Куда течет река времени - Новиков Игорь Дмитриевич

В феврале 1967 года я вернулся в Москву из первой поездки в США на так называемый Техасский симпозиум (название «Техасский» связано с местом проведения первого симпозиума) по релятивистской астрофизике, проводившийся в Нью-Йорке. Это был второй симпозиум такого рода, и он отражал резкое изменение ситуации в теоретической и наблюдательной астрофизике.

Многие специалисты осознали, что в природе должны существовать небесные тела, кардинально отличающиеся от всего того, что знали до сих пор астрономы. Они должны быть непохожи ни на обычные звезды, ни на планеты, ни на рассеянный газ. Эти гипотетические тела имеют огромные гравитационные поля, которые описываются общей теорией относительности. Отсюда и их название — релятивистские объекты, и название самого симпозиума. Речь шла о неоткрытых тогда нейтронных звездах и черных дырах.

Наша делегация АН СССР состояла всего из трех человек — В. Гинзбурга, И. Шкловского и меня. Общее же количество участников достигало нескольких сотен человек. Несмотря на наши отчаянные усилия получить наибольшую информацию и поговорить с максимумом коллег, мы физически не могли охватить всего интересного. Хотя с тех пор прошло более двадцати лет и многое изменилось, но и сейчас, к сожалению, происходят величайшие безобразия, когда наши делегации астрономов и физиков на международных форумах в десятки (а иногда в сотни!) раз менее многочисленны, чем делегации не только США, но и значительно меньших (и менее развитых) стран. Такая якобы «экономия средств» наносит огромный вред не только науке вообще, так как наши физики и астрономы по многим вопросам занимают ведущие позиции, но и дальнейшему развитию исследований у нас в стране, да и всему нашему общему делу.

После симпозиума мы были приглашены в разные научные центры. Я, в частности, побывал в Принстоне, в Институте высших исследований, где провел последние десятилетия своей жизни А. Эйнштейн. Мы были вместе с К. Торном гостями Дж. Уилера и жили у него в доме (К. Торн — ученик Дж. Уилера). Возможность постоянного тесного общения с этими физиками разных поколений показала, насколько серьезно отношение на Западе к проблеме поиска релятивистских небесных тел.

Надо подчеркнуть, что пионерами в организации поисков релятивистских объектов во Вселенной были в 1965 году Я. Зельдович и О. Гусейнов — молодой (тогда!) азербайджанский астрофизик, работавший в нашей группе. Трудности поисков таких небесных тел заключаются в следующем.

Теории были известны два вида релятивистских тел — нейтронные звезды и черные дыры. Нейтронные звезды имеют размер всего в десять километров, и поэтому, даже если их поверхность сильно нагрета, они излучают очень мало света. Черные дыры, как тогда считали, вообще не излучают свет. Значит, и те и другие должны быть вовсе невидимы с больших расстояний, отделяющих нас от этих небесных тел.

Как же их обнаружить?

Советские физики В. Брагинский и А. Полнарел как-то пошутили по этому поводу, что обсуждение проблемы выглядело аналогично разговору Короля и Алисы в сказке Л. Кэрролла «Алиса в Зазеркалье».

«— Взгляни-ка на дорогу! Кого ты там видишь?

— Никого, — сказала Алиса.

— Мне бы такое зрение! — заметил Король с завистью. — Увидеть Никого! Да еще на таком расстоянии!»

Но Я. Зельдович и О. Гусейнов обратили внимание на то, что невидимые релятивистские объекты должны обладать огромным гравитационным полем. Именно это поле и может помочь обнаружить их. По мнению советских ученых, релятивистские тела надо искать в составе двойных звездных систем, когда тяготение невидимого тела влияет на движение близлежащей звезды. По особенностям в движении видимой звезды и можно судить о наличии невидимого напарника.

После знакомства К. Торна с работой физиков нашей группы он увлекся идеей обнаружения релятивистских тел во Вселенной. Это служит примером, когда наши исследования подтолкнули американских физиков. К. Торн вместе с В. Тримбл составили список звезд, вблизи которых было заподозрено существование невидимых объектов с сильным тяготением. Увы! Подробное изучение звезд их списка, как и звезд, предложенных другими авторами, не привело к открытию релятивистских небесных тел.

Нейтронные звезды были открыты случайно в 1967 году английскими радиоастрономами по их характерному радиоизлучению.

Открытие черных дыр затянулось. В 1966 году мы с Я. Зельдовичем, а в 1967 году И. Шкловский отметили, что черные дыры (и нейтронные звезды) могут быть мощнейшими источниками рентгеновского излучения. Это случится, если совсем близко от черной дыры находится нормальная звезда. Тогда тяготение черной дыры заставит газ из атмосферы нормальной звезды-компаньона перетекать к ней, закручиваться вокруг нее в компактный газовый диск. Слои газа в диске из-за трения друг о друга нагреваются до десятков миллионов градусов и, прежде чем упасть в черную дыру, испускают рентгеновские лучи.

Такое рентгеновское излучение делает черную дыру видимой.

В 1972 году были впервые обнаружены рентгеновские источники в составе двойных звездных систем. Часть из них оказалась нейтронными звездами. А другие, как считает большинство специалистов, — черные дыры.

Незадолго до этих событий я познакомился с англичанином С. Хоукингом, впоследствии ставшим одним из самых выдающихся физиков-теоретиков нашего века и, безусловно, самым крупным специалистом по черным дырам. Мы встретились в 1970 году. В городе Брайтоне, находящемся на южном побережье Англии, проходила Генеральная ассамблея Международного астрономического союза. Молодой английский астроном М. Лонгейер, долгое время стажировавшийся в Москве под руководством Я. Зельдовича, пригласил нескольких советских делегатов посетить Институт астрономии в городе Кембридже и знаменитую радиоастрономическую обсерваторию. Именно на этой обсерватории молодой студенткой-исследовательницей Дж. Белл и ее руководителем А. Хьюшием за три года до этого были открыты нейтронные звезды по их пульсирующему радиоизлучению.

С нескрываемым удивлением я разглядывал своеобразный радиотелескоп, на котором было сделано открытие. Он представлял собой небольшое поле с вбитыми кольями, на которые натянуты горизонтальные ряды проволоки, являющиеся радиоантеннами. В значительной мере телескоп был сделан руками студентов. Эта необычная «машина» позволила открыть небесные тела, где поле тяготения настолько велико, что, для того чтобы вырваться из него, необходима скорость, почти равная скорости света.

Нейтронные звезды оказались своеобразным полигоном для исследования многих удивительных явлений. Так, например, у них настолько сильное магнитное поле, что в каждом кубическом сантиметре у поверхности содержится энергия, эквивалентная ста граммам массы! Такая плотность в сто раз больше, чем плотность воды, и превышает плотность любого минерала или химического элемента в естественных условиях. И все это только магнитное поле, которое мы привыкли воспринимать как нечто почти эфемерное.

Из-за сильного поля тяготения на поверхности нейтронной звезды время течет в полтора раза медленнее, чем у нас. А в центре такой звезды замедление времени составляет уже более двух с половиной раз.

Еще по дороге в Кембридж мы договорились с М. Лонгейером, что я навещу дома С. Хоукинга. Дома — потому что он был уже тогда тяжело болен атрофирующим латеральным склерозом. Эта болезнь поражает центральную нервную систему, ведет к постепенной атрофии мышц и через несколько лет — к смерти. С. Хоукинг заболел, когда ему было немногим более двадцати лет и он должен был заканчивать свою диссертацию. (В Англии, как и в большинстве зарубежных стран, защищается только одна диссертация на звание доктора философии, а не две — кандидатская и докторская, — как у нас.) Легко понять, что он был травмирован известием о прогрессирующей болезни, не видел смысла заканчивать диссертацию, забросил науку и начал пить. К счастью, прогрессирующее ухудшение здоровья замедлилось, и судьба улыбнулась ему: он встретил очаровательную девушку — Джейн и обручился с ней. Событие стало поворотом в жизни. Впоследствии он вспоминал: «Для того чтобы жениться, я должен был найти работу, а для того, чтобы получить работу, я должен был закончить диссертацию. Впервые в жизни я начал серьезно трудиться. К своему удивлению, я обнаружил, что это мне нравится».