Черные дыры были найдены. Но процесс поиска, как это часто бывает, даже интереснее конечного результата. Книга ярко иллюстрирует, как живо пульсировала мысль по обе стороны Атлантического океана и как исследования черных дыр пересекались с работами по ядерному оружию.
В конце 50-х годов Зельдовичу начала надоедать его работа по разработке оружия. Большая часть интересных проблем уже была решена. В поиске новых задач он часть своего времени обращал сначала на теорию элементарных частиц, а затем на астрофизику, продолжая руководить командой разработчиков бомбы на «Объекте», а также другой группой, проводящей вспомогательные расчеты в Институте прикладной математики в Москве. В работе по созданию бомб Зельдович «бомбардировал» свою команду идеями, а члены группы проводили вычисления, чтобы проверить, будут ли идеи работать. «Искры — Зельдовича, бензин — его группы», — так это описывал Гинзбург.
Схлопывание звезд было одной из астрофизических проблем, захвативших воображение Зельдовича. Так же, как и Уиллеру, Колгейту, Мэю и Уайту в Америке, ему было очевидно, что методы, разработанные при конструировании водородной бомбы, идеально подходили для математического моделирования схлопывающихся звезд.
Чтобы разгадать детали схлопывания, Зельдович «взял в оборот» нескольких молодых коллег: Дмитрия Надеждина, Владимира Имшен-ника из Института прикладной математики и Михаила Подуреца с «Объекта». В серии интенсивных дискуссий он передал им свое видение того, как схлопывание звезд может моделироваться на компьютере, при учете всех ключевых эффектов, которые были столь же важны и для водородных бомб: давления, ядерных реакций, ударных волн, теплоты, излучения, выброса массы.
Вдохновленные этими дискуссиями, Имшенник и Надеждин смоделировали схлопывание звезд малой массы, а также — независимо от Колгейта и Уайта в Америке — представления Цвики о сверхновых. Параллельно Подурец смоделировал схлопывание массивных звезд. Результаты Подуреца, опубликованные почти одновременное результатами Мэя и Уайта, были почти идентичны американским. Сомнений не оставалось: схлопывание порождает черные дыры — и именно так, как предсказали Оппенгеймер и Снайдер.
Адаптация машинных программ разработки бомбы для моделирования схлопывания звезд — лишь одна из многих близких связей между ядерным оружием и астрофизикой. Эти связи были очевидны и Сахарову в 1948 г. Когда ему приказали вступить в группу разработчиков бомбы под руководством Тамма, для освоения проблемы он погрузился в изучение астрофизики. В 1969 г. неожиданной К. Торн наткнулся на эту взаимосвязь.
«В действительности я никогда не стремился знать, в чем именно состоит идея Теллера-Улама/Сахарова-Зельдовича — пишет автор. — Супербомба, которая (если исходить из главного достоинства их идеи) могла бы быть «сколь угодно мощной», казалась мне чем-то непристойным, и мне даже не хотелось рассуждать о том, как она работает. Однако в процессе поиска понимания роли нейтронных звезд во Вселенной идея Теллера-Улама проникла в мое сознание».
За несколько лет до этого Зельдович обратил внимание на то, что газ из межзвездного пространства или от близлежащей звезды, падая на нейтронную звезду, должен нагреваться и ярко светиться. Фактически газ должен стать настолько горячим, что сможет испускать в основном рентгеновские лучи высокой энергии, а не обычный свет. Падающий газ определяет уровень испускания рентгеновских лучей. Зельдович доказывал, что верно и обратное: рентгеновское излучение контролирует количество падающего газа. Таким образом, оба фактора — и газ, и рентген — работая сообща, дают устойчивый, саморегулируемый поток. Если скорость газа при падении слишком велика, то он будет порождать много рентгеновского излучения и испускаемые рентгеновские лучи будут ударяться о падающий газ, создавая давление, направленное наружу, которое замедлит падение газа. Если же газ падает с малой скоростью, он дает так мало рентгеновских лучей, что они будут не в состоянии замедлить падающий газ, и падение будет увеличиваться. Существует только один уровень падения газа, не слишком высокий и не слишком малый, при котором рентгеновское излучение и газ находятся во взаимном равновесии.
«Эта картина падения газа и рентгеновского излучения не давала мне покоя — замечает К. Торн. — Я хорошо знал, что если попытаться удержать плотную жидкость на Земле, такую, как жидкая ртуть, с помощью менее плотной жидкости, такой, как вода, находящаяся ниже, то языки ртути быстро проложат себе в воде дорожки вниз, и ртуть моментально проскочит вниз, а вода поднимется наверх. Это явление называется нестабильностью Рэлея-Тейлора. В картине Зельдовича рентгеновские лучи подобны воде, имеющей малую плотность, а падающий газ — плотной ртути. Не «проедят» ли себе дорогу языки газа сквозь рентгеновские лучи, и не будет ли после этого газ свободно падать вдоль этих языков, разрушая саморегулирующийся поток Зельдовича?»
Тщательный расчет, проведенный в соответствии с физическими законами, помог бы ученому узнать, происходит ли все это в действительности. Однако подобный расчет был бы очень сложным и отнял много времени, поэтому вместо того, чтобы делать его, Торн решил поговорить об этом с Зельдовичем. Разговор состоялся в Москве, в 1969 г.
«Я задал вопрос, Зельдович выглядел немного смущенным, но его ответ был уверенным: «Нет, Кип, этого не происходит. В рентгеновских лучах нет языков. Поток газа стабилен». «Откуда вы знаете, Яков Борисович?» — спросил его я. Удивительно, но ответа я не смог получить. Казалось ясным, что Зельдович (или кто-то еще) проделал детальный расчет или эксперимент, показывающий, что рентгеновское излучение может оказывать давление на газ без образования языков Рэлея-Тейлора, разрушающего это давление. Но Зельдович не мог мне указать на такой расчет или эксперимент, описанный в опубликованной работе, не мог он мне описать и физику происходящего. Как это было для него нехарактерно!»
Несколькими месяцами позже Торн путешествовал с Колгейтом в горах Калифорнии. Он вспоминает: «Колгейт, один из лучших экспертов в Америке по течению жидкости и излучению, был глубоко вовлечен в американский проект супербомбы на его последнем этапе и был одним из тех трех ливерморских физиков, которые смоделировали схлопывание звезд на компьютере. Я поставил перед Колгейтом тот же самый вопрос, который раньше задавал Зельдовичу, и мне был дан тот же самый ответ: поток устойчив; газ не может обойти силы давления рентгеновского излучения образованием языков.
«Откуда ты знаешь, Стирлинг?» — спросил я. «Это было показано», — ответил он. «Где я могу найти этот расчет или результаты эксперимента?» — спрашиваю я. «Не знаю»…
«Это очень странно, — заявил я Стирлингу. — Зельдович сказал мне а точности то же самое — поток стабилен. Но он, как и ты, не представил мне никаких доказательств».
«О! Это очаровательно. Значит, Зельдович действительно знал», — ответил Стирлинг. И тогда я все понял. Я не хотел знать, но аывод напрашивался сам собой. ИдеяТел-лера-Улама, судя по всему, состояла в использовании рентгеновского излучения, испущенного в первую микросекунду начала распада (атомной бомбы), для того, чтобы помочь сжать и поджечь термоядерное горючее супербомбы. То, чтоэтодей-ствительно было частью идеи Тел-лера-Улама, было подтверждено в 80-х несколькими открытыми публикациями в Америке, иначе я бы об этом здесь не упоминал».
«Где начало того конца, которым оканчивается начало?»
Святослав Логинов
ЧАСЫ
У Севодняева остановились часы. Он купил их два месяца назад и с тех пор уже трижды ремонтировал. Теперь они остановились окончательно.
— Дешевле новые купить, — сказал знакомый мастер, возвращая замолкший механизм.