Александр Никонов - Верхом на бомбе. Судьба планеты Земля и ее обитателей
Между прочим, сомнения Хойла в том, что Вселенная имеет начало, были основаны не на пустом месте: до 1950 года астрофизики сильно занижали расстояния до соседних галактик, и в сочетании с теорией разлета галактик это давало возраст Вселенной меньший, чем возраст Земли. Абсурд! Поэтому Хойл вместе с Бонди и Гол-дом сразу после войны нарисовали другую модель Вселенной, которая хоть и расширяется (спорить с накопленными фактами, говорящими о том, что расстояния между галактиками растут, было невозможно), но при этом не имеет начала. Как же Хойл и его приятели вышли из положения? Они постулировали, что на освободившихся после разбега галактик местах образуется новое вещество, из которого потом вновь появляются звезды и галактики. Причем зарождение вещества происходит с такой скоростью, что средняя плотность Вселенной всегда остается постоянной величиной, несмотря на ее расширение.
Образование вещества из пустоты? Это было уже не просто смело, это было нагло! Это противоречило законам сохранения. И потому было подвергнуто резкой критике. Тем не менее работа Хойла долгое время оставалась одной из самых цитируемых в мире астрофизики, потому что прекрасно описывала все известные на тот момент факты.
Но потом сторонники теории Большого взрыва сделали рискованное предположение, которое должно было или опрокинуть или подтвердить их теорию. Они предсказали, что после Большого взрыва должны были остаться следы – остаточная температура. И в шестидесятые годы эта температура (реликтовое излучение) было найдено! С тех пор интерес к теории стационарной Вселенной пропал сам по себе.
Любопытно, однако, что сам Хойл вовсе не отказался от своей теории, хотя, возможно, и поддерживал ее уже из чисто спортивного интереса. Тем не менее в 2000 году в издательстве Кембриджского университета вышла его книга с оригинальным названием: «Другой подход к космологии: от Статической Вселенной через Большой Взрыв к Реальности». В этой книге старичок реанимировал теорию стационарной Вселенной. Только теперь она у него все время пульсирует.
Однако не нужно думать, что Хойл всю жизнь только и делал, что производил эксцентричные идеи. Нет. Он был добротным теоретиком, весьма уважаемым в научном сообществе. Именно Хойл впервые вплотную занялся вопросом происхождения химических элементов. Известно, что звезды состоят на 75 % из водорода и на 23 % из гелия. Эти вещества – два главных химических элемента Вселенной. И лишь пара процентов остается на остальные полторы сотни элементов периодической таблицы. Почему именно так?
Хойл ответил на этот вопрос. Он взял железный арифмометр и рассчитал всю цепочку реакций, протекающих в недрах звезд, получив прекрасные результаты, обладающие предсказательной силой. Из теории ядерных реакций Хойла следовало, что у углерода-12 должен быть один совершенно неочевидный энергетический уровень, равный 7,82 МэВ. Этот уровень позже был обнаружен экспериментально. Труд Хойла о термоядерном синтезе в недрах звезд считается классическим, у него даже есть свое сокращенное название, как у старого приятеля: физики фамильярно называют эту работу «B2FH». Именно она легла в основу нового раздела космогонии – ядерной астрофизики.
Короче говоря, научные заслуги Хойла несомненны и подтверждены многочисленными наградами. В Англии за научные заслуги Хойлу королевой было присвоено звание рыцаря. А в 1997 году Шведская академия наук наградила его премией Крэфорда «за пионерский вклад в исследование звездной эволюции». Между прочим, эта неизвестная у нас премия лишь чуть-чуть уступает нобелевской по размеру денежного вознаграждения.
Что же касается самой «нобелевки», то здесь произошла весьма странная и некрасивая история. В некоторых книгах можно прочитать, что Хойл – нобелевский лауреат. Это ошибка. Не был он нобелевским лауреатом. И все из-за своего эксцентричного характера!
В 1983 году Нобелевский комитет присудил премию двум астрофизикам – Субраманьяну Чандрасекару и Уильяму Фаулеру «за теоретические и экспериментальные исследования ядерных реакций по формированию химических элементов во Вселенной». Поскольку родоначальником всего этого дела был Хойл, его имя должно было присутствовать в списке награжденных первым. Но его там не было. Почему?
Фаулер, вернувшийся с награждения, тет-а-тет рассказал Хойлу, что у Нобелевского комитета «есть железное правило: если кто-то критиковал их, то не видать ему премии».
– Вообще-то это правда, я не особенно учтиво отзывался о них после истории с премией за пульсары. – признавался Хойл.
Действительно, когда-то горячий Хойл жестко критикнул шведов за неприглядную историю с открытием пульсаров. Звезды-пульсары в 1967 открыла аспирантка Кембриджа Джоселин Белл. А премию за это открытие в 1978 году дали ее начальнику Энтони Хьюишу. Хойл решил, что это несправедливо, о чем опубликовал материал в «Таймс». И поплатился за это.
Умер великий астрофизик совсем недавно – в 2001 году. И на его могиле я бы выбил вместо эпитафии следующие слова самого Хойла: «Чтобы в процессе исследования достигнуть чего-то действительно стоящего, необходимо пойти против мнения коллег».
Хойл часто шел против мнения большинства. И вместе с тем он сам являет собой прекрасный пример того, что новые идеи типа Биг Бэнга порой так и не принимаются старыми конями науки, которые борозды, конечно, не испортят, но и на новую борозду, пропаханную не ими, будут коситься с подозрением.
Ладно, возвращаемся к тому, с чего начали эту главу – к ингредиентам, из которых свалялась наша планета.
Итак, нобелевский недолауреат Хойл бросил догадку о том, что именно магнитное поле небулы сыграло важную роль в формировании планетной системы. Мысль им была брошена на уровне чистой идеи, без детального продумывания механизма включения-выключения поля. Этот механизм был позже проработан другими людьми. Проработан и дополнен очень важными деталями. Кем конкретно? Сделал это советский ученый Владимир Ларин, который гениально свел воедино все, что было известно до него, и расположил это все в логическом порядке. Пустяк, по-вашему?.. Действительно, нарисовав описанную выше картину рождения Солнечной системы, Ларин ничего нового сам не открыл. Но ведь и Менделеев тоже не открыл ни одного элемента! А просто расположил все известные и открытые не им химические элементы в определенном логическом порядке. Но после этого химия стала наукой. А до того была свалкой фактов…
Давайте снова вернемся на 4,5 миллиарда лет назад, к моменту, когда в тех зонах, где скоро появятся планеты, летали пока еще здоровенные рыхлые образования, сделанные из мягких хлопьев слипшегося вещества. А из чего были сделаны хлопья? Дело в том, что в каждой зоне, где формировались планеты, состав химических элементов был разным. Иными словами, ингредиенты всех планет-пирогов нашей Солнечной системы различались. Почему так получилось, ведь первоначальный состав туманности был хаотичным, то есть вполне однородным? Потому что вещество в туманности было частично ионизировано и после сброса протопланетного бублика ему пришлось лететь прочь от протосолнца, продираясь сквозь магнитные силовые линии. А ионизированные частицы, то есть частицы, имеющие электрический заряд, не могут так же свободно, как нейтральные частицы, пересекать решетку магнитных силовых линий. Магнитное поле их тормозит, останавливает.
Рис. 1. Магнитная сепарация вещества по степени его ионизации. Ионы (черные точки) задерживаются силовыми линиями магнитного поля небулы. Нейтральные частицы (кружочки) свободно пролетают через магнитные «прутья»
При этом атомы разных элементов имеют разную склонность к ионизации. Скажем, цезий ионизировать легко – электрон с его внешней оболочки улетает просто от света зажженной спички. А вот атом гелия ионизировать очень сложно, его для этого нужно изрядно побом-бардировать высокоэнергичными фотонами. И потому одни атомы – с высокой склонностью к ионизации – задерживаются около протосолнца магнитным полем, а другие, у которых склонность к ионизации низкая, улетают свободно. Именно поэтому на периферии Солнечной системы крутятся гигантские газовые пузыри (Юпитер, Сатурн и пр.), а вблизи от Солнца – маленькие «металлические» планеты.
Склонность химических элементов к ионизации называют потенциалом ионизации. И если взять табличку с потенциалами ионизации всех элементов таблицы Менделеева, то можно прикинуть, как именно прошла магнитная сепарация вещества, сколько, каких именно элементов и на каком расстоянии от Солнца зависло в разных зонах. Иными словами, из чего потом собрались Земля, Марс, Венера.
Но для начала посмотрим, справедлива ли сама эта идея: действительно ли магнитное поле туманности сыграло решающую роль в сепарации химических элементов. Догадку эту легко проверить, поскольку кое-что о составе разных тел Солнечной системы мы знаем. Что же нам известно?
