только две бесконечные вещи: Вселенная и человеческая глупость, правда, насчет первого я не уверен». Такие астрофизики, как Эддингтон, просто не могли поверить, что огромная звезда способна когда-нибудь стать бесконечно малой.

Чандра был глубоко разочарован. Он видел, что аудитория полностью поддерживает Эддингтона, даже его друг Мак-Кри. Как же такое могло быть? Ведь всего несколькими часами ранее Мак-Кри был с ним согласен, а сейчас он пробормотал: «Похоже, Эддингтон прав». Что же произошло? Почему никто не возразил Эддингтону? Чандра попытался отмести обвинения, но, к его изумлению, круглолицый президент Стрэттон не дал ему слова. Вместо этого он опустил занавес первого акта противостояния Чандры и Эддингтона: «Аргументы доклада должны быть тщательно проверены, прежде чем мы вернемся к его обсуждению». «Авторитет Эддингтона был так велик, что люди безоговорочно ему поверили, — с грустью вспоминал Чандра. — Он высмеял мою теорию и выставил меня дураком. Проходя мимо меня, все присутствующие говорили: „Очень плохо. Очень плохо“».

Это судьбоносная дискуссия продолжалась лишь несколько минут. Каждое выступление обязательно публиковалось, и автор этой книги пытался понять, почему Эддингтон так жестко атаковал Чандру, да еще и без всякого предупреждения. Аргументация Эддингтона была совершенно неубедительна, но никто в аудитории не задал ни единого вопроса. По словам Мак-Кри, если бы не Эддингтон, а кто-то другой высказал подобные аргументы, и он и его коллеги, несомненно, выступили бы с возражениями. Но, несмотря на сомнительность утверждений Эддингтона, академическое сообщество решило поддержать своего признанного собрата. Такова была сила личности Эддингтона, имевшего высочайшую научную репутацию. Позднее Чандра говорил с горечью, что лишь один раз Эддингтон повел себя недостойно, а именно на его выступлении 11 января. Эддингтон так и не признался в этом, а Чандра никогда не забывал тот хохот, который сопровождал хорошо отрежессированный спектакль Эддингтона.

Чандра был поражен. Он знал, что Эддингтон понял его открытие даже лучше, чем кто-либо другой. Эддингтон обладал потрясающей способностью проникновения в суть проблем и поразительной интуицией, но категорически отказывался от рассмотрения явлений с точки зрения современной физики. Вскоре после 11 января, в Тринити-колледже, Эддингтон сказал Чандре: «Вы смотрите на вещи с высоты звезд. Я же смотрю на них с поверхности Земли». Чандра удивленно спросил: «Разве это не одно и то же?» Эддингтон твердо ответил: «Нет». Чандра вспоминал: «Такова была его позиция: он был уверен, что природа должна соответствовать его теориям». Таких же взглядов придерживалось и большинство других астрофизиков.

В ту пятницу вечером, возвращаясь в Кембридж, Чандра в ответ на реплику Милна «Нутром чувствую — Эддингтон прав» пробурчал: «Мне жаль, что вы не чувствуете это другим местом». Милн ликовал, потому что его собственная теория строения звезд противоречила тому, что звезды исчезают в небытии. По его мнению, что-то должно было предотвратить их полный коллапс. После бесед с Чандрой в 1934 году Милн стал соглашаться с выводами индийца. «Но когда Эддингтон сказал, что формула [для верхнего предела масс белых карликов] неправильна, Милн был рад». Вскоре он написал, что будет игнорировать теорию Чандры — не важно, верна она или нет.

Возвратившись в Тринити далеко за полночь, Чандра не пошел к себе, а направился в профессорскую и, встав перед большим камином, долго смотрел на огонь, вспоминая события прошедшего дня. До 18.45 он был счастлив и уверен в себе — ведь он совершил важное научное открытие! В красном свечении углей он видел лицо Эддингтона и мысленно обращался к событию, уничтожившему все его надежды. Это было «совершенно неожиданно и почти разрушило мою веру в себя как ученого». Неужели все было напрасно — и жертвы, которые принесла семья, посылая его из Индии в Кембридж, и трогательное прощание на пристани в Бомбее…

Через год после приезда в Англию он узнал, что его любимая мать умерла. Но уже через два дня после ее смерти ему пришлось встретиться с Эддингтоном. Несмотря на глубокую скорбь, он не мог отложить эту встречу. Рабочий кабинет Эддингтона находился в его доме рядом с обсерваторией. Великий человек сидел за письменным столом спиной к окну, выходящему в прекрасный сад. Комната была полна табачного дыма, который смешивался со сладким запахом яблок. Эддингтон всегда любил яблоки, причем съедал их полностью, с сердцевиной. Несмотря на подавленное состояние, Чандра произвел хорошее впечатление на Эддингтона. Теперь он стоял перед огнем, повторяя про себя известные строки Томаса Элиота: «Так вот и кончится мир. Так вот и кончится мир: не с треском, но уныло». Он получил сильный удар, но повержен не был — ведь всегда Чандра и Милн с сарказмом говорили об Эддингтоне, как о воплощении дьявола.

Чандра никогда не забудет того унижения, которое испытал в тот день. Он всегда был убежден в своей правоте, а потому не понимал, почему Эддингтон разбил его доводы и унизил так жестоко. Но ведь действительно, как можно было допустить, чтобы 19-летнему индийскому юноше удалось совершить открытие, которое ускользнуло от величайших умов европейской астрофизики! Чтобы понять, как все это случилось, нам придется вернуться в то время, когда британское правление в Индии стало проявлять признаки слабости и молодые индийцы осмелились заявить о своих правах.

Глава 2

Меж двух миров

Для честолюбивого и способного Чандры наука была прекрасным способом прорваться через барьеры, установленные Британской империей. Он был ярым патриотом, но понимал, «что индийцы обязаны достичь совершенства в какой-нибудь из областей, которую уважают во всем мире». До конца жизни Чандра помнил день 27 апреля 1920 года, хотя ему тогда было всего 9 лет, когда он узнал от матери, что «вчера в возрасте 32 лет умер известнейший индийский математик Рамануджан».

История Сринивасы Рамануджана подобна волшебной сказке. Скромный клерк Главной бухгалтерской конторы в Мадрасе в январе 1913 года послал письмо Г. X. Харди в Тринити-колледж (Кембридж), изложив некоторые свои математические идеи, и предложил вместе над ними подумать. Это заинтересовало Харди, и шесть месяцев спустя Рамануджан был приглашен в Тринити-колледж. Здесь он мог, не беспокоясь о заработке, заниматься наукой. В марте 1918 года он стал первым индийцем, принятым в Королевское общество, что являлось высшей честью в британском научном сообществе. Той же осенью он был избран членом Тринити-колледжа и получил возможность в течение следующих трех лет заниматься исключительно математикой. Уже тогда Рамануджан считался одним из самых известнейших математиков столетия, во многом благодаря Харди. Волшебная сказка о том, как его соотечественник попал «из грязи в князи», воодушевила Чандру и вселила в него надежду, что и он сможет «разбить оковы интеллектуального рабства и достичь тех же высот, что и Рамануджан».

Чандра родился 19 октября 1910 года в Лахоре, который был тогда столицей провинции Пенджаб британской Индии, а теперь находится на территории Пакистана. Отец Чандры работал помощником аудитора северо-западных железных дорог, и его первый сын получил имя деда Чандрасекар, что на санскрите означает «луна». С восьми лет Чандра жил в Мадрасе. Он рос в семье свободолюбивых тамильских браминов, что означало принадлежность к высшему сословию, и его всегда окружали слуги. Чандра, три его брата и шесть сестер обязаны были лишь только хорошо учиться. Сестра Чандры Видия говорила: «Наш дом действительно был похож на образовательное учреждение. Все постоянно читали книги или обсуждали наиболее интересные научные проблемы». Важность образования и интерес к наукам типичен для браминов, для них знание значит намного больше, чем богатство.

Начиная с 1850-х годов Индия была бриллиантом в короне Британской империи, поэтому внедрение британской системы образования считалось краеугольным камнем колониальной политики. Вдова Чандры Лалита подчеркивала, что окончательной целью этой политики было «не просто образование для мелких клерков». Появились высокообразованные молодые индийские джентльмены, большей частью из браминов. По словам Лалиты, образование открыло для индийцев «окно на Запад». Именно воздействие западной культуры привело к подъему во всех сферах интеллектуальной деятельности, особенно в науке, возникло политическое движение за независимость Индии.

Лалита хранит все, что связано с Чандрой. В свои 90 лет она похожа на птичку — крошечная женщина с овальным лицом, волнистыми седыми волосами и с круглыми очками, твердо сидящими на тонком носу. В юности же она была удивительной красавицей, носила длинную косу. Да и сейчас ее энтузиазм, улыбка и энергичная речь совсем не соответствуют возрасту. Лалита всегда считала, что история Чандры неразрывно связана с историей Индии. «Причиной появления таких ученых, как Рамануджан, Бозе и Чандра, было возрождение в Индии, которое началось в 1910 году, — утверждает она решительно. — Вы должны начать свой рассказ именно отсюда. Страна была готова к переменам. То было решающее время. Мохандас Ганди собирался возвратиться из Южной Африки».

В 1910 году, когда родился Чандра, Ганди был за границей — к тому времени он жил в эмиграции уже в течение двух десятилетий. В юности ему посоветовали поехать в Англию, получить юридическое образование и стать адвокатом. Но в Европе индиец неизбежно оказывался изгнанником. Позднее Ганди писал: «Я непрерывно думал о своем доме, о родине. Любовь моей матери всегда была со мной. Ночью слезы текли по моим щекам, и воспоминания о семье не давали заснуть. Все было чужим, странным и непонятным». Ганди выучил несколько европейских языков, занимался танцами и играл на скрипке. Он много читал, изучал христианство, индуизм, теософию, стал убежденным пацифистом.

Вернувшись в Индию в 1891 году, Ганди понял, что у него практически нет шансов найти работу на родине. Тогда он уехал в Южную Африку и прожил двадцать лет в Дурбане и Йоханнесбурге, работая адвокатом. Все это время он боролся с дискриминацией индийцев. Именно тогда он понял: цель его жизни — борьба за радикальные изменения в Индии методом ненасильственного сопротивления власти. Считается, что борьба Индии за независимость началась 28 декабря 1885 года, когда состоялось первое заседание Индийского национального конгресса, но лишь после Первой мировой войны это движение стало серьезной силой. Полмиллиона индийцев отправились воевать в Европу, и увиденное там их поразило. Участие Индии в этой войне вселило в индийцев чувство гордости и уверенность в себе.

Приехав из Южной Африки в 1915 году, Ганди бросил работу адвоката. Он стал вести аскетический образ жизни, отказался от собственности, оделся в простую домотканую одежду индийского крестьянина. Скоро его начали называть Махатма, то есть «великая душа». После войны вместе с талантливым поэтом Локаманьей Тилаком Ганди увлеченно возрождал индийские традиции и сделал первые шаги к разрушению кастовой системы. Поначалу британская администрация не считалась с Ганди. Вот как в 1917 году министр по делам Индии Эдвин Сэмюэль Монтэгю презрительно описал Ганди: «Одетый как кули, отказавшийся от карьеры, витающий в облаках — просто абсолютный фантазер». Это описание говорило о поразительной недооценке личности Ганди.

Британцы отвечали на растущее движение за независимость все более и более жестко. Особенно ненавистным в Индии стал закон Роулетта, согласно которому власти могли арестовывать и подолгу держать в тюрьмах всех подозреваемых в антиправительственной деятельности и проводить суды за закрытыми дверями. После принятия этого закона в стране поднялась волна демонстраций. Власти запаниковали и отдали приказ применять оружие против демонстрантов. В сикхской столице Амритсаре в Пенджабе солдаты британской армии расстреляли безоружную толпу, собравшуюся на мирный митинг. Это стало последней каплей. Народ Индии, много лет терпевший власть англичан, восстал.

Живший тогда в Мадрасе юный Чандра поначалу мало интересовался политикой. Самым важным в его семье считались образование и научная деятельность. Дедушка Чандры Раманатан Чандрасекар был преподавателем математики в колледже в Визагапатаме (теперь Висакхапатнам), который находился на расстоянии приблизительно 580 километров к северу от Мадраса. Он умер в год, когда родился Чандра. Раманатан оставил множество книг по математике, и Чандра особенно дорожил теми, что были написаны его дедом. У Раманатана было 10 детей, двое из которых обладали выдающимися способностями.

Отец Чандры Чандрасекар Субрахманья Айяр был старшим из детей Раманатана. Образцовый студент в колледже своего отца, а потом и в Окружном колледже, Айяр стал государственным служащим в Индийском департаменте аудита. Он работал в отделении железных дорог и часто ездил с проверками по всей Индии. В те годы индийцы стремились на государственную службу, которая давала возможность сделать хорошую карьеру. Однако дети Айяра[2] свысока смотрели на отца, так как лишь культурные или научные достижения приветствовались в семье Чандрасекара. Младший брат Чандры Балакришнан писал, что они считали отца «неудачником», так как он выбрал поприще государственной службы, а не науку или искусство.

[2] У Чандры было шесть сестер: Раялакшми (Рахам) (старшая), Балапарвати (Бала), Сарада, Видия, Савитри и Сундари — и три брата: Висванатан (Вишвам), Балакришнан и Раманатам.