Сделай Сам Свою Работу на 5

ПРИЛОЖЕНИЕ: В ТЕНИ НОБЕЛЯ





СИМФОНИЯ «ГЕОРГИЙ ГАМОВ»

Считается, что Георгий Антонович Гамов (4 марта 1904–19 августа 1968) совершил три открытия, имеющих вес Нобелевской премии – это теория альфа-распада, модель горячей Вселенной и расшифровка генетического кода. Мы рискнули добавить сюда ещё два достижения – пролегомены «теории всего» и интерпретацию диаграммы Герцшпрунга-Рессела. Поэтому наша симфония получилась пятичастной – как «Фантастическая симфония» Гектора Берлиоза. Оттуда мы заимствовали названия частей.

Аллюзия оправдана ещё и потому, что жизнь Г.А. Гамова – и впрямь фантастика.

Ему 24 года – но он уже учёный, признанный всем миром.

В 28 лет Г.А. Гамова избирают – по рекомендации В.И.Вернадского – членом-корреспондентом Академии наук СССР.

В 1933 г. учёный порывает со сталинским режимом.

Жизнь Г.А. Гамова в свободном мире отмечена разнообразием и масштабностью интересов.

Человек ренессансного склада!

Часть I. КОНСТАНТЫ. Largo – Allegro agitato

 

 

Георгий Гамов в 1930 г.

Георгий Антонович Гамов был картёжником. Это общеизвестно. Азартное увлечение стало для него эвристикой. Тасуя нуклеотиды, он сделал решающий шаг к расшифровке генетического кода – выдвинул идею триплета.



Тройка, семёрка, туз! – это ведь тоже триплет.

В отличие от эйнштейновского Бога, Г.А. Гамов, наверное, был бы не прочь поиграть и в кости. Можно сказать, что итогом его ранней забавы с константами стал кубик – то бишь игральная кость, классический инструмент жребия.

Кубик вырос в куб.

Потом в четырёхмерный суперкуб.

Недавно подана заявка на пятимерный гиперкуб.

Остановимся на трёхмерном варианте.

 

 

Одно из пяти платоновых тел – секстаэдр – донельзя удачно моделирует здание современной физики, которое почти достроено.

Чего не хватает?

Что за лакуна мучит сознание физиков?

Это будущая единая теория всех фундаментальных взаимодействий. Впервые её очертания пробрезжили в статье Г.А.Гамова, Д.Д. Иваненко, Л.Д. Ландау«Мировые постоянные и предельный переход».

Трое молодых друзей ухаживали за обаятельной студенткой. Шутки ради – как некий курьёзный подарок для неё – они и сочинили этот опус.



Шёл 1927 г.

Отсюда надо отсчитывать начало развития так называемой Теории Всего (Theory of Everything), над которой бьётся – напряжения нарастают – современная научная мысль.

Впервые три фундаментальных константы – скорость света c, гравитационная постоянная G и постоянная Планка h – даны в сопряжении: как единый комплекс.

Как своего рода триплет!

Больше в трудах учёных мы этого сочетания не встретим. Правда, за одним исключением: Г.А Гамов придумает себе и героя, и соавтора. Это C.G.H. Tompkins. В его инициалах легко угадываются знакомые символы. Свою первую статью о генетическом коде – за двумя подписями – Г.А. Гамов пошлёт в "Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America". Редакция выяснит мифичность Томпкинса – и от публикации категорически воздержится.

Воздадим должное кубу.

Для Платона симметричный шестигранник был гарантом устойчивости. Не зря он связал его с первоэлементом земли – увидел в нём как бы строительный блок.

Новую жизнь секстаэдр обрёл в Theory of Everything.

Вот вехи в развитии идеи:

1) Г.А.Гамов, Д.Д. Иваненко, Л.Д. Ландау задают осевой каркас куба;

2) М.П. Бронштейн изображает его развёртку на плоскости;

3) А.Л. Зельманов даёт трёхмерное представление.

Ныне делаются попытки вынести конструкцию в пространство с большей размерностью. Это требует введения новых констант. Целесообразно ли такое расширение? Вопрос находится вне нашей компетенции. Но нет сомнений, что Г.А.Гамов, Д.Д. Иваненко, Л.Д. Ландау мастерски пользовались бритвой Оккама – не хотели вводить лишних сущностей. Наоборот! Авторы утверждают: «Мы всегда можем уменьшить число основных эталонов (число размерностей), воспользовавшись для этого одной из мировых постоянных и положив её равной единице». И далее: «Назовём этот процесс редукцией».



Это очень серьёзная методологическая установка. Статья полностью отвечает принципу экономии мышления, выдвинутому Э.Махом – великолепно его иллюстрирует.

Высшая игра в бисер – это игра с константами.

Они таинственны!

Мастером здесь был Артур Эддингтон.

Фиксированное – в переменчивом; остойчивое – в колеблющемся; незыблемое – в текучем: как и почему бытию задаются параметры, над которыми не властен глобальный эволюционизм?

Константы – вне коррозии.

Вне энтропии!

Они не прогрессируют и не деградируют – их невозмутимость абсолютна – вечность почила на них.

Если человек – по достижении чаемого теозиса – станет демиургом, то он должен с максимальной ответственностью продумать набор констант, закладываемых в творимый им мир. В нашем Универсуме это сделано тонко и взвешенно!

Кем?

Никто не знает.

Может, Богом.

Может, случаем.

Может, нами самими – по линии обратной связи, неисповедимо соединяющей цель и причину.

Чуть измени ту или иную константу – и мы увидим другую Вселенную: ни звёзд – ни планет – ни организмов.

Ни одного атома!

Только один лептонный газ, растекшийся в бесконечности.

Как всё просчитать?

Немыслимо сложная задача!

Единицы измерения – эталоны и меры: это язык, с помощью которого мы описываем природу. У нас есть две возможности:

1) создать этот язык искусственно – на основе произвольного выбора значений;

2) построить язык, который соответствует реалиям природы –изоморфен её структурам.

В первом случае мы получаем условный – субъективный, конвенциональный – язык.

Во втором случае язык онтологичен. Будто само бытие заговорило с нами! Мы вошли в диалог с природой – и добились полноты понимания: теперь наши символы отражают реальность – точь-в-точь вторят ей.

Такой язык можно построить из соотношений констант. Раньше всех к этой мысли пришёл Дж. Дж. Стони: интуитивно он уверился в существовании электрона – ввёл само это понятие, удачно использовав греческое слово («янтарь») – за шестнадцать лет до эпохальных открытий Дж. Томпсона и Ж. Перрена – по опосредованным данным – точно замерил заряд тогда ещё не прощупанной фундаментальной частицы, правомерно получивший статус мировой постоянной.

Оперируя тремя константами, Дж. Дж. Стони предложил в качестве естественных единиц длины, времени и массы использовать такие их соотношения:

 

Выявив новую константу, ознаменовавшую рождение квантовой физики, М. Планк включил h в игру, начатую Дж. Дж. Стони – переоткрыл её правила. Тогда она казалась пустой, никчёмной. Физики иронично улыбались.

М. Планк ничего не знал о работах коллеги. Он получил несколько отличные решения:

 

 

Поразительный параллелизм исканий!

Нам предложено на выбор два триплета, построенных из фундаментальных констант. Заметим: запись формул М. Планка выглядит как тетраплет – в качестве четвёртой единицы добавлена температура; её значение выводится с привлечением постоянной Л. Больцмана . Приведя полностью планковский ряд единиц, мысленно удалим Т – аргументация будет приведена ниже.

Естественные единицы Дж. Дж. Стони – и естественные единицы М. Планка: оба подхода впечатляют. Какой предпочтительней? Для некоторых учёных проблема доселе остаётся дискуссионной. Но это утвердилось необратимо: планковская длина – планковское время планковская масса.

Сегодня магистральная цель физики – объединение всех взаимодействий – порой определяется так: cGh-теория. Назовём ещё раз – уже в полной связке – имена тех, кто заложил её основания: Г.А. Гамов – Д.Д. Иваненко – Л.Д. Ландау – М.П. Бронштейн.

А. Эйнштейн всю жизнь шёл к великому синтезу. Путь у него оказался драматичным. Намётки единого поля сводились на нет открытиями всё новых и новых элементарных частиц. Теория не успевала за их расширяющимся списком. Преемники Эйнштейна до сей поры пробиваются к искомому.

ОТО интегрировала c и G. А. Эйнштейн прекрасно понимал, что в идеале сюда надо было бы присовокупить планковскую константу – распространить действие теории на атом и его составляющие. Сделать это непротиворечиво и доказательно пока не удаётся.

Вот переформулировка сложнейшей задачи: в космологию следует ввести квантовый принцип – связать ультрабольшое и ультрамалое.

Объекты, содержащие точечную сингулярность – будь это Вселенная в начале расширения или чёрные дыры, знаменующие конец галактик и звёзд – являются предметом микрофизики. Космолог здесь не может обойтись без h.

А. Эйнштейн должен быть дополнен М. Планком.

Вкус к космологии юному Г.А. Гамову привил А.А. Фридман. В 1922 году им было получено нестационарное решение уравнений Эйнштейна. Не сразу дошла до сознания ошеломительная возможность: Вселенная расширяется из точки – когда-то она была парадоксальной, но тем не менее самой что ни на есть настоящей микрочастицей.

Спустя четверть века Г.А. Гамов сделал эту точку горячей. Теперь мы говорим: cGh-теория находится внутри неё – как туда опустить лот? И сделать необходимые замеры?

В статье трёх молодых физиков содержатся положения, подхватывающие обретения тогдашней методологии – а в чём-то и опережающие её. Как незамеченную публикацию прокомментировали бы К. Поппер, Т. Кун, П. Фейерабенд?

Конкретно:

1) нам предлагается исторический взгляд на эволюцию физики – в качестве вех рассматриваются вводимые внове константы;

2) развиваемое в статье понятие предельного перехода по сути является иновыражением принципа соответствия Н. Бора.

В развитии теории учёные выделяют три этапа:

классическая теория (может обходиться без констант);

вульгарная теория (константы вводятся ad hoc);

законченная теория (константы включаются естественно – отражают размерность).

Пределы – своего рода экстремумы: в их окрестностях появляется то, что Т. Кун назвал головоломками – трудности, неразрешимые с помощью старых схем. Ситуация сигнализирует о назревающей в науке революции.

Критическая черта!

Вот мы подходим к ней вплотную – вот пересекаем её – и сразу испытываем стресс: легко ли адаптироваться к радикальной новизне?

Крутые переключения смыслов требуют какой-то другой логики.

Теория трансформируется – и приобретает настолько неузнаваемый вид, что поначалу кажется: всякая связь с классикой утрачена.

Константа h кладёт границу применимости прежней электродинамики.

Скорость света, измеренная О. Рёмером ещё в 1676 г., стала константой в 1905 г. – после создания СТО.

И это означало бросок в странный мир!

Возле с физика И. Ньютона переходит в физику А.Эйнштейна. Теперь их разделяет пропасть? Н. Бор показал в 1923 г.: старое и новое – несмотря на резкость обломов – сохраняют глубинную преемственность. Принцип соответствия видит в наличии такого наследования своего рода гарантию: молодая парадигма – жизнеспособна.

Концепция предельных переходов помогает остро ощутить, что мир потерял былую гомогенность: он являет из себя иерархию различных уровней – на каждом из них действуют законы, соприсущие именно данной области бытия.

Такое расслоение делает мир бессвязным?

Вовсе нет!

Межуровневые переходы – при всей своей дискретности – всё же не дробят Универсум. Он есть Целое. Замечательная двойственность: одновременно мы видим и разрывы, и связи. Принцип соответствия пронизан духом диалектики.

Статья Г.А. Гамова, Д.Д. Иваненко и Л.Д. Ландау содержит два замечательных тезиса:

1) история физики видится как «смена теорий и их постепенное объединение»;

2) «другое положение есть проба постоянной на предельный переход».

Метод предельного перехода раскрывается авторами так: «будем стремить нашу постоянную к нулю».

Этим она как бы аннулируется – элиминируется. В результате мы выходим на классическую теорию.

Обычная механика: она «будет втройне предельной относительно теорий – квантовой, релятивизма, гравитации (постоянных h, 1/c, G)».

И вправду: наш срединный мир нечувствителен к этим константам – здесь нет экстремумов, провоцирующих их активность. Экспериментаторам приходится искусственно создавать их.

Обратим внимание: в цитате вместо привычного c мы видим 1/c – это сделано потому, что лишь в такой форме постоянная «подвергается стремлению к нулю».

Теперь мы можем вернуться к постоянной Л. Больцмана . Увы, она не выдерживает пробы на предельный переход – критического значения для неё не существует. Поэтому онтологический статус ныне существенно понижен.

Золотыми буквами надо выложить следующие слова из статьи: «нормальный ход развития теории был от предельной к законченной через вульгарную».

Можно предвидеть, какую коррективу тут внёс бы Т. Кун – нормальным он называл развитие знания внутри парадигмы. А ведь предельный переход предполагает её смену! Это революция в науке.

Авторы делают нам дерзкое предложение: «Представим себе законченную (!) физику».

Для этого надо отбросить строительные леса!

И все излишества.

Законченное = совершенное. Совершенное = оптимальное. Оптимальное = экономное.

Необходимы отсев – отбор – отбраковка.

Это коснётся и констант.

Что останется?

Цитируем пророческие слова Г.А. Гамова, Д.Д. Иваненко, Л.Д. Ландау: «придётся за «истинные» признать h, 1/c, G (все три – представительницы наиболее развитых теорий и удовлетворяют пробе на предельный переход)».

Редукция сработала точно и строго!

Авторы минимизируют количество сущностей.

Приведём ещё и удивительные слова М.П. Бронштейна: «Физика не будет делиться на микроскопическую и космическую: она должна стать и станет единой и нераздельной".

Будущую физику четвёрка друзей-питерцев видела как нечто компактное и ёмкое. Теория всего и впрямь обещает быть похожей на лёгкое, поразительно изящное строение.

Природа не расточительствует – не избыточествует – не роскошествует.

В своих основах она проста.

Но на поверку эта простота оказывается бездонной и несказуемой.

 

 

Могила Георгия Гамова

 

Часть II. АЛЬФА-РАСПАД. Allegro non troppo

Самое большое смущение для физика-рационалиста – это когда его уравнения приводят к решениям, a priori неприемлемым – заведомо несовместимым с парадигмой: в них отчётливо сквозят признаки наоборотной – как бы уже трансцендентной – реальности. Привычные смыслы там изменили свои характеристики на противоположные. Превратились в антисмыслы!

Как жить в обращённом времени? Механические часы можно пустить вспять. Но не историю – и не эволюцию. Не собственную биографию!

А перевёрнутая логика?

Что можно сказать о мире, где отменён закон противоречия?

Картезианская закваска действует в европейской науке наподобие иммунитета. Ирреальное – отвергается.

А. Эйнштейн табуировал сверхсветовую скорость не только потому, что она инверсировала причинность – он с порога отвергал ситуацию, когда действительные значения становились мнимыми. Для него это было полным абсурдом.

Наоборот, П.А. Флоренский легко принял Зазеркалье, ненароком пробрезжившее в строгих формулах – оно импонировало его мистическим интенциям. Запредельную реальность, отрезанную от нас релятивистским барьером, он отождествил с Эмпиреем. Тогда как А.Ф. Лосев связал с нею платонов мир идей.

Интересная деталь: американские физики, обсуждающие проблему сверхсветовых частиц, дали им характерное название – трансцендентные тахионы.

Это философски значимый факт в истории науки: столкновение специальной теории относительности с вероятием, которое казалось воплощением нонсенса – и последовавшее за этим введение жёстких ограничений.

С аналогичным обстоятельством физики столкнулись при изучении α-распада.

Изложим суть коллизии.

Вокруг тяжёлых ядер кулоновы силы создают так называемый потенциальный барьер. Его высота заведомо превышает энергию, которой обладает испущенная α-частица – и тем не менее она свободно преодолевает препятствие.

Вилка здесь такая: для того, чтобы вырваться из плена кулоновых сил, нужно 26 МэВ – тогда как реально имеется всего лишь 5 МэВ.

И что же?

Вопреки законам сохранения – и здравому смыслу – α-частица оказывается на воле.

Теория резко расходится с наблюдением.

 

Участок BNC является потенциальным барьером для частицы с энергией E1. Участок от нуля до точки D – потенциальный барьер для частицы с энергией E2.

Процитируем Г.А. Гамова: «С точки зрения классической механики α-частица с такой энергией не может вылететь из ядра, «перекатившись» через барьер, ибо на пути она должна была бы пройти через область, где её полная энергия меньше потенциальной. Формально говоря, в этой области её кинетическая энергия должна быть отрицательной (Е = К + U(r); Е < U), а следовательно скорость мнимой».

Отрицательная энергия!

Мнимая скорость!

Для науки, ориентированной на ценности позитивизма, подобные парадоксы тем более мучительны, что они отдают метафизикой. Ради их удаления из науки трудятся лучшие мозги.

Эрнест Резерфорд (1871–1937) долго бился над проблемой. Но безуспешно!

Немного истории.

В 1896 году А. Беккерель открывает радиоактивность. Уран кажется магом. Вещество под его воздействием сквозит, просвечивает. Чего стоит знаменитый отпечаток мальтийского крестика? Неведомое излучение пронесло образ – глаза не верили этому – сквозь толщу вещества. Апеллировать к X-rays В. Рентгена? Выяснилось, что они ни при чём – надо искать иное объяснение.

Спустя три года Э. Резерфорд приходит к пониманию, что в создании ошеломительного эффекта участвуют α-лучи – над ними тоже возникает ореол таинственности. Заметим: речь идёт о непрерывной эманации. Дискретная составляющая ещё не просматривается. Но со временем он же – Э. Резерфорд – покажет: α-лучи – это ядра гелия. В 1916 г. он осуществит первую ядерную реакцию.

На входе – азот, на выходе – кислород.

Грандиозно!

Это апология алхимии: элементы превращаются – причём именно α-частицы обеспечивают метаморфозу.

 

 

Альфа-распад

Кто лучше Э. Резерфорда разбирался в механизме α-распада?

И вдруг камень преткновения…

Для снятия парадокса Э. Резерфорд придумал такой паллиатив: два электрона – в популярной литературе их уподобляют буксирам – перетаскивают α-частицу через потенциальный барьер, а потом возвращаются обратно.

Надуманная конструкция!

У двадцатичетырёхлетнего Г.А. Гамова она вызывает улыбку. Он на тридцать три года моложе своего великого учителя. Но здесь даёт ему фору.

К великому открытию часто приводит соединение того, что раньше мыслилось разрозненно – нигде и никогда не пересекалось.

Интеграция подходов, эвристик искрит новизной.

Теория гравитации – и неевклидова геометрия: в их синтезе заиграли новые грани релятивистской физики.

Атомистика – и волновая механика: обе науки были ещё очень молоды – не успели присмотреться друг к другу. Однако Г.А. Гамов уже спешит установить между ними отношение симбиоза.

Результат – эпоха в развитии знания: частицы перескакивают барьер потому, что проявляют свои квантовые свойства.

Волны де Бройля как бы подхватывают их!

И перекидывают через препону.

Что мы имели до этого гениального решения?

Были факты: вот фатальный барьер – а вот перемахнувшие через него частицы.

Это казалось чудом.

Попытки объяснить наблюдаемый феномен в рамках классической физики приводили к иррациональным следствиям. Волновая механика освободила теорию от мучительных трудностей.

Никак нельзя сказать, что корпускулярно-волновой дуализм – явление очевидное и бесспорное для нас. Непосредственно двойственность бытия мы не ощущаем. Мир в нашем восприятии асимметричен – кажется состоящим только из вещества. Волновая компонента остаётся в тени.

Колебания, волны – активная форма существования полей: они разнообразно участвуют в нашей жизни

Мы сами генерируем эти поля.

Но в плане восприятия они – nihil, пустая абстракция. Считать себя вещественно-полевыми кентаврами? Это фантастика. Мы телесны и только телесны. Большое заблуждение!

Г.А. Гамову человечество обязано тем, что он с новых позиций раскрыл противоречивость материи – пронаблюдал её двоение

И где?

В конкретном атоме!

В базисном кирпичике материи!

Прохождение α-частицы через потенциальный барьер называется туннелированием. Этот эффект используется в широком диапазоне: от запуска ядерных реакций – до совершенствования нанотехнологий. Но обратим внимание – вне прагматического контекста – на философскую значимость красивого термина.

Мы туннелируем преграду, на которой начертано: ignoramus et ignorabimus.

Свои кротовины мы вот-вот пророем в параллельные вселенные!

Быть маркшейдером неизвестного: этому нас научил Г.А. Гамов.

 

Часть III. ДИАГРАММА ГЕРЦШПРУНГА-РЕССЕЛА. Adagio

Звёзды!

Притягивая к себе, они помогли человеку подняться с четверенек – и осмысленно оглянуться окрест.

Самая философичная из всех религий – сабеизм: поклонение звёздам.

Ночное небо расширяло сознание.

В стихах Платона заявлен антропокосмизм – жажда вселенскости:

Ты на звёзды глядишь, о звезда моя! Быть бы мне небом,
Чтоб мириадами глаз мог я глядеть на тебя.

Для П.А. Флоренского звёзды – genitura: код эйдосов – семя вечных смыслов. Лоно культуры приемлет его. И взращивает архетипы – расцвечивает мифы.

Поэзия преломила это так – цитируем Константина Фофанова:

 

Звёзды ясные, звёзды прекрасные

Нашептали цветам сказки чудные.

А.Ф. Лосев пишет о том, что эллин «возводил себя к звёздам» – с ними естественно связалась идея метемпсихоза:

 

Все души милых на высоких звёздах.

Как хорошо, что некого терять

И можно плакать…

 

Это Анна Ахматова.

Заглянуть в душу звёзд нам помог Г.А. Гамов.

Вот признание великого астронома В. Бааде (1893–1960): «Я полагаю, что Гамов был первым, кто предложил принятую ныне интерпретацию диаграммы Герцшпрунга-Рессела».

Эта диаграмма – биография звёзд.

Вспомним гегелевское: «Никакой результат не может быть понят без истории своего развития». Как если бы Г.А. Гамов взглянул на недосягаемые светила сквозь призму этих слов! Звезда голубая – красная – жёлтая: стало понятно, что стоит за выбором колеров. Прояснилось и глубинное: строение звёзд.

Диаграмма Герцшпрунга-Рессела установила целый ряд корреляций – вот её различные представления: звёздная величина / спектральный класс, звёздная величина / показатель цвета, светимость звезды / эффективная температура.

Внешний вид диаграммы ассоциируется и с лестницей, и с древом.

Философски значимые образы!

О лестнице существ стал говорить ещё Аристотель. Впечатляюще она смотрится у Джованни Пико делла Мирандола – ёмко и целокупно её амплитуду схватывает строка Г.Р. Державина: «Я червь – я Бог». Поэт явно находился под влиянием «Речи о достоинстве человека».

Веками эта лестница оставалась статичной.

Впервые в движение её привёл Ж.Б. Ламарк.

Нечто подобное с диаграммой Герцшпрунга-Рессела сделал Г.А. Гамов. Параллельно над этим бились и другие учёные, но он дал решающий импульс – причём по верному тренду.

Классификационное древо может или строиться по произвольным параметрам (искусственная система), или высвечивать филогению таксона (естественная система).

У Г.А. Гамова диаграмма Герцшпрунга-Рессела отражает историю звёзд.

Это динамичная – реагирующая на поток времени – структура.

По своему значению для науки гамовская интерпретация вполне может быть соотнесена с космогонической гипотезой Канта-Лапласа. Инвариантом здесь будет процессный взгляд на природу явлений.

Диаграмма Герцшпрунга-Рессела упорядочила разнообразие звёзд. Каждая вписалась в свою ячейку – встала на свою ступень. Множество, казавшееся избыточно сложным, обнаружило внутреннюю связность и простоту.

Э. Герцшпрунг (1873–1967) и Г. Рессел (1877–1957) сделали для звёздной астрономии примерно то же, что К. Линней для ботаники, Е.С. Фёдоров для кристаллографии, Д.И. Менделеев для химии – это великие систематизаторы.

Догадывались ли авторы диаграммы о её хронометрическом смысле?

Несомненно!

Но их смелые наития – в силу незрелости тогдашней теории – не могли пройти верификацию.

Э. Герцшпрунг в 1905–1907 гг. показал статистически: голубые звёзды абсолютно – вне всяких сравнений – самые яркие. Это свидетельствует о их молодости? Вывод остался в подтексте.

Г. Рессел попытался наложить на диаграмму эволюционные треки.

Но какое направление было им задано?

Вот предложенный вектор: от красных гигантов к звёздам спектральных классов А и В.

Истина диаметрально противоположна!

В момент построения своего варианта диаграммы – это 1913 г. – Г. Рессел был убеждён: гравитационное сжатие – единственный источник звёздной энергии. Под прессом нарастающей тяжести светило доходит до белого каления. Разве не логично? Схема Г. Рессела не является стопроцентной ошибкой.

В своём становлении наше Солнце прошло стадию звёзд типа Т Тельца. Они относятся к спектральным классам F, G, K, M – соответственно цвета у них жёлтые, оранжевые, красные. В недрах этих совсем юных звёзд термоядерная реакция ещё не запущена – относительно них Г. Рессел прав: здесь властвует гравитация.

В 20-е гг. учёный понял: в звёздах должен существовать какой-то нам неизвестный источник энергии – догадка тогда не могла найти должной опоры.

В 1938 г. Ханс Бёте (1906–2005) нашёл этот источник. Водород превращается в гелий!

Отсюда – свет, отсюда – тепло, отсюда – жизнь.

Для метаморфозы есть два пути – протон-протонный, или p-p-цикл, и углеродно-азотный, или CN-цикл.

 

 

 

Протон-протонная термоядерная реакция протекает в маломассивных звёздах – к примеру, в нашем Солнце.

В обоих циклах туннельный переход, открытый Г.А. Гамовым, играет решающую роль.

Атомы – и звёзды: проследим внимательней за тем, как был осуществлён этот великий бросок мысли, связавший ультрамалое и ультрабольшое.

– В 1926 г. прозорливый Артур Эддингтон сказал на прикидку, что температура на Солнце может достигать 40 млн градусов по причине протекающего там нуклеосинтеза;

 

 

CNO-цикл характерен для массивных звёзд главной последовательности.

– английского астронома поправили: нет, для этого нужно не менее 1 млрд градусов;

– в 1928 г. Г.А. Гамов доказательно опустил температуру до 10 млн градусов – туннельный эффект снял конфликт между наблюдением и теорией;

– друг Г.А Гамова по Гёттингену Фридрих Георг Хоутерманс (1903–1966) увлёлся новой перспективой; вместе с Р. Аткинсоном он попытался промоделировать звёздные термоядерные реакции – их публикация 1929 г. стала вехой;

– Г.А. Гамов вдохновлял работу коллег; в середине 30-х гг. – кооперировавшись с легендарным Эдвардом Теллером (1908–2003) – он активно включился в поиск; со всем основанием можно сказать: Х. Бёте и К. Вайцзеккер встали на плечи гигантов;

– вскоре Г.А. Гамов начал проявлять особый интерес к красным гигантам; вместе с Э. Теллером он разрабатывал теорию их строения, которое оказалось воистину фантастическим – совместная работа двух корифеев на эту тему опубликована в 1942 г.; потом пути друзей на некоторое время разошлись: Э. Теллер всецело ушёл в создание водородной бомбы;

– параллельно Субраманьян Чандрасекхар (1910–1995) вёл исследования звёзд главной последовательности в союзе с любимым учеником и соавтором Г.А. Гамова Марио Шёнбергом (1916–1990) – в их эпохальной статье 1942 г. утверждает себя эволюционный взгляд на проблему; но пока перед нами разрозненные звенья, а не цельная цепь;

– 1944 г. В. Бааде удаётся разрешить на звёзды центральную область М 31 – туманности Андромеды; именно на основе этих замечательных наблюдений он вводит свою дихотомию – разделяет звёздное население на два типа: молодые горячие звёзды, приуроченные к областям, где много пыли – и звёзды старые, холодные: пространство вокруг них чистое – ни пылинки. Ослепительное голубое излучение первых расточительно – душа нараспашку (экстраверты!); сдержанные красные тона вторых скорее говорят о сосредоточении – уходе в себя (интроверты!).

Намеченная нами ретроспектива необходима для того, чтобы понять и оценить содержание двух почтовых открыток, полученных В. Бааде от Г.А. Гамова.

Всего лишь открытки!

Не монографии, даже не статьи, а крайне беглые эпистолии, похожие на ремарки!

Но за этим немногословием таится богатейшая программа для будущих исследований.

Скажем несколько слов о двух коллегах Г.А. Гамова, вместе с ним проникавших в недра атомов и звёзд.

Сколь яркие люди!

В мировоззренческом плане они были антиподами.

Э. Теллер в 1919 году пережил все ужасы коммунистического мятежа в родной Венгрии. Отвращение к насилию стало для него органичным. Он рано понял родство двух идеологий – нацистской и советской. Поэтому разработка для США водородной бомбы отвечало его системе ценностей. 1.11.1952 г. на Маршалловых островах произошло испытание этого страшного оружия.

А.Д. Сахаров наступал ему на пятки.

Считать Э. Теллера врагом человеческого рода?

Глупость!

Э. Теллер честно смотрел в глаза реальности: злу надо сопротивляться силой – не уповать на голубиное воркование. Учёный думал о людях. Столкновения не избежать? И вот всю силу своего интеллекта он направляет на то, чтобы минимизировать радиацию, возникающую после термоядерного взрыва. Тут есть момент лицемерия? В экстремальных условиях учёный не изменил идеалам гуманизма.

Водородная бомба была для Э. Теллера заслоном, спасающим мир от фашизма и коммунизма – смертоносность этих режимов на много порядков превышает силу нового оружия.

Существует мнение, что именно Э. Теллер подбил Г.А. Гамова стать невозвращенцем. Это был дальновидный совет.

Ф. Хоутерманс, наоборот, являлся человеком прокоммунистических убеждений. Кто-то от Гитлера бежал дальше на Запад – кто-то искал спасения на Востоке. Среди последних был и Ф. Хоутерманс.

В 1935 году мы видим ученика Г.А. Гамова в СССР. Он работает в Харькове. После пакта, заключённого Молотовым и Риббентропом, чекисты выдают его Германии. От верной расправы учёного спасает протеже крупных физиков. В 1942 году мы снова застаём его в Харькове – уже в эсэсовской форме.

Ничего себе трансформация!

В любви к Шарлотте Риффенталь Ф. Хоутерманс соперничал с Р. Оппенгеймером – создателем атомной бомбы. Удивительнейшие пересечения судеб! Верх в любовном агоне взял Ф. Хоутерманс.

Был ли Г.А. Гамов, уже гражданин США, причастен к работе над секретным оружием?

П.А. Судоплатов руководил тогда советским шпионажем в этой сфере. Он известен как организатор убийства Троцкого. Потом ему пришили 15 лет за то, что он был ближайшим сотрудником Берии. Так вот: П.А. Судоплатов утверждает, будто Г.А. Гамов попал в его сети – это крайне сомнительно. Похоже на то, что Г.А. Гамов, большой любитель покера, блефовал и здесь. Конечно, ЦРУ смотрело на него с подозрением – поэтому к Манхеттенскому проекту он не был допущен. Однако в 1949 г. Г.А. Гамов стал сотрудничать с Э. Теллером в Лос-Аламосской атомной лаборатории. Его можно было увидеть на атолле Бикини – там находился знаменитый испытательный полигон.

Почему красные гиганты привлекли внимание Г.А. Гамова и Э. Теллера?

Учёные поняли: именно они могут дать ответ на вопрос о том, как во Вселенной образуются тяжёлые элементы.

Проследим за эволюционным треком нашего Солнца. Ещё 5-6 млрд лет в нём будет идти протон-протонная реакция. Но однажды ресурсы водорода сойдут на нет – и сила расширения иссякнет, уступив силе сжатия: на какое-то время лидирующей силой станет гравитация.

Маленькое плотное ядро – и огромная рыхлая оболочка: происходящие в ней процессы будут скрупулёзно просчитаны Г.А. Гамовым.

Но присмотримся к ядру.

Вот его массивность достигает критической меры – и у нас, космических наблюдателей, создаётся ощущение, что к уставшей звезде возвращается молодость.

Водорода нет – но вдоволь гелия.

Усилившаяся гравитация срабатывает как кресало.

Происходит ослепительная гелиевая вспышка!

Тройной альфа-процесс – самый зиждительная в космосе реакция – включается на полную мощь.

 

 

Тройной альфа-процесс

 

 

Открытие 1928 г. снова востребовано. Вот где оно принесёт свои самые удивительные плоды.

Горит гелий! В поде космической печи мы обнаружим углерод.

Зажигается углерод! Неон и магний – результат реакции.Она продолжается. Очень скоро в распоряжении Вселенной окажутся кремний и сера, аргон и кальций.

Хорошо полыхает кремний! Благодаря ему в недрах Земли будет с избытком и железа, и никеля.

Красные гиганты заполнили практически всю таблицу Д.И. Менделеева – упёрлись в уран. Дальше эстафету синтеза подхватил человеческий разум.

Вот первая открытка Г.А. Гамова, отправленная на адрес В. Бааде: «Пожалуйста, скажите мне, где нижняя ветвь диаграммы «цвет- величина» соединяется с главной последовательностью, и я скажу вам возраст ваших звезд населения II».

 

Оригинал открытки не сохранился. Экстраполяция Г.А. Гамова – в реконструкции А.В. Миронова.

Поздний комментарий В. Бааде: «Я мог лишь ответить, что пока об этом ничего не известно, что мы намерены определить это как можно скорее и что тем временем он может экстраполировать, как ему нравится».

Г.А. Гамов это сделал незамедлительно: «С должным уважением к Шёнбергу и Чандрасекхару я проэкстраполировал нижнюю ветвь вот так. Окей – от четырёх до пяти миллиардов лет».

Присмотримся к диаграмме Герцшпрунга-Рессела.

Вот ствол главной последовательности – вот боковая ветвь гигантов. Но между ними разрыв. Где произвести соединение? Г.А. Гамов находит место контакта.

Посредствующим звеном стали субгиганты.

Древо диаграммы обрело целостность и связность.

Анализ привёл к знаменательному выводу: красные звёзды – старейшие насельники Галактики.

Звёзд этого типа много в шаровых скоплениях.

Вспомним уже устаревшие расчёты возраста космических одуванчиков: от 12 до 15 млрд лет. Что же – они ровня Вселенной? Или даже старше её? Завышение налицо! Тем не менее ошибка характерна и показательна. Крен понятен: перед нами и впрямь архаика.

Часть и целое диалектически связаны друг с другом.

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.