В 1927 г. (заметка датирована 20.10.1927 г.) три мушкетера — Джо, Димус и Дау только что расстались с университетом, Аббат еще на положении студента. Джаз-банд в расцвете. И преданность его участников науке нисколько не препятствовала веселью и озорству. Озорным было и рождение заметки, в которую мы так пристально вглядываемся. По свидетельству А. И. Ансельма, она сочинялась во время не очень сытного, но веселого КУБУЧевского обеда в «Астории». И сочинялась ко дню рождения прекрасной дамы — И. Сокольской, также участницы Джаз-банда. При публикации посвящение исчезло. Однако и без него ясно, что заметка трех авторов не соответствовала их собственным стандартам научной работы. Хотя для физических разговоров тема была пригодна. Из устного арсенала ее, видимо, извлекли,7 когда возникла срочная надобность написать статью[49]. А в арсенал этот, где идеи очень быстро коллективизируются, она могла попасть как раз благодаря Бронштейну (который 20 октября 1927 г. обедал, возможно, не в компании своих друзей-физиков, а в обществе астрономов или филологов).
В пользу этого предположения говорит еще то, что Бронштейн, очень аккуратный в ссылках, заметку своих друзей нигде не упоминает[50].
в) У истоков квантово-релятивистской астрофизики. Герой нашей книги ожидал сGh-теорию, питаясь не только общими соображениями, воплощенными в сС/-схеме. Иначе он был бы только философствующим физиком. Но он был физиком практикующим. И зачатки cGh-физики находил среди конкретных физико-математических выкладок. Такие выкладки содержатся в его работах о релятивистском обобщении принципа неопределенности (см. разд. 5.4), о свойствах излучения при очень высоких — астрофизических — температурах, о внутреннем строении звезд.
Большую статью Бронштейна 1933 г. [20] относят к основополагающим для теории белых карликов [198, с. 110]. В ней действительно физически очень ясно и внимательно рассмотрено равновесие гравитирующего шара, состоящего из вырожденного ферми-г9аза в не-и ультрарелятивистском предельных случаях[51]. В этой работе также впервые получено уравнение для такой звезды в общем случае, когда степень релятивизма меняется от центра звезды к поверхности [20, с. 99]. Бронштейн отметил, однако, что решение этого уравнения связано с «утомительными вычислениями». Вычисления проделал в 1935 г. Чандрасекар [296]. Теорию белых карликов он довел до количественных результатов, полученных численным интегрированием (Чандрасекар отметил, что само уравнение он дал в предварительной заметке 1934 г. [295], однако советские астрофизики знали, что Бронштейн получил его первым [92—93]).
И все же статья Бронштейна, как и предшествующая ей заметка Ландау [214] (на которую он ссылается), были посвящены не белым карликам; в обеих статьях белые карлики не упоминаются. Уже названия статей говорят о том, что авторы видели перед собой более общую проблему — проблему физической природы звезд и механизма их излучения. Авторов-физиков звезда интересовала прежде всего как загадочный физический объект. Это, в частности, объясняет, почему Бронштейн не «пробивал» решение полученного им уравнения (для «чистого» астрофизика задача несомненно достойная).
Статью [20] Бронштейн начинает с критики теории Эддингтона за то, что она пыталась описать устройство звезды независимо от вопроса об источнике звездной энергии. Затем, следуя Ландау, он рассматривает газовый шар без всяких источников энергии при нулевой температуре. Такая звезда из классического идеального газа не может быть в равновесии и будет сжиматься, пока не начнут проявляться законы квантовой статистики. Именно так предметом рассмотрения и стало равновесие шара из вырожденного ферми-газа. Следует отметить, что результатом заметки Ландау тогда считалось вовсе не существование предельной массы для такой конфигурации
Этот замечательный результат, как указывает Бронштейн, впервые получен Стонером в 1930 г. [266]. Однако Стонер не увидел ничего страшного в неограниченном сжатии звезды с массой больше предельной: он считал, что такое сжатие будет приводить просто к разогреву и излучению.
Ландау же, поскольку при массе, большей М0, «во всей квантовой теории не существует причины, которая предотвратила бы сжатие системы в точку», а с другой стороны, «в действительности такие массы мирно существуют в виде звезд», приходит к заключению, что «все звезды тяжелее, чем 1,5 М0, содержат область, в которой нарушаются законы квантовой механики (и тем самым квантовой статистики)»; «можно с большой вероятностью предположить, что такую патологическую область имеют все звезды» и что « именно наличие таких областей и делает звезды звездами». «Следуя красивой идее проф. Нильса Бора», Ландау предлагает объяснить излучение звезд «просто» несохранением энергии в релятивистской квантовой механике: эта теория должна действовать в патологической области, когда атомные ядра придут в тесный контакт и образуется одно гигантское ядро[52].
49
Было еще одно назначение этой заметки. Ее авторы не восторгались средним уровнем статей ЖРФХО (главным редактором которого был А. Ф. Иоффе) и считали, что там печатается «все что попало». Продемонстрировать это они решили «филологической» статьей. На обложке «Physikalische Dummheiten», в редколлегию которого входили авторы, красовалось соотношение: ЖРФХО = lim «Phys. Dumm.».
50
В статье [21], ссылаясь на работу Ландау и Пайерлса, Бронштейн благодарит Ландау за то, что «целый ряд идей, легших в основание настоящей статьи, почерпнул из бесед сним».
51
В 1926 г. Р. Фаулер объяснил большую плотность белых карликов тем, что они состоят из вырожденного ферми-газа; релятивистский ферми-газ в применении к теории сверхплотных звезд впервые рассматривал в 1928 г. Я. И. Френкель [290-291].
52
Сейчас нелегко понять отношение Ландау к менее «патологическим» источникам звездной энергии, в частности к термоядерному синтезу водорода в гелий: «Было бы очень странно, если бы высокие температуры могли помочь делу уже только потому, что помогают кое-чему в химии (цепные реакции!)». Но, желая понять физику того времени, необходимо понять и этот скепсис (см. гл. 4).