Загадки для знатоков: История открытия и исследования пульсаров. - Павел Амнуэль

Вот одна из первых гипотез о происхождении вспышек. Звезда движется в межзвездном газе, попадает в плотное облако, разогревается от трения, вот и вспышка. И вот противоречие. Звезда должна нагреваться, чтобы произошла вспышка, но она не может нагреться, потому что в космосе слишком мало газа, он слишком разрежен. И тогда для разрешения возникшего противоречия был пущен в дело прием увеличения. Нужно увеличить плотность газа (если звезда нагревается от трения) или плотность числа звезд (если причина вспышки в близких прохождениях звезд). Но увеличив мысленно плотность газа, мы опять столкнемся с противоречием. В космосе нет таких плотных облаков, какие нам нужны. Выход? Либо сделать заявку на открытие (в космосе должны быть сверхплотные газовые комплексы, давайте их искать!), либо еще раз изменить интерпретацию. Использовать другой прием.

Например: уменьшение. Уменьшим мысленно расстояние между звездами. Пусть звезды проходят друг около друга так близко, что возникают приливы, извержения, вспышки. Но ведь и здесь противоречие — расстояние между звездами нельзя уменьшать, как нам хочется. Факты говорят, что звезды отделены друг от друга в среднем расстоянием 2–3 световых года. Однако нет ли здесь психологической инерции? Всегда вспоминайте о ней, когда говорите «не бывает». Для объяснения вспышек новых звезд вовсе не обязательно, чтобы звезды были близки друг к другу все время — вспышка ведь продолжается несколько месяцев. Пусть звезды проносятся на расстоянии двух-трех радиусов друг от друга, а потом разлетаются. Этого не бывает, шепчет память профессионала. Но допустим, что это есть. Противоречие, к сожалению, не исчезнет — ведь, когда звезды пролетают друг около друга, увеличивается и скорость их движения. Звезды разлетаются быстро, и силы тяжести не успевают вызвать катастрофических явлений.

Итак, для взаимодействия не хватает времени. Используем еще раз прием увеличения. Пусть звезды не только пролетают друг около друга, но остаются рядом в течение длительного времени. И теперь уже ни один астроном не скажет: так не бывает. Так бывает — в двойных системах.

Последовательное применение приемов уменьшения и увеличения (самых простых приемов, используемых в курсе РТВ) привело к гипотезе: вспышки новых происходят в двойных звездных системах, когда одна из звезд своим тяготением вызывает катастрофические явления на поверхности звезды-соседки.

Этого же результата можно было достичь другим путем, применив более сильный прием объединения: если объекты разобщены — сведите их в единую систему.

Гипотезу о двойственности новых звезд предложил, как вы помните, Клинкерфус больше восьмидесяти лет назад. В принципе она считается верной и в наши дни. Но вот что любопытно. Почти полвека гипотеза о двойственности новых считалась неверной. И все потому, что для преодоления очередного противоречия был ислользован не тот прием!

Когда была высказана гипотеза о двойственности новых, оказалось, что известные в то время двойные системы не настолько тесные, звезды в них не настолько близки друг к другу, чтобы приливные силы оказались достаточно велики. Даже в двойных системах приливы не вызывают катастрофических явлений. И тогда вместо простого приема уменьшения (уменьшим расстояние между звездами; предположим, что есть очень тесные двойные системы, попробуем такие системы найти) был использован значительно более сильный прием наоборот: если что-то не получается, сделаем наоборот. Если взрывы не удается объяснить внешними причинами, поищем причины внутренние.

Но если причина вспышки кроется в особенностях внутреннего строения звезд, то зачем нужна идея о двойственности новых? И гипотеза Клинкерфуса была забыта…

ТРИЗ предлагает много приемов устранения технических противоречий, десятки приемов развития воображения предлагает и теория фантастики. Позднее мы еще вернемся к приемам, а сейчас уясним общую схему.

От метода проб и ошибок мы перешли к морфологическому анализу — стали систематически исследовать все поле проб. Потом поняли, что это непроизводительная трата времени. Хорошо бы не пропалывать все поле (по системе или без нее), а сразу идти прямой дорогой к решению проблемы. В поисках этого пути мы выяснили, что научная задача, как и техническая, заключается в необходимости выявить и устранить противоречие. Возник вопрос: как именно можно устранить противоречие? Нужно, сказали мы, изменить одну из конфликтующих сторон. Изменить, но как? Вот для этого и нужна специальная система, нужен алгоритм. ТРИЗ является единственной пока алгоритмической методикой решения творческих изобретательских задач — приемы ТРИЗ прямо ведут к искомому решению. В решении научных задач такой завершенной теории пока нет. Использование приемов для устранения научных противоречий — лишь первые шаги.

Все, что можно в принципе сделать с явлением, фактом, рассуждением, эти приемы должны объединить в себе. На примере новых звезд мы видим, что противоречия могли быть устранены с помощью стандартных приемов увеличения, уменьшения, объединения… Но беда в том, что в науке использование приемов пока ничем не эффективнее обычного метода проб и ошибок. Потому что нет еще правил пользования приемами, нет алгоритма научного творчества.

В технике — иное дело. Советский изобретатель

Г. С. Альтшуллер проанализировал сотни тысяч изобретений и выявил несколько десятков стандартных приемов устранения технических противоречий. Более того, установил — материала было достаточно! — какие именно приемы нужно использовать для разрешения конкретных типов противоречий. Так в шестидесятых годах был создан алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ), ставший основой современной теории (ТРИЗ). В науке такое исследование, такой анализ научных изобретений и открытий еще не проведены. Если научное противоречие и выявлено, то еще совершенно неясно, какой именно прием нужно использовать для его разрешения. Поэтому ученые перебирают все приходящие на ум возможности (а если увеличить, а если уменьшить, а если сделать наоборот, а если объединить), и получается, в сущности, лишь переработанный вариант метода проб и ошибок. Поэтому и те приемы, о которых уже шла речь, и те, о которых пойдет речь ниже, используются пока не там, где нужен целеустремленный научный поиск, а для развития творческого воображения.

Глава шестая

Необычные свойства нейтронных звезд. Нейтронная звезда в Крабовидной туманности! Приемы, приемы… Что такое фантограмма! Нужен эвристор!

Наука выигрывает, когда ее крылья раскованы фантазией.

Середина шестидесятых годов — начало расцвета рентгеновской астрофизики. Середина шестидесятых годов — это бум исследований квазаров. Это открытие реликтового излучения. Это исследование активных галактик. В общем, это кульминация революции в астрофизике.

Именно в середине шестидесятых окончательно оформилось как ветвь астрофизики новое направление исследований — релятивистская астрофизика. Это название было впервые произнесено на симпозиуме в Далласе в 1963 году. Релятивистская астрофизика объединила изучение небесных тел и явлений, в природе которых важную, а то и определяющую роль играют эффекты и следствия общей и частной теорий относительности. Рентгеновские источники заставили поверить: нейтронные звезды могут существовать в Галактике. Открытие квазаров заставило поверить: в жуткой дали Вселенной могут существовать коллапсирующие тела с массами в миллиарды масс Солнца. А открытие реликтового излучения заставило поверить: самое начало нашей Вселенной тоже можно описать теорией относительности Эйнштейна.

Революция в астрофизике достигла кульминации, но… в поиске нейтронных звезд кульминация еще не наступила. Рентгеновские измерения в шестидесятых годах не обладали нужной точностью и чувствительностью. Оптический поиск нейтронных звезд и черных дыр в двойных системах, о возможности которого писали Я. Б. Зельдович и О. X. Гусейнов, в то время еще не проводился. А нейтринная обсерватория, способная обнаружить всплеск нейтринного излучения во время коллапса, существовала только в мечтах энтузиастов. Новые идеи появлялись, но новых наблюдений не было…

Морфологический ящик «нейтронные звезды» заполнялся медленно. Какие свойства имеет нейтронная звезда? Мы уже спрашивали об этом. И ответили: поле тяжести и теплота. Разве это все? Давайте поищем другие клетки. И для этого обратимся к обычным звездам, например, к Солнцу. Какие из его свойств сохранятся, если сжать Солнце до размеров нейтронной звезды? В недрах Солнца идут ядерные реакции — это свойство не сохранится, гореть в нейтронных звездах нечему.

Солнце вращается вокруг оси, делает один оборот за 27 дней. Если вращающееся тело сжать, оно начинает вращаться быстрее. Если размер тела уменьшить вдвое, вращение станет вчетверо быстрее. Радиус нейтронной звезды в сто тысяч раз меньше солнечного. Если уменьшить размер тела в 100 тысяч раз, его вращение ускорится в 10 миллиардов раз! Нейтронная звезда должна совершать один оборот вокруг оси за одну десятитысячную долю секунды!