Белые карлики. Будущее Вселенной

Mixmaster Universe вошла в историю космологии как самая сложная из воображаемых вселенных, созданных на базе «чистой» ОТО. С начала 1980-х гг. наиболее интересные концепции подобного рода стали использовать идеи и математический аппарат квантовой теории поля и теории элементарных частиц, а вскоре и теории суперструн. Но это уже совсем другая история.

Часть III. Астрофизика после белых карликов, или радио-астрономия шестидесятников

32. История двух великих открытий

Слово «шестидесятники» в российской культуре ассоциируется с поколением, отмеченным особенной ролью в жизни общества. В этом же смысле шестидесятники не раз присутствовали и в истории науки.

В Британии в 1660-е гг. было учреждено Королевское общество, а один из его основателей, Роберт Бойль, дал определение химического элемента и открыл первый из трех законов идеального газа. Джон Валлис (правильнее — Уоллис) создал теорию упругих и неупругих ударов и на ее основе пришел к общей концепции сохранения импульса. Джеймс Грегори предложил оптическую схему зеркального телескопа и доказал фундаментальную теорему о связи дифференцирования и интегрирования, которая считается основной теоремой математического анализа. Исаак Ньютон разработал основы дифференциального исчисления, раскрыл цветовой спектр солнечного света, построил телескоп-рефлектор, сформулировал первую версию закона всемирного тяготения и вывел общую формулу биномиального разложения. Так что британским шестидесятникам тех времен выпала исключительная роль в научной революции XVII в.

Перенесемся на два столетия вперед — в 1860-е гг. Илья Сеченов выпустил фундаментальные труды по физиологии нервной системы, Джеймс Клерк Максвелл в «Трактате об электричестве и магнетизме» опубликовал уравнения классической электродинамики, Грегор Мендель открыл законы наследственности, а Дмитрий Менделеев представил на суд химического сообщества Периодическую систему химических элементов. И снова — серия величайших достижений всего за одно десятилетие. Да и великая книга Чарльза Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора» вышла в свет в конце ноября 1859 г., а мировую известность приобрела в 1860-е гг.

Но и это еще не все. В 1860 г. отцы-основатели спектрального анализа Роберт Вильгельм Бунзен и Густав Кирхгоф доказали, что линии поглощения в спектре солнечного света принадлежат определенным химическим элементам. Их результаты положили начало новой науке — астрофизике. А без астрофизики не было бы открытий, которым посвящена наша книга.

Полвека назад, в седьмом десятилетии прошлого столетия, были созданы теория кварков и теория электрослабых взаимодействий, которые вскоре легли в основу Стандартной модели элементарных частиц. Однако самый (по крайней мере, на мой взгляд) богатый улов замечательных открытий пришелся на долю совсем молодой науки — радиоастрономии. Вот список ее главных достижений по годам:

• 1962 г. — обнаружено вращение Венеры и определена температура ее поверхности.

• 1963 г. — установлена внегалактическая природа квазаров.

• 1964 г. — открыто вращение Меркурия и произведена термометрия его поверхности.

• 1964 г. — открыто микроволновое реликтовое излучение.

• 1965 г. — открыты космические мазеры.

• 1968 г. — обнаружены пульсары.

Три пункта из этого перечня особенно повлияли на прогресс всего комплекса наук астрономического цикла. Это открытия квазаров и пульсаров и детектирование реликтового излучения. Квазары были впервые замечены в первой половине 1960-х гг., реликтовое излучение — в точности в середине этого десятилетия, пульсары — ближе к его концу. Каждое из этих великих достижений заслуживает отдельного повествования. В этой главе будет рассказано об открытии квазаров и пульсаров, в следующей — об открытии реликтового излучения. Но сначала вспомним, как возникла радиоастрономия.

НАЧАЛО НАУКИ

В 1927 г. американская корпорация Bell запустила первый трансатлантический радиотелефон. Из-за множества помех связь была далека от совершенства, и 23-летний физик Карл Янский получил задание разобраться, почему это происходит. Он смонтировал в Холмделе в штате Нью-Джерси 10 вертикальных прямоугольных рамочных антенн, объединенных в единую цепь и установленных на вращающейся 30-метровой раме. Система была настроена на прием сигналов на частоте 20,5 МГц (14,6 м).

В 1930 г. Янский обнаружил очевидные и предсказуемые источники помех — далекие и близкие грозы. Однако в наушниках все время раздавалось слабое шипение, причина которого не поддавалась объяснению. К 1932 г. он выяснил, что загадочные помехи меняются с периодичностью звездных суток (23 часа 56 минут) и, следовательно, возникают за пределами Солнечной системы. В дальнейшем стало понятным, что это излучение исходит из Млечного Пути — то есть из плоскости нашей Галактики.