Беседы о рентгеновских лучах

Надо сказать, на эти быстрые пульсации интенсивности наложены медленные, плавно изменяющие ее за 1,7 суток у Геркулеса Х-1 и за 2,1 дня у Центавра Х-3.

(Поясняющая аналогия: если гитару дернуть за струну и начать потом покачивать за гриф, то наряду с обычными звуковыми колебаниями, имеющими высокую частоту, мы услышим и наложенные на них дополнительные вибрации.) Этот эффект вызван тем, что двойная система вращается около общей промежуточной точки - центра обеих масс, причем источник незримой радиации периодически заслоняется от нас видимым светилом, как Солнце Луной во время затмения.

Читатель уже обратил внимание: рентгеновская звезда кружится, словно волчок, необычайно быстро Почему же она не разрывается на куски чудовищными центробежными силами? Именно потому, что она нейтронная, необычайно плотная и сравнительно небольшая (10-20 километров в поперечнике).

За этим понятием - гордость теоретической мысли XX века. Нейтронные звезды были открыты сперва в кабинете, "на кончике пера", причем физиком, не астрономом. А уж потом, треть столетия спустя, - в небэ, притом астрономией невидимого.

Возможность их существования первым предвосхитил советский физик Л. Ландау, впоследствии академик, лауреат Ленинской и Нобелевской премий. Свою идею он высказал сразу же после того, как был открыт нейтрон (1932 г.). Вслед за физикой, в 1934 году, сказала свое слово и астрономия: они могут возникать при вспышках сверхновых (о них речь впереди), - эту гипотезу выдвинули американские астрономы У. Бааде и Ф. Цвикки.

Что мы знаем о нейтронных звездах сегодня? Они образуются из обычных, когда у тех постепенно выгорает термоядерное топливо и нарушается равновесие между противоборствующими стихиями тепла и тяготения. Гравитационное сжатие, еще недавно сбалансированное термическим расширением, одолевает сопротивление конкурирующих сил, распирающих изнутри гигантскую, больше нашего Солнца, звезду.

И вот результат - коллапс (от латинского "падать"). За несколько секунд газообразный огненный шар превращается в твердое тело, поперечник которого примерно в 100 тысяч раз меньше первоначального. Катастрофа сопровождается вспышкой, при которой сбрасывается часть массы, в основном из поверхностны* слоев. Но то, что остается, стремительно упаковывается в ничтожную долю прежнего объема. Плотность возрастает в миллиарды миллиардов раз.

Трудно представить подооные метаморфозы, тем более что они протекают мгновенно. Атомы стискиваются так, что не остается пустот между ядрами и электронными оболочками. Одни элементарные частицы вдавливаются в другие (скажем, электроны - в протоны с образованием нейтронов). Происходит нейтронизация вещества. Получается сгусток материи с фантастически жесткой корой километровой толщины. Он спрессовав до невообразимой плотности, которая у него может оказаться больше, чем даже у атомного ядра.

Ядро диаметром 20 километров! Вот что такое рентгеновская звезда. Если бы случилось невозможное - наша планета каким-то чудом столь же быстро перептла в такое состояние, ее поперечник в мгновение ока уменьшился бы в 130 тысяч раз, до 100 метров Одна ее чайная ложечка была бы тяжелее миллиарда тонн.

"Если бы я уронил такую ложку на пол, этот миллиард тонн пробил бы Землю насквозь, вылетел с другой стороны, вернулся бы обратно через ту же скважину и так качался бы подобно маятнику, пока не остановился бы в центре", - поясняет американский астроном Ф. Дрэйк, известный как автор знаменитого проекта ОЗМА, по которому в 1960 году начались первые серьезные поиски сигналов от внеземных цивилизаций.

3.

- Да, по части воображения иные ученые мужи не уступят писателям-фантастам. Не потому ли, что не хсатает достоверных сведений?

- А если наука и впрямь обгоняет фантастику?

Кстати, о фантазии. "Напрасно думают, что она нужна только поэту. Это глупый предрассудок! Даже в математике она нужна... Фантазия есть качество величайшей ценности", - писал В. Ленин.

- В науке - да. Но в популяризации... Не лучше ли отбирать для непосвященных лишь самое достоверное, апробированное, без фантазерства? Факты и еще раз факты!

- Фактологическое изложение не пробуждает воображение, а усыпляет, загромождает память справочными данными, обилие которых создает иллюзию эрудированности.

"Быть может, эти электроны - миры, где пять материков, искусства, знанья, войны, троны и память сорока веков!" - писал В. Брюсов в 1922 году.

"Мир - рвался в опытах Кюри атомной, лопнувшею бомбой на электронные струи невоплощенной гекатомбой..." - писал А. Белый в 1921 году.

Оба автора были образованнейшими людьми своего времени, но прежде всего поэтами. Так что не будем касаться вопроса, как далеко могло увлечь того и другого воображение, насколько оторвалось оно от физической реальности. Нас интересует другое. Электроны - фикция или факт? Странный вопрос! Судя по приведенным цитатам, он был решен более полувека назад. И уж тем более наивно выглядело бы такое сомнение сегодня, когда электроника окружает нас всюду, даже в домашнем, а не только научном обиходе- Примеров великое множество: от электролампочек до квантовых генераторов, от телевизоров до электронных микроскопов, от транзисторов до электронно-вычислительных машин... А рентгеновская радиация - что порождает ее на земле и в небе? Те же электроны!

Между тем сама мысль о них воспринималась некогда как плод разыгравшегося воображения, фантазерства, не приставшего истинному ученому. Мягко выражаясь, как "недоказанная гипотеза, применяемая часто без достаточных оснований и без нужды". На том категорически настаивал не кто иной, как сам В. Ренгген. Человек, который, как выразился один из его хчеников и сотрудников, академик А. Иоффе, "больше, чем кто-либо из современников способствовал созданию новой физики нашего столетия - физики элементарных процессов и электронных явлений".

Не признавая понятие "атом электричества", родившееся в 1897 году, первооткрыватель икс-лучей запрещал даже произносить в стенах Мюнхенского физического института это "пустое слово, не заполненное конкретным содержанием". Вето было снято лишь в 1907 году, после многолетней "борьбы за электрон", в которой участвовал и молодой А. Иоффе, смело вступавший в дискуссии с суровым мюнхенским профессором, лауреатом первой из Нобелевских премий, присуждаемых с 1901 года.

"Гипотез не измышляю", - мог бы повторить вслед за И. Ньютоном и В. Рентген, автор единственного серьезного научного предположения (оно, увы, оказалось неверным, но об этом речь впереди). Виртуоз экспериментаторского искусства, великий немецкий физик поклонялся Его Величеству Опыту. Факту, а не фикции (за каковую почитал и "безумную идею" - мысль об "атоме электричества").

"Опыт без фантазии или вображение без проверки опытом может дать немногое", - считал другой великий физик, маг эксперимента и волшебник теории Э. Резерфорд. "Неистовый новозеландец" заявил это в 1923 году, когда В. Рентгена не стало- Но еще при жизни тот мог воочию убедиться, сколь полодотворны "безумные идеи", рожденные неистовой фантазией настоящего ученого.

В 1911 году появилась дерзкая "умозрительная конструкция" атома, созданная воображением Э. Резерфорда. Как известно, она представляла собой подобие солнечной системы: в центре - ядро, на периферии - электроны, вращающиеся по круговым орбитам, словно планеты около своей звезды. Символично, что в самом термине "планетарная модель" слились понятия микрои мегамира, как бы олицетворяя единство начал вселенной, которое столь наглядно продемонстрировала нам астрофизика.

Схема потом уточнялась, пересматривалась, видоизменялась, но она сделала свое дело, послужив мощным импульсом для дальнейших поисков. Уже в 1913 году на этом фундаменте построил теорию атома датчанин Н. Бор. Великий физик, который не только не чурался самых фантастических гипотез, но и сам их высказывал и завещал нам такой подход к любой из них:

"Вопрос в том, достаточно ли она безумна, чтобы быть правильной".