Марио Ливио - От Дарвина до Эйнштейна. Величайшие ошибки гениальных ученых, которые изменили наше понимание жизни и вселенной
Илл. 21
Стоит ли говорить, что предсказание уровня резонанса в углероде, которое сделал Хойл, произвело сильное впечатление и на Вилли Фаулера. Сотрудничество Хойла и Фаулера и семейной команды астрономов Джеффри и Маргерит Бербидж привело к появлению одной из самых известных астрофизических работ. В 1957 году вышла фундаментальная статья Бербиджа, Бербидж, Фаулера и Хойла[324], которую часто называют B2FH, где приводилась общая теория синтеза в звездах всех элементов тяжелее бора. Кстати, когда Джони Митчелл в своей песне «Вудсток» пела «Мы – звездная пыль», то всего-навсего излагала слушателям краткий стихотворный пересказ статьи Хойла 1954 года и статьи B2FH. Четыре исследователя, опираясь на обширные астрономические данные о распространенности тяжелых элементов в звездах и метеоритах, присовокупили к ним важнейшие ядерно-физические данные экспериментов и испытания водородной бомбы на атолле Эниветок в Тихом океане 1 ноября 1952 года и подтвердили свои теоретические расчеты. Они описали ни много ни мало восемь ядерных процессов, синтезирующих элементы в звездах, и определили разные астрофизические условия, в которых эти процессы происходят. В статье B2FH совершенно справедливо отмечено, что данные наблюдений, согласно которым «звезды сильно различаются по химическому составу», – это сильный довод в пользу теории звездного нуклеосинтеза в противоположность представлению о том, что все элементы были созданы в момент Большого взрыва.
Да, это был сильный ход. Пространная – на 108 страниц – статья начиналась с романтической нотки: двух противоречащих друг другу цитат из Шекспира о том, правят ли звезды человеческой судьбой. Первая, из «Короля Лира», гласит: «В небе звезды судьбою нашей сверху руководят» (пер. М. Кузмина), далее следует «однако, возможно» – и вторая цитата, из «Юлия Цезаря»: «Не в звездах, нет, а в нас самих ищи причину, что ничтожны мы и слабы» (пер. П. Козлова). Кончается статья призывом к наблюдателям делать все возможное, чтобы определить относительную распространенность в звездах разных изотопов, поскольку именно с их помощью можно будет проверить, верны ли различные схемы ядерных реакций. На илл. 22 приведена групповая фотография, снятая в Институте теоретической астрономии в Кембридже в 1967 году. Фред Хойл – в середине второго ряда, слева от него – Маргерит Бербидж. В середине первого ряда – Вилли Фаулер, справа от него – Джефф Бербидж.
Однако на один вопрос статья B2FH ответить не сумела. Как ни старались Хойл и его коллеги, они не сумели подтвердить, что самые легкие элементы действительно формируются внутри звезд. Дейтерий, литий, бериллий и бор были слишком нестойки, а жар в недрах звезд – так высок, что эти элементы в ходе ядерных реакций не создавались, а разрушались. Сложности возникли и с гелием, вторым по распространенности элементом в космосе. Казалось бы, это неожиданно, поскольку звезды вырабатывают гелий, и это бесспорно. Ведь слияние четырех атомов водорода в гелий, как-никак, служит главным источником энергии для большинства звезд вроде Солнца! Трудности возникли не с синтезом гелия как таковым, а с тем, чтобы синтезировать достаточное его количество. Подробные подсчеты показали, что звездный нуклеосинтез предсказывает уровень распространенности гелия в космосе всего в 1–4 %, а наблюдаемое его количество – 24 %. А значит, единственной строительной площадкой для самых легких элементов, как и предполагали Гамов и Альфер, становился Большой взрыв.
Наверное, вы заметили, что история о генезисе элементов – «история вещества», как выражался Хойл, – содержит своего рода «компромисс космического масштаба». Гамов хотел, чтобы все элементы были созданы в течение нескольких минут после Большого взрыва («на это ушло меньше времени, чем нужно, чтобы приготовить утку с жареной картошкой»). Хойл хотел, чтобы все элементы «выплавлялись» в недрах звезд, в долгом процессе звездной эволюции. Природа предпочла золотую середину: легкие элементы вроде дейтерия, гелия и лития и в самом деле синтезировались в результате Большого взрыва, однако все более тяжелые элементы, а в особенности необходимые для жизни, были изготовлены в недрах звезд.
Хойлу даже представился случай изложить свою «историю вещества» в Ватикане. За несколько месяцев до выхода в свет статьи B2FH Папская академия наук и Ватиканская обсерватория организовали в Ватикане научную конференцию о «звездных популяциях». Приглашенных было всего десятка два, и в их число вошли самые выдающиеся астрономы и астрофизики того времени. О своих результатах в области синтеза элементов докладывали и Хойл, и Фаулер[325], а Хойла попросили также выступить с кратким заключительным словом и подвести итоги конференции с точки зрения физики[326]. Голландский астроном Ян Оорт сделал то же самое с точки зрения астрономии. На открытии конференции 20 мая 1957 года участники встретились с Папой Пием XII. На илл. 23 видно, как Хойл пожимает Папе руку. Справа от Хойла спиной к нам стоит Вилли Фаулер, а справа от Папы лицом к нам – Вальтер Бааде.
Как говорится, остальное – история. Экспериментальная и теоретическая программы лаборатории Келлога под деятельным руководством Вилли Фаулера сделали лабораторию центром ядерной астрофизики. Впоследствии, в 1983 году, Фаулер получил Нобелевскую премию по физике (совместно с астрофизиком Субраманьяном Чандрасекаром). Многие, в том числе и сам Фаулер, считали, что премию стоило дать и Хойлу. В 2008 году Джеффри Бербидж, один из «В» в B2FH, даже заявил: «Теорией звездного нуклеосинтеза[327] мы обязаны исключительно Фреду Хойлу, что видно и из его статей 1946 и 1954 годов, и из нашей совместной работы B2FH. Когда мы писали B2FH, то опирались на более ранние работы Хойла».
Почему же Хойлу не дали Нобелевскую премию? На сей счет существуют разные мнения. На основании частной переписки Джефф Бербидж сделал вывод, что главной причиной подобной несправедливости стало общее мнение (Бербидж настаивал, что оно ошибочно), будто бы руководителем группы B2FH был Фаулер. Сам Хойл, судя по всему, считал, что премии ему не досталось, поскольку он критиковал Нобелевский комитет, когда тот присудил премию за открытие пульсаров Энтони Хьюишу, а не его аспирантке Джоселин Белл, которая на самом деле сделала это открытие. Другие считают, что роковую роль в том, что Хойл не получил премии, вероятно, сыграли его нетрадиционные представления о Большом взрыве, о которых мы подробно поговорим в следующей главе.
Откуда же взялось столько противоречивых взглядов? Почему, собственно, Хойл так возражал против идеи Большого взрыва?
В годы Второй Мировой войны Хойлу пришлось работать в Управлении связи при Адмиралтействе в Уитли, в графстве Сюррей. Там он подружился с двумя младшими коллегами: уроженцем Австрии еврейского происхождения Германом Бонди и Томасом Голдом, которого все называли Томми. Оба бежали в Англию от нацистов. По иронии судьбы британское правительство до назначения на службу в военно-морское ведомство в Уитли интернировало и Бонди, и Голда как подозрительных иностранцев, поскольку оба были родом из Австрии.
Вот как Голд описывал первое впечатление, которое произвел на него Хойл: «Вид у него был какой-то странный, похоже, он не слушал, когда с ним говорили, а сильный северный акцент был совершенно не к месту». Однако Голд очень быстро переменил мнение.
«Кроме того, я обнаружил, что ошибался, когда считал, будто Хойл никого не слушает. На самом деле он слушал очень внимательно и обладал весьма цепкой памятью, как мне предстояло обнаружить впоследствии: частенько он помнил мои слова куда лучше меня самого. Мне кажется, он надевал эту маску не для того, чтобы сказать «Я вас не слушаю», а для того, чтобы дать понять: «Не пытайтесь повлиять на меня, свое мнение я сформулирую сам»[328].»
Когда эта троица – Хойл, Бонди и Голд – занимались на военной службе радарами, то в минуты досуга они говорили об астрофизике, и этот обмен мнениями после войны продолжился и перерос в сотрудничество[329]. В 1945 году все трое вернулись в Кембридж и до 1949 года каждый день проводили по нескольку часов вместе дома у Бонди. Именно в этот период они начали задумываться о космологии – изучении наблюдаемой Вселенной в целом, как единой сущности. Королевское астрономическое общество обратилось к Бонди с просьбой написать «ноту» – так тогда называли обзорные статьи, где вкратце излагалось положение дел в обширной отрасли знаний. Хойл предложил сделать темой статьи космологию[330], поскольку, по его мнению, «эту тему давно уже задвигают на второй план». Чтобы подготовиться и собраться с силами перед написанием статьи, Бонди погрузился в изучение существовавшей на тот момент литературы и числе прочего прочитал масштабную статью «Релятивистская космология» физика Говарда Перси Робертсона. Хойл уже был знаком с этой статьей, но решил просмотреть ее снова, поподробнее. И Хойл, и Бонди поняли, что в этой статье энциклопедического толка довольно-таки бесстрастно описывались разные гипотезы об эволюции космоса, однако никакого мнения не предлагалось. Хойл с присущим ему нонконформизмом тут же задумался: «А все ли он [Робертсон] охватил, не упустил ли чего-нибудь? Может быть, есть и другие варианты?» Между тем Голд углубился в философские аспекты эволюции Вселенной. Все это заложило основы теории стационарной Вселенной, которая и была выдвинута в 1948 году. Как мы вскоре обнаружим, эта теория была серьезной соперницей теории Большого взрыва на протяжении более чем полувека и лишь потом стала предметом жарких и зачастую ожесточенных споров.
