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

Казалось бы, вот он, истинно научный метод. Наука действительно пользуется им много веков. Но это вовсе не тот метод, который соответствует объективному ходу развития системы научных знаний. Это лишь констатация того, что в течение веков да и сейчас истина достигается путем проб и ошибок…

Итак, какие же гипотезы предлагались для объяснения феномена новых звезд? Почему мы можем утверждать, что работал метод проб и ошибок?

Видимо, первой гипотезой была гипотеза Кеплера. Объясняя вспышку 1604 года, Кеплер исходил не из конкретного факта, а как было принято — из общих мировоззренческих позиций. Кеплер был сторонником гармонии небесных сфер, он даже одушевлял материальный мир. Причиной небесных явлений он полагал побуждения, владевшие звездами и планетами. А поскольку побуждения у звезд и планет, конечно, всегда были гармоничными, то, к примеру, и двигаться они могли по законченным в своей красоте круговым орбитам. Сколько душевных сил пришлось затратить Кеплеру, чтобы отказаться в конце концов от кругов и сфер! Аналогично рассуждал Кеплер и о вспышке звезды-гостьи. По его мнению, это было проявление некоей «анима мунди» — покоящейся в мировой субстанции алхимической мировой души…

Это была идея, о которой трудно спорить. Никто и не спорил. Двести лет с тех пор звезды-гостьи не являлись. Поэтому и следующая гипотеза (будем считать ее первой в нашем списке), положившая начало эпохе споров о природе новых звезд, первая проба сил и первая ошибка, возникла лишь в конце прошлого века. Автор гипотезы, немецкий астроном Г. Зеелигер знал уже, что в одной из туманностей (в туманности Андромеды) вспыхнула новая звезда. Он сказал: звезда, двигаясь по своему пути, влетает в газовую туманность и нагревается. Так, как нагревается летящая в воздухе пуля. Конечно, горячей становится не только пуля, но и воздух. Разогревается и туманность, которую пронзает звезда. Это суммарное излучение нагретых от трения звезды и туманности мы видим.

Вторая гипотеза тоже принадлежала к серии «небесные катастрофы». Предложил ее английский астроном Н. Локиер. Звезды в этой гипотезе не фигурировали вовсе, остались только столкновения. По Локиеру, друг с другом сталкивались два летящих навстречу метеорных потока. Какими же должны быть потоки, чтобы свечение столкнувшихся метеоров продолжалось месяцы!

Третью гипотезу из той же серии предложил шведский ученый С. Аррениус. Сталкиваются две звезды. Точнее, две бывшие звезды. Обе успели остыть и погаснуть, потому и не видны, но вот произошло столкновение «в лоб», энергия движения перешла в тепло. Взрыв!

Все три гипотезы обладают общей особенностью: в тепло переходит механическая энергия движения. А в движении участвуют объекты двух типов: звезды и среда. Первая гипотеза: столкновение звезды со средой. Вторая гипотеза: столкновение двух сред. Третья гипотеза: столкновение двух звезд. Испытаны все комбинации из двух элементов. На этом серия гипотез «столкновения» себя, естественно, исчерпала.

Вторая серия гипотез может быть названа «почти столкновения». Ведь драматические события на поверхности звезды могут вызываться и не прямыми столкновениями, а близкими прохождениями другого тела. Вызывает же приливы на Земле наша соседка Луна! Но до Луны довольно далеко, а звезды могут проходить друг около друга, почти соприкасаясь.

Четвертая гипотеза принадлежит советскому астрофизику А. А. Белопольскому, который систематически наблюдал новые звезды в течение трех десятилетий. Он был прекрасным знатоком их спектров и потому своей гипотезой прежде всего пытался объяснить особенности спектров новых звезд. По мнению А. А. Бело-польского, в направлении наблюдателя движется холодная звезда большой массы с плотной водородной атмосферой. А навстречу ей — горячая звезда, масса которой меньше. Горячая звезда огибает холодную по параболе, разогревая своим движением ее атмосферу. После этого звезды вновь расходятся, но теперь обе движутся к нам. Блеск уменьшается, новая гаснет…

Пятая гипотеза. Предложил ее английский астроном У. Хеггинс. Здесь тоже близкое прохождение двух звезд. Возникают мощные приливы, вспышки, извержения. Их-то мы и наблюдаем.

Во всех этих гипотезах фигурируют две случайно проходящие друг около друга звезды. Как избавиться от элемента случайности? Что если сделать так, чтобы звезды всегда находились друг около друга? Что же, бывает и так — в двойной системе.

Немецкий астроном В. Клинкерфус и предложил гипотезу, согласно которой две звезды обращаются друг около друга по очень вытянутым орбитам. В тот момент, когда расстояние между звездами минимально (звезды находятся в периастре, как говорят астрономы), возникают мощные приливы, выбросы, извержения, как и в гипотезе Хеггинса. Вспыхивает новая.

Гипотеза Клинкерфуса (шестая в нашем списке) появилась раньше идей Белолольского и Хеггинса, хотя логически должна была бы возникнуть после них, чтобы разрешить связанные с этими гипотезами противоречия. А то что она появилась раньше, как раз и говорит о том, что шел перебор вариантов (метод проб и ошибок!), и идея двойной системы выглядела ничем не лучше прочих. А между тем у нее было неоспоримое достоинство: она избавляла вспышки от элемента случайности, делала их явлением закономерным и даже повторяющимся. Более полувека спустя было доказано, что новые звезды действительно вспыхивают в двойных системах. Доказано наблюдениями. Но даже во времена Клинкерфуса идея двойственности новых звезд могла и не быть случайной идеей, если бы удалось нащупать ее методологические достоинства. Гипотеза Клинкерфуса была лишь очередным звеном в цепочке «а если…». Случайно Клинкерфус попал в девятку (все же не в яблочко). О том, что идея двойных систем — богатая идея, имеющая далеко идущие последствия, не догадывались ни Клинкерфус, ни другие астрономы, не обратившие на гипотезу особого внимания В последовавших затем работах Белопольского и Хеггинса уже не говорилось о двойных системах Да и вся серия «столкновений» и «почти столкновений» на том и кончилась, исчерпав все варианты.

Следующая серия гипотез возникла уже после того как в 1924 году Э. Хаббл и Дж. Ричи доказали, что туманность Андромеды — далекая галактика. После того как и в М 31 были обнаружены вспышки новых звезд. Всем было ясно, что случайные столкновения звезд — явление очень и очень редкое, почти невероятное. Столкновениями не объяснишь, почему в туманности Андромеды происходит так много вспышек. Об идее Клинкерфуса не вспомнили, хотя она снимала это противоречие. Ученые обратились к разработке новой серии гипотез — вспышки новых как следствие внутренних процессов в самих звездах. Тому была объективная причина: в двадцатых годах появились первые исследования по внутреннему строению звезд, попытки объяснить (например, аннигиляцией вещества и антивещества), почему звезды светят, почему они так горячи. Естественно было применить новые теоретические идеи и для объяснения звездных вспышек.

Первую гипотезу этой серии (седьмую в нашем списке) предложил английский астроном Э. Милн. Любая звезда может вспыхнуть как новая, утверждал он, это не случайность, а закономерность. Внутренние силы вызывают взрыв, со звезды срывается и с большой скоростью уносится ее внешняя оболочка. А сама звезда при этом сжимается, превращаясь в белый карлик. Происходит это на закате звездной эволюции, поэтому можно считать, что вспышка новой действительно свидетельствует о гибели звезды…

Последнее обстоятельство и погубило идею Милна. Ведь новые звезды видны и до, и после вспышки! Из-за этого не прошли и другие аналогичные гипотезы, выдвинутые независимо друг от друга Г. А. Гамовым (гипотеза № 8) и немецким астрономом В. Гротрианом (гипотеза № 9). Речь шла о том, что вспышку вызывают термоядерные процессы, протекающие в центральной части звезды. Однако центральный взрыв должен вызвать слишком большие изменения в структуре звезды. По Милну, такой взрыв способен превратить даже обычную звезду в белый карлик, размеры которого порядка размеров Земли, а плотность достигает тонны в одном кубическом сантиметре! На самом деле при центральном взрыве (это мы знаем сегодня!) может произойти нечто более страшное для звезды, чем вспышка новой. Как в свое время Клинкерфус случайно подошел вплотную к правильной идее о причине вспышек новых звезд, так и Милн, сам того не подозревая, решал совсем другую, и тоже очень важную задачу, но связанную не с новыми звездами, а со звездами-гостьями. И тоже не довел решение до конца…

Итак, центральный взрыв не объяснил вспышек новых звезд. Настал черед следующего «а если». А если взрыв происходит не в центральной части звезды, а на периферии, неглубоко под поверхностью? Эту гипотезу (десятую в нашем списке) предложили в 1933 году советские астрофизики В. А. Амбарцумян и Н. А. Козырев, а численно она была разработана лишь 14 лет спустя другими советскими учеными А. И. Лебединским и Л. Э. Гуревичем. В этой идее тоже оказалось рациональное зерно. Взрыв действительно происходит на периферии, так говорит современная теория. Но откуда поступает горючее для взрыва? Лебединский и Гуревич считали, что изнутри звезды, в результате перестройки ее структур.