Журнал «Если», 1995 № 05 - Хигон Альбер (читать хорошую книгу полностью txt) 📗

Точнее говоря, английский радио-астроном Хьюиш заметил пульсары, источники, пульсирующие в радиодиапазоне с такой высокой точностью, что она может служить эталоном времени, кое в чем превосходящим атомные часы. Но единственным объяснением этого удивительного феномена, появившимся через год-два после открытия пульсаров и быстро ставшим общепризнанным, стала именно модель быстровращающейся нейтронной звезды с очень сильным магнитным полем. Это открытие, в свою очередь, вдохнуло энтузиазм в поиски черных дыр, последней из, теоретически возможных звездных формаций.

Черные дыры были найдены. Но процесс поиска, как это часто бывает, даже интереснее конечного результата. Книга ярко иллюстрирует, как живо пульсировала мысль по обе стороны Атлантического океана и как исследования черных дыр пересекались с работами по ядерному оружию.

В конце 50-х годов Зельдовичу начала надоедать его работа по разработке оружия. Большая часть интересных проблем уже была решена. В поиске новых задач он часть своего времени обращал сначала на теорию элементарных частиц, а затем на астрофизику, продолжая руководить командой разработчиков бомбы на «Объекте», а также другой группой, проводящей вспомогательные расчеты в Институте прикладной математики в Москве. В работе по созданию бомб Зельдович «бомбардировал» свою команду идеями, а члены группы проводили вычисления, чтобы проверить, будут ли идеи работать. «Искры — Зельдовича, бензин — его группы», — так это описывал Гинзбург.

Схлопывание звезд было одной из астрофизических проблем, захвативших воображение Зельдовича. Так же, как и Уиллеру, Колгейту, Мэю и Уайту в Америке, ему было очевидно, что методы, разработанные при конструировании водородной бомбы, идеально подходили для математического моделирования схлопывающихся звезд.

Чтобы разгадать детали схлопывания, Зельдович «взял в оборот» нескольких молодых коллег: Дмитрия Надеждина, Владимира Имшен-ника из Института прикладной математики и Михаила Подуреца с «Объекта». В серии интенсивных дискуссий он передал им свое видение того, как схлопывание звезд может моделироваться на компьютере, при учете всех ключевых эффектов, которые были столь же важны и для водородных бомб: давления, ядерных реакций, ударных волн, теплоты, излучения, выброса массы.

Вдохновленные этими дискуссиями, Имшенник и Надеждин смоделировали схлопывание звезд малой массы, а также — независимо от Колгейта и Уайта в Америке — представления Цвики о сверхновых. Параллельно Подурец смоделировал схлопывание массивных звезд. Результаты Подуреца, опубликованные почти одновременное результатами Мэя и Уайта, были почти идентичны американским. Сомнений не оставалось: схлопывание порождает черные дыры — и именно так, как предсказали Оппенгеймер и Снайдер.

Адаптация машинных программ разработки бомбы для моделирования схлопывания звезд — лишь одна из многих близких связей между ядерным оружием и астрофизикой. Эти связи были очевидны и Сахарову в 1948 г. Когда ему приказали вступить в группу разработчиков бомбы под руководством Тамма, для освоения проблемы он погрузился в изучение астрофизики. В 1969 г. неожиданной К. Торн наткнулся на эту взаимосвязь.

«В действительности я никогда не стремился знать, в чем именно состоит идея Теллера-Улама/Сахарова-Зельдовича — пишет автор. — Супербомба, которая (если исходить из главного достоинства их идеи) могла бы быть «сколь угодно мощной», казалась мне чем-то непристойным, и мне даже не хотелось рассуждать о том, как она работает. Однако в процессе поиска понимания роли нейтронных звезд во Вселенной идея Теллера-Улама проникла в мое сознание».

За несколько лет до этого Зельдович обратил внимание на то, что газ из межзвездного пространства или от близлежащей звезды, падая на нейтронную звезду, должен нагреваться и ярко светиться. Фактически газ должен стать настолько горячим, что сможет испускать в основном рентгеновские лучи высокой энергии, а не обычный свет. Падающий газ определяет уровень испускания рентгеновских лучей. Зельдович доказывал, что верно и обратное: рентгеновское излучение контролирует количество падающего газа. Таким образом, оба фактора — и газ, и рентген — работая сообща, дают устойчивый, саморегулируемый поток. Если скорость газа при падении слишком велика, то он будет порождать много рентгеновского излучения и испускаемые рентгеновские лучи будут ударяться о падающий газ, создавая давление, направленное наружу, которое замедлит падение газа. Если же газ падает с малой скоростью, он дает так мало рентгеновских лучей, что они будут не в состоянии замедлить падающий газ, и падение будет увеличиваться. Существует только один уровень падения газа, не слишком высокий и не слишком малый, при котором рентгеновское излучение и газ находятся во взаимном равновесии.

«Эта картина падения газа и рентгеновского излучения не давала мне покоя — замечает К. Торн. — Я хорошо знал, что если попытаться удержать плотную жидкость на Земле, такую, как жидкая ртуть, с помощью менее плотной жидкости, такой, как вода, находящаяся ниже, то языки ртути быстро проложат себе в воде дорожки вниз, и ртуть моментально проскочит вниз, а вода поднимется наверх. Это явление называется нестабильностью Рэлея-Тейлора. В картине Зельдовича рентгеновские лучи подобны воде, имеющей малую плотность, а падающий газ — плотной ртути. Не «проедят» ли себе дорогу языки газа сквозь рентгеновские лучи, и не будет ли после этого газ свободно падать вдоль этих языков, разрушая саморегулирующийся поток Зельдовича?»

Тщательный расчет, проведенный в соответствии с физическими законами, помог бы ученому узнать, происходит ли все это в действительности. Однако подобный расчет был бы очень сложным и отнял много времени, поэтому вместо того, чтобы делать его, Торн решил поговорить об этом с Зельдовичем. Разговор состоялся в Москве, в 1969 г.

«Я задал вопрос, Зельдович выглядел немного смущенным, но его ответ был уверенным: «Нет, Кип, этого не происходит. В рентгеновских лучах нет языков. Поток газа стабилен». «Откуда вы знаете, Яков Борисович?» — спросил его я. Удивительно, но ответа я не смог получить. Казалось ясным, что Зельдович (или кто-то еще) проделал детальный расчет или эксперимент, показывающий, что рентгеновское излучение может оказывать давление на газ без образования языков Рэлея-Тейлора, разрушающего это давление. Но Зельдович не мог мне указать на такой расчет или эксперимент, описанный в опубликованной работе, не мог он мне описать и физику происходящего. Как это было для него нехарактерно!»

Несколькими месяцами позже Торн путешествовал с Колгейтом в горах Калифорнии. Он вспоминает: «Колгейт, один из лучших экспертов в Америке по течению жидкости и излучению, был глубоко вовлечен в американский проект супербомбы на его последнем этапе и был одним из тех трех ливерморских физиков, которые смоделировали схлопывание звезд на компьютере. Я поставил перед Колгейтом тот же самый вопрос, который раньше задавал Зельдовичу, и мне был дан тот же самый ответ: поток устойчив; газ не может обойти силы давления рентгеновского излучения образованием языков.

«Откуда ты знаешь, Стирлинг?» — спросил я. «Это было показано», — ответил он. «Где я могу найти этот расчет или результаты эксперимента?» — спрашиваю я. «Не знаю»…

«Это очень странно, — заявил я Стирлингу. — Зельдович сказал мне а точности то же самое — поток стабилен. Но он, как и ты, не представил мне никаких доказательств».

«О! Это очаровательно. Значит, Зельдович действительно знал», — ответил Стирлинг. И тогда я все понял. Я не хотел знать, но аывод напрашивался сам собой. ИдеяТел-лера-Улама, судя по всему, состояла в использовании рентгеновского излучения, испущенного в первую микросекунду начала распада (атомной бомбы), для того, чтобы помочь сжать и поджечь термоядерное горючее супербомбы. То, чтоэтодей-ствительно было частью идеи Тел-лера-Улама, было подтверждено в 80-х несколькими открытыми публикациями в Америке, иначе я бы об этом здесь не упоминал».