Артур Миллер - Империя звезд, или Белые карлики и черные дыры
В какой-то момент Эддингтон сам запутался в своих аргументах. В конце концов он заявил, что не возражает против математических моделей Чандры, но не согласен с его физическими идеями, основанными на объединении двух диаметрально противоположных теорий — теории относительности и квантовой теории. «Я не считаю, что потомство от такого союза можно считать законнорожденным», — утверждал Эддингтон. Чандра был ошеломлен.
Эддингтон явно спрятал голову в песок, как страус, — ведь получил же Дирак свою Нобелевскую премию именно за релятивистскую версию квантовой механики? Что все это значит? Но самое худшее было еще впереди. Принцип запрета Паули, продолжал Эддингтон, лежащий в основе теории Чандры о белых карликах и в основе квантовой теории, не является фундаментальным законом природы.
В итоге Эддингтон все-таки еще раз признал, что математические расчеты Чандры правильны, но вот результат — релятивистское вырождение — не имеет никакого отношения к звездам. По его мнению, это всего лишь игра с числами. Но и тут Эддингтон не остановился. Он добавил, что теория Фаулера о белых карликах не учитывает теорию относительности, но фактически принимает эту относительность во внимание. Эддингтон рисковал, используя столь замысловатые и невнятные аргументы, которые могли разрушить его репутацию ученого.
Конечно, Эддингтон разбирался в теории относительности лучше всех, за исключением самого Эйнштейна. Он даже попытался объединить общую и специальную теорию относительности с квантовой механикой — в своей фундаментальной теории. Отношение Эддингтона к такому объединению, которое он только что назвал «незаконнорожденным», было, мягко говоря, непоследовательным. В книге «Внутреннее строение звезд» Эддингтон обсуждал использование общей теории относительности при изучении строения звезд. Общая теория относительности учитывает гравитацию, искривляющую пространство (точнее, пространство-время).
Пространство-время представляет собой геометрическую структуру, которая искривляется тем сильнее, чем больше масса объекта. Если камень поместить в середину тонкого резинового листа, то лист прогнется на глубину, зависящую от веса камня. Искривление или деформирование пространства-времени вокруг массивного тела — мера силы тяжести этого тела.
Эддингтон использовал общую теорию относительности для описания поведения звезды, коллапсирующей под действием собственной тяжести. Он отметил, что согласно общей теории относительности звезда небольшая, но с большой плотностью создаст гораздо более глубокую потенциальную яму, чем звезда, подобная Солнцу (потенциальная яма — область пространства с минимумом потенциальной энергии). Она так сильно искривит окружающее пространство, что свет не сможет вырваться оттуда, и, по его словам, исчезнет в «никуда».
Но для Эддингтона это были просто математические абстракции. Он пренебрег теорией Чандры, согласно которой исчерпавшая свое топливо звезда с массой больше верхнего предела Чандры неизбежно сожмется в бесконечно малую и бесконечно плотную точку. По мнению Эддингтона, в этом случае возникал явно абсурдный сценарий, по которому «звезда будет продолжать излучать и излучать, сжиматься и сжиматься до нескольких километров в диаметре, пока сила тяжести не станет достаточно большой, чтобы удерживать излучение, и лишь тогда звезда обретет покой». Для Эддингтона это было немыслимо.
В последующие годы Чандра говорил: только Эддингтон с его «колоссальной физической интуицией» мог догадаться, что «существование предельной массы звезд приводит их к коллапсу и возникновению черных дыр. Если бы он с этим согласился, то опередил бы всех на 40 лет».
Несмотря на несостоятельность аргументов Эддингтона, авторитетные ученые поддержали именно его, а не аутсайдера Чандру. Однако Чандра был абсолютно уверен в своей правоте. Ему нужно было только успокоиться, взять себя в руки. Но к кому обратиться за советом и поддержкой? Конечно, не к отцу, для которого все эти теории слишком сложны. Мак-Кри после доклада куда-то исчез и явно встал на сторону Эддингтона. И тут Чандра вспомнил о Леоне Розенфельде, близком друге, всего лишь на шесть лет его старше. Бельгиец Розенфельд был состоятельным человеком и имел безукоризненную родословную. Ему исполнился всего 31 год. Легкий в общении, он был всегда блестяще одет и невероятно элегантен. Розенфельд защитил диссертацию в 1926 году в Льежском университете, затем работал в Париже два года вместе с Луи де Бройлем, который не входил ни в одно научное сообщество и постоянно возражал против некорректных интерпретаций квантовой теории Бора и Гейзенберга. Розенфельд со временем стал помощником Вольфганга Паули, а после 1930 года постоянно работал с Бором. Чандра впервые встретился с Розенфельдом в копенгагенском институте Бора в 1932 году. Они стали друзьями, особенно их сблизило посещение Чандрой семьи Розенфельда в Льеже. Розенфельд умел отстаивать свою позицию, он мог бы дать Чандре полезный совет.
Чандра немедленно написал Розенфельду о своем выступлении и попросил его рассказать все Бору. «Эддингтон преподнес сюрприз», — написал Чандра. Мэтра астрономии, продолжал Чандра, не устроило его использование релятивистского вырождения при описании электронного газа во внутренней области белых карликов. Но хуже всего было то, что Эддингтон настаивал на неправильности использования Чандрой двух основных положений современной физики — принципа запрета Паули и теории относительности. Вместо чувства удовлетворенности результатами работы по двенадцать часов в день в течение четырех месяцев, писал Чандра, его душу переполняет «большое беспокойство». Неужели в его результатах нет ничего ценного?
В течение нескольких месяцев Чандра и Розенфельд активно переписывались, и Розенфельд полностью поддержал Чандру, назвав замечания Эддингтона «совершенно невразумительными».
Одно из утверждений Эддингтона особенно изумило Розенфельда и Бора: в принципе Паули электрон рассматривался как стоячая волна, а не бегущая. Если привязать один конец веревки к дверной ручке и встряхнуть другой конец, то получается волна, фактически никуда не перемещающаяся. А бегущие волны подобны движущимся морским волнам. Чтобы описать поведение электронов в атоме, нужно использовать модель стоячих волн. Эддингтон объявил, что это единственно правильный способ применения принципа запрета Паули. Но Чандра рассматривал электроны как бегущие волны, потому что они перемещаются внутри звезд, а затем преобразовывал их в стоячие с помощью математического аппарата теории относительности.
Эддингтон утверждал, что это неверно и что Чандра неправильно объединил специальную теорию относительности с квантовой механикой и создал, по словам Эддингтона, «нечестивый союз». Однако тип волны не имеет никакого значения для конечного результата любого квантового расчета. Аргументы Эддингтона были явно надуманны. «Никто никогда не сомневался в принципе Паули, — написал Чандре Розенфельд, — и использование Вами теории относительности также не подлежит сомнению. Это с полной очевидностью доказывает состоятельность Ваших выводов. Так что я думаю, Вам следует успокоиться и продолжить свою работу, а не терять время на бесплодные споры». С Розенфельдом были согласны и Бор, и Дирак.
Однако Чандра не собирался следовать советам даже столь выдающихся людей.
Вскоре после выступления Чандры в Королевском астрономическом обществе Эддингтон послал ему рукопись с точно таким же названием, что и доклад самого Чандры: «О релятивистском вырождении». В ней он старательно приводил аргументы правильности результата расчетов Фаулера для белых карликов, в которых не принималось во внимание движение электронов с субсветовой скоростью, то есть не использовался аппарат теории относительности. Эддингтон с легкостью произвел этакий математический трюк с использованием теории относительности и получил результат математически правильный, но абсолютно бессмысленный с точки зрения физики. Другими словами, он сфабриковал свою собственную версию теории относительности. И со свойственной ему властностью настаивал, что Фаулер должен был бы и сам дойти до этих выводов в 1926 году. Фаулер был совершенно сбит с толку и даже поверил, что действительно это сделал. Из замечаний Эддингтона 11 января на заседании Королевского астрономического общества стало ясно, что он давно готовил возражения против теории Чандры. Он ведь посетил Чандру перед докладом, якобы предлагая поддержку, а на самом деле хотел узнать содержание этого доклада. Эддингтон вел себя двулично и просто подло.
В начале 1935 года он опубликовал ряд работ с критикой теории Чандры. Это была мешанина из странных претензий и плохо обоснованных утверждений. Эддингтон писал, что теории Чандры абсурдны и что релятивистские вырождения могут быть следствием лишь математических упражнений Чандры, но никакого отношения к реальности не имеют. Главной причиной ошибок Чандры он считал использование «неправильной» теории относительности — то есть не версию Эддингтона, в которую вошли его собственные математические формулировки теории Дирака.
