Сказка о мирном рыцаре Эддингтоне, узнавшем главную тайну звёзд

Вселенная окончательно соскользнула с евклидовой неподвижной плоскости и погрузилась в изогнутые пространства Римана. Эддингтон опубликовал монографию «Математическая теория относительности», о которой Эйнштейн отозвался так: «Наилучшее изложение предмета!» В этой книге автор обсуждал исключительно трудный и спорный вопрос о том, что гравитационная энергия, в отличие от энергии электрического поля, не может быть математически описана с такой же долей объективности. И он увидел выход в том, чтобы отказаться от неоспоримого для физиков закона сохранения энергии. Он писал: «После того как был найден принцип сохранения энергии, физики превратили его практически в определение энергии, так что энергия рассматривалась как нечто, подчиняющееся закону сохранения… Подобный способ в свете новейших исследований оказался очень неудачным».

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.

У Эддингтона был постоянный оппонент — авторитетнейший британский физик и астроном сэр Джеймс Джинс. Современники вспоминали их споры как «битвы титанов».

Вот один из примеров. Эддингтон оценил температуру в центре звезды в сорок миллионов градусов и первый предположил, что источник энергии звёзд — это субатомные превращения элементов, говоря современным языком, термоядерные реакции синтеза ядер водорода и гелия. Многие опять его не поняли, ведь Эддингтон опередил время лет на двадцать. Скептицизм физиков и астрономов понятен: согласно тогдашним теоретическим представлениям, реакции ядерного синтеза требовали гораздо больших температур. Яростнее всех спорил сэр Джеймс Джинс. Эддингтон ядовито говорил скептикам и сэру Джеймсу:

— Вам недостаточно сорока миллионов градусов? Идите поищите местечко погорячее! Это означало: «Идите в ад!» или «Идите к чёрту!»

Как рассказывал сам Эддингтон, вечером того дня, когда он сделал своё открытие — догадался об атомном источнике энергии звёзд, — он сидел на скамейке с девушкой. Она сказала: «Посмотри, как красиво светят звёзды!» На что учёный ответил: «Да, и в данный момент я — единственный человек в мире, который знает, почему они светят».

Эддингтону пожаловали рыцарское звание, его выбрали президентом Королевского общества и Международного астрономического союза. Но мировая слава, открытие главного секрета звёзд и звание лучшего знатока общей теории относительности не остановили его научной мысли.