Сказка о мирном рыцаре Эддингтоне, узнавшем главную тайну звёзд
Шрифт:
Эддингтон стал признанным экспертом в теории относительности Эйнштейна и приобрёл в этой области авторитет, сопоставимый с авторитетом самого автора. Теория Эйнштейна предсказывала искривление света звезды возле Солнца. Наблюдать звезду возле диска нашего светила можно было только в случае полного солнечного затмения. И такая возможность представилась. Чтобы проверить предположение Эйнштейна, Эддингтон возглавил экспедицию на остров Принсипи возле западного берега Африки, где 29 мая 1919 года ожидалось полное солнечное затмение.
В назначенный день на острове Принсипи разразился ливень. Лишь перед самым затмением небо очистилось, и то не до конца. Эддингтон стремительно менял фотопластинки в приборе.
В последующие ночи учёный делал контрольные снимки, а потом приступил к измерениям смещения звёзд на разных фотопластинках. Пять из шести оказались слишком низкого качества, и лишь одна пластинка показала смещение звезды, близкое к предсказанному Эйнштейном. Эддингтон вспоминал этот день, как самый впечатляющий момент своей жизни. Именно тогда он получил прямое подтверждение того, что пространство нашего мира искривляется возле звёзд и планет. Он держал в руках не стеклянную пластинку, покрытую фотоэмульсией, а разгадку тайны земного тяготения и силы, которая управляет Вселенной. — Только учёные могут так радоваться ничтожному смещению маленькой точки! — подумала вслух Галатея.
Вот так разбегались наблюдаемые звёзды со своих привычных мест, когда в середину их «роя» вторглось массивное Солнце. Рисунок из книги Ч. Мизнера, К. Торна и Дж. Уилера «Гравитация».
— Потому что учёные, в отличие от других людей, понимают, что это означает! — ответил Андрей. — Вот и весь секрет их волшебства.
Никки продолжила:
— Эддингтон сообщил об успехе экспедиции телеграммой. Весть о том, что Эйнштейн оказался прав, разлетелась по первым страницам главных газет всего мира: «Наше пространство искривлено!»
Бернхард Риман (1826-1866), выдающийся немецкий математик, создавший теорию искривлённого пространства. Риманова геометрия впоследствии стала основой общей теории относительности. Русский математик Николай Лобачевский (1792-1856) создал свой вариант теории искривлённого пространства раньше Римана, но не нашёл понимания среди отечественных математиков. Искривить пространство в уме — это дано не каждому.
Эйнштейн стал всемирно знаменит. Его предыдущая известность в научных кругах не шла ни в какое сравнение с пришедшей славой. Но среди учёных, конечно, оказалось немало скептиков. Они указывали на недостаточность данных, ведь теорию Эйнштейна подтвердила всего одна фотопластинка невысокого качества.
Через три года в Австралию отправилась экспедиция из Ликской обсерватории во главе с её директором Уильямом Кэмпбеллом, чтобы ещё раз сфотографировать звёзды возле Солнца в момент затмения. Новые данные полностью подтвердили результат экспедиции Эддингтона. Консервативный Кэмпбелл не относился к числу сторонников Эйнштейна и надеялся (как он потом сам признавался), что звёзды откажутся подтверждать странную теорию об искривлении пространства. Но звёзды оказались с характером и не послушались Кэмпбелла.
Вселенная окончательно соскользнула с евклидовой неподвижной плоскости и погрузилась в изогнутые пространства Римана. Эддингтон опубликовал монографию «Математическая теория
Учёный сделал смелое заключение о том, что энергия в общей теории относительности сохраняется не во всех случаях, зато она подчиняется более общему закону изменения, что «является, с нашей новой точки зрения, более простым и значительным, чем простое сохранение».
Эйнштейн был согласен с Эддингто-ном, но в обсуждении проблем почти не участвовал. В это время он работал над единой теорией поля, которая должна была «уничтожить» не только энергию, но и саму материю, оставив вместо неё лишь сложным образом искривлённое пространство.
— Как это? — не поняла Галатея.
— Я сама буду состоять из искривлённого пространства?
— Да, Эйнштейн полагал, что может описать элементарные частицы, из которых состоишь и ты, и все мы, как некие сгустки искривлённого пространства.
— Всё равно непонятно! — настаивала Галатея.
— Возьми носовой платок: когда ты разгладишь его на столе, то получишь ровное пространство, а если свяжешь в узел, то получишь нечто вроде частицы.
— То есть частицы — это такие кульки или узлы из пространства-времени? — переспросил Андрей.
— Да. Но Эйнштейну не удалось построить желаемую теорию — такое случается даже с самыми умными учёными. А ещё были проблемы с тем, как научный мир воспринимает его взгляды. Так что ему, впрочем как и Эддингтону, приходилось часто сражаться с непониманием некоторых учёных.
Среди астрономов Эддингтон известен и как создатель теории строения звёзд, автор книги, ставшей классической. Одна из моделей звёзд так и называется: «модель Эддингтона». Учёный доказал, что баланс звезды зависит не только от гравитации и давления газа, но и от светового давления, — на Солнце оно достигает одной десятой от давления солнечного газа. А в массивных звёздах давление излучения вообще становится главной причиной, удерживающей звезду от быстрого сжатия (падения в саму себя).
Эддингтон был первым человеком на Земле, понявшим, что источником энергии звёзд служат термоядерные реакции. На фото: раскалённое термоядерное Солнце. Снимок получен спутником НАСА.
Протон-протонный цикл — одна из термоядерных реакций в звёздах: из водорода образуется дейтерий, потом нестабильный изотоп гелий-3 и в конце концов очень устойчивый изотоп гелий-4. Образовавшиеся нейтрино быстро покидают звезду, а гамма-кванты начинают медленное движение к поверхности. В ходе своего многолетнего путешествия к поверхности Солнца жёсткие гамма-кванты переизлучаются столько раз, что к моменту вылета из фотосферы они становятся вполне приятным мягким солнечным светом.