Вселенная как проблема
В отличие от тех, кто полагает, будто почти все фундаментальные законы природы
уже открыты и осталось в этой области лишь кое-что доделать, зашить некоторые
маленькие прорехи, я думаю, что и XXI век будет веком открытия принципиально
новых аспектов явлений природы, и XXXI век будет полон новыми фундаментальными
открытиями.
Виктор Амбарцумян
Еще совсем недавно, будучи маленькой частью огромной страны с громандной, но
недостаточно эффективной наукой, Армения тем не менее привлекала к себе внимание
ученых развитых стран в основном благодаря двум научным центрам –Бюраканской
астрофизической обсерватории и Ереванского физического института, которые
наращивали знание человечества об окружающем мире на уровнях, не имеющих
отношения к насущным проблемам жизни, но бросающих вызов способности
человеческого ума постигать суть явлений.
Бюраканская обсерватория
Бюраканская астрофизическая обсерватория(БАО), оснащенная дорогостоящими
астрономическими инструментами, наращивала знание о Вселенной на уровне ее самых
крупномасштабных образований – звезд, звездообразующих областей, галактик,
экзотических объектов типа активных ядер галактик, квазаров и других.
О том, что Советская Армения стала астрофизической державой, свидетельствовал
выходящий в Ереване всесоюзный журнал “Астрофизика“, выпуски которого поступали
в США, где переводились и издавались на английском языке. БАО выступала
организатором ряда международных астрономических конференций, одна из которых по
необычной проблеме CETI(Communication with Extraterestrial Inteligence – Общение
с внеземным интеллектом) привлекла внимание мировой общественности и стала
исторической. Труды конференции вышли отдельной книгой в США в 1973году(MIT
press, Kembridge) и в иной редакции на русском языке в 1975 году(Мир, Москва).
Амбарцумян, Чандрасекхар, Эддингтон
Бюраканской обсерваторией со времени выбора места в 1946 году бессменно
руководил Виктор Амазаспович Амбарцумян(1908-1996). Он относился к той категории
ученых, которые накапливали в себе знания, чтобы дать им существенное
приращение.
Когда юноша Амбарцумян впервые приехал в Ленинград, чтобы продолжить
образование, то обнаружил, что не проходит по социальному признаку – не из семьи
неимущих, – и только исключительная подготовка позволила добиться права учиться
в Ленинградском государственном университете(ЛГУ). Alma mater и
Главная(Пулковская) обсерватория Академии наук СССР становятся местами
профессионального роста Амбарцумяна. В 26 лет он один из авторов двухтомного
“Курса астрофизики и звездной астрономии“, известного в те времена, как
Пулковский курс, а в 1935 году ему присуждена докторская степень без защиты
диссертации, в связи с высокой оценкой опубликованных работ.
В изданной в 1994году в США книге замечательного американского физика-теоретика
Кипа Торна “Черные дыры - тюрьмы для времени: дерзкое наследие Эйнштейна”
воссоздан любопытный эпизод из истории астрофизических открытий на кончике пера,
героями которого являются молодой доцент ЛГУ Виктор Амбарцумян, молодой
астрофизик-теоретик из Кембриджа(Англия), Субраманьян Чандрасекхар и член
Королевского Астрономического общества Великобритании, сэр Артур Эддингтон(1882-
1944), тогда уже безусловный для английских ученых авторитет, автор великой
книги “Внутренняя структура звезд”(1926г.), в которой жизненный цикл газовой
звезды, длящийся миллиарды лет, эмоционально ассоциируется с жизненным циклом
человека, а смерть ассоциируется с белым карликом – звезда, независимо от ее
массы, “съеживается” до планетных размеров, стиснув свое вещество в центре до
чудовищных плотностей и безвозвратно холодеет. Скажем, что, когда Эддингтон
писал свою книгу, две проблемы не поддавались его интуиции - механизм
непрерывной генерации колоссальной энергии в центре Солнца и звезд и причина
переменности у класса так называемых переменных звезд.
Популяризованный нами пересказ эпизода начинается с того, что Чандрасекхар
приезжает в Ленинград, привлеченный смелой публичной полемикой молодого
Амбарцумяна с авторитетнейшим английским космологом Джемсом Джинсом(1877-1946)
относительно вопроса о возрасте Вселенной, и говорит ему, что, не встретив
поддержки у английских коллег, опубликовал в американском астрофизическом
журнале статью, согласно которой во Вселенной не может быть белых карликов с
массой. большей 1,4 солнечной. Мои расчеты показали, пояснил Чандрасекхар, что
в стадии охлаждения газовой звезды, когда гравитационные силы преодолеют
тепловой напор, препятствующий ее сжатию, и начнут ее сжимать, возникающее
противодействие, уже не тепловой природы, способно остановить сжатие
и установить равновесие, если только масса звезды не превышает 1,4 солнечной; о
других возможностях завершения жизни более массивных звезд мне остается только
гадать. Я хочу представить свою работу на заседании Королевского
астрономического общества, но так, чтобы обнаруженное мною ограничение,
вступающее в противоречие с мнением Эддингтона об одинаковом будущем всех звезд,
не отвергли сходу, а главное, чтобы не отверг Эддингтон.
Амбарцумян не стал вдаваться в детали сложных расчетов коллеги, где впервые
классические уравнения состояния звездного вещества “сшивались” с эффектами
квантовой механики и специальной теории относительности, не сказал что-то вроде
“в ваших формулах наверняка прячется ошибка”, а обратил внимание на то, что
столь важный результат общего характера, проиллюстрирован численным расчетом
всего двух карликов – с минимальной и максимальной плотностью вещества в центре.
И его совет Чандрасекхару прозвучал так: вы станете более убедительным, если
численно рассчитаете как можно большее количество промежуточных вариантов и
представите результаты в виде расчетной кривой, наглядно подтверждающей вашу
правоту.
Несмотря на то, что совет требовал большого объема вычислительной работы с
использованием лучшего по тем временам арифмометра, Чандрасекхар последовал ему,
позаимствовав такой арифмометр у самого Эддингтона. Все рассчитанные массы
действительно оказались меньше 1,4 солнечной и ложились на гладкую кривую,
доставившую Чандрасекхару истинное удовольствие.
Тем не менее, на заседании Королевского астрономического общества Эддингтон
неожиданно резко отверг результат молодого индийца относительно разного будущего
звезд, заявив, что из него следует, что более массивные звезды, охладевая,
схлопнутся в точку, что абсурдно. И посоветовал молодому ученому поискать ошибку
в расчетах.
Спустя почти полвека, когда астрофизики-теоретики значительно продвинулись в
понимании завершающих стадий эволюционного цикла массивных газовых звезд,
упомянутые расчеты Чандрасекхара, в том числе, выполненные по совету
Амбарцумяна, вернулись к нему в виде подарка – Нобелевской премии по физике “за
теоретические исследования физических процессов, определяющих структуру и
эволюцию звезд”.
Незадолго до этого, хоть и запоздавшего, но чрезвычайно приятного известия, в
юбилейном адресе, направленным в БАО, уже пожилой, завоевавший признание
Чандрасекхар писал: “Вместе со всеми астрономами я восхищен первостепенными
вкладами Амбарцумяна в астрономию за последние пятьдесят лет, которые были
непрерывными, оригинальными и блестящими”.
Мастер
В 1936-1937гг. Органы НКВД буквально разгромили Пулковскую обсерваторию и
профессуру Ленинградского университета. Около трети всех астрономов Советского
Союза были арестованы. Их обвинили в поддержке троцкисткой террористической
организации, ставившей своей целью убить Сталина. Ученые, не выдерживая
садистического обращения следователей, принимали абсурдное обвинение и называли
фамилии коллег - соучастников. Чудом избежав ареста, Амбарцумян оказался в
условиях, неблагоприятных для продолжения плодотворной работы в области
наблюдательной астрономии. Тем не менее он продолжал работать уже как
астрофизик-теоретик, и здесь сказались свои плюсы: накопленный материал требовал
осмысления и развития, в частности, ему удалось сделать математически доступной
сложную задачу о переносе лучистой энергии в непрознрачных атмосферах звезд,
которая имела и земное, в том числе военное приложение.
В конце переломного года войны, когда Москва приняла решение о создании
Академии наук Армянской ССР, Амбарцумян был избран ее вице-президентом и
навсегда связал свою жизнь и работу с Академией и основанной, спустя три года,
Бюраканской обсерваторией.
В 1947 году Чандрасекхар, уже в ранге президента Американского астрономического
общества, известил Амбарцумяна о том, что общество избрало его почетным членом
в знак высокой оценки работ в области астрономии. В том же году на юбилейной
сессии Академии наук СССР, посвященной 30-летию Октябрьской революции,
Амбарцумян доложил об открытии им новых объектов Галактики – звездных
ассоциаций, которые представлялись динамичной группой молодых звезд, связанных
общностью происхождения. Спустя год, он уверенно предсказал неизбежный и
сравнительно быстрый распад ассоциаций, создающий далеко идущее впечатление, что
звездообразование в Галактике продолжается и ее общее звездное население
пополняется за счет звезд, рождающихся в ассоциациях.
Эти открытия укрепили зреющую уверенность, что направление потоков энергии во
Вселенной обусловлено не столько гравитационным сжатием разреженной материи,
сколько наличием особых областей сосредоточения невидимого дозвездного вещества,
плотность которого выше плотности атомных ядер и которое трансформируется, путем
фрагментации, в звездную материю; трансформация представляется астроному-
наблюдателю в виде областей, проявляющих повышенную активность неясной природы в
том числе неистовую. По-существу, у Амбарцумяна зрела уверенность, что
наблюдательная астрономия способна выявлять во Вселенной явления, не
укладывающиеся в рамки известных физических законов.
Продолжая наблюдение ассоциаций, Амбарцумян обратил внимание на молодые так
называемые переменные звезды, нестационарность которых не находила объяснения. В
течение ряда лет эти звезды и родственные им так называемые вспыхивающие звезды
становятся его коньком. Он уверен, что причина нестационарности в выносе
дозвездного вещества в поверхностные слои звезды – астроном-наблюдатель отмечает
казалось бы беспричинную флуктуацию видимой яркости звезды, а спектр звезды
указывает на интенсивное итечение вещества с ее поверхности.
В поисках подтверждения своей концепции направления движения энергии во
Вселенной Амбарцумян сосредотачивает внимание на сердцевинах(ядрах) спиральных
галактик, где еще в 1943 году американский астроном Сейферт обнаружил бурную
активность неясной природы. Интуиция подсказала Амбарцумяну, что галактики
должны быть ‘’генетически” связаны со своими сердцевинами.
Когда в начале 50-х во Вселенной обнаружили радиогалактики – видимые источники,
излучающие колоссальное количество энергии в диапазонах приема радиотелескопов,
– первооткрыватели объясняли это излучение столкновением галактик; но у
Амбарцумяна свое объяснение – излучение вызвано бурной активностью сердцевин
этих галактик.
В 1953 году Амбарцумян был избран действительным членом Академии наук СССР, а
Королевское астрономическое общество Великобритании избрало его своим почетным
членом. Эти высокие признания научных заслуг несомненно окрылили ученого. На
очередной Сольвеевской конференции(1958) в Брюсселе, куда, как правило,
приглашаются ведущие ученые мира, чтобы обсудить актуальную тематику, Амбарцумян
впервые публично озвучил свое понимание приоритетного направления движения
энергии во Вселенной, идущее вразрез с общепринятым пониманием. Он как бы
предчувствовал, что в скором времени грядут новые открытия, которые поставят под
сомнение завершенность физической картины мира.
Уже в начале 60-х во Вселенной были обнаружены звездоподобные (quasistellar)объекты неясной природы, получившие название квазары, которые
демонстрировали возможность немыслимого по порядку величины энерговыделения из
ограниченного объема.
Затем в Бюраканской обсерватории были открыты новые галактики с активными
ядрами, родственные сейфертовским, которые стали называть галактиками
Маркаряна.
В 1965 году было открыто так называемое реликтовое излучение Вселенной, которое
свидетельствовало о том, что Вселенная не есть данность, а спонтанно возникла
примерно 13,6 млрд. лет назад из точечно-подобной сверхгорячей и верхплотной
области в результате колоссального взрыва(BIG BANG) и, непрерывно расширяясь,
охлаждаясь и рождая элементы таблицы Менделеева, достигла нынешнего порядка,
создав в солнечной системе поразительные феномены жизни и одушевленности.
В 1967 году были открыты нейтронные звезды, получившие название “пульсары”,
упакованные плотнее, чем атомные ядра. Их поразительное по степени стабильности
вращение и колоссальное магнитное поле близ поверхности создавало эффект
вращающейся сверхнаправленной антенны, луч которой строго периодически обегал
всю Вселенную.
В начале 90-х стало ясно, что масса видимой части Вселенной составляет всего
несколько процентов ее истинной массы. Вся остальная масса Вселенной
сосредоточена в ее центральной области в виде “темного” гравитирующего вещества
неясной природы, которая обеспечивает стабильность галактик. Никак иначе это
вещество себя непроявляет.
Параллельно с этими открытиями укоренялось мнение, что экзотические явления,
происходящие в сердцевинах галактик, обусловлены наличием в этих сердцевинах
всепоглощающих сверхмассивных так называемых черных дыр, которые, как нам
представляется, были чужды интуиции Амбарцумяна.
В 1960 году Королевское астрономическое общество Великобритании наградило своего
почетного члена из Бюраканской обсерватории Золотой медалью за выдающиеся работы
в области теоретической астрофизики и звездной астрономии, а в 1969 году
Лондонское королевское общество избрало Амбарцумяна своим почетным членом,
предоставив, тем самым, ему право поставить свою подпись в книге, в которой
стояли подписи Исаака Ньютона, Дмитрия Менделеева, Чарлза Дарвина и других
классиков естествознания.
В 1971 году Амбарцумяну “за выдающиеся достижения в области астрономии и
астрофизики” была присуждена высшая награда Академии наук СССР – Золотая медаль
им М.В. Ломоносова. В своей Ломоносовской речи, опубликованной под названием
”Нестационарные явления в мире звезд и галактик”, Амбарцумян, в частности,
подчеркнул:
“Самым серьезным моим достижением и одним из лучших достижений Бюраканской
обсерватории я считаю обнаружение активности ядер галактик… Каждая галактика
образуется в результате активности своего ядра и выделившихся из него центров
активности”.
В той же речи он обратил внимание на редкое явление Сверхновой в Галактике,
которое, с точки зрения оппонирующих астрофизиков - теоретиков, свидетельствует
о реализации одного из возможных вариантов коллапсирующего завершения жизненного
цикла массивной звезды, о которых в неопределенных выражениях говорил
Чандрасекхар в 30-х годах. Амбарцумян сформулировал свою оригинальную точку
зрения следующими словами:
“Пока еще никто не наблюдал объект, который вспыхивает в качестве Сверхновой, до
его вспышки. Неизвестно, что за объект вспыхивает”.
Как это не покажется невероятным, но Вселенная “отозвалась” на этот вызов: в
один из февральских дней 1987 года на ночном небе Южного полушария Земли, в
районе Большого Магелланова Облака засияла Сверхновой звезда, занесенная в один
из земных звездных каталогов. Ее масса была примерно в 18 раз больше солнечной,
она находилась на безопасном для землян расстоянии, примерно 180 тыс. световых
лет, и примерно 180 тыс. лет назад она охладилась настолько, что гравитационное
поле звезды начало с возрастающим ускорением сжимать ее и это сжатие
завершилось колоссальным взрывом – коллапсом звезды. Она, по терминологии
земных астрономов, стала Сверхновой.
При жизни Амбарцумяна, связавшего себя с традиционной наблюдательной
астрономией, стало возможным изучать интересный астрономический объект в
нескольких спектральных диапазонах, используя наземные и вынесенные в космос
средства приема информации; астрономия стала всеволновой, от инфракрасной до
гамма-астрономии. Крупный оптический телескоп "Hubble" был выведен на
околоземную орбиту и размещен в ближайшей точке Лзгранжа. Началась реализация
проектов создания наземных телескопов со сверхбольшими собирающими зеркалами;
телескопы приобрели “электронные глаза”, которые начали различать цветовую
окраску слабосветящихся галактик, обусловленную скоплением звезд – от голубых до
красных. Компьюторное моделирование эволюционных процессов во Вселенной стало
привлекательной темой для диссертационных работ.
Вычислительные эксперименты, которые Амбарцумян с иронией называл “направленным программированием”, не только имитировали явления во Вселенной, но и обнаруживали неожиданное и даже замечательное. Вселенная раскрылась пытливому уму во всей своей изумляющей нестационарности, достигающей тех таинственных границ, где вопрошание может настоятельно потребовать пересмотра свода известных физических законов. И если последнее произойдет, то душа Амбарцумяна, если она продолжает следить за астрономическими открытиями, несомненно восторжествует.
Будучи бессменным преемником Иосифа Орбели(1887-1961) на посту президента
Академии наук Арм. ССР, Амбарцумян умело пользовался разрешающими механизмами
административно-командной системы для расширения сети академических институтов,
а Фундаментальная научная библиотека уже с начала 60-х годов стала самой
привлекательной библиотекой в республике. Многое из того, что было достигнуто в
Советской Армении в области науки и образования прямо или косвенно исходило из
Академии наук и непосредственно от ее президента. Так, по его инициативе и под
его руководством появилась первая в истории народа многотомная Армянская
советская энциклопедия, аккумулировавшая в себе возможности армянского языка
адекватно передавать сколь угодно сложную мысль.
Ему было за 80, когда великая страна, которой Амбарцумян был обязан своим
величием и которая своим величием была обязана и Амбарцумяну, исчезла с карты
мира. Его жизненный путь в молодые годы прошел через сложное время, когда никто
не мог чувствовать себя в безопасности, и оно научило ценить простые радости
жизни.
Он скончался в своем доме, расположенном на территории Бюраканской обсерватории,
12 августа 1996 года, накануне восемьдесять девятого года жизни, и похоронен на
расположенном неподалеку семейном кладбище. Дом превращен в музей, внимательный
посетитель которого обратит внимание на фотографию крупнейшего астронома и
астрофизика XX века, грющего руки около железной печурки в холодную зиму
первых лет уже несоветской Армении, когда обсерваторию обесточивали.
Нам представляется, что он был бы рад видеть перед входом в свой дом стелу, на
которой было бы высечено близкое ему, как никому другому, признание
замечательного древнегреческого коллеги:
“Я знаю, что смертен и преходящ. Но когда я исследую спирали движения звезд, я
уже не касаюсь ногами земли, но восседаю рядом с самим Зевсом .”
Смерть Амбарцумяна, как смерть Мастера, уносящего с собой непередаваемое
личностное знание, стала утратой для всего человечества.