Марио Ливио - От Дарвина до Эйнштейна. Величайшие ошибки гениальных ученых, которые изменили наше понимание жизни и вселенной

Илл. 21

Стоит ли говорить, что предсказание уровня резонанса в углероде, которое сделал Хойл, произвело сильное впечатление и на Вилли Фаулера. Сотрудничество Хойла и Фаулера и семейной команды астрономов Джеффри и Маргерит Бербидж привело к появлению одной из самых известных астрофизических работ. В 1957 году вышла фундаментальная статья Бербиджа, Бербидж, Фаулера и Хойла [324], которую часто называют B 2FH, где приводилась общая теория синтеза в звездах всех элементов тяжелее бора. Кстати, когда Джони Митчелл в своей песне «Вудсток» пела «Мы – звездная пыль», то всего-навсего излагала слушателям краткий стихотворный пересказ статьи Хойла 1954 года и статьи B 2FH. Четыре исследователя, опираясь на обширные астрономические данные о распространенности тяжелых элементов в звездах и метеоритах, присовокупили к ним важнейшие ядерно-физические данные экспериментов и испытания водородной бомбы на атолле Эниветок в Тихом океане 1 ноября 1952 года и подтвердили свои теоретические расчеты. Они описали ни много ни мало восемь ядерных процессов, синтезирующих элементы в звездах, и определили разные астрофизические условия, в которых эти процессы происходят. В статье B 2FH совершенно справедливо отмечено, что данные наблюдений, согласно которым «звезды сильно различаются по химическому составу», – это сильный довод в пользу теории звездного нуклеосинтеза в противоположность представлению о том, что все элементы были созданы в момент Большого взрыва.

Да, это был сильный ход. Пространная – на 108 страниц – статья начиналась с романтической нотки: двух противоречащих друг другу цитат из Шекспира о том, правят ли звезды человеческой судьбой. Первая, из «Короля Лира», гласит: «В небе звезды судьбою нашей сверху руководят» (пер. М. Кузмина), далее следует «однако, возможно» – и вторая цитата, из «Юлия Цезаря»: «Не в звездах, нет, а в нас самих ищи причину, что ничтожны мы и слабы» (пер. П. Козлова). Кончается статья призывом к наблюдателям делать все возможное, чтобы определить относительную распространенность в звездах разных изотопов , поскольку именно с их помощью можно будет проверить, верны ли различные схемы ядерных реакций. На илл. 22 приведена групповая фотография, снятая в Институте теоретической астрономии в Кембридже в 1967 году. Фред Хойл – в середине второго ряда, слева от него – Маргерит Бербидж. В середине первого ряда – Вилли Фаулер, справа от него – Джефф Бербидж.

Однако на один вопрос статья B 2FH ответить не сумела. Как ни старались Хойл и его коллеги, они не сумели подтвердить, что самые легкие элементы действительно формируются внутри звезд. Дейтерий, литий, бериллий и бор были слишком нестойки, а жар в недрах звезд – так высок, что эти элементы в ходе ядерных реакций не создавались, а разрушались. Сложности возникли и с гелием, вторым по распространенности элементом в космосе. Казалось бы, это неожиданно, поскольку звезды вырабатывают гелий, и это бесспорно. Ведь слияние четырех атомов водорода в гелий, как-никак, служит главным источником энергии для большинства звезд вроде Солнца! Трудности возникли не с синтезом гелия как таковым, а с тем, чтобы синтезировать достаточное его количество. Подробные подсчеты показали, что звездный нуклеосинтез предсказывает уровень распространенности гелия в космосе всего в 1–4 %, а наблюдаемое его количество – 24 %. А значит, единственной строительной площадкой для самых легких элементов, как и предполагали Гамов и Альфер, становился Большой взрыв.

Наверное, вы заметили, что история о генезисе элементов – «история вещества», как выражался Хойл, – содержит своего рода «компромисс космического масштаба». Гамов хотел, чтобы все элементы были созданы в течение нескольких минут после Большого взрыва («на это ушло меньше времени, чем нужно, чтобы приготовить утку с жареной картошкой»). Хойл хотел, чтобы все элементы «выплавлялись» в недрах звезд, в долгом процессе звездной эволюции. Природа предпочла золотую середину: легкие элементы вроде дейтерия, гелия и лития и в самом деле синтезировались в результате Большого взрыва, однако все более тяжелые элементы, а в особенности необходимые для жизни, были изготовлены в недрах звезд.

Хойлу даже представился случай изложить свою «историю вещества» в Ватикане. За несколько месяцев до выхода в свет статьи B 2FH Папская академия наук и Ватиканская обсерватория организовали в Ватикане научную конференцию о «звездных популяциях». Приглашенных было всего десятка два, и в их число вошли самые выдающиеся астрономы и астрофизики того времени. О своих результатах в области синтеза элементов докладывали и Хойл, и Фаулер [325], а Хойла попросили также выступить с кратким заключительным словом и подвести итоги конференции с точки зрения физики [326]. Голландский астроном Ян Оорт сделал то же самое с точки зрения астрономии. На открытии конференции 20 мая 1957 года участники встретились с Папой Пием XII. На илл. 23 видно, как Хойл пожимает Папе руку. Справа от Хойла спиной к нам стоит Вилли Фаулер, а справа от Папы лицом к нам – Вальтер Бааде.