кБольшой взрыв I сэра Фреда Хойла
* К 100-летию со дня рождения
^ В.Г.Сурдин,
кандидат физико-математических наук ^ Государственный астрономический институт им.П.К.Штернберга,
Москва
строфизик, писатель, администратор, драматург, в молодости — вундеркинд, в старости — затворник; невероятно плодовит на идеи, статьи и книги, но безразличен к публичной славе... Рассказывая о профессоре Хойле, постепенно начинаешь сомневаться, что все это — об одном человеке. В конце жизни о таких говорят: «Он много сделал», и большинство воспринимает это как самый лучший комплимент. В начале 1990-х один журналист после встречи с Фредом Хойлом написал, что тот имел вид основательного и общительного рабочего. По-моему, хорошо сказано: тут и уровень английского рабочего, которого можно принять за профессора, и неброская внешность кембриджского аристократа (сэр Фред!), и весьма точное наблюдение: настоящего профессора не разглядишь в толпе. Пенсне и бородка — это для кино и для неудачников. А истинный профессор — просто работник высшей квалификации, настоящий рабочий в науке.
Очкарик с мясистым носом Фред Хойл — не исключение; многих других английских астрофизиков экстра-класса мы также не угадали бы в толпе: вот человек в инвалидном кресле, полностью парализованный, даже лишенный дара речи — это великий Стивен Хокинг, занимавший в Кембридже кафедру Ньютона. А вот горбатый прохожий в простом сером пиджаке — это знаменитый Мартин Рис, Королевский астроном, крупнейший авторитет в области черных дыр. Они удостоены всех мыслимых званий и наград, но так и не обзавелись золотым пенсне и бабочкой под смокинг. Объединяет их что-то едва заметное: время от времени на их немолодых лицах мелькает странное выражение, как у мальчишки, которого на секунду оторвали от «Таинственного острова» Жюля Верна. Да, это просто восторг от любимого занятия. С возрастом ощущение счастья от удовлетворения любознательности уходит вглубь, но сила его лишь возрастает.
Мне не посчастливилось познакомиться с Хой-лом лично. Когда я входил в науку, он уже пере© Сурдин В.Г., 2015
Фред Хойл. 1980-е годы. Фото из семейного архива, предоставлено сыном ученого, писателем-фантастом Джефри Хойлом. Публикуется впервые.
стал бывать на конференциях, считая это слишком суетным занятием. Но его работа и личность притягивали меня; приятно было ощущать себя его современником. Постоянно я узнавал о Хойле что-то новое, пока не наступил момент, когда мировая линия сэра Фреда прервалась: в 2001 г., в возрасте 86 лет, он умер. Но мы еще долго будем наслаждаться тем, что он успел сделать. И напоминать о нем своим ученикам в юбилейные дни, такие, как ныне — в год 100-летнего юбилея.
Итак, позвольте представить...
Фред Хойл родился 24 июня 1915 г. в местечке Бингли близ г. Брадфорда (графство Йоркшир) в семье торговца шерстью. В 10 лет Фред заинтересовался звездами и стал изучать небо. Окончив
начальную школу в Бингли, он продолжил обучение в Колледже Эммануэля в Кембридже, отдавая предпочтение точным наукам. Физике он учился у великого Поля Дирака, предсказавшего антивещество. В 1939 г. Фред окончил университет с отличием по математике, получив при этом премию Мэйхью как один из лучших выпускников, и был оставлен в аспирантуре в Колледже Святого Джона Кембриджского университета.
В годы Второй мировой войны молодой физик Хойл, как и многие его коллеги, работал в Сигнальном корпусе Адмиралтейства над системами радиолокации. В тот период он познакомился с математиком Германом Бонди и инженером, а впоследствии — астрономом Томасом Голдом, которых гитлеровская оккупация заставила эмигрировать из Австрии в Англию. Их сотрудничество оказалось плодотворным. В 1944 г. вышла из печати работа Бонди и Хойла о падении межзвездного вещества на поверхность звезд, заложившая фундамент теории аккреции; сейчас это одна из основных прикладных теорий в астрофизике. А в 1948 г. Хойл и Бонди с Голдом опубликовали знаменитую теорию стационарной Вселенной, дискуссии вокруг которой не утихали несколько десятилетий.
Буквально за несколько лет Фред Хойл стал одним из ведущих космогонистов и космологов в мире: он создал теорию гравитационной фрагментации разреженного вещества, позволившую построить картину формирования галактик и звезд (это космогония), а также интенсивно развивал и пропагандировал стационарную модель Вселенной (а это уже космология). Совместно с американским астрономом Мартином Шварцшильдом — сыном Карла Шварцшильда, предсказавшего черные дыры, — Хойл изучил заключительные этапы эволюции нормальных звезд. Совместно с физиком Уильямом Фаулером и астрономами супругами Маргарет и Джефри Бербиджами он разработал теорию звездного нуклеосинтеза, которая объясняет происхождение в природе основных химических элементов. Затем вдвоем с Фаулером Хойл впервые рассмотрел проблему высвобождения гравитационной энергии при коллапсе сверхмассивной звезды; этот процесс они привлекли для объяснения колоссальной мощности излучения квазаров. Позже они вдвоем построили первую детальную модель взрыва сверхновой звезды. Дальше перечислять не буду; скажу лишь, что для астрофизики каждая из упомянутых работ была пионерской и очень важной.
Было бы странно, если бы ученый с такими заслугами оказался незамеченным. Формально биография Хойла выглядит весьма успешной: в 1958 г. он становится Плюмиановским профессором астрофизики и преподает в Кембриджском университете до 1973 г.; с 1969 г. он профессор астрономии Королевского института Великобритании, с 1972 г. — почетный профессор Манчестерского
университета и с 1975 г. — почетный профессор Кардиффского университета. У теоретика Хойла обнаружилась и практическая жилка: в 1967— 1973 гг. он директор созданного им же Института теоретической астрономии; в 1972 г. этот институт слился с обсерваториями университета и образовал Институт астрономии Кембриджского университета. В 1957 г. Хойла избирают членом Лондонского королевского общества, пост вице-президента которого он занимает в 1970 — 1971 гг., затем в 1971 — 1973 гг. он президент Лондонского королевского астрономического общества. В 1972 г. он посвящен в рыцари, и в те же годы его преследуют высокие научные награды: премия Калинги от ЮНЕСКО за популяризацию науки (1968), Золотая медаль Лондонского королевского астрономического общества (1968) высшая астрономическая награда — медаль им.К.Брюс Тихоокеанского астрономического общества (1970), Королевская медаль Лондонского королевского общества (1974).
Были и другие награды и почести; не было лишь Нобелевской премии, которая за совместные с Хойлом работы досталась его соавтору, американцу Фаулеру. Впрочем, Шведская академия наук не забыла и Хойла: в 1997 г. его вместе с американским астрофизиком Эдвином Солпитером наградили премией Крафорда (СгаГоогё) «за пионерский вклад в исследование звездной эволюции и ядерных процессов в звездах». Эта малоизвестная у нас премия учреждена в 1980 г. шведским экономистом и промышленником Хольгером Крафордом и его женой Анной-Гретой за достижения в математике и астрономии, биологии и науках о Земле, одним словом — за фундаментальные исследования в тех областях, которые формально не отмечаются Нобелевской премией. В денежном выражении Крэфордская премия лишь ненамного уступает Нобелевской.
Завершилась жизнь сэра Фреда 20 августа 2001 г. в Борнмуте, городе на южном побережье Англии, где все последние годы он с женой Барбарой жил в высотном многоквартирном доме. Хойл оставил после себя не только десятки интереснейших книг и сотни статей, но и детей и внуков.
Такова вкратце история жизни Фреда Хойла. Казалось бы, безукоризненная биография крупного ученого. Почему же его называли «самой белой вороной из всех белых ворон»? Почему Нобелевскую премию получил не он, а его соавтор? Почему, в конце концов, так не любили Хойла философы-марксисты?
Вселенная — рождающая себя
В профессиональной среде наибольшую известность Хойлу принесла модель стационарной Вселенной, разработанная им совместно с Бонди и Голдом. Она была создана в противовес теории
$
$
Студент Хойл (второй слева) в компании друзей. Кембридж, конец 1930-х.
Большого взрыва (Big Bang). Кстати, именно Хойл мимоходом, в научно-популярной программе Би-Би-Си, назвал так конкурирующую теорию: хотел пошутить, а оказался крестным отцом. Сегодня теория Большого взрыва общепризнанна, но в 1950-х годах это было не так. Напомню, что еще в 1929 г. американский астроном Эдвин Хаббл обнаружил разбегание галактик, которое позже назвали расширением Вселенной. Новый наблюдательный факт можно было интерпретировать в рамках теории относительности Эйнштейна на основе решений, найденных российским математиком Александром Фридманом и бельгийским аббатом и математиком Жоржем Леметром. Эти решения были консервативными в том смысле, что основывались на известных законах сохранения вещества и энергии. Обернув картину расширения Вселенной назад в прошлое, физики неизбежно приходили к выводу о начале расширения, о первичном толчке, о взрыве, породившем наблюдаемый нами разлет вещества.
Но такой вывод устраивал далеко не всех. Многие физики и философы не хотели принимать идею о рождении Вселенной, ведь при этом неизбежно встает вопрос: «А что было до того?». Кроме этой мировоззренческой проблемы имелся и чисто технический парадокс: до 1950 г. расстояния до галактик недооценивались, что приводило к завышенному значению постоянной Хаббла и слиш-
ком малому возрасту Вселенной — меньше возраста Земли. В рамках модели Большого взрыва это противоречие казалось неразрешимым. Хойл с коллегами предложил выход из этого тупика. Они сказали: «Расширение Вселенной происходит, но начала у него не было. Оно происходит вечно!». Как это понимать? Если расширение происходит вечно, пространство давно уже должно было стать пустым. Чтобы объяснить присутствие вокруг нас звезд и галактик, Бонди, Голд и Хойл предположили, что в пустоте постоянно происходит самопроизвольное рождение вещества со скоростью, оставляющей среднюю плотность Вселенной одинаковой. Из родившегося разреженного вещества постепенно формируются н
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.