Это произошло на заседании Королевского астрономического общества в Берлингтон-Хаусе в пятницу 11 января. Всего лишь 45 минут коренным образом изменили судьбы двух людей и задержали развитие астрофизики на тридцать лет. Сотня известных ученых, выходя из зала, возбужденно обсуждали происшедшее, но вряд ли кто-то тогда понимал до конца, что же именно произошло. Итак, в 18.15 застенчивый 24-летний астрофизик из Кембриджа Субрахманьян Чандрасекар поднялся с места и доложил о своем открытии, которое никто не замечал в течение почти пяти лет.

Все, о чем говорил Чандра, шло вразрез с традиционными представлениями астрофизики. Он прекрасно понимал, что это может вызвать неодобрение, резкую критику и даже категорические возражения. Как ученый он отчаянно рисковал, но не волновался. Несмотря на молодость, Чандра был уже зрелым исследователем. Первые свои лекции Чандра прочитал в 18 лет в Президентском колледже в Мадрасе, где он регулярно выступал на коллоквиумах в присутствии известных ученых. И в Индии его считали гением, а в Берлингтон-Хаусе он получил для доклада тридцать минут (большинству обычно давали четверть часа).

Трудно было найти двух более непохожих друг на друга людей, чем Эддингтон и Чандра. Чандра — невысокий, безукоризненно одетый молодой индиец — был ангельски красив и так смугл, что выглядел темнокожим. Отбрасывая со лба свои блестящие волосы, Чандра держался с аристократизмом брамина. Поведение Чандры, излучавшего юношескую чистоту и скромность, контрастировало с высокомерием Эддингтона.

Эддингтон — тогда ему было пятьдесят два года — был профессором астрономии и экспериментальной философии; он получил практически все научные награды. Высокий, прямой как палка, с тонкогубым и бледным лицом и с совершенно симметрично расположенным пенсне, Эддингтон в своем помятом костюме-тройке, с карманными часами в нагрудном кармане и с нарочито изысканной небрежностью, имел вид типичного оксфордско-кембриджского профессора. Он держался как классический британец в период расцвета империи. Кроме того, Эддингтон был известен своим беспощадным и острым языком. Многие приходили просто посмотреть на его выступления, и он никогда никого не разочаровывал.

Великое открытие Чандры относилось ни больше ни меньше как к описанию конца Вселенной. Что произойдет со звездами, когда они полностью выжгут свое топливо? Астрофизики полагали, что они будут сжиматься и сжиматься, пока не станут маленькими и плотными белыми карликами с массой, равной массе Солнца, а по размеру — не больше Земли. Но что произойдет потом? Несколько раньше, в 1931 и 1932 годах, Чандра уже опубликовал две статьи о белых карликах. В них рассматривалась задача, поставленная в важнейшем труде Эддингтона «Внутреннее строение звезд», вышедшем в 1926 году. Однако на работы молодого индийца никто не обратил внимания.

В 1931 году, когда была опубликована его первая статья о белых карликах, Чандре было только 10 лет. Он написал ее в начале обучения в аспирантуре в Кембридже, даже не успев как следует отредактировать. В следующей статье он изложил свои аргументы более внятно. Но научная общественность все равно их не заметила. Никто не поддержал Чандру — ни Эддингтон, ни его научный руководитель Ральф Фаулер, ни его новый друг Эдвард Милн, профессор математики в Оксфорде. Возможно, они пытались уберечь неопытного юношу от публикации статьи со столь странными выводами. Или это была профессиональная ревность, и они пытались отстоять свои представления о космосе. А может, была еще более неприглядная причина, связанная с цветом кожи Чандры и его национальной принадлежностью. Сейчас себе такое нельзя даже и представить, но во времена британского владычества в Индии англичане были твердо убеждены в своем превосходстве. Разве могли они допустить, чтобы молодой человек из колонии их чему-либо учил?

Чандре казалось, что в ту морозную январскую пятницу поезд из Кембриджа в Лондон шел бесконечно долго. Не то чтобы он волновался перед выступлением в таком представительном собрании, как Королевское астрономическое общество. Он выступал там уже шесть или семь раз, и все его доклады были благосклонно приняты и своевременно опубликованы в ежемесячных изданиях этого общества.

Но в тех статьях Чандра придавал законченную форму результатам исследований других ученых, лишь дополняя их некоторыми деталями. Такую работу выполняют новички, доказывая свою научную состоятельность. Зато последняя статья была посвящена его собственному революционному открытию! Чандру переполняли надежды.

Однако что-то было не так. В предыдущий день секретарь Королевского астрономического общества доверительно сообщил Чандре, что после него будет выступать Эддингтон. По названию доклада Чандре стало ясно, что Эддингтон коснется его открытия, и он забеспокоился, не раскритикует ли Эддингтон его теорию. Встретившись с ним за день до своего выступления, Эддингтон отказался раскрыть содержание своего доклада, но договорился о предоставлении Чандре дополнительного времени для выступления, понимая важность его сообщения. Потом Чандра с досадой вспоминал, что Эддингтон часто встречался с ним и обсуждал его результаты, но никогда не рассказывал о статье, над которой работал тогда сам. Впрочем, критика на таком представительном собрании как раз и означала бы важность его открытия. Чандра совершенно не представлял себе, что произойдет на самом деле.

Кутаясь в темное пальто и подняв воротник для защиты от холодных январских ветров, Чандра взял такси от станции Ливерпуль-стрит до Южного Кенсингтона. Всегда перед заседанием Королевского общества он обедал со своим приятелем Уильямом Мак-Кри, веселым черноволосым молодым человеком с подстриженными усами. Мак-Кри был на шесть лет старше Чандры; он читал лекции по математике в Имперском колледже и тоже был учеником Фаулера. Защитив в 1929 году докторскую диссертацию, посвященную строению внешних слоев Солнца, он был несколько более осведомлен об академических нравах и пытался успокоить Чандру. Мак-Кри уверил его, что заседание Королевского общества — это великолепная возможность продемонстрировать свой потрясающий результат, и последующая дискуссия будет для Чандры очень полезна.

После обеда они прямиком направились в Берлингтон-Хаус и оказались там в четыре часа как раз к чаю. Чандре не терпелось услышать об исследованиях других ученых и узнать последние новости. И тут появился Эддингтон. Высокомерно кивая направо и налево, он двигался через прихожую подобно Моисею, перед которым расступилось Красное море. Мак-Кри знал Эддингтона по совместной работе в Кембридже. Чандра спросил его о своем выступлении. Не останавливаясь и даже не поприветствовав Чандру, Эддингтон изрек с насмешкой: «Вас ждет сюрприз». Резкость Эддингтона неприятно удивила Чандру. Такое поведение Эддингтона напоминало произошедшее в 1931 году, когда Чандра впервые увидел этого великого человека. Эддингтон, в ответ на замечания своего главного соперника Джеймса Джинса о связи массы звезды и ее яркости, вскочил и рявкнул: «Бессовестный лгун!»

Конференц-зал с белыми стенами и с высоким потолком казался пугающе огромным.[1] В 16.25 публика стала потихоньку просачиваться в зал, который постепенно заполнился массой накрахмаленных белых рубашек, галстуков и темных пиджаков. Ряды мест с одним узким проходом тянулись вверх, как в театре. На подиуме стоял длинный стол с креслами, где сидел президент и другие ведущие ученые, рассматривающие аудиторию. Стены были увешаны портретами бывших президентов общества и великих астрономов, над президентским креслом висел портрет Ньютона, а на стене справа — портрет знаменитого английского астронома, сэра Уильяма Гершеля, открывшего Уран. Не было ни одного окна, и постепенно становилось невыносимо душно. Первый ряд был зарезервирован для таких выдающихся членов академии, как Эддингтон, Фаулер и Джинс. Во втором ряду сидел Милн, автор теории звездных атмосфер, по которой Чандра написал несколько собственных работ. Молодые ученые, Чандра и Мак-Кри, сидели далеко сзади. Во время лекции о составе воздуха на Венере кто-то пробормотал: «Венера — это не важно, но вот есть ли воздух здесь?»

Зал был переполнен. Тут находились почти все известные британские астрономы и астрофизики. Эти ежемесячные встречи были интересны не только ученым. Яростные дебаты были популярным зрелищем, и только на первый взгляд это казалось игрой, в которой каждый использовал свое остроумие, чтобы заманить противника в ловушку или доказать свое превосходство. На публике такие признанные ораторы, как Эддингтон, не давали спуска никому, но все это делалось в самых изысканных выражениях. Тем не менее едкое остроумие Эддингтона часто воспринималось болезненно.

Враждебность спорщиков перехлестывала все границы приличий. Рецензент замечательной книги Г. X. Харди «Апология математики» писал: «Похоже, участники дискуссии прикладывают максимальные усилия, чтобы уязвить друг друга днем, зато вечером вместе пообедать».

В 16.30 президент Фредерик Джон Мэриан Стрэттон открыл собрание. Стрэттон, глава астрофизиков в Кембридже и директор лаборатории физики Солнца, производил эффектное впечатление. У него был образцовый, практически военный порядок в отчетах, недаром его прозвали Полковник Стрэттон. Но друзья называли этого невысокого, полного человека в мятом, наглухо застегнутом костюме, с большим удовольствием веселящегося в компании военных, Толстяком. Многие из его бывших студентов занимали престижное положение в астрономическом сообществе.

Чандра хорошо помнил свою первую встречу со Стрэттоном. Это было в саду на вечеринке у Эддингтона в мае 1933 года. Эддингтон специально пригласил Чандру для беседы со своим близким другом, известным американским астрофизиком Генри Норрисом Расселом, приехавшим в Кембридж из Принстонского университета. К радости Чандры, Рассел одобрил его последние расчеты газовых сфер. Эта работа заинтересовала их общего друга Милна. Чандра с гордостью написал отцу, что «хорошо провел время, обсуждая с великими учеными серьезные проблемы». Тогда Чандра чувствовал поддержку Эддингтона, но и почему бы великому человеку ему не покровительствовать? Эддингтон и Рассел были ведущими фигурами в британской и американской астрономии, они могли помочь сделать карьеру или ее разрушить. После этой встречи Чандра стал чувствовать себя более уверенно.

Одним из первых пунктов повестки собрания Астрономического общества было награждение Милна золотой медалью за его достижения, и Чандру это очень обрадовало. Эддингтон часто сильно оскорблял Милна, и это отразилось на его карьере и личной жизни. Милн говорил Чандре, что всегда считал свои познания в математике недостаточными, поскольку его обучение в университете прервала мировая война. Эддингтон знал о неуверенности Милна. При обсуждении результатов он часто находил ошибки даже в, казалось бы, правильных математических расчетах Милна. Как-то раз Милн сказал Чандре, что Эддингтон «выпил всю его кровь».

Выступлению Чандры предшествовали шесть пятнадцатиминутных докладов с комментариями к ним. Наконец в 18.15 Стрэттон пригласил на кафедру Чандру. К этому времени воздух в зале стал сырым и тяжелым, почти тропическим, как в тот июльский день, когда почти пять лет тому назад Чандра отправился из Бомбея в долгое океанское путешествие на Британские острова.

Астрофизики девятнадцатого столетия считали, что звезды приобретают стабильные размеры, когда давление силы тяжести, направленное внутрь, уравновешивается давлением газовых частиц звезды, направленным наружу, и давлением света, который звезды излучают. Но по мере того как звезда стареет и выжигает свое топливо, она гаснет, влияние силы тяжести начинает перевешивать, сжимая звезду до плотного шара. Может ли звезда коллапсировать полностью? Конечно, трудно представить, что такой огромный объект, как звезда, превращается в ничто.

В 1926 году коллега Эддингтона профессор Ральф Фаулер предложил использовать для решения проблемы квантовую механику. Фаулер был первым физиком-теоретиком в Англии, который понял значение квантовой механики, и единственным, кто связал астрофизику с современной физикой. В то время физики считали астрофизику застойной наукой. Физики придумывали потрясающие теории, описывающие непредсказуемый квантовый мир, а астрофизики оставались стойкими приверженцами классической теории. Физики более всего хотели выяснить причину свечения звезд — то есть понять, почему они горят, что является для них топливом? Предполагалось, что энергия звезд порождается ядрами атомов, но до открытия нейтрона в 1932 году никто не знал, каким именно образом. Астрофизики обходили эту проблему стороной. Применяя один из замечательных законов новой квантовой теории, Фаулер показал, что ядро звезды может предотвращать гравитационное сжатие, и она после определенного момента перестает сжиматься и мирно умирает, оставаясь видимой.

Но Чандра понял, что решение Фаулера было неполным, поскольку он не учел специальную теорию относительности Эйнштейна, полагающую скорость света постоянной. Применив релятивистскую теорию к результатам Фаулера, Чандра получил совершенно необычайный результат: верхний предел для масс белых карликов. Ему потребовались лишь десять минут, чтобы рассчитать это, но весь остаток пути в Англию он ломал голову над следствиями сделанного вывода. Чандра обнаружил нечто новое, но не понимал, что означает этот предел и чем закончится процесс сжатия звезды. Был только один неизбежный, хотя и почти невообразимый вывод из его расчетов: белые карлики с массой больше этого предела просто не могут существовать. Их собственная гравитация сожмет их до полного исчезновения.

Помимо расчета предельной массы, открытие Чандры подтверждало сценарий Эддингтона, приведенный в одной из его книг, который тот отверг как абсурдный, — получалось, что белые карлики не могут закончить свое существование как твердые тела конечного объема, но должны коллапсировать полностью. Чандра решил проблему Эддингтона. Стоя на подиуме под высоченным куполообразным потолком, маленький темнокожий индиец вглядывался в море накрахмаленных рубашек, темных жакетов и европейских лиц. Наконец-то он увидел компетентную аудиторию. Это был замечательный момент — Чандра понял, что он сделал в свои 19 лет солнечным летним днем на пути между двумя различными мирами, двумя цивилизациями, двумя различными культурами.

Он, наверное, тогда переживал эмоции, схожие с теми, что переполняли молодого клерка патентного бюро Альберта Эйнштейна, который в 1905 году в сонном Берне разработал специальную теорию относительности. Ведь он, Чандра, проник в тайны судеб звезд и всего человечества. И подобно Эйнштейну, он был убежден, что современные великие ученые его времени слишком консервативны, и только он видит истину.

Молодой человек слегка ослабил воротник и стер капли пота со лба. В комнате без окон было жарко, ведь она была плотно закрыта от январских ветров, свистевших снаружи. Глядя на часы, Чандра открыл последнюю страницу своего доклада и уверенным тоном прочитал заключение: «Эволюция звезд с малыми массами должна существенно отличаться от эволюции звезд с большими массами. <…> Звезды с малой массой становятся белыми карликами и постепенно полностью гаснут. Звезды с большой массой, сжимаясь, минуют фазу белого карлика, и можно только гадать о том, что с ними происходит дальше». Он закончил, собрал бумаги и вернулся на свое место в конце зала. Ему казалось, что он шел целую вечность.

Скорее всего, он думал, что это выступление станет началом его блестящей карьеры — ведь он выложился весь и сделал все, что мог.

Началось обсуждение доклада Чандры. Милн сравнил свои исследования белых карликов с результатами Чандры и заявил, что работа Чандры является лишь малой частью его собственных работ. Чандра рассеянно слушал и ждал, что скажет Эддингтон, который держал паузу и создавал драматическое напряжение. Но наконец тот поднялся из первого ряда, шагнул на подиум, повернулся, поднял голову и начал: «Не знаю, выйду ли отсюда живым!» Он заявил, что основы теории Чандры абсолютно неверны. Нет такой величины, утверждал Эддингтон, как верхний предел масс белых карликов. Все от удивления открыли рот. Чандра был шокирован. Правильно ли он понял Эддингтона? Ведь из его слов следовало, что работа Чандры не представляет никакого интереса.

В основном Эддингтон ссылался на труды Фаулера, в которых нет никаких ограничений на массы белых карликов — они всегда мирно умирают вместо того, чтобы исчезнуть. Это Эддингтону было больше по вкусу. Он похвалил Фаулера за то, что тот вытащил астрофизику из хаоса, а Чандру высмеял за попытку создать астрофизикам множество проблем. Ничего похожего на игру с соблюдением правил — то был прямой удар в лицо, и Чандра это сразу почувствовал.

Однако молодой индус, по существу, решил очень важную проблему, поставленную Эддингтоном, который ничего не потерял бы, сказав: «Да, я только пошутил в 1926 году, предполагая, что звезды могут полностью разрушиться. А теперь этот блестящий молодой человек показал, что такой сценарий действительно возможен. Мы с ним собираемся исследовать этот неожиданный результат». Конечно, такие великие ученые, как Харди и Эйнштейн, так бы и сделали. Репутация Эддингтона была не ниже. Разве Эддингтон не помог Чандре в прошлом году? Чтобы ускорить трудоемкие числовые вычисления, Эддингтон использовал все свое влияние, и Чандра получил первоклассный механический калькулятор. Так что же произошло? Почему Эддингтон не сказал Чандре раньше, что он не согласен с его результатами? На этом собрании разброс мнений был настолько сильным, что сарказм и цинизм участников вышли за уровень обычных дискуссий в Королевском обществе.

Чандра вспоминал все свои разговоры с Эддингтоном. «Я ведь говорил с ним о жизни звезд, о том, что у массивных звезд эволюция совсем иная, и все это мы обсуждали». Казалось, что Эддингтона эти обсуждения очень интересовали, но теперь Чандра осознал двуличность великого ученого.

Намерения Эддингтона стали понятны, когда он заявил: «Я думаю, что должен существовать закон природы, который не позволит звезде вести себя таким абсурдным образом». Другими словами: «К черту физику». Огорченный, Чандра понял, что у этого человека, несмотря на его невероятную интуицию, всегда было превратное мнение о физике. В то время как физики с энтузиазмом неслись по волнам квантовой теории с ее странностями, противоречиями, неопределенностями, астрофизика погрязла в трясине устоявшихся концепций. Астрофизики отказывались принимать математические выводы физических теорий, ведущие в невероятные области квантовой механики, и игнорировали предсказания судеб звезд, опрокидывающие утвердившиеся взгляды на Вселенную. В науке существовало неписаное правило — если теория предсказывает, что наблюдаемая величина оказывается бесконечно большой, это явно означает несостоятельность теории. Как любил говорить Альберт Эйнштейн: «В природе существуют только две бесконечные вещи: Вселенная и человеческая глупость, правда, насчет первого я не уверен». Такие астрофизики, как Эддингтон, просто не могли поверить, что огромная звезда способна когда-нибудь стать бесконечно малой.

Чандра был глубоко разочарован. Он видел, что аудитория полностью поддерживает Эддингтона, даже его друг Мак-Кри. Как же такое могло быть? Ведь всего несколькими часами ранее Мак-Кри был с ним согласен, а сейчас он пробормотал: «Похоже, Эддингтон прав». Что же произошло? Почему никто не возразил Эддингтону? Чандра попытался отмести обвинения, но, к его изумлению, круглолицый президент Стрэттон не дал ему слова. Вместо этого он опустил занавес первого акта противостояния Чандры и Эддингтона: «Аргументы доклада должны быть тщательно проверены, прежде чем мы вернемся к его обсуждению». «Авторитет Эддингтона был так велик, что люди безоговорочно ему поверили, — с грустью вспоминал Чандра. — Он высмеял мою теорию и выставил меня дураком. Проходя мимо меня, все присутствующие говорили: „Очень плохо. Очень плохо“».

Это судьбоносная дискуссия продолжалась лишь несколько минут. Каждое выступление обязательно публиковалось, и автор этой книги пытался понять, почему Эддингтон так жестко атаковал Чандру, да еще и без всякого предупреждения. Аргументация Эддингтона была совершенно неубедительна, но никто в аудитории не задал ни единого вопроса. По словам Мак-Кри, если бы не Эддингтон, а кто-то другой высказал подобные аргументы, и он и его коллеги, несомненно, выступили бы с возражениями. Но, несмотря на сомнительность утверждений Эддингтона, академическое сообщество решило поддержать своего признанного собрата. Такова была сила личности Эддингтона, имевшего высочайшую научную репутацию. Позднее Чандра говорил с горечью, что лишь один раз Эддингтон повел себя недостойно, а именно на его выступлении 11 января. Эддингтон так и не признался в этом, а Чандра никогда не забывал тот хохот, который сопровождал хорошо отрежессированный спектакль Эддингтона.

Чандра был поражен. Он знал, что Эддингтон понял его открытие даже лучше, чем кто-либо другой. Эддингтон обладал потрясающей способностью проникновения в суть проблем и поразительной интуицией, но категорически отказывался от рассмотрения явлений с точки зрения современной физики. Вскоре после 11 января, в Тринити-колледже, Эддингтон сказал Чандре: «Вы смотрите на вещи с высоты звезд. Я же смотрю на них с поверхности Земли». Чандра удивленно спросил: «Разве это не одно и то же?» Эддингтон твердо ответил: «Нет». Чандра вспоминал: «Такова была его позиция: он был уверен, что природа должна соответствовать его теориям». Таких же взглядов придерживалось и большинство других астрофизиков.

В ту пятницу вечером, возвращаясь в Кембридж, Чандра в ответ на реплику Милна «Нутром чувствую — Эддингтон прав» пробурчал: «Мне жаль, что вы не чувствуете это другим местом». Милн ликовал, потому что его собственная теория строения звезд противоречила тому, что звезды исчезают в небытии. По его мнению, что-то должно было предотвратить их полный коллапс. После бесед с Чандрой в 1934 году Милн стал соглашаться с выводами индийца. «Но когда Эддингтон сказал, что формула [для верхнего предела масс белых карликов] неправильна, Милн был рад». Вскоре он написал, что будет игнорировать теорию Чандры — не важно, верна она или нет.

Возвратившись в Тринити далеко за полночь, Чандра не пошел к себе, а направился в профессорскую и, встав перед большим камином, долго смотрел на огонь, вспоминая события прошедшего дня. До 18.45 он был счастлив и уверен в себе — ведь он совершил важное научное открытие! В красном свечении углей он видел лицо Эддингтона и мысленно обращался к событию, уничтожившему все его надежды. Это было «совершенно неожиданно и почти разрушило мою веру в себя как ученого». Неужели все было напрасно — и жертвы, которые принесла семья, посылая его из Индии в Кембридж, и трогательное прощание на пристани в Бомбее…

Через год после приезда в Англию он узнал, что его любимая мать умерла. Но уже через два дня после ее смерти ему пришлось встретиться с Эддингтоном. Несмотря на глубокую скорбь, он не мог отложить эту встречу. Рабочий кабинет Эддингтона находился в его доме рядом с обсерваторией. Великий человек сидел за письменным столом спиной к окну, выходящему в прекрасный сад. Комната была полна табачного дыма, который смешивался со сладким запахом яблок. Эддингтон всегда любил яблоки, причем съедал их полностью, с сердцевиной. Несмотря на подавленное состояние, Чандра произвел хорошее впечатление на Эддингтона. Теперь он стоял перед огнем, повторяя про себя известные строки Томаса Элиота: «Так вот и кончится мир. Так вот и кончится мир: не с треском, но уныло». Он получил сильный удар, но повержен не был — ведь всегда Чандра и Милн с сарказмом говорили об Эддингтоне, как о воплощении дьявола.

Чандра никогда не забудет того унижения, которое испытал в тот день. Он всегда был убежден в своей правоте, а потому не понимал, почему Эддингтон разбил его доводы и унизил так жестоко. Но ведь действительно, как можно было допустить, чтобы 19-летнему индийскому юноше удалось совершить открытие, которое ускользнуло от величайших умов европейской астрофизики! Чтобы понять, как все это случилось, нам придется вернуться в то время, когда британское правление в Индии стало проявлять признаки слабости и молодые индийцы осмелились заявить о своих правах.

Для честолюбивого и способного Чандры наука была прекрасным способом прорваться через барьеры, установленные Британской империей. Он был ярым патриотом, но понимал, «что индийцы обязаны достичь совершенства в какой-нибудь из областей, которую уважают во всем мире». До конца жизни Чандра помнил день 27 апреля 1920 года, хотя ему тогда было всего 9 лет, когда он узнал от матери, что «вчера в возрасте 32 лет умер известнейший индийский математик Рамануджан».

История Сринивасы Рамануджана подобна волшебной сказке. Скромный клерк Главной бухгалтерской конторы в Мадрасе в январе 1913 года послал письмо Г. X. Харди в Тринити-колледж (Кембридж), изложив некоторые свои математические идеи, и предложил вместе над ними подумать. Это заинтересовало Харди, и шесть месяцев спустя Рамануджан был приглашен в Тринити-колледж. Здесь он мог, не беспокоясь о заработке, заниматься наукой. В марте 1918 года он стал первым индийцем, принятым в Королевское общество, что являлось высшей честью в британском научном сообществе. Той же осенью он был избран членом Тринити-колледжа и получил возможность в течение следующих трех лет заниматься исключительно математикой. Уже тогда Рамануджан считался одним из самых известнейших математиков столетия, во многом благодаря Харди. Волшебная сказка о том, как его соотечественник попал «из грязи в князи», воодушевила Чандру и вселила в него надежду, что и он сможет «разбить оковы интеллектуального рабства и достичь тех же высот, что и Рамануджан».

Чандра родился 19 октября 1910 года в Лахоре, который был тогда столицей провинции Пенджаб британской Индии, а теперь находится на территории Пакистана. Отец Чандры работал помощником аудитора северо-западных железных дорог, и его первый сын получил имя деда Чандрасекар, что на санскрите означает «луна». С восьми лет Чандра жил в Мадрасе. Он рос в семье свободолюбивых тамильских браминов, что означало принадлежность к высшему сословию, и его всегда окружали слуги. Чандра, три его брата и шесть сестер обязаны были лишь только хорошо учиться. Сестра Чандры Видия говорила: «Наш дом действительно был похож на образовательное учреждение. Все постоянно читали книги или обсуждали наиболее интересные научные проблемы». Важность образования и интерес к наукам типичен для браминов, для них знание значит намного больше, чем богатство.

Начиная с 1850-х годов Индия была бриллиантом в короне Британской империи, поэтому внедрение британской системы образования считалось краеугольным камнем колониальной политики. Вдова Чандры Лалита подчеркивала, что окончательной целью этой политики было «не просто образование для мелких клерков». Появились высокообразованные молодые индийские джентльмены, большей частью из браминов. По словам Лалиты, образование открыло для индийцев «окно на Запад». Именно воздействие западной культуры привело к подъему во всех сферах интеллектуальной деятельности, особенно в науке, возникло политическое движение за независимость Индии.

Лалита хранит все, что связано с Чандрой. В свои 90 лет она похожа на птичку — крошечная женщина с овальным лицом, волнистыми седыми волосами и с круглыми очками, твердо сидящими на тонком носу. В юности же она была удивительной красавицей, носила длинную косу. Да и сейчас ее энтузиазм, улыбка и энергичная речь совсем не соответствуют возрасту. Лалита всегда считала, что история Чандры неразрывно связана с историей Индии. «Причиной появления таких ученых, как Рамануджан, Бозе и Чандра, было возрождение в Индии, которое началось в 1910 году, — утверждает она решительно. — Вы должны начать свой рассказ именно отсюда. Страна была готова к переменам. То было решающее время. Мохандас Ганди собирался возвратиться из Южной Африки».

В 1910 году, когда родился Чандра, Ганди был за границей — к тому времени он жил в эмиграции уже в течение двух десятилетий. В юности ему посоветовали поехать в Англию, получить юридическое образование и стать адвокатом. Но в Европе индиец неизбежно оказывался изгнанником. Позднее Ганди писал: «Я непрерывно думал о своем доме, о родине. Любовь моей матери всегда была со мной. Ночью слезы текли по моим щекам, и воспоминания о семье не давали заснуть. Все было чужим, странным и непонятным». Ганди выучил несколько европейских языков, занимался танцами и играл на скрипке. Он много читал, изучал христианство, индуизм, теософию, стал убежденным пацифистом.

Вернувшись в Индию в 1891 году, Ганди понял, что у него практически нет шансов найти работу на родине. Тогда он уехал в Южную Африку и прожил двадцать лет в Дурбане и Йоханнесбурге, работая адвокатом. Все это время он боролся с дискриминацией индийцев. Именно тогда он понял: цель его жизни — борьба за радикальные изменения в Индии методом ненасильственного сопротивления власти. Считается, что борьба Индии за независимость началась 28 декабря 1885 года, когда состоялось первое заседание Индийского национального конгресса, но лишь после Первой мировой войны это движение стало серьезной силой. Полмиллиона индийцев отправились воевать в Европу, и увиденное там их поразило. Участие Индии в этой войне вселило в индийцев чувство гордости и уверенность в себе.

Приехав из Южной Африки в 1915 году, Ганди бросил работу адвоката. Он стал вести аскетический образ жизни, отказался от собственности, оделся в простую домотканую одежду индийского крестьянина. Скоро его начали называть Махатма, то есть «великая душа». После войны вместе с талантливым поэтом Локаманьей Тилаком Ганди увлеченно возрождал индийские традиции и сделал первые шаги к разрушению кастовой системы. Поначалу британская администрация не считалась с Ганди. Вот как в 1917 году министр по делам Индии Эдвин Сэмюэль Монтэгю презрительно описал Ганди: «Одетый как кули, отказавшийся от карьеры, витающий в облаках — просто абсолютный фантазер». Это описание говорило о поразительной недооценке личности Ганди.

Британцы отвечали на растущее движение за независимость все более и более жестко. Особенно ненавистным в Индии стал закон Роулетта, согласно которому власти могли арестовывать и подолгу держать в тюрьмах всех подозреваемых в антиправительственной деятельности и проводить суды за закрытыми дверями. После принятия этого закона в стране поднялась волна демонстраций. Власти запаниковали и отдали приказ применять оружие против демонстрантов. В сикхской столице Амритсаре в Пенджабе солдаты британской армии расстреляли безоружную толпу, собравшуюся на мирный митинг. Это стало последней каплей. Народ Индии, много лет терпевший власть англичан, восстал.

Живший тогда в Мадрасе юный Чандра поначалу мало интересовался политикой. Самым важным в его семье считались образование и научная деятельность. Дедушка Чандры Раманатан Чандрасекар был преподавателем математики в колледже в Визагапатаме (теперь Висакхапатнам), который находился на расстоянии приблизительно 580 километров к северу от Мадраса. Он умер в год, когда родился Чандра. Раманатан оставил множество книг по математике, и Чандра особенно дорожил теми, что были написаны его дедом. У Раманатана было 10 детей, двое из которых обладали выдающимися способностями.

Отец Чандры Чандрасекар Субрахманья Айяр был старшим из детей Раманатана. Образцовый студент в колледже своего отца, а потом и в Окружном колледже, Айяр стал государственным служащим в Индийском департаменте аудита. Он работал в отделении железных дорог и часто ездил с проверками по всей Индии. В те годы индийцы стремились на государственную службу, которая давала возможность сделать хорошую карьеру. Однако дети Айяра[2] свысока смотрели на отца, так как лишь культурные или научные достижения приветствовались в семье Чандрасекара. Младший брат Чандры Балакришнан писал, что они считали отца «неудачником», так как он выбрал поприще государственной службы, а не науку или искусство.

Это было несправедливо и жестоко, ведь именно отец обеспечивал семье высокий уровень жизни. Айяр был довольно высоким, красивым, крепкого телосложения человеком с проницательным взглядом и авторитарным характером. Предпочитая дома южноиндийский стиль, он носил рубашку и вешти (кусок ткани, обернутый вокруг бедер). Надевая на работу европейский костюм, он оставлял на голове тюрбан, как большинство индийцев на государственной службе, подчеркивая свое нежелание расставаться с традициями. Айяр был блестящим исполнителем музыки стиля карнатик, разрабатывал для него систему нотной записи и виртуозно играл на скрипке.

Несмотря на все свои достижения, уже с детства он оказался в тени своего младшего брата Чандрасекара Венката Рамана. На семейной фотографии, где у отца Чандры вполне добродушное выражение лица, брат его выглядит как суровый воин. Раман учился поразительно быстро: в 17 лет закончил Президентский колледж Мадрасского университета, заслужив золотую медаль за успехи в физике, степень магистра получил в 19 лет. Но из-за слабого здоровья ему пришлось оставить свои занятия наукой и, как брату, поступить на государственную службу в министерство финансов Индии.

Братья жили в Калькутте в одной квартире вместе со своими женами. Рамана все-таки тянуло к физике, и он проводил много времени в лаборатории калькуттского филиала Индийской ассоциации по распространению науки и культуры. В 1917 году его пригласили стать профессором физического факультета Калькуттского университета, и он, бросив госслужбу, с головой ушел в науку. В 1930 году Раман был удостоен Нобелевской премии по физике. По словам кузена Чандры Рамасешана, братья Айяр и Раман постоянно соперничали. Казалось, Раман во всем превосходил Айяра, а бросив стабильную госслужбу, он приобрел всемирную славу. Когда братья жили вместе в Калькутте, отношения между ними были очень напряженными. «Очевидно, что Айяр не любил Рамана», — отмечал Рамасешан, изучив их переписку.

Айяр мало отличался от большинства индийских отцов того времени. Особой любви к детям он не проявлял, зато определял жизненный путь сыновей и выбирал мужей для дочерей. Несмотря на внешнюю сухость, он относился с большим вниманием к Чандре. Отношения их были не слишком гладкими, и Лалита вспоминает, что «дети были разочарованы Айяром и не скрывали этого чувства. Они больше тянулись к матери».

Мать Чандры Ситалакшми Балакришна была необыкновенной женщиной. Родом она была из обычной индийской семьи, с властной бабушкой и неудачливой теткой. Ситалакшми вышла замуж за Айяра в 14 лет, родила 10 детей, но никогда не прекращала учиться. С помощью мужа она выучила английский язык и перевела пьесу Ибсена «Кукольный дом» на тамильский язык. Эта книга впоследствии была включена в программу средней школы.

Поначалу Чандра учился дома, как это и было принято в семьях среднего класса в Индии. Уходя на работу рано утром, Айяр давал сыну задания по нескольким предметам, а мать обучала его тамильскому языку. Для Айяра было важно, чтобы Чандра свободно разговаривал по-английски. Знание языка давало множество возможностей — от престижной государственной службы до обучения в Англии. Родители Чандры понимали, что их сын невероятно одаренный мальчик, особенно их радовали его блестящие успехи в математике. Чандра часто сидел в библиотеке, жадно поглощая математические книги деда, — к своим 15 годам он их полностью проштудировал. Позднее все десять детей Айяра с признательностью вспоминали домашнее обучение, при котором они могли изучать предметы по своему выбору. Брат Чандры Балакришнан, отмечая их своеобразную подготовку к школе, говорил: «Наши головы не забивали образовательным мусором».

Когда Чандре исполнилось 13 лет, семья переехала в Мадрас. В декабре 1923 года Айяр заложил первый камень в фундамент «виллы Чандры» — большого семейного дома. Место для него было выбрано в богатом пригороде Мадраса на Эдвард-Эллиотс-роуд вдали от нищих кварталов Трипликейна, где вырос и жил Рамануджан. Дом был очень красив: белый двухэтажный особняк, построенный в неоколониальном стиле, модном тогда в Мадрасе, с длинными верандами, с балконами под деревянными крышами и красивыми оконными карнизами. В саду росли манговые деревья с огромными листьями и кокосовые пальмы, и было много уютных мест, защищенных от яркого света и жары, для чтения и неторопливых бесед.

Айяру часто приходилось покидать этот райский уголок и расставаться с семьей, уезжая по служебным делам. «Я зарабатывал деньги для семьи и был ужасно одинок», — вспоминал он в автобиографии. «Вилла Чандры» была закончена в 1924 году, когда Чандра уже учился в индуистской высшей школе в Трипликейне. Это были беззаботные дни. Три старших брата — Чандра, Висванатан, на два года его моложе, и Балакришнан, на четыре, практически не разлучались. Сначала они вместе ездили в школу на трамвае, потом — на велосипедах. Сегодня Эдвард-Эллиотс-роуд называется улицей доктора Радхадкришнана Салая. Это шумный, оживленный проспект совсем не похож на тихую улочку, где прошло детство Чандры, а «вилла Чандры» все еще существует, хотя сейчас она выглядит небольшой и как бы вросшей в землю за прошедшие годы.

С 1925 по 1930 год Чандра ездил на велосипеде вдоль пляжа Марина в роскошные залы Президентского колледжа Мадрасского университета. «Чандра родился счастливчиком. С ранних лет его считали математическим чудом или даже гением», — вспоминает его брат Балакришнан. В колледже он прославился точными ответами абсолютно на все вопросы, даже когда это особенно и не требовалось. Все свое свободное время Чандра читал — жадно, легко, просто проглатывая тексты по математике или физике. Его литературные вкусы были весьма разнообразны: от Стивенсона до Гарди и Шекспира. А еще Чандра изучал немецкий язык. Его друг по колледжу С. Р. Кайвар говорил, что он «схватывал самое сложное на лету, легко прочитывал по сто страниц за час. Его интересовало все». Но ему не хватало времени на обычные юношеские забавы. «Мы смеялись и подшучивали над ним, — вспоминает Кайвар. — И он особенно не реагировал». Но иногда Чандра впадал в депрессию, уединялся в своей комнате и часами сидел там в темноте.

А на «Вилле Чандра» все способствовало интеллектуальному развитию. Чандра вспоминал: «Дома постоянно велись разговоры о науке». К этому времени его дядя Раман стал одним из самых известных индийских ученых. Однажды Чандра нечаянно услышал, как Раман рассказывал его отцу о Рамануджане. И с тех пор у Чандры появилась мечта — стать математиком.

После двух лет обучения в колледже Чандра должен был определить предмет для получения степени бакалавра. Не раздумывая он выбрал математику. Однако его отец считал, что математика не сможет обеспечить достойное будущее сыну. Айяр хотел, чтобы у Чандры была такая же надежная профессия, как у него. Впрочем, видя страстное желание сына стать ученым, Айяр настаивал на изучении физики, которая все-таки имела много практических применений. Неожиданно мать поддержала Чандру, что было весьма необычно для Индии того времени. Она сказала: «Поступай как считаешь нужным». Но Чандре нравилась и физика тоже, и он послушался отца. Позднее Чандра писал Балакришнану из Кембриджа: «Я так благодарен бабуджи[3] за то, что он помог мне выбрать правильный путь». Далее Чандра добавил, что в его работах по физике было так много математики, что «моя первая любовь не угасла».

Чандра часто ходил на пляж Марина подумать и помечтать. Его герой Рамануджан также часто гулял там, спасаясь от жарких и пыльных улиц Трипликейна. Чандра мечтал оставить свой след в мировой науке, сделать открытие, которое бы изменило взгляды людей на окружающий мир. «В пятом классе, да и позже я обычно бывал на пляже и, распростершись на земле, молил Бога (мне стыдно об этом говорить тебе) сделать из меня Эйнштейна или Римана», — признавался он впоследствии Балакришнану.

Как это часто бывало: Висванатан и Балакришнан, улегшись на песке, посмеиваясь, слушают Чандру, рассуждающего о науках или о литературе. В те годы Марина была чрезвычайно модным местом. Вечером автомобили чуть не сталкивались бок о бок со все более редкими закрытыми экипажами, в которых мусульманские леди могли подышать ночным воздухом, оставаясь незамеченными. Пляж — один из самых длинных и самых широких в мире — протянулся на юг на несколько миль от крепости Святого Георгия до португальского города шестнадцатого столетия Сан-Томе. Долгая прогулка по горячему песку начиналась от старой розовой башни Президентского колледжа к мерцающим водам Бенгальского залива.

Основанный в 1840 году, Президентский колледж, лучший колледж в Южной Индии, был ядром университета Мадраса, открытого семнадцать лет спустя. Преподаватели, в большинстве своем выходцы из Британии, не заставляли студентов что-либо заучивать наизусть, важнее было понимание предмета. В отличие от прочих колледжей, зубрежка здесь не приветствовалась. Однако Чандра жаловался, что система обучения была направлена на подготовку к сдаче экзаменов, а не на углубленное изучение предметов. Одним из учителей Чандры был Парамешваран, который получил докторскую степень в Кембридже. «Он был физик-экспериментатор, хорошо понимавший, что он изучает», — вспоминал Чандра. Он учился в Президентском колледже чрезвычайно успешно, его все знали. И сегодня фотография Чандры висит на стене физического факультета рядом с фотографиями Бора, Рамана и Парамешварана. В рабочем кабинете нынешнего главы физического факультета на столе стоят фотографии Рамана и Эйнштейна и целых две — Чандры.

Обычно студенты с трудом продираются сквозь дебри теоретической физики. Чандра, легко схватывая суть и детали, читал учебники и монографии почти как романы. По словам Балакришнана, еще подростком Чандра прочел «Конические сечения» Сальмона, «Курс чистой математики» профессора Кембриджского университета Г. X. Харди, «Трактат о дифференциальных уравнениях» Буля, труды по теории уравнений Бернсайда и Патона.

Но интересы Чандры были гораздо шире. Как любой индийский студент в конце 1920-х годов, он не мог оставаться в стороне от борьбы за независимость своей страны, и хоть и не стал членом партии Индийский национальный конгресс, ходил на митинги. Однажды он слушал выступление Джавахарлала Неру, который произвел на Чандру огромное впечатление. Позже он писал, что «в Неру соединились интеллектуальная мощь, внутренняя энергия, чуткость и обаяние. И все это сделало его героем молодой Индии».

Тем летом Раман предложил Чандре поработать в своей лаборатории в Калькутте. Это было захватывающее время. В феврале того же года Раман открыл эффект, который давал возможность изучать структуру молекул по рассеянию света, — эффект Рамана. Революционное открытие дяди окрылило Чандру, он был полон надежд — когда-нибудь он тоже совершит нечто подобное! Но его собственные эксперименты заканчивались неудачно — все время что-то ломалось, и Чандра понял, что его настоящее призвание — теоретическая физика.

А весной Раман привез Чандре книгу с захватывающим названием «Внутреннее строение звезд» Артура Стэнли Эддингтона. В этой книге Эддингтон знакомил читателя с новейшими достижениями астрофизики и излагал основные результаты своих исследований. Заканчивалась книга одной из его самых незабываемых фраз: «Пройдет немного времени, и мы обязательно разберемся с таким простым объектом, как звезда». Чандра был потрясен. Научные статьи Эддингтона были шедеврами прозы. С минимумом математики — а здесь он был непревзойденным мастером Эддингтон получал результаты, используя основные законы физики и связывая их с экспериментальными данными, причем все это перемежалось остротами и великолепными метафорами. Он писал о науке так, что самые загадочные явления, казалось бы совершенно невозможные для понимания, становились простыми. Его объяснения запоминались надолго. Вот что он написал, например, о фотоне:

«Представьте себе квант света, который поглощается атомом, и затем испускается в некоем направлении, а потом движется, как человек в толпе, — то в одну, то в другую сторону. Так и фотон внутри солнца будет бесцельно блуждать в течение миллиона лет или больше, до тех пор пока случайно не найдет выход из этого лабиринта, покинет Солнце и попадет в телескоп обсерватории Оук-Ридж в Гарварде, где профессор Шепли его сфотографирует».

Американский астрофизик Генри Норрис Рассел написал в своей книге «Структура и эволюция звезд»: «Книга Эддингтона — произведение искусства <…>, созданное великим учителем и великим исследователем. Это увлекательное путешествие по миру звезд; здесь излагаются ключевые проблемы и ставятся новые вопросы». Книга Эддингтона была источником вдохновения не только для таких молодых честолюбивых идеалистов, как Чандра, но и для профессиональных ученых.

Прочитав её, Чандра пришел в восхищение, особенно ему понравилось, как Эддингтон с помощью квантовой механики объяснял поглощение и излучение света атомами. Новым для Чандры было и математическое описание состояния звезд как газообразных сфер. Квантовая механика в изложении Эддингтона помогла Чандре понять открытие Рамана. Затем он тщательно изучил классический учебник великого немецкого физика Арнольда Зоммерфельда «Строение атома и спектральные линии». По чистой случайности в том же сентябре Зоммерфельд читал лекцию в Мадрасе. Полный юношеской бравады и самоуверенности, Чандра пришел к нему в гостиницу. Произошедшее далее изменило всю жизнь Чандры.

Артур Стэнли Эддингтон написал однажды о себе: «Личность человека нельзя охарактеризовать с помощью символов, как нельзя извлечь квадратный корень из сонета». Внешний вид Эддингтона мало что говорил о нем. Жесткая поза, непроницаемый пристальный взгляд, высокий лоб, длинный нос и неулыбчивые губы — все это заставляло вспомнить его кембриджского предшественника, сэра Исаака Ньютона. Для Чандры Эддингтон был типичным продуктом эдвардианской Англии, где каждый знал свое место в обществе и был уверен в своих привилегиях.

Эддингтон был действительно выдающимся ученым, и, беседуя с ним, каждый невольно это ощущал. Британцы, особенно в прежние времена, могли быть очень милыми и добрыми, но в то же время тонко давали понять окружающим, что они люди другого уровня — это было естественно для них, и в этом не было снобизма. Эддингтон был именно таким человеком.

Мы мало что знаем о частной жизни Эддингтона. Перед смертью, осенью 1944 года он начал уничтожать свои личные письма. Старшая сестра Эддингтона Уинифред, с которой он прожил большую часть жизни, ликвидировала все оставшееся — то, что он не успел. Эддингтон завещал Королевскому астрономическому обществу свой кабинет, полный документов. Однако почтенный Полковник Стрэттон изучил их и выбросил, сказав, что они имеют «чисто биографический интерес». Единственная биография Эддингтона, написанная его бывшей студенткой Элис Виберт Дуглас, больше походит на сухой перечень событий.

Эддингтон был противоречивой личностью: по словам студентов, он был болезненно застенчив, но так высокомерен, что с ним было очень трудно разговаривать. Он вел себя как человек, к которому нужно относиться с почтением. Эддингтон был ужасающе скучным лектором в худшем кембриджском стиле. Тем не менее он мог быть душой компании. В записной книжке, полной случайных мыслей и воспоминаний, Чандра перечислил двадцать пять историй, которые Эддингтон рассказывал в столовой во время обеда.

Коллеги Эддингтона вспоминают его оригинальное чувство юмора. Чандра писал, как однажды они пытались назвать самые выдающиеся изобретения в истории человечества. «Эддингтон откинулся на спинку кресла, выпустил клубы дыма из своей фирменной трубки и сказал, что застежка-молния была самым гениальным изобретением, а затем добавил, что использование таких застежек в женских платьях может привести к забавным ситуациям. Например, на какой-нибудь вечеринке молния могла бы случайно расстегнуться, и платье упало бы на землю, к изрядному смущению его обладательницы. Эддингтон развеселился, а благовоспитанные скромницы по соседству с ним даже не улыбнулись».

Эддингтон был чрезвычайно образованным человеком. Его книги изобиловали цитатами на французском, немецком и итальянском языках. А еще он был замечательным шахматистом и легко разгадывал кроссворды в газете «Times», практически не отрывая руки от газетной полосы. Несмотря на довольно унылый стиль своих лекций, он прекрасно выступал на общеполитические темы.

Американский физик Уильямс, с которым Эддингтон работал несколько месяцев в 1924 году в Беркли (Калифорния), писал: «Меня очень раздражала эта его типичная британская необщительность». Однако когда выяснилось, что оба ученых увлекаются гольфом, они дважды в неделю стали в Клубе Клермонта играть на пару в «очень плохой гольф». Уильямс также вспоминает, что Эддингтон был поклонником «Алисы в Стране чудес» и сочинял остроумные стихи.

Выдающийся американский астроном Харлоу Шепли рассказывал, что Эддингтон, приехавший на трехсотлетие Гарвардского университета в 1936 году, «интересовался только двумя вещами — галактиками и „Red Sox“», легендарной бостонской бейсбольной командой. Шепли рассказал Чандре, что он попросил ведущих американских астрономов расставить ученых по ценности их вклада в науку. В результате «Эддингтон оказался первым в каждом списке»!

Считалось бесспорным, что создание астрофизики — это заслуга практически одного Эддингтона. Ученые испытывали перед ним благоговейный трепет: его огромный авторитет был связан не столько с административным положением, сколько с кристальной ясностью статей и прочными научными связями с самыми именитыми коллегами всего мира. Милн писал, что он просто околдовывал мощью своего интеллекта. «Эддингтон обладал типичным для гения даром делать правильные выводы из сомнительных аргументов», — писал студент Милна Томас Коулинг после многочисленных выступлений Эддингтона в Королевском астрономическом обществе. Сомневаться в правильности любой из его теорий было весьма рискованно, и это вызывало отпор не только у самого Эддингтона, но и у свято веривших ему коллег. К ним относился, например, влиятельный американский астрофизик Генри Норрис Рассел, всегда поддерживавший даже самые экстравагантные теории Эддингтона.

Эддингтон родился 20 декабря 1882 года в живописном городе Кендал, расположенном посреди холмов Озерного края, в небогатой семье квакеров, заметно отличавшейся от богатой семьи Чандры. Отец Эддингтона работал директором школы квакеров: он скончался во время эпидемии брюшного тифа, когда Эддингтону было всего два года. Еще в детстве будущий ученый, увлекшись астрономией, рассматривал ночное небо через трехдюймовый телескоп своих соседей. Интересовала его и математика больших чисел — Эддингтон обладал великолепной памятью. Вернувшись после недолгого отсутствия в доме, его мать как-то спросила, что мальчик делал без нее. «Я подсчитывал количество слов в Библии», — ответил не по годам развитый ребенок. А по ночам он считал звезды на небе.

Для обучения Эддингтону требовалась хотя бы скромная стипендия. Он посещал небольшую школу в Уэстон-Супер-Маре, но, экономя деньги, никогда не пользовался полным пансионом. Он обожал английскую литературу и любил вспоминать, что когда-то выиграл конкурс на лучшую стихотворную строку в стиле «бармаглот» (использование нелепых конструкций с соблюдением грамматических правил). Благодаря своим блестящим способностям юный Эддингтон получил стипендию Оуэнс-колледжа (который вскоре стал Манчестерским университетом), хотя ему еще не исполнилось положенных шестнадцати лет. Другие стипендии помогли Эддингтону достичь больших успехов в изучении физики, математики, механики, английской истории, латыни, и он получил высшее образование уже в девятнадцатилетнем возрасте.

Артур Милн писал, что Ральф Фаулер был «крупной фигурой во всех отношениях — и как человек, и как ученый; он был явным лидером, чрезвычайно привлекательным человеком, который располагал к себе всех». Фаулер родился в 1889 году; он происходил из привилегированной среды, и его ожидала прекрасная и успешная карьера. Учась в Винчестерской школе, он обрел славу как выдающийся спортсмен; всю жизнь он увлекался гольфом, крикетом и регби, был отчаянным скалолазом и игроком в бридж. Все очень любили Фаулера как приветливого, добродушного и веселого человека с обаятельной улыбкой.

Его достижения в физике и астрофизике были поистине блестящи, а авторитет в среде самых влиятельных ученых невероятно высок. Именно он ввел студента Поля Дирака в мир квантовой механики, а позднее познакомил его с Бором и Гейзенбергом. В 1921 году он женился на Эйлин, единственной дочери своего близкого друга и коллеги, легендарного и великого Эрнеста Резерфорда, который к тому времени уже стал лауреатом Нобелевской премии за открытие атомного ядра и получил титул лорда. В семье Фаулер было четверо детей.

Милн писал о Фаулере с мягким юмором как «о человеке, с которым вы сохраните дружеские отношения, даже если он продал Вам мотоцикл» — лучше не скажешь! — и добавлял, что он был «королем среди мужчин». После первой встречи с Фаулером в сентябре 1930 года Чандра написал родителям: «Мистер Фаулер — крупный, сильный, жизнерадостный мужчина средних лет. Он очень часто говорит: „Великолепно!“» При первой встрече с ним Чандра так разволновался, что «споткнулся на ступеньках и упал». И до сих пор у него в ушах слова Фаулера: «Спокойно, спокойно!»

После окончания Винчестерской школы в 1908 году Фаулер поступил в кембриджский Тринити-колледж, где изучал математику. Он специализировался на решении уравнений для газовых сред, имеющих важные приложения в астрофизике. В 1914 году он был избран действительным членом Тринити-колледжа. Когда началась Первая мировая война, Фаулера призвали в Королевскую морскую артиллерию. Позже в Кембридже часто замечали, что под плащом он носит военную форму. Фаулер участвовал в кровопролитной битве при Галлиполи, был тяжело ранен в плечо и отправлен в тыл[23].

Во время войны правительство хотело привлечь для исследований в интересах военного ведомства Арчибальда Хилла, признанного высокообразованного лидера с обширными связями в Оксбридже. Ему было предложено сформировать экспериментальную часть ПВО для разработки новых видов вооружений. Основная задача заключалась в повышении эффективности использования зенитных снарядов против немецких «цеппелинов» и мощных двухмоторных бомбардировщиков «Гота». Для повышения точности стрельбы зенитных орудий необходимо было провести специальные исследования — учесть большую высоту, сильный ветер, изменения температуры и давления. Хилл собрал группу математиков и физиков и обратился к Харди, который тогда был членом Тринити-колледжа. Харди ответил, что «хотя он готов подставить свое тело под пули, но его мозг не будет проституировать на армию». Однако никаких возражений по поводу мозга Фаулера у Харди не было, и он посоветовал Хиллу включить Фаулера в группу. Кроме того, он рекомендовал для этой работы и своего ученика Милна, хотя к тому времени тот проучился в Тринити-колледже только два года. Так Фаулер познакомился с Милном. Вскоре они стали не только коллегами, но и друзьями.

Группа Хилла располагалась в военно-морском училище ВМС Великобритании, базирующемся недалеко от Портсмута. Неофициально они называли себя «Разбойники Хилла», имея в виду использование неординарных методов решения научных проблем. Это было бурное время. Фаулер и Милн вылетали с аэродрома Фарнборо на новых мощных бипланах FE 2D с двигателями производства компании «Роллс-Ройс» (250 лошадиных сил!). Друзья убедили пилотов Королевских ВВС подниматься как можно выше, чтобы измерять температуру и давление, а также изучать состояние атмосферы на большой высоте. Они летали в открытой кабине, без парашюта и радиосвязи, и проводили не просто интереснейшие, но и очень опасные исследования. Высокопрофессиональные боевые летчики пытались напугать штатских пассажиров, откалывали грубые шуточки, валяли дурака, выполняя крутые пикирования и повороты по вертикали. Но Фаулер и Милн лишь наслаждались этими приключениями.

Но вернемся к науке: Милн начал с уравнений для низкоуровневой траектории зенитных снарядов и рассчитал траекторию для гораздо большей высоты. Его результаты используются и сейчас. Фаулер провел расчеты аэродинамики полета снарядов, а также составлял отчеты, вел календарь полетов, наладил хорошие отношения с офицерами военно-морского флота, инспектировал береговой комплекс ПВО и часто посещал Францию, помогая французским коллегам, занимавшимся аналогичными расчетами.

Влияние Хилла на этих двух джентльменов было огромным. Милн часто вспоминал лекции Хилла по методикам исследований. Так во время войны Фаулер и Милн перешли от чистой математики к изучению физики верхних слоев атмосферы, а затем и к астрофизике.

Фаулер был не слишком силен в формулировании оригинальных идей и для решения задач чаще использовал уже предложенные гипотезы. У него был очень большой недостаток: часто он слишком быстро прекращал заниматься задачей и не доводил свои рассуждения до конца. Так получилось и с его попыткой применить квантовую статистику к электронному газу для решения парадокса Эддингтона.

К этой проблеме Фаулер приступил в 1926 году, спустя несколько месяцев после опубликования «Внутреннего строения звезд». Он хорошо знал, что электронный газ в звезде вследствие своей чрезвычайно высокой плотности не является идеальным газом. Большинство астрофизиков допускали, что для этих условий законы идеального газа должны быть модифицированы. Фаулер предложил радикальное решение: он заявил, что такой плотный электронный газ нужно описывать методами квантовой механики, которая предсказывает, что электроны при накоплении стремятся максимально удалиться друг от друга.

Необходимость новых законов природы возникла с появлением модели атома Бора. Атом в этой модели уподоблен Солнечной системе, в которой электроны окружают ядро, как планеты — Солнце. При этом принципиально важно, что они могут занимать только определенные орбиты[24]. Самым простым является атом водорода с одним электроном на ближайшей к ядру орбите. У гелия на этой же орбите находятся два электрона, которые полностью заполняют ее и делают гелий инертным, то есть неспособным реагировать с любым другим химическим элементом. Далее следует литий, у которого на следующей орбите появляется третий электрон, и так далее. Модель Бора позволяла удовлетворительно связать химическую активность с числом электронов в атоме и объяснить Периодическую систему элементов Менделеева. По словам Эйнштейна, это явилось «огромным достижением».

Но Бор так и не смог объяснить, почему на определенной орбите должно быть определенное количество электронов. В 1925 году талантливейший 24-летний венский физик Вольфганг Паули, бывший студент Зоммерфельда, нашел ответ: для объяснения требовался еще один таинственный ингредиент квантового мира — спин электрона. Совершенно невозможно наглядно представить себе этот спин, как невозможно и осознать электрон волной и частицей одновременно; спин — это собственный момент вращения, внутреннее неотъемлемое свойство электрона, подобное его заряду и массе. Спин оказался тем недостающим звеном, благодаря которому стал понятен принцип заполнения электронных орбит. Полное объяснение потребовало формулировки нового фундаментального закона: не существует двух электронов в атоме, которые обладают одними и теми же квантовыми свойствами. Это и есть «принцип запрета Паули».

При такой высокой плотности, как в звездах, вступают в силу законы квантовой механики, в том числе принцип Паули. В данном случае он формулируется следующим образом: в определенном пространственном объеме могут одновременно находиться не более двух электронов с противоположными спинами (спин может принимать лишь два значения: +1/2 или -1/2) и определенными скоростями.

Когда в звезде заканчивается топливо, и она перестает излучать свет, направленное наружу давление излучения уменьшается, а направленные внутрь гравитационные силы начинают преобладать, и звезда сжимается. В центре звезды триллионы электронов сближаются все теснее, как люди в толпе. Квантовые состояния заполняются сначала в самом центре, где электроны движутся медленно, а затем на периферии, где они перемещаются быстрее. Остальные электроны пытаются найти удобное расположение, но они не могут находиться слишком близко друг от друга, поскольку не могут занимать «территорию» друг друга согласно принципу Паули. Они сопротивляются дальнейшему сжатию и создают мощное давление. Сила этого давления оказывается гораздо более мощной, чем их взаимное электрическое отталкивание, которое нейтрализуется притяжением положительно заряженных ядер атомов. В конечном счете звезда полностью перестает излучать, и радиационное давление пропадает. Остается только направленное наружу давление электронов, противостоящее огромной силе тяжести. Электронный газ большой плотности оказывается в так называемом «вырожденном» состоянии — сжиматься дальше не может. Направленное наружу давление электронов называется «давлением вырождения». Оно так велико, что не позволяет силе тяжести бесконечно сжимать звезду, которая затвердевает и тихо умирает в виде сгустка холодной материи[25].

Таким образом, применение квантовой механики в астрофизике, как казалось тогда, полностью устранило парадокс Эддингтона. Звезды должны элегантно угасать, сохраняя наше прежнее представление о стационарной Вселенной.

Фаулер продемонстрировал, что теория для микрокосмоса применима и к звездам — объектам макрокосмоса. Его работа была строго математически обоснована. Он предположил, что плотность белого карлика равна 100 тысячам граммов на кубический сантиметр. Но при такой высокой плотности скорость электронов в звезде будет существенно меньше скорости света, поэтому нет необходимости применять теорию относительности. Фаулер знал это и не стал далее развивать свою теорию, ведь его цель состояла лишь в разрешении парадокса Эддингтона, и он полагал, что достиг успеха. В своей обычной решительной и авторитарной манере бывший королевский морской пехотинец заявил, что применение квантовой теории позволяет «убедительно ответить на вопрос Эддингтона, и я рад на этом закончить свои вычисления». Эддингтон также был весьма доволен.

Чандра покидал Индию в прекрасном расположении духа. Когда Бомбей исчез за горизонтом, Чандра попытался оценить достижения своих первых девятнадцати лет жизни. Это был золотой период! Он получил высшее образование и уже опубликовал пять научных работ, а также произвел благоприятное впечатление на двух величайших ученых мира — Гейзенберга и Зоммерфельда. И по возвращении из Англии ему будет гарантирована профессура в Президентском колледже. Весь путь до Англии он думал о теориях Фаулера, о белых карликах и вспоминал, покинутую им прекрасную Лалиту. Чандра нашел свой путь, у его ног был весь мир физики. У него были веские причины полагать, что его работы оценят высоко, ведь и вправду оба ведущих индийских физика, Раман и Саха, возлагали на него большие надежды. Раман провозгласил: «Этот молодой человек определенно демонстрирует все признаки гениальности. Он, несомненно, оставит неизгладимый след в физике».

В течение первых нескольких дней море было довольно бурным, и судно шло очень медленно. Раман дал Чандре прекрасный совет: «Будь весел и, если это возможно, оставайся на палубе. Ты получишь большое удовольствие от путешествия, как только корабль минует Аден». Так и произошло. Интересно, что всю дорогу Чандра держался в стороне от других индийцев, у которых не было столь амбициозных планов, как у него, — ведь они просто собирались в полной мере использовать возможности и блага западного образа жизни. Чандра разместился в шезлонге, а на соседний положил стопку книг и различные бумаги. При себе у него были статья Фаулера 1926 года «Плотная материя», в которой автор описал свой метод решения парадокса Эддингтона, книга американского нобелевского лауреата Артура Холли Комптона о рентгеновских лучах и теории относительности, книги Эддингтона и Зоммерфельда, а также его собственные опубликованные работы. Спокойное море, синее небо, соленый воздух — все это воодушевляло, давало новые силы, и Чандра с удовольствием приходил в себя после суеты последних недель. Он ничего не должен был делать, а только размышлять и вычислять. Чандра точно знал, над чем он будет работать, — решение этих задач пришлось отложить несколько месяцев назад, чтобы «уточнить выводы Фаулера».

Чандра начал сравнивать эти выводы с современными астрономическими методами определения температуры и давления внутри звезды по ее поверхностной температуре, массе и радиусу. Формулы для таких расчетов были представлены в книге Эддингтона «Внутреннее строение звезд». Но никто, даже Эддингтон, не думал о применении этих методов к теории белых карликов Фаулера. А почему бы и нет? Ведь это так просто. Неужели Эддингтон успокоился, когда узнал, что Фаулер решил его парадокс? Спустя несколько лет Чандра вспоминал, что он тогда сделал: «Все было настолько просто и элементарно, что получилось бы у любого». Он быстро рассчитал плотность в центре звезды по методу Фаулера и обнаружил, что у белого карлика Сириус В плотность равна миллиону граммов на кубический сантиметр — он оказался в миллион раз плотнее воды. «Интересно, — подумал Чандра, — очень интересно».

Тогда же Чандра вспомнил рассказ дяди Рамана о его самом известном открытии. Вдохновение пришло к Раману во время морского путешествия в Европу в 1921 году. Он задумчиво глядел на опалесцирующее и искрящееся Средиземное море, и тут вдруг ему пришло в голову, что эта опалесценция должна быть вызвана воздействием солнечного света на молекулы воды. Позже он открыл комбинационное рассеяние, известное также как эффект Рамана, с помощью которого определяют структуры молекул по изменению частоты падающего света[30].

Глядя на лазурное море, Чандра перевел взгляд на лежащую на шезлонге книгу «Рентгеновские лучи и теория относительности» Комптона. Из этой книги он узнал о специальной теории относительности Эйнштейна, о том, что происходит с объектами, движущимися необычайно быстро, со скоростью, близкой к скорости света. При таких скоростях классическая ньютоновская физика неприменима. Скорость света играет центральную роль в теории Эйнштейна: она всегда составляет 300000 километров в секунду, причем независимо от движения наблюдателя относительно источника света. Это абсолютный предел скорости, и никакой материальный объект не может двигаться быстрее. Из теории относительности также следует, что масса любых частиц зависит от их скорости. «Могут появиться сюрпризы», — задумался Чандра, сидя в своем шезлонге. И тут его осенило: «Я спросил себя, а какие могут быть скорости у электронов в центре белых карликов? Это интересно, подумал я, а если еще учесть рассчитанную мною их высокую плотность…» Эта скорость оказалась огромной, больше половины скорости света.

Чандра был буквально ошеломлен, хотя хорошо понимал возможность неожиданных последствий учета релятивистских эффектов в теориях строения звезд. Удивительно, что эти эффекты не учел Фаулер, который лишь допускал — как выяснилось, ошибочно, — что плотность внутри белого карлика не больше ста тысяч граммов на квадратный сантиметр. Поэтому-то и предполагалось, что электроны в белом карлике движутся достаточно медленно, а потому их движение описывалось уравнениями ньютоновской физики. Становилось совершенно ясно: расчеты Фаулера справедливы лишь для малых скоростей электронов. Озарение Чандры оказалось не просто счастливой случайностью. Уравнения заговорили с ним, и он уже не мог остановиться, не доведя каждую деталь до совершенства. Чандра сумел понять огромную важность своих результатов и всю картину в целом. В этом-то и заключалась его гениальность.

Прежде чем проводить дальнейшие расчеты и убедиться в правоте своих вычислений, молодому ученому предстояло объяснить столь высокие скорости частиц. Ключ к разгадке заключался в поразительном следствии из уравнений квантовой механики, которое Гейзенберг открыл три года назад. Для Чандры Гейзенберг был гораздо больше, чем автор научной статьи: он помнил лицо, рукопожатие, чувствовал поддержку Гейзенберга.

Принцип неопределенности Гейзенберга состоит в том, что существует обратная связь между координатами частицы в пространстве и ее скоростью: мы можем очень точно определить местоположение частицы, но не можем одновременно измерить с той же точностью ее скорость. И наоборот. Любая попытка точно определить положение электрона приводит к внешнему воздействию на него и соответствующему изменению скорости. Фаулер должен был с самого начала воспользоваться выводами специальной теории относительности, но он рассматривал случай нерелятивистского вырождения и не принял во внимание релятивистские эффекты. А Чандра учел выводы специальной теории относительности и намеревался изучить то, что он назвал релятивистским вырожденным электронным газом.

Чандра понимал, что расчеты с использованием всего аппарата специальной теории относительности чрезвычайно сложны, а потому использовал приближение, согласно которому скорость электронов внутри белого карлика очень близка к скорости света. Чандра рассчитал связь между давлением и плотностью релятивистского вырожденного электронного газа, считая его идеальным квантовым газом и игнорируя электромагнитное взаимодействие частиц. Как и Фаулер, Чандра сосредоточился на изучении полностью остывших белых карликов. И применение теории относительности привело к поразительному результату: существовал верхний предел массы белого карлика. По расчетам Чандры, этот верхний предел массы лишь немного больше, чем масса Солнца[31]. Но что произойдет с белым карликом, когда он выжжет все свое топливо, если его масса превышает предел Чандры? Поскольку ничто не мешает сжатию звезды, может ли она сжиматься бесконечно? Чандре показалось, что он опроверг теорию Фаулера и нашел новое решение проблемы Эддингтона — то самое, которое Эддингтон назвал абсурдным.

Утром 12 января 1935 года Чандра проснулся в другом мире. Еще вчера полный надежд и страхов, опасений и волнений, он смело смотрел в будущее, ведь скоро весь мир узнает о его важнейшем открытии! Он мечтал о громе аплодисментов и таком же признании, какое имел пять лет назад в Индии. Он надеялся, что его наконец примут в кембриджское научное сообщество, несмотря на происхождение и молодость. Но все оказалось совсем не так, как он думал…

Выступление Эддингтона просто сочилось ядом. Чандра был потрясен! Великий человек высокомерно заявил, что «нет такого явления, как релятивистское вырождение!» А ведь оно лежало в основе идеи Чандры. В теории Фаулера, применяющейся для плотного газа электронов со скоростями гораздо меньше световой, не учитывалось релятивистское вырождение и не существовал предел для массы белых карликов. Поэтому звезды всегда должны были спокойно умирать, независимо от их масс. Эддингтон утверждал, что Чандра глубоко заблуждается и его работа не представляет никакого интереса.

В те годы астрофизики полагали, что большинство звезд в конце жизни становятся белыми карликами, за исключением тех немногих, которые разваливаются на части. Ученые считали (как выяснилось, ошибочно), что звезды проходят один и тот же жизненный цикл: гигантские яркие звезды сжигают свое топливо и продолжают сжиматься, а когда топливо полностью исчерпывается, превращаются в белые карлики — горячие, но тусклые, небольшие и удивительно плотные звезды. Однако Чандра осмелился предположить, что у звезд имеется и другая перспектива.

В какой-то момент Эддингтон сам запутался в своих аргументах. В конце концов он заявил, что не возражает против математических моделей Чандры, но не согласен с его физическими идеями, основанными на объединении двух диаметрально противоположных теорий — теории относительности и квантовой теории. «Я не считаю, что потомство от такого союза можно считать законнорожденным», — утверждал Эддингтон. Чандра был ошеломлен.

Эддингтон явно спрятал голову в песок, как страус, — ведь получил же Дирак свою Нобелевскую премию именно за релятивистскую версию квантовой механики? Что все это значит? Но самое худшее было еще впереди. Принцип запрета Паули, продолжал Эддингтон, лежащий в основе теории Чандры о белых карликах и в основе квантовой теории, не является фундаментальным законом природы.

В итоге Эддингтон все-таки еще раз признал, что математические расчеты Чандры правильны, но вот результат — релятивистское вырождение — не имеет никакого отношения к звездам. По его мнению, это всего лишь игра с числами. Но и тут Эддингтон не остановился. Он добавил, что теория Фаулера о белых карликах не учитывает теорию относительности, но фактически принимает эту относительность во внимание. Эддингтон рисковал, используя столь замысловатые и невнятные аргументы, которые могли разрушить его репутацию ученого.

Конечно, Эддингтон разбирался в теории относительности лучше всех, за исключением самого Эйнштейна. Он даже попытался объединить общую и специальную теорию относительности с квантовой механикой — в своей фундаментальной теории. Отношение Эддингтона к такому объединению, которое он только что назвал «незаконнорожденным», было, мягко говоря, непоследовательным. В книге «Внутреннее строение звезд» Эддингтон обсуждал использование общей теории относительности при изучении строения звезд. Общая теория относительности учитывает гравитацию, искривляющую пространство (точнее, пространство-время).

Пространство-время представляет собой геометрическую структуру, которая искривляется тем сильнее, чем больше масса объекта. Если камень поместить в середину тонкого резинового листа, то лист прогнется на глубину, зависящую от веса камня. Искривление или деформирование пространства-времени вокруг массивного тела — мера силы тяжести этого тела.

Эддингтон использовал общую теорию относительности для описания поведения звезды, коллапсирующей под действием собственной тяжести. Он отметил, что согласно общей теории относительности звезда небольшая, но с большой плотностью создаст гораздо более глубокую потенциальную яму, чем звезда, подобная Солнцу (потенциальная яма — область пространства с минимумом потенциальной энергии). Она так сильно искривит окружающее пространство, что свет не сможет вырваться оттуда, и, по его словам, исчезнет в «никуда».

Но для Эддингтона это были просто математические абстракции. Он пренебрег теорией Чандры, согласно которой исчерпавшая свое топливо звезда с массой больше верхнего предела Чандры неизбежно сожмется в бесконечно малую и бесконечно плотную точку. По мнению Эддингтона, в этом случае возникал явно абсурдный сценарий, по которому «звезда будет продолжать излучать и излучать, сжиматься и сжиматься до нескольких километров в диаметре, пока сила тяжести не станет достаточно большой, чтобы удерживать излучение, и лишь тогда звезда обретет покой». Для Эддингтона это было немыслимо.

В последующие годы Чандра говорил: только Эддингтон с его «колоссальной физической интуицией» мог догадаться, что «существование предельной массы звезд приводит их к коллапсу и возникновению черных дыр. Если бы он с этим согласился, то опередил бы всех на 40 лет».

Несмотря на несостоятельность аргументов Эддингтона, авторитетные ученые поддержали именно его, а не аутсайдера Чандру. Однако Чандра был абсолютно уверен в своей правоте. Ему нужно было только успокоиться, взять себя в руки. Но к кому обратиться за советом и поддержкой? Конечно, не к отцу, для которого все эти теории слишком сложны. Мак-Кри после доклада куда-то исчез и явно встал на сторону Эддингтона. И тут Чандра вспомнил о Леоне Розенфельде, близком друге, всего лишь на шесть лет его старше. Бельгиец Розенфельд был состоятельным человеком и имел безукоризненную родословную. Ему исполнился всего 31 год. Легкий в общении, он был всегда блестяще одет и невероятно элегантен. Розенфельд защитил диссертацию в 1926 году в Льежском университете, затем работал в Париже два года вместе с Луи де Бройлем, который не входил ни в одно научное сообщество и постоянно возражал против некорректных интерпретаций квантовой теории Бора и Гейзенберга. Розенфельд со временем стал помощником Вольфганга Паули, а после 1930 года постоянно работал с Бором. Чандра впервые встретился с Розенфельдом в копенгагенском институте Бора в 1932 году. Они стали друзьями, особенно их сблизило посещение Чандрой семьи Розенфельда в Льеже. Розенфельд умел отстаивать свою позицию, он мог бы дать Чандре полезный совет.

Чандра немедленно написал Розенфельду о своем выступлении и попросил его рассказать все Бору. «Эддингтон преподнес сюрприз», — написал Чандра. Мэтра астрономии, продолжал Чандра, не устроило его использование релятивистского вырождения при описании электронного газа во внутренней области белых карликов. Но хуже всего было то, что Эддингтон настаивал на неправильности использования Чандрой двух основных положений современной физики — принципа запрета Паули и теории относительности. Вместо чувства удовлетворенности результатами работы по двенадцать часов в день в течение четырех месяцев, писал Чандра, его душу переполняет «большое беспокойство». Неужели в его результатах нет ничего ценного?

В течение нескольких месяцев Чандра и Розенфельд активно переписывались, и Розенфельд полностью поддержал Чандру, назвав замечания Эддингтона «совершенно невразумительными».

Одно из утверждений Эддингтона особенно изумило Розенфельда и Бора: в принципе Паули электрон рассматривался как стоячая волна, а не бегущая. Если привязать один конец веревки к дверной ручке и встряхнуть другой конец, то получается волна, фактически никуда не перемещающаяся. А бегущие волны подобны движущимся морским волнам. Чтобы описать поведение электронов в атоме, нужно использовать модель стоячих волн. Эддингтон объявил, что это единственно правильный способ применения принципа запрета Паули. Но Чандра рассматривал электроны как бегущие волны, потому что они перемещаются внутри звезд, а затем преобразовывал их в стоячие с помощью математического аппарата теории относительности.

Эддингтон утверждал, что это неверно и что Чандра неправильно объединил специальную теорию относительности с квантовой механикой и создал, по словам Эддингтона, «нечестивый союз». Однако тип волны не имеет никакого значения для конечного результата любого квантового расчета. Аргументы Эддингтона были явно надуманны. «Никто никогда не сомневался в принципе Паули, — написал Чандре Розенфельд, — и использование Вами теории относительности также не подлежит сомнению. Это с полной очевидностью доказывает состоятельность Ваших выводов. Так что я думаю, Вам следует успокоиться и продолжить свою работу, а не терять время на бесплодные споры». С Розенфельдом были согласны и Бор, и Дирак.

Однако Чандра не собирался следовать советам даже столь выдающихся людей.

Вскоре после выступления Чандры в Королевском астрономическом обществе Эддингтон послал ему рукопись с точно таким же названием, что и доклад самого Чандры: «О релятивистском вырождении». В ней он старательно приводил аргументы правильности результата расчетов Фаулера для белых карликов, в которых не принималось во внимание движение электронов с субсветовой скоростью, то есть не использовался аппарат теории относительности. Эддингтон с легкостью произвел этакий математический трюк с использованием теории относительности и получил результат математически правильный, но абсолютно бессмысленный с точки зрения физики. Другими словами, он сфабриковал свою собственную версию теории относительности. И со свойственной ему властностью настаивал, что Фаулер должен был бы и сам дойти до этих выводов в 1926 году. Фаулер был совершенно сбит с толку и даже поверил, что действительно это сделал. Из замечаний Эддингтона 11 января на заседании Королевского астрономического общества стало ясно, что он давно готовил возражения против теории Чандры. Он ведь посетил Чандру перед докладом, якобы предлагая поддержку, а на самом деле хотел узнать содержание этого доклада. Эддингтон вел себя двулично и просто подло.

В начале 1935 года он опубликовал ряд работ с критикой теории Чандры. Это была мешанина из странных претензий и плохо обоснованных утверждений. Эддингтон писал, что теории Чандры абсурдны и что релятивистские вырождения могут быть следствием лишь математических упражнений Чандры, но никакого отношения к реальности не имеют. Главной причиной ошибок Чандры он считал использование «неправильной» теории относительности — то есть не версию Эддингтона, в которую вошли его собственные математические формулировки теории Дирака.

Но использование «правильной» теории Эддингтона означало для Чандры отказ от идеи Фаулера, в соответствии с которой белые карлики даже после исчерпания всего топлива остаются стабильными. Эддингтон надеялся, что расчеты Чандры полностью опровергнут «эту вычурную идею Фаулера».

Но что Эддингтон собирался предпринять и что за цель он перед собой поставил? Это чрезвычайно волновало Чандру. Неужели он что-то не понял или не уловил смысл каких-то аргументов Эддингтона? В какой-то момент в правильности своей теории засомневался даже сам Фаулер, но его сомнения быстро прошли, и он сказал Чандре: «Не волнуйтесь. Я уверен, Эддингтон не прав. — И дружелюбно посоветовал: — Будьте оптимистичней!» Однако перед самим Эддингтоном интересы Чандры он никогда не отстаивал, и Чандра продолжал донимать Розенфельда: «Скажите честно, действительно есть что-либо стоящее в статьях Эддингтона?» На что Розенфельд отвечал: «Могу смело сказать, что, даже дважды прочитав эти статьи, я не нашел ничего, что могло бы изменить мое мнение, — это дичайшая чушь!»

Подлинной причиной такого поведения Эддингтона было то, что работы Чандры полностью опровергали его фундаментальную теорию, которую он в течение уже семи лет так напряженно разрабатывал. С помощью специально созданного им математического аппарата Эддингтон хотел объединить общую и специальную теории относительности с квантовой механикой и получить в результате точное значение постоянной тонкой структуры. Разработка этой фундаментальной теории затруднялась отсутствием в природе систем, описывая которые можно было бы пренебречь взаимодействием между частицами. Именно поэтому электроны нельзя было рассматривать отдельно от других частиц. А Чандра предлагал весьма перспективную теорию идеализированного квантового газа невзаимодействующих электронов, которую можно было проверить на практике. Если бы подтвердилась теория Чандры, то представления Эддингтона и весь его математический аппарат Е-чисел оказались бы совершенно бессмысленными. Вместо создания уникального метода математического описания физических явлений он лишь доказал бы, что математика — это отвлеченная игра ума, наподобие его собственной работы по вычислению общего количества электронов и протонов. Но с другой стороны, в результате была получена правильная величина скорости расширения Вселенной.

Пытаясь любым путем спасти свою теорию, Эддингтон решил учитывать данные о белых карликах. Он принялся вносить совершенно фантастические изменения в теорию относительности, и все это только для того, чтобы подогнать выводы Фаулера об эволюции звезд к результатам своих вычислений. И в то же время Эддингтон считал работы Чандры лишь формальными математическими ухищрениями, не имеющими никакого отношения к Вселенной! Как и многие другие ученые, Чандра прекрасно знал о стремлении Эддингтона создать свою фундаментальную теорию. Вскоре он понял, что нестыковки с этой теорией и были главной причиной его разногласий с Эддингтоном. Хотя Розенфельд и сказал, что две статьи Эддингтона 1935 года полная чушь, Чандра отзывался о них не так резко. Авторитет Эддингтона и его сверхъестественное умение получать корректные результаты из сомнительных допущений не позволяли большинству астрофизиков признать его аргументы неверными. А теория Чандры и вовсе была выше их понимания.

Существование предельной массы у белых карликов ранее уже было постулировано Стонером, но он не довел свою теорию до логического завершения. Как ни странно, критикуя Чандру, Эддингтон поддерживал Стонера, хотя и осуществлял жесткий контроль его работы. Он настойчиво советовал Стонеру заниматься лишь сомнительными положениями теории Фаулера и не вторгаться в области, исследование которых могло угрожать его собственным результатам.

В свою очередь и Милн оспаривал выводы Чандры, выдвигая гипотезу, в соответствии с которой звезды содержат абсолютно несжимаемое ядро из какого-то неизвестного вещества и потому не могут полностью коллапсировать. Эддингтон же выбрал более прямой и элегантный способ — он попросту игнорировал результаты Чандры. Эддингтон продолжал создавать свой совершенный математический аппарат, который заставит всех согласиться с универсальностью результатов Фаулера. Сам Фаулер в этом никакого участия не принимал, в частных беседах всегда поддерживал Чандру, но никогда не делал этого публично. А Эддингтон дополнил свои вычисления еще и данными теории Дирака, но перестроенной на основе Е-чисел. К 1935 году Эддингтон полностью завершил построение фундаментальной теории, из которой следовало, что выводы Чандры абсолютно неверны. Эддингтон очень многое поставил на свою фундаментальную теорию — она должна была стать истиной в последней инстанции и кульминационным финалом всех его исследований.

Розенфельд с пониманием отнесся к затруднительному положению Чандры и по согласованию с Бором написал ему: «Мы понимаем ваши трудности и весьма вам сочувствуем». Более того — Розенфельд предложил переслать статьи Эддингтона и письма Чандры Вольфгангу Паули, который был тогда одним из самых авторитетных физиков в мире. И Паули ответил, что Эддингтон абсолютно не прав и совершенно очевидно, что он старается подогнать реальность под свою теорию. Но тут он остановился и не стал делать публичные заявления в поддержку Чандры. Чандра также продолжал переписываться со своим другом Мак-Кри по этому поводу. Но даже через пять дней после рокового дня тот все еще не принял никакого решения. Он предложил «вежливо прокомментировать каждый из пассажей Эддингтона» и переслать ему, но так и не сделал этого, поскольку: «Возражает ли Эддингтон мне или нет, он всегда мне интересен». Но это вряд ли утешило Чандру.

Итак, расстановка сил была ясна. Главные фигуры — Бор, Фаулер, Дирак, Розенфельд, Паули и Мак-Кри сочувствовали Чандре. Некоторые говорили ему: «Я, старина, тебя понимаю. Жаль, что так все складывается», — но при этом не собирались принимать участие в конфликте. Чандра помог Фаулеру подготовить второе издание той самой монографии по статистической механике, которую он читал в Индии еще подростком, и отметил, что Фаулер никак не прокомментировал замечание Эддингтона в предисловии к этой книге, что релятивистская формула вырождения неправильна.

А 13 января 1935 года Милн отослал письмо редакторам «The Observatory». Он повторил свои вычисления и с учетом замечания Эддингтона проигнорировал релятивистское вырождение, иронично добавив: «Существует ли оно в действительности?» В завершение он написал: «Исследования сэра Артура Эддингтона подтверждают теперь наши выводы». Чандре показалось, что мир перевернулся, — Милн согласился с Эддингтоном!

Милну же все происходящее было на руку. С тех пор как Чандра впервые показал ему свою статью, Милн делал все возможное, чтобы она не появилась в печати, и неоднократно убеждал Чандру не публиковать и свои более ранние работы. Рассерженный Чандра заявил, что «перестал верить в объективность Милна». Он отлично понимал, что его выводы опровергали теорию Милна. Несмотря на давний антагонизм с Эддингтоном и дружбу с Чандрой, Милн встал на сторону врага.

Чандра не мог полностью игнорировать Эддингтона и продолжать свои исследования согласно собственным представлениям. Хотя лучшие в мире физики были на его стороне, они все-таки не решились выступить против ведущих астрофизиков того времени — во всяком случае, публично. Такая конфронтация была для них слишком серьезной, и Чандре предстояло самому постоять за свои убеждения. Он жаловался отцу: «Моя последняя статья по структуре звезд натолкнулась на отчаянное сопротивление оппонентов — Эддингтона, Милна и Джинса. Я стараюсь быть чрезвычайно уважительным при общении с ними. К счастью, Фаулер и Бор на моей стороне. Мне трудно описать в письме суть проблемы. По существу, это продолжение дискуссии о результатах Милна, полученных им за последние три года. Пока серьезного обострения отношений не произошло. Все происходит более-менее мирно, если не считать обсуждения ужасного ляпсуса Эддингтона. Он считает, что принцип Паули не верен! Не понимаю, что он хочет этим сказать. Я сейчас нахожусь как бы в центре треугольника с вершинами Эддингтон — Джинс — Милн и отказываюсь принять чью-либо сторону. Но в результате все они выступают против моей работы!! Лишь Фаулер с самого начала поддерживает меня!»

Настал день, когда Чандра перестал быть пассивным наблюдателем в борьбе враждующих группировок. Он оказался на равных в этой битве гигантов. Отец сразу же ответил. «Твое письмо от 9 февраля меня очень заинтересовало, — писал он, — ты действительно находишься в центре треугольника твоей диаграммы. Пожалуйста, сообщай мне о дальнейшем развитии событий».

Впрочем, в жизни Чандры происходили и приятные события, например, он начал читать курс лекций «Особые проблемы в астрофизике», три дня в неделю. Он с гордостью сообщал отцу: «Кстати, я являюсь первым лектором индийского происхождения в Кембридже. Полагаю, у других индийцев такой возможности не было». Чандра рассматривал это как первый этап в преодолении кембриджского расизма.

В конце февраля Милн написал Чандре: «Ваши сторонники — Бор, Паули, Фаулер, Уилсон и многие другие — производят очень внушительное впечатление, но только не на меня». Его комментарии были явно окрашены неприязнью к этим великим ученым, которые презрительно оценивали исследования Милна как математические ухищрения. Но Чандре такой антагонизм был совсем не на пользу. Он часто говорил об этом, а в 1970-х годах даже процитировал полученное от Милна письмо (от 26 февраля 1935 года) и переслал его ученым, интересовавшимся дискуссией Чандры и Эддингтона.

Оказалось, что и дядя Раман, живший тогда в Индии, не одобрял его поведения. Чандра написал отцу: «Мне сообщили недавно о словах CVR [Рамана]; он утверждает, что я „впустую трачу время, занимаясь астрофизикой, слишком далекой от Бангалора“. Хорошо бы, чтобы он уже перестал говорить о моей работе — его ведь как-то можно убедить, что мои пути действительно пролегают вдали от Бангалора». Март и апрель того года Чандра провел в Копенгагене, обсуждая с Розенфельдом сложившуюся ситуацию. Из Дании он написал отцу, что Кембридж предоставил ему 50 фунтов стерлингов для покупки «Brunsviga 20», лучшего калькулятора того времени. «Я оказался достаточно хорош для Кембриджа, здесь относятся благожелательно к моей работе и не расценивают ее как „пустую трату времени“», — писал Чандра, явно недовольный высказыванием Рамана.

Отец расстраивался — мальчик так много разъезжает по свету, и только Индия не оказывается на его пути. «Не откладывай свой брак слишком надолго, — написал он сыну. — Не думаю, что ты должен стать „рабочей лошадкой“ астрофизики. Приезжай на рождественской неделе 1935 года и женись и на это время пошли подальше все свои амбиции и исследования».

А спустя месяц он получил письмо от Чандры, которое произвело эффект разорвавшейся бомбы: «Я не писал Вам несколько недель — путешествовал и размышлял о своей жизни… и понял, что мои отношения с Лалитой — иллюзия, и в действительности я ее совсем не знаю. Я видел ее в колледже, но это было пять лет назад. Я просто обманывался. Поэтому я написал ей о разрыве наших с ней отношений. Это мое окончательное решение».

Айяр сразу же ответил. Он сожалел о решении Чандры, но успокаивал сына и признавал, что, может, все и к лучшему: «Есть много умных и образованных девушек, намного моложе и мечтающих о семейной жизни».

Отец волновался о душевном состоянии Чандры, просил его приехать домой в следующем апреле и пожить здесь подольше. «Мне не нравятся твои письма после этого инцидента», — пишет он. Под «инцидентом» он имел в виду столкновение с Эддингтоном. Тон последующих писем Чандры становился все более и более циничным. «Возможно, что мисс Д.Л. (Лалита Дорайсвами) недостаточно знала и любила своего отца, чтобы по-настоящему полюбить мужа». У Лалиты были лишь туманные воспоминания об отце, капитане Дорайсвами, который воевал на фронтах Первой мировой войны и умер через год после возвращения из Европы. Отец посоветовал Чандре: «Если ты поживешь в Мадрасе не меньше четырех месяцев, то сможешь познакомиться с разными девушками и выбрать достойную! Индийский стиль любви гораздо совершеннее, чем романтические увлечения европейцев. Жена тебе нужна как товарищ и как заботливая хозяйка. Достоинства этой женщины должны быть не только кинетическими, но и отчасти потенциальными, и тогда ты будешь счастлив в супружестве». Последнее предложение демонстрирует остроумие старшего Чандрасекара и его знание физических терминов.

Однако все произошло совершенно иначе и довольно странным образом. Через два месяца Чандра в ходе дискуссии по релятивистскому вырождению сообщил Розенфельду, что «существует еще кое-что довольно интересное. После возвращения в Кембридж из Копенгагена я обручился с индийской девушкой по имени Лалита. И (что самое удивительное) — она здесь. <…> И я постараюсь сделать ее счастливой». Что же произошло? Хотя Чандра продолжал писать отцу летом 1936 года о своей грустной судьбе, он сообщает своему другу Розенфельду о своем обручении в Кембридже! Наверное, дело было так. В какой-то момент Чандра просто струсил. Почувствовав это, Лалита отплыла на первом же судне в Англию и появилась на пороге его дома. С учетом консерватизма индийских нравов для этого требовалось большое мужество и самоотверженность. Лалита была весьма прогрессивной девушкой. Она сильно отличалась от большинства индианок и всегда поступала так, как считала нужным. Много позже Лалита говорила, что Чандра — ее единственная любовь в жизни. Видимо, тогда она поняла необходимость совершить ради их будущего этот решительный поступок.

Тем временем дискуссия с Эддингтоном протекала уже не так бурно. На заседании Королевского астрономического общества в мае Милн говорил: «Аргументы сэра Артура Эддингтона следует считать справедливыми, поскольку использование формулы с „релятивистским“ вырождением оставляет множество вопросов по поводу белых карликов, тогда как формула с „нерелятивистским“ вырождением не создает никаких трудностей». Таким образом, Милн полностью перешел на сторону Эддингтона. Теперь у каждого из них были свои собственные причины для дискредитации теории Чандры. Эддингтон однажды заявил: «Я должен лишь добавить, что моя формула вырождения, кажется, разворотила осиное гнездо. Однако меня, к счастью, никто не ужалил!» Чандра решил, что лучше всего сохранять спокойствие, хотя он и был подавлен. «Эддингтон ведет себя просто неприлично, — написал он отцу. — Хотя Фаулер, Дирак, Бор и многие другие соглашаются со мной, весь этот конфликт очень неприятен и мешает нормальным отношениям с Эддингтоном. Из-за разногласий с ним (а также с Милном) у меня было плохое настроение в течение нескольких месяцев».

Но именно в эти месяцы Чандра обсуждал с американским математиком венгерского происхождения Джоном фон Нейманом результаты своего исследования белых карликов. 32-летний фон Нейман был профессором принстонского Института перспективных исследований. Свой отпуск в 1934 и 1935 годах он провел в Кембридже. Нейман и Чандра быстро подружились, хотя и представляли собой довольно странный дуэт. Оба были блестящими математиками, но фон Нейман имел более фундаментальное образование. Как и Эдвард Теллер, он был одним из корифеев в блестящей плеяде венгерских эмигрантов. Немецкий физик-ядерщик Фриц Хоутерманс, внесший важный вклад в изучение источника энергии звезд, говорил тогда, что венгерские ученые казались гостями с Марса. Фон Нейман одним из первых (почти одновременно с Эйнштейном) получил звание профессора в Институте перспективных исследований. Он был создателем теории игр — математического метода изучения оптимальных стратегий, кроме того, ему принадлежат пионерские работы по информатике, экономике, общей математике и физике.

Фон Нейман часто говорил, что уехал в 1929 году в США не из-за антисемитских настроений в Германии, а ради профессионального роста. Он оказался любителем развлечений и знатоком прелестей ночной жизни, в его репертуаре было огромное количество довольно сомнительных анекдотов, которые он рассказывал весело и с явным удовольствием. При этом Чандра с горечью вспоминал, что «фон Нейман был из тех, кто поддерживал меня только в частном общении. Все эти люди соглашались со мной, но никогда не заявляли об этом публично».

Звезда Чандры поднималась все выше и выше, многие ученые находили его работы поистине блестящими. Директор Гарвардской обсерватории Харлоу Шепли еще до доклада 11 января прочел его статьи и пригласил Чандру провести следующее лето в Гарварде. Чандра согласился, а после поездки планировал продолжить свои исследования в Тринити-колледже. Он провел первые две недели сентября на ферме в Шотландии и наслаждался «долгими прогулками и свежим воздухом, прохладным ветерком и огромными просторами — все это быстро (!) возвращает силы». Он увлекся чтением Достоевского, Харди и Бальзака. «Я имел возможность больше размышлять о звездах, чем обычно, так как у меня не было здесь карандаша и бумаги, которые необходимы для вычислений». Переполненный новыми идеями, Чандра неожиданно почувствовал «тоску по Кембриджу». Перспективы казались радужными. В том же октябре Шепли пригласил его прочитать трехмесячный курс лекций по космологии в Гарварде. Друзья заверили Чандру, что он великолепно с этим справится.

В самом конце ноября 1935 года он на поезде отправился в Ливерпуль, на следующий день уже стоял на палубе корабля «Белая звезда Британии» и радовался предстоящему восьмидневному путешествию из Старого Света в Новый. Он читал пьесы Ибсена и совсем не думал о звездах.

Корабль прибыл в Бостон в полдень в воскресенье 8 декабря. К удивлению и восторгу Чандры, на берегу его встречал сам Шепли, а вечером он пригласил Чандру к себе на чай и представил известным астрономам. Среди них был Джерард П. Койпер. Он изучал белые карлики и с волнением сообщил Чандре, что «в прошлом году в экспериментах с модельными конденсированными средами получил замечательные подтверждения его, Чандры, выводов». 33-летний Койпер имел блестящую репутацию в научном мире. В последующие годы он сделал множество открытий, например, в конце 1940-х годов открыл спутник Урана, названный Мирандой, и второй спутник Нептуна — Нереиду. В 1951 году Койпер предсказал существование пояса за орбитой Нептуна, состоящего более чем из 100000 кусков льда — «грязных снежков», по образному выражению астронома Фреда Уиппла, причем некоторые из них могли достигать 160 километров в поперечнике. Этот ледяной рой, который теперь считается прародителем кометы Галлея и многих других комет, был обнаружен в 1992 году и назван поясом Койпера.

Впервые у Чандры появился собственный кабинет. И возможность пользоваться всеми благами жизни этого астрофизического сообщества, в том числе и «клубом холостяков» (!), о котором он упомянул в письме к отцу. Чандра жаловался, что здешние ученые тратили слишком много времени на пустую болтовню, что принципиально не одобрялось в Кембридже. «В целом я предпочитаю Кембридж и вообще Англию. Несмотря на чрезвычайно дружелюбное отношение сотрудников обсерватории, я чувствую себя здесь чужим», — писал Чандра. Он опять был чужаком — как в Кембридже, как в Копенгагене. И часто цитировал Джавахарлала Неру: «Везде чужой, нигде не дома».

И он все еще чувствовал горькое послевкусие 11 января. Чандра пишет Балакришнану: «Что касается моей работы, она продвигается, но, увы, прошлогодние столкновения с Эддингтоном и Милном не прибавили мне энтузиазма. Разногласия с Эддингтоном ранили меня и исказили представление о действительности». Впрочем, появились и некоторые возможности для развлечения и даже для маленькой мести. К Рождеству Шепли предложил написать обзор «Глупости 1935 года», в котором Чандра должен был отвечать за «научную» часть. «Я избрал Эддингтона объектом мести и рассказал о нем смешные истории, которые довольно высоко оценили», — сообщил он отцу. Наверняка там был и пассаж Эддингтона о технологической важности молнии на женском платье. Но заканчивалось письмо нерадостно: «Ничего особо интересного не происходит, за исключением того, что завтра начнется 1936 год!»

Чандра часто вспоминал Кембридж, который вызывал у него противоречивые чувства — ведь там он пережил и триумф, и отчаяние. «Поездка в Гарвард изменила мои планы, так что по возвращении в Кембридж меня ждет напряженная работа… всегда что-нибудь приходится терять, хотя в Кембридже все так прекрасно, что забываешь о потерях, — и в любом случае Кембридж потерять нельзя!» Все перепуталось у него голове.

Новости из Индии вызвали раздражение Чандры. Дядя Раман снова огорчил его. Он пренебрежительно отзывался о великих кембриджских математиках Харди и Литлвуде, но старинного друга Чандры индийца Човлу на работу тем не менее не взял. В письме к отцу Чандра возмущался: «Ох! Терпеть не могу Рамана и его интриги. Он мнит себя всезнающим и уверен, что физики здесь и в Европе только и думают о нем и о его студентах. Раман и его интриги грязные и бесчестные… Мое желание когда-нибудь вернуться в Индию и работать рядом с ним для индийской науки уменьшается с каждым днем».

В Новом Свете Чандру ждал успех. В феврале 1936 года директор Йеркской обсерватории при Чикагском университете Отто Струве пригласил Чандру прочесть лекцию. Благодаря исключительно энергичному руководству Струве Йеркская обсерватория в те годы считалась одной из лучших обсерваторий в мире.

Струве, которому тогда было тридцать восемь лет, родился в России, но был немцем. Он был потомственным астрономом — четыре поколения его семейства занимались изучением небесных светил. В 1916 году после двух лет учебы в Харьковском университете он пошел в армию, сражался с турками на Кавказе. После заключения мира между Россией и Германией Струве вернулся в университет, в революцию стал на сторону белых, был ранен и после долгих месяцев странствий и невзгод по протекции родственников получил работу в Йерксе, где и защитил свою диссертацию в 1923 году. Струве завоевал славу неутомимого исследователя в области звездной спектроскопии и в 1932 году был назначен директором обсерватории. До этого репутация обсерватории не была на должной высоте, но благодаря четкому деловому стилю управления, стремлению к исследованиям высочайшего уровня, блестящей организации астрономических наблюдений Струве удалось поднять престиж обсерватории. Прусская настойчивость, его твердый характер и безукоризненно составленная программа исследований превратили заштатную обсерваторию в прекрасный научный центр.

Чандра произвел на Струве сильное впечатление, и он сразу же пригласил его поработать в обсерватории. Чандра получил и прекрасное предложение Гарвардского университета, но предложение Струве показалось ему более привлекательным. Струве написал ему: «Мне кажется, Ваши блестящие теоретические работы принесли бы большую пользу астрономии, если объединить их с результатами практических наблюдений. Для этого необходимо более тесное сотрудничество между Вами и астрономами в лучших обсерваториях Америки, и я надеюсь, это приведет к появлению оригинальных теорий, особо ценных при нынешнем состоянии астрофизики». Койпер тоже согласился поработать в Йеркской обсерватории и убедил Чандру к нему присоединиться. В обсерваторию был приглашен и Стрёмгрен. Многие полагали, что Чандра и Стрёмгрен поспособствуют развитию теоретической астрофизики в США, которая явно отставала от европейской.

Обо всем этом надо было как-то деликатно сообщить отцу. «Учитывая интриги в Индии и закулисные сделки, происходящие в индийских научных кругах, возможно, будет лучше, если я проведу некоторое время в Америке», — написал ему Чандра. И обещал до приезда в Америку побывать на родине. Как и опасался Чандра, отец был глубоко разочарован. Он считал американскую культуру и науку весьма поверхностными и беспокоился, что работа в США сведет к минимуму шансы Чандры стать членом Королевского общества и ведущим индийским ученым. Впрочем, отец все же закончил письмо на оптимистической ноте: «Я думаю, ты все-таки вернешься в Индию». Он по-прежнему в это свято верил.

В апреле Чандра вернулся в Кембридж. В Йерксе он должен был выйти на работу 1 января следующего года. «Я тщательно изучил ситуацию, а Эддингтон настойчиво советовал мне принять (эту должность)», — объяснил он отцу. Очевидно, что Эддингтон был чрезвычайно доволен переездом Чандры из Англии в США. А Чандра — Чандра почувствовал в себе уверенность. «Членом Королевского общества и все такое я могу стать в течение ближайших 5 или 10 лет, — с энтузиазмом пишет он отцу, — и мой переезд в Америку этому не помешает. И вообще это меня мало волнует. А что касается Лалиты — не думаю, что брак для меня сейчас очень важен».

Чандра в полной мере осознал разительный контраст между радушным приемом в Америке и отношением к нему в Англии. «Именно Америка признала меня достойным годового оклада и руководящей должности в университете, — говорит он отцу. — В Индии ученые находятся в блаженном неведении о моем существовании, а в Англии… есть явное нежелание брать индийцев на постоянную работу, даже несмотря на то, что в Оксфорде только что получил место Раду Кришнан». Поразительно, что занимающие высокие посты в Кембридже и весьма авторитетные ученые типа Эддингтона и Фаулера никогда даже не задумывались о предоставлении Чандре достойной его должности. А в лучших американских университетах, Гарвардском и Чикагском, это сделали без колебаний. Стоит ли удивляться, что Чандра предпочел Европе Америку.

Он хорошо понимал, что делает слишком мало для развития науки в Индии. Вот Макс Борн одобрительно отзывался о Рамане и его деятельности, и Чандра даже начал задумываться, не зря ли он так критически относится к своему дяде. Надо сказать, что между двумя великими индийскими учеными Раманом и Мегнадом Саха существовали глубокие расхождения. После разговора с последним Чандра написал отцу: «Его интриги, презрительное отношение ко многим вполне продуктивным идеям, о чем он проговорился во время переговоров о приглашении меня в Индию, — все это означало лишь то, что он просил меня „присоединиться к его политической борьбе“».

Но вот почему Чандра не торопился с женитьбой? В Индии существовал обычай, согласно которому старший сын должен вступить в брак раньше младших братьев. Колебания Чандры мешали отцу, который хотел подыскать невесту для Балакришнана. А еще он искал женихов и для дочерей. «Думаю, мне придется отложить замужество дочек, — написал он с укором Чандре. — Ты знаешь об обычаях и нравах в Индии, и, хотя у нас пока нет подходящих кандидатов, мне приходится торопить тебя с женитьбой, хотя и принуждать тебя к этому я не буду».

В конце концов Чандра сдержал свое обещание — в июле он отправился в Индию и в августе уже был в Бомбее. Прошло шесть лет после его отъезда в Англию. И сразу после возвращения в Индию он написал Лалите. В официальной биографии Чандры сообщается, что в течение года они не общались, хотя Лалита видела его фотографии в газетах и знала, что он в Индии. Но на самом деле она тайно посещала его еще год назад в Кембридже. Кроме того, они наверняка переписывались, но много позже Чандра рассказывал эту историю своему официальному биографу без этих подробностей, не слишком его красящих. Во всяком случае, они наконец встретились в Мадрасе. Увидев Лалиту, Чандра тут же понял, что она никогда не станет для него бременем и никогда не будет мешать его работе. Они решили пожениться — как можно скорее. Прогуливаясь по пляжу Марина, Чандра и Лалита говорили о том, как будут вместе жить в Америке.

Чандра сообщил отцу, что не будет следовать традиции составления гороскопов для себя и невесты на предмет их соответствия. Гораздо важнее перед путешествием в Англию изменить заказ на бронирование — вместо одноместной каюты на двухместную. Свадьба состоялась 11 сентября. Надо сказать, что браки по любви заключались в Индии очень редко, но это был брак по любви. Отмечали свадьбу очень просто — никаких традиционных пышных и дорогостоящих церемоний. Всех это очень радовало — и отца Чандры, и семейство Лалиты. Молодожены провели несколько счастливых дней в Бангалоре и отплыли из Бомбея 13 октября. Чандра пробыл в Индии всего пару месяцев.

По пути в Соединенные Штаты они заехали на месяц в Кембридж. В какой-то из этих дней молодоженов пригласили в гости Эддингтон и его сестра Уинифред. Это была первая и единственная встреча Лалиты с человеком, который причинил ее мужу столько горя. Но Эддингтон очаровал ее и оставил о себе самые теплые воспоминания. Сам великий физик только что вернулся из Гарварда, где в качестве почетного гостя присутствовал на праздновании трехсотлетия университета. Старейший и крупнейший американский университет был основан в 1636 году Джоном Гарвардом, выпускником Кембриджского университета. Праздник начался 17 сентября великолепным фейерверком на Чарльз-ривер, которым восторгались сотни тысяч горожан, заполнивших все набережные этой реки. На следующее утро семнадцать тысяч почетных гостей оказались в святая святых Гарвардского университета — Гарвардском дворе, где в 1776 году проходили обучение молодые солдаты и располагалась штаб-квартира Джорджа Вашингтона. В торжественной обстановке шестьдесят два ведущих ученых мира были удостоены почетных званий, среди этих мировых светил были психолог Жан Пиаже, психоаналитик Карл Юнг, математик Харди и астроном Эддингтон. Энергичный молодой президент Гарвардского университета Джеймс Конант торжественно объявил: «Сэр Артур Стэнли Эддингтон, доктор наук. Исследователь материального мира от атомов до расширяющейся Вселенной, выдающийся популяризатор науки». Присуждение звания почетного профессора Гарвардского университета было достойной наградой за его многолетнюю работу в науке.

На конференции, посвященной трехсотлетию Гарварда, Эддингтон сделал доклад о белых карликах. Он начал свое выступление с остроумного замечания о Ральфе Фаулере: «Мой коллега Фаулер в юности занимался только математикой, и, боюсь, он так и не повзрослел». Он критиковал Фаулера за отказ от использования теории относительности — разумеется, в изложении Эддингтона. Если бы Фаулер воспользовался этим вариантом, то понял бы, что его нерелятивистский результат на самом деле является релятивистским.

Затем Эддингтон набросился на Чандру и заявил, что тот вернул теорию эволюции звезд к тем же самым проблемам, которые уже давно разрешил Фаулер. Эддингтон заявил, что небольшие звезды могут постоянно снижать свою светимость, в конце концов превращаясь в просто неизлучающие звезды. А по мнению Чандрасекара, звезды с массой больше определенной величины никогда окончательно не затухают, они продолжают излучать, постоянно сжимаются, и только Бог знает, что с ними потом станет. Причем это не беспокоит Чандрасекара, который считает, что звезды должны вести себя по его правилам. Но Эддингтон против сей звездной буффонады. В общем, всего этого вполне достаточно, чтобы вызвать подозрения насчет справедливости используемых Чандрасекаром формул.

И тут Эддингтон вернулся к своей любимой метафоре: «Я разворошил осиное гнездо и услышал недовольное жужжание физиков, но не думаю, что меня кто-либо из них сможет ужалить. Надеюсь, я не был бестактен». Эддингтон просто заворожил слушателей, и они ему поверили — им казалось, что они получают самые свежие данные об эволюции звезд, ведь с ними говорил выдающийся ученый, которого по праву считали величайшим астрофизиком современности.

Эддингтон удостоился высокой чести быть приглашенным к недавно ушедшему в отставку президенту Гарвардского университета Эбботу Лоуренсу. Эддингтону, как и его кембриджскому коллеге Харди, нравился бейсбол, и они присутствовали на игре с участием команды «Red Sox».

В ноябре Эддингтон опубликовал книгу «Теория относительности электронов и протонов». Это было первое подробное изложение его фундаментальной теории. О работах Чандры он пренебрежительно отозвался как об упражнениях в составлении парадоксов: «Формулу обычного вырождения впервые применил Р. Х. Фаулер [в 1926 году]. Однако на протяжении ряда лет вместо этой формулы астрономы использовали уравнение для гипотетического релятивистского вырождения, которое представляется мне лишенным всякого смысла. При разработке теории эволюции белых карликов оно приводит к появлению парадоксальной „релятивистской“ формулы С. Чандрасекара, что и заставило меня изучить ее обоснованность».

Отвергая теорию Чандры, Эддингтон восстановил порядок на небесах, соответствующий его собственным представлениям. Розенфельд тут же написал Чандре: «Я просмотрел новую книгу Эддингтона и считаю, что он не только глуп, но и раздражающе тщеславен, а также весьма несправедлив к Вам. Пожалуй, не стоит обращать на него внимание!»

К 1950 году Эддингтона, Джинса, Милна и Фаулера, основных соперников Чандры, уже не было на свете, но воспоминания о прошлых унижениях остались, а ожесточенные споры продолжались. Джинс умер в 1946 году в возрасте шестидесяти девяти лет. Милн написал некролог от имени Королевского общества и даже тут не устоял перед возможностью напомнить о противоречиях, царивших в среде астрофизиков. Он отметил, что Эддингтон так и не смог убедительно возразить Джинсу на критику своей стандартной модели, в справедливости которой сомневался и Милн. Высокомерный Эддингтон просто «ограничивался репликами и настаивал на своих выводах. Как и многие из нас, в те времена Джинс попал под колдовские чары Эддингтона». Возможно, секрет подавляющего воздействия Эддингтона заключался в его харизматичности. Милн считал, что Джинс смотрел на мир «как математик и в своем воображении приводил его в порядок». Чандра тоже написал некролог (он был опубликован в журнале «Science»), где сделал аналогичное замечание и напомнил, как Г. X. Харди однажды спросил Эддингтона, играл ли тот когда-нибудь на ипподроме. Эддингтон сардонически посмотрел на него и ответил: «Только один раз. Я поставил на лошадь по имени Джинс». Харди засмеялся и спросил, выиграл ли он, а Эддингтон со своей характерной улыбкой однозначно ответил: «Нет». Все эти ученые жили в атмосфере постоянных споров. Чандра был убежден, что Эддингтон «по существу, уничтожил Милна». «Огромная энергия Милна, — вспоминал он, — была растрачена на навязчивую разработку идеи, выводы из которой противоречили бы теориям Эддингтона». Милн всерьез ненавидел Эддингтона, разногласия с которым приводили его в глубокое раздражение. Постоянная мрачность Милна, дурное состояние духа оказали губительное воздействие на его жену Маргарет — все кончилось психическим расстройством и глубокой депрессией. В 1938 году Маргарет покончила с собой. Всякий раз, когда Милн вспоминал о тех временах, он «не мог сдержать слез». Смерть Маргарет стала для Милна страшным ударом. На следующий год, надеясь подбодрить старого друга, Чандра пригласил его присоединиться к ним с Лалитой для поездки в Чикаго. Потом они отправились через всю страну в Остин, штат Техас, а потом дальше, в Дэвис-Маунтинс на церемонию открытия обсерватории Мак-Дональд, живописно расположенной на горном плато. Возвращаясь в Англию, на пароходе Милн познакомился с Беатрис Бревурт Ренвик. Привлекательная, красивая и волевая женщина принадлежала к одной из самых влиятельных нью-йоркских семей. Ее дедом по отцовской линии был знаменитый архитектор Джеймс Ренвик, спроектировавший собор Святого Патрика на Пятой авеню и Смитсоновский институт в Вашингтоне в штате Колумбия. Милн и Беатрис полюбили друг друга с первого взгляда и решили пожениться. Милн был безумно счастлив. Его дети поражались — их обычно сдержанный отец решился так быстро на столь серьезный шаг, как женитьба, да еще на даме, с которой, можно сказать, только что познакомился. Беатрис вернулась в Соединенные Штаты, чтобы уладить свои дела. Она собиралась присоединиться к жениху, отплыв из Нью-Йорка в конце мая 1940 года. В это время уже начались военные действия, и ей пришлось плыть на итальянском судне — Италия еще не была втянута в войну. Из Генуи Беатрис должна была добраться до побережья Северной Бретани, но время для путешествия было выбрано крайне неудачно — пересекая Францию, Беатрис оказалась буквально в шаге от немцев, готовящихся к наступлению. Это был страшный путь, но вскоре Милн встретил Беатрис в Оксфорде. Через некоторое время они поженились. Опасное путешествие по дорогам военной Европы навсегда осталось в памяти Беатрис.

Нейтрон был открыт в 1932 году, когда Чандра был еще энергичным молодым аспирантом. Электрически нейтральную частицу с массой близкой к массе протона обнаружил Джеймс Чедвик, молодой коллега Резерфорда, работавший с ним в Кавендишской лаборатории в Кембридже. Это открытие взволновало весь научный мир. Физики сразу же ухватились за нейтрон как за панацею для определения структуры атомного ядра и начали разрабатывать теории о силах связывания ядерных частиц и о распаде ядер. Но ни Чандра, который в то время был в Кавендишской лаборатории, ни большинство других опытных астрофизиков не поняли, сколь велико значение открытия нейтрона для астрофизики. Кавендиш был бесспорным центром ядерной физики, но физиков и астрофизиков разделяла огромная пропасть. Открытие нейтрона помогло ученым понять, что финал эволюции звезд — гораздо более впечатляющее событие, чем это можно было себе ранее представить. Например, у Милна сразу же возник интерес к образованию нейтронов и связи этого процесса со строением космических тел. Он предположил, что электроны и протоны могут сливаться в нейтроны при высоких температуре и плотности внутри звезд, а выделяющаяся в этом процессе энергия будет играть важную роль в процессе их остывания. Однако на этом он и остановился. Физики развили идею Милна в своих теориях о строении звезд. Это стало началом долгого пути, который впоследствии привел к повторному открытию предела Чандры и полному подтверждению его правоты.

Открытие нейтрона ознаменовало рождение одной из самых интересных областей физики — ядерной физики. Ранее ученые считали, что ядро состоит из протонов и электронов, а положительный заряд ядра компенсируется отрицательным зарядом электронов, вращающихся вокруг него. В результате атом становится электрически нейтральной частицей. Однако массы протонов и электронов не совпадали с атомной массой элемента. Теперь с нейтронами, входящими в ядро наряду с протонами, все было в порядке.

Но у новой модели ядра, состоящего из нейтронов и протонов, тоже были недостатки. Например, непонятно, что связывает нейтральные нейтроны и заряженные протоны, ведь притягиваются только противоположные заряды. Однако и без полной ясности природы ядерных сил уже можно было начинать строить теории о роли новооткрытых нейтронов в эволюции звезд. Само существование нейтрона разожгло воображение «белой вороны» физики — швейцарца Фрица Цвикки.

На одной из фотографий, снятой на память о визите Альберта Эйнштейна в Калифорнийский технологический институт (Калтех) в январе 1931 года, около президента Калтеха Роберта А. Милликена можно увидеть улыбающегося человека. Это — Цвикки. Он был одним из наименее приятных в общении ученых Калтеха и, скорее всего, сам занял место в первом ряду. Цвикки родился в 1898 году, диссертацию защитил в Федеральном технологическом институте в Цюрихе. Всю жизнь он оставался горячим патриотом своей страны и регулярно возвращался — дабы участвовать в выборах — в свой родной кантон Гларус. Цвикки попал в Калифорнийский технологический институт благодаря Милликену.

57-летний Милликен, лауреат Нобелевской премии по физике, был блестящим экспериментатором. В 1910–1921 годах он создал отделение физики в Чикагском университете. В 1921 году Джордж Эллери Хейл, которому лучше всех удавалось доставать деньги для развития астрономии, пригласил его на работу в небольшой институт в пригороде Лос-Анджелеса Пасадине. Этот институт был переименован в Калифорнийский технологический институт, и именно Милликен превратил его в крупнейший научный центр.

В 1925 году Милликен пригласил в Калтех Фрица Цвикки. Цвикки считал себя гением. Он действительно был очень талантлив, но имел репутацию человека с тяжелым характером и постоянно выдвигал различные фантастические прожекты. Однако Милликен был всегда готов предоставить ему шанс и поддерживал его. А Цвикки вел себя некрасиво, злобно критиковал коллег-физиков и считал большинство из них «круглыми дураками». Поэтому Милликен предложил Цвикки переключиться на астрономию. Цвикки так и сделал, но вскоре стал враждовать и с астрономами. Однако его достижения не подвергались сомнению, особенно интересны были его наблюдения удивительно ярких звезд, которые назвали новыми. Чандра прослушал его лекцию по новым звездам в Кембридже осенью 1930 года.

В 1931 году Цвикки начал работать вместе с Вальтером Бааде, известным астрономом, приехавшим из Гамбургской обсерватории. Бааде был на пять лет старше Цвикки. Ученые с уважением относились друг к другу, их часто видели вместе, беседующими на немецком языке. Невысокий, с острыми чертами лица и крючковатым носом, Бааде сравнивал свой собственный голос с собачьим лаем. Он был разговорчив и весьма энергичен, с большим чувством юмора, — в общем, совершенно не похож на Цвикки. Неудивительно, что вскоре их дружба дала трещину — Цвикки обвинил Бааде в том, что тот приписал себе все заслуги их совместной работы. Бааде охладел к Цвикки в 1936 году после неловкого инцидента с Сесилией Пэйн, замечательным физиком и астрономом. Она послала им пока еще неопубликованную статью, где подвергала сомнению некоторые их результаты. Цвикки ответил грубым письмом, в котором резко отозвался о статье и назвал Пэйн дурой, причем подписал письмо за себя и за Бааде. Их окончательное отчуждение произошло во время Второй мировой войны, когда вспыльчивый характер Цвикки проявился особенно ярко. Совершенно внезапно Цвикки обвинил Бааде в приверженности национал-социализму и пригрозил его убить. «С ним было опасно жить в одной комнате», — вспоминал потом Бааде. Но в 1930-е годы все еще было хорошо, и Бааде и Цвикки составляли отличную команду. Цвикки, обладая хорошим воображением, понял, что открытие нейтронов дает новый импульс для изучения эволюции звезд. Он обсудил этот вопрос с Бааде, и они решили представить свою идею на собрании Американского физического общества, которое должно было состояться в Стэнфордском университете в декабре 1933 года. В журнале «Physical Review» они опубликовали статью с описанием новой теории эволюции и затухании звезд. Была сделана попытка понять, почему новые звезды внезапно вспыхивали и их светимость возрастала в сто тысяч раз, а затем эти звезды постепенно затухали, возвращаясь к прежнему уровню светимости в течение нескольких месяцев. В своей работе 1931 года Бааде и Цвикки назвали эти звезды «сверхновыми»[48]. Сверхновая звезда может быть в десять тысяч раз ярче, чем новая, — то есть такой же яркой, как все 200 миллиардов звезд нашей Галактики, вместе взятые. Одна из таких звезд наблюдалась еще в 1054 году даже днем, и это продолжалось несколько недель. Звезду видели астрономы в Китае, Японии и индейцы племени анасази на юго-западе нынешних США. Благодаря наблюдениям Бааде в Маунт-Вилсоновской обсерватории в 1921 году причина этого явления стала ясна. Оказалось, Крабовидная туманность, огромное облако светящегося газа в созвездии Тельца, постоянно расширяется. Астрономы вычислили скорость расширения и поняли, что этот процесс начался девять веков назад — то есть Крабовидная туманность возникла в результате взрыва массивной звезды, которую как раз и видели древние астрономы. Ученые назвали ее сверхновая 1054 (SN 1054).

В новой звезде масса, исчезающая при взрыве, составляет около одной тысячной доли процента, а сверхновая в результате мощнейшего взрыва может потерять до 90 % своей массы. Крабовидная туманность находится на расстоянии 64 тысяч триллионов километров от Земли, имеет диаметр 96 триллионов километров и светимость в 7500 раз больше, чем у Солнца, поэтому ее хорошо видно даже в небольшой телескоп. Эта туманность по-прежнему расширяется со скоростью 1300 км/с. Измерив расстояние между Землей и Крабовидной туманностью, можно вычислить, что звезда взорвалась примерно в 5500 году до н. э., то есть на 6500 лет раньше, чем ее увидели китайские астрономы. Свет от взорвавшейся звезды преодолел 64 тысячи триллионов километров до Земли со скоростью 300 тысяч км/с как раз за эти 6500 лет[49].

В шестидесятых годах прошлого века астрономы полагали, что большинство звезд со временем затухает и превращается в белых карликов, а остальные взрываются и полностью исчезают. Бааде и Цвикки отстаивали другую точку зрения. Цвикки заинтересовался вопросом — что остается после взрыва сверхновой? Для ответа требовалось решить чисто физическую задачу. Цвикки и Бааде с большим энтузиазмом развивали теорию, в соответствии с которой взрыв сверхновой может привести к образованию очень плотного ядра, которое они назвали нейтронной звездой. «Вероятно, сверхновые — это переходная ступень от обычных звезд к нейтронным», — писали они. Под «нейтронными звездами» они имели в виду звезды, состоящие полностью из нейтронов. Авторы добавили только слово «вероятно» — скорее всего, по настоянию Бааде. Но сам-то Цвикки был уверен, что они правы. «Никто другой не осмелился бы тогда сказать это. Я думал, что это чистая фантазия. Как все это может быть?» — вспоминал потом физик из Тюбингенского университета Ханс Бете, увлекшийся ядерной физикой после открытия нейтрона. Это была смелая идея, ведь Бааде и Цвикки пытались проникнуть в суть процессов, происходящих в самых больших из известных объектов Вселенной — в звездах, — используя представления о мельчайших частицах материи — атомах.

В 1934–1939 годах Бааде и Цвикки для усовершенствования своей гипотезы о нейтронных звездах взяли самые свежие на то время данные астрономических наблюдений. На современном оборудовании Маунт-Вилсоновской обсерватории они провели всесторонние измерения яркости сверхновых звезд и с помощью широкоугольных фотокамер сфотографировали тысячи галактик — с недельным интервалом при неизменной экспозиции. Затем они сравнили снимки, надеясь обнаружить еще одну, недавно вспыхнувшую сверхновую. Цвикки был уверен, что «огромная скорость генерации энергии в сверхновых требует объяснения», и оно было найдено: сверхновая является результатом столь мощного взрыва массивной звезды, что ее ядро коллапсирует в невероятно плотное образование: размером с Манхэттен, всего лишь около 19 километров в поперечнике, и плотностью 100 триллионов граммов на кубический сантиметр. Это в 100 миллионов раз больше плотности белого карлика. На Земле чайная ложка вещества белого карлика весила бы более шести тонн. Такое же мизерное количество вещества нейтронной звезды весило бы миллиард тонн! Если бы нейтронная звезда упала на Землю, она пронзила бы нашу планету насквозь.

В течение следующих двадцати лет Цвикки и Бааде продолжали собирать данные наблюдений сверхновых.

Чандру, как и многих других ученых, открытие Цвикки и Бааде очень вдохновило. Уже в 1935 году он отметил «явление сверхновой» в статье, опубликованной в еженедельных заметках Королевского астрономического общества. Еще подробней он говорил о «причинах явления сверхновой» в 1939 году на международной конференции в Париже, где произошло его очередное столкновение с Эддингтоном. Там он связал это явление со своими данными и предположил, что при коллапсировании звезды с массой более 1,4 массы Солнца внешние слои звезды падают внутрь ее под давлением гравитации с выделением огромного количества энергии. Это должно вызвать выброс внешних слоев звезды в межзвездное пространство, а электроны и протоны, сжатые в ядре огромным давлением, образуют невероятно плотную нейтронную сердцевину. Эддингтон поддержал сценарий образования нейтронных звезд. Советский физик Лев Ландау с 1932 года также изучал чрезвычайно плотные конденсированные ядра звезд, но он описывал их в терминах, которые имеют больше смысла для физиков, чем для астрофизиков. Ландау сокрушался, что пришел в физику слишком поздно: «Все хорошие девушки уже замужем, и все хорошие проблемы уже решены». Выдающийся ученый Лев Ландау родился в 1908 году. Он был настоящим вундеркиндом — «мне кажется, я всегда умел дифференцировать и интегрировать», говорил он. В 14 лет Ландау поступил в Бакинский университет, затем через два года перевелся в более престижный Ленинградский. Защитив диссертацию в 19 лет, он отправился в длительное путешествие по главным европейским центрам теоретической физики. Его гениальность была очевидна всем — даже придирчивому Паули, которого он посетил в 1929 году. В 1930 году он приехал в Копенгаген, в институт Нильса Бора, и приступил к исследованиям в области квантовой физики. Высокого и долговязого, с густой гривой темных непослушных волос, блестящего физика Ландау интересовали все области теоретической физики. Он смело отстаивал свои взгляды, невзирая ни на какие авторитеты. К примеру, он игнорировал жесткое обращение Бора и его легендарную железную аргументацию. Однажды после лекции Ландау Бор начал его критиковать. Ландау неторопливо подошел к передней незанятой скамье, беспечно растянулся на ней и, спокойно глядя в потолок, слушал великого датчанина, пока тот, раскрасневшийся и возбужденный, доказывал что-то, стоя прямо перед ним.

В 1931 году Ландау возвратился в Советский Союз. Как марксист и патриот, он был полон решимости донести последние достижения теоретической физики до ученых своей страны, и всюду ему сопутствовал успех. Ландау руководил теоретическим отделом Украинского физико-технического института, одновременно заведовал кафедрами теоретической физики в Харьковском инженерно-механическом институте и в Харьковском университете. В 1937 году Ландау возглавил отдел теоретической физики во вновь созданном Институте физических проблем в Москве и со своими сотрудниками впервые в Советском Союзе занялся астрофизикой. Он предложил радикально новый подход — строить модели поведения звезд с помощью методов теоретической физики. Проведя изящные вычисления, он создал модель звезды, состоящей из полностью вырожденного холодного вещества, чрезвычайно плотного и не излучающего ни свет, ни тепло. Получалось, что такая звезда с массой больше солнечной в 1,5 раза будет сжиматься до невероятно маленьких размеров. Ландау заново открыл верхний предел Чандры массы белых карликов (хотя полученное им число несколько отличалось от значения, полученного Чандрой) и — немедленно объявил, что «в действительности» звезды не могут следовать «таким смехотворным сценариям».

Подобно Милну и другим астрофизикам, Ландау был убежден, что звезды в определенный момент должны прекратить коллапсировать, и тогда звезда «будет представлять собой сверхплотное ядро, окруженное веществом в обычном состоянии». Он согласился с мнением большинства ученых, утверждавших, что после полного выгорания топлива масса звезды будет меньше верхнего предела, и таким образом она избежит коллапса. Будучи физиком, Ландау не читал астрофизических журналов и не знал о ранних работах Чандры. Много лет первой работой по определению верхнего предела массы белых карликов считалась статья Ландау 1932 года, а не статья Чандры 1931 года. При этом Ландау поначалу сам не поверил своему открытию. Шесть лет спустя он дополнил свои прежние результаты, предположив, что глубоко внутри звезды с очень высоким давлением должно возникнуть ядро, как у белого карлика. Когда масса ядра превысит верхний предел, оно станет нестабильным и сколлапсирует до плотности атомных ядер — 10¹⁴ граммов на кубический сантиметр. Если бы Земля сжалась до такой плотности, то ее диаметр был бы 300 метров, а не ~12750 километров, как сейчас. При такой плотности электроны начинают «вдавливаться» в ядра атомов и превращают протоны в нейтроны, что и приводит к образованию нейтронной звезды. Нейтроны, как и электроны, подчиняются принципу Паули и создают давление вырождения, нейтрализуя дальнейшее гравитационное сжатие. Ландау определил величину максимальной массы для стабильного белого карлика. Но при этом возник вопрос, какая минимальная масса необходима для формирования нейтронной сердцевины. Ландау использовал теорию тяготения Ньютона и квантовую статистику и получил значение минимальной массы, которая оказалась приблизительно равной одной тысячной массы Солнца.

Далее Ландау перешел к теории излучения звезд, причем его теория весьма отличалась от эддингтоновской теории излучения при слиянии ядер. Ландау предположил, что излучение звезд возникает при падении частиц внешней газовой оболочки на нейтронное ядро и превращении их кинетической энергии в свет.

Вспоминая бурные времена в Кембридже после 11 января 1935 года, Чандра удивлялся, что он никогда не чувствовал себя раздавленным или униженным. «Я решил, что не нужно все время доказывать, что я прав, а другие нет. Я писал книгу, формулировал свои взгляды и хотел бы не думать больше об этом». Именно так он и поступил. Менее чем за год Чандра написал свою первую книгу о белых карликах «Введение в изучение строения звезд», но вдохновение его угасло после бешеной атаки Эддингтона.

Чандре очень хотелось заниматься белыми карликами, ведь еще многое было не ясно. К примеру, что может произойти, если они вращаются или пульсируют. Однако Чандра считал, что, придерживаясь своей точки зрения, он, по существу, воюет с ветряными мельницами. Эддингтон никогда не изменит своего решения. Поэтому Чандра решил забыть о белых карликах. Позже он опубликовал «Принципы звездной динамики» — элегантное, очень сложное математическое исследование, касающееся равновесия галактик и солнечных систем, в котором всячески избегал белых карликов.

В 1939 году за эту крайне интригующую тему взялся Гамов. Он решил использовать новую ядерную физику Бете, в которой анализировалось излучение звезд и поворотный момент в их эволюции, наступающий после полного сгорания топлива и последующего старения. Гамов разработал сценарий эволюции, который предполагал, что излучение стабильных звезд растет до тех пор, пока они не сожгут весь свой водород. Затем они сжимаются, их свет тускнеет, и в конце концов они превращаются в белых карликов, если их масса меньше критической. Те же звезды, масса которых превышает предел Чандрасекара, взрываются, образуя сверхновую звезду, и в конечном итоге превращаются в нейтронные звезды. Вслед за Бете он пришел к выводу, что источник излучения тяжелых звезд, таких как красные гиганты, не водород. Гамов предположил, что эти образования — молодые звезды и излучают они благодаря гравитационному сжатию частиц газа, из которых состоят. В конце концов они тоже начнут сжигать водород, как и звезды с меньшей массой, и взорвутся, образуя фрагменты белого карлика.

Чандра прекрасно ориентировался в проблемах, связанных со стабильностью звезд. Его сильной стороной было определение момента, с которого звезда начинает коллапсировать. Он заметил ошибку в доказательствах Гамова. Проблема была очень сложной, и Чандра решил еще раз обратить свое внимание на белых карликов. Теперь уж — в последний раз.

Миллиарды лет, в течение которых звезда находится в своем расцвете, она сжигает водород в ядре и преобразует его в гелий, оставляя гелиевую «золу». Водород в центре горит первым, потому что именно там его концентрация максимальна, да и температура выше. Эта фаза называется горение водородного ядра. Когда ядра атомов водорода (протоны) объединяются, в результате процесса синтеза получается гелий, при этом высвобождается энергия, а водородное ядро постепенно превращается в гелиевое.

Гамов сделал сильное предположение, что звезда сжигает весь свой водород, но, по мнению Чандры, это означало, что у нее становится все более тяжелое гелиевое ядро. Это его озадачило. Он решил разобраться в проблеме вместе с бразильским аспирантом Марио Шёнбергом, который знал ядерную физику звезд лучше, чем Чандра[55].

Чандра и Шёнберг хотели понять, действительно ли это новое гелиевое ядро может оставаться стабильным без коллапса и взрывов в течение всего процесса горения водорода. Они получили неожиданный результат: гелиевое ядро достигает максимальной массы не коллапсируя, когда сгорает лишь 10 процентов водорода. (Это вошло в науку как предел Чандры — Шёнберга.) Но что же происходит потом?

Если общая масса звезды ниже верхнего предела Чандры, она заканчивает свою жизнь как белый карлик. Если нет, тогда (вспомним Милна) звезда должна выбросить достаточное количество вещества, чтобы ее масса оказалась ниже верхнего предела, а затем, пройдя через серию вырожденных ядер, достигнуть полностью вырожденного состояния. Существует только один способ сделать это — взорваться, то есть стать сверхновой. До сих пор Чандра и Шёнберг не рассматривали возможность коллапса звезды. Они предположили, что каким-то образом она превратится в белого карлика.

Чандра и Шёнберг показали, что звезды не так долго находятся в стабильном состоянии, как все думали. Следующий вопрос заключался в том, чтобы определить промежуточный этап, после которого они начинают превращаться в белых карликов или нейтронные звезды. Для ответа на этот вопрос они обратили свое внимание на звезды в звездных скоплениях.

В некоторых областях межзвездного пространства, называемых «туманностями», присутствует достаточное количество вещества для образования звезд. Большинство звезд родилось в этих звездных «яслях» примерно в одно и то же время. Как обнаружил Стрёмгрен, состояние звезды определяется ее массой и содержанием водорода, а внешний вид изменяется по мере его сгорания. На основе теоретических открытий Чандры и Шёнберга астрофизикам удалось построить модели звезд, в которых предполагалось, что после достижения предела Чандры-Шёнберга, то есть когда сгорает 10 процентов водорода звезды, в ее жизни начинается новый эволюционный процесс.

Как только звезда достигает предела Чандры-Шёнберга, ядро гелия начинает остывать. Давление излучения уменьшается, и теперь уже гравитация доминирует в «перетягивании каната» двумя противостоящими силами. Это приводит к тому, что гелиевое ядро сжимается и снова нагревается до такой степени, что уже и водородная оболочка, окружающая ядро, начинает гореть. Огромный внешний слой звезды расширяется, и звезда превращается в красный гигант. Таким образом, красные гиганты — это звезды в заключительной стадии эволюции, а не молодые, как предполагал Гамов. Они в 10-100 раз больше Солнца — шириной около 160 миллионов километров (радиус орбиты Земли вокруг Солнца) и в 100-1000 раз ярче.

Наше Солнце имеет запас водорода еще на 10 миллиардов лет, после чего оно превратится в красный гигант, увеличится в 200 раз, поглотит, испарив, Венеру и Меркурий, уничтожит океаны и атмосферу Земли, сделав ее абсолютно непригодной для жизни, и сожжет атмосферы остальных планет.

В красных гигантах, образованных из звезд, не более чем в восемь раз превышающих массу Солнца, потоки вещества внешних, охлажденных слоев, слабо удерживаемых гравитацией, уносятся в пространство, так что масса этих звезд уменьшается. А гелиевое ядро продолжает сжиматься, пока его температура не превысит 100 миллионов градусов Кельвина. В этот момент происходит возгорание ядра, затем возникают повторные возгорания, образуется ядро из углерода и кислорода и происходит выброс огромного количества горячего светящегося газа. Все это создает ослепительно красивую картину планетарной туманности.

Оставшееся углеродно-кислородное ядро, поверхность которого покрыта тонким слоем из водорода и гелия, и есть белый карлик. Вырожденное давление электронов создает твердое ядро, масса которого недостаточна для гравитационного коллапса, то есть тут горение предотвращает коллапс. Белый карлик сжигает почти все свое топливо, затухает и сжимается под действием сил тяготения, нагревающих эту звезду. Она не коллапсирует, так как ее масса меньше предела Чандрасекара. Белый карлик остывает, углерод и кислород кристаллизуются, и это космическое чудо, алмаз в небесах, угасает[56].

Во время войны Чандра мог обсуждать проблемы астрофизики только со студентами (вернее, студентками — их не призывали в армию), так как почти все его коллеги-ученые работали на оборону. В 1944 году Чандра начал изучать перенос излучения. В этом процессе излучение проходит через атмосферу звезды, где оно сначала поглощается атомами, а затем испускается или рассеивается. Он наслаждался, снова используя достижения британской школы математической физики, включая работы таких великих деятелей XIX века, как лорд Рэлей и Джордж Стокс. Чандра вывел несколько уравнений и описал ряд эффектов, которые потом были названы его именем. К 1948 году он смог облечь теорию переноса излучения в математическое выражение, полное элегантности и красоты. Результаты этой работы он описал в книге «Перенос лучистой энергии». В эти же годы Чандра с удовольствием занимался преподавательской деятельностью и много ездил. В Южной Индии он носил длинные хлопчатобумажные рубашки, а в Кембридже одевался как истинный англичанин. Этот стиль он сохранил и в Йерксе: зимой — темный костюм, летом светло-серый (один оттенок цвета стали даже называть «серый Чандры»), белую рубашку и неяркий галстук. Студенты вспоминали, что его фразы всегда отличались отточенностью формы — он говорил как типичный англичанин. Но больше всего они запомнили, как он писал на доске. В его тонкой аристократической руке мел был подобен кисти художника, символы его уравнений выглядели на доске невероятно изящно. Лекции Чандры были настолько тщательно продуманы и логичны, что его ученики впоследствии использовали их конспекты при работе уже с собственными студентами. Он записывал всю цепочку решения задачи в мельчайших подробностях и крайне редко ошибался. Его можно было критиковать только за то, что он уделял слишком большое внимание математическим методам в ущерб физическому смыслу уравнений — недаром некоторые его коллеги говорили, что курс Чандры должен называться «Математические методы». Основным критерием отбора аспирантов у Чандры было хорошее знание математики. При этом все считали его превосходным преподавателем.

В 1945 году Струве попросил Чандру стать заместителем главного редактора «Astrophysical Journal». Чандра согласился, а в 1952 году занял пост главного редактора. Он всегда настаивал на ясности изложения, говоря: «Плохое предложение не может быть исправлено — оно не должно быть написано». В связи с работой в журнале ему приходилось ездить в Чикаго, в издательство. Обычно он брал с собой нескольких студентов и во время поездки обсуждал какие-либо астрофизические проблемы. Чандра говорил: «Мы встретимся в 6.00 утра, плюс-минус пятнадцать минут. — И с улыбкой добавлял: — Для меня плюс или минус. Для вас — плюс». Четверг и пятницу он проводил в Чикагском университете.

К концу 1940-х годов работы Чандры получили международное признание. Примерно в это же время у него возник серьезный контакт с физиками Чикагского университета. Отдел астрономии организовал там несколько курсов для студентов, которые собирались защищать диссертации в Йеркской обсерватории. Струве попросил Чандру читать на первом курсе лекции под названием «Вопросы теории звездных атмосфер». Этот курс стал легендарным благодаря истории, которую рассказал президент университета Джон Т. Уилсон, представляя Чандру студентам перед его лекцией в 1975 году. Чандре она настолько понравилась, что он никогда не уточнял, как было на самом деле. Итак, история эта такова. Дважды в неделю в течение семестра 1948/49 года Чандра проделывал трудный трехчасовой путь на своей машине от Йеркса до Чикагского университета, где читал курс по астрофизике двум студентам — Цзундао Ли и Чженьнину Янгу. Янг был ассистентом преподавателя на физическом факультете и только что закончил диссертацию под руководством Теллера, а Ли был аспирантом Ферми и занимался исследованием структуры белых карликов. Эта была единственная в истории группа, все участники которой стали лауреатами Нобелевской премии. Ли и Янг получили ее в 1957 году за важные открытия в физике элементарных частиц — они обнаружили, что природа различает левое и правое[57]. Их профессору пришлось ждать своей премии еще двадцать шесть лет.

На самом деле, как рассказывал выдающийся астрофизик Дональд Остерброк, на курс к Чандре ходили несколько человек: Ли и Янг сидели в аудитории вместе с шестью студентами и самим Остерброком. Почти весь курс слушал бельгийский физик Марсель Шейн, занимавшийся исследованием космических лучей. Он был похож на известного профессионального борца по имени Ангел, поэтому все называли его «бельгийским ангелом». Он всегда сидел в первом ряду и неизменно засыпал, уронив голову на спинку стула и громко храпя. Чандра стоял прямо перед ним с выражением полного отвращения, но никогда не будил.

Для Чандры послевоенные годы были одним из самых счастливых периодов в его жизни. Но как писатель в поисках сюжета, он думал, чем заняться дальше после завершения работ по переносу излучения. Наконец в 1952 году он решил — следующей темой его исследований станет гидродинамическая и гидромагнитная стабильность, изучение перехода от нормального течения жидкости к сильно турбулентному, хаотичному потоку, например, как в джакузи, а также исследования условий создания магнитных полей с определенными характеристиками. Математика гидродинамических процессов очень сложна. Избранию темы этого нового для Чандры исследования способствовали контакты с университетскими физиками. Он уже далеко отошел от своих старых работ с белыми карликами. Помимо редакционных обязанностей в Чикаго, он посещал коллоквиумы на физическом факультете, где было много блестящих физиков, а также Институт ядерных исследований, возглавляемый Энрико Ферми.

Во время войны Ферми заинтересовался астрофизикой и захотел узнать о ней побольше. Он прослушал лекции Чандры и предложил ему поработать вместе. У Ферми был свой метод погружения в проблему: он любил поговорить с экспертами, а не углубляться в соответствующую литературу, а затем соотнести эти новые сведения со своими глубокими познаниями в физике. Казалось, Ферми относился к Чандре, по словам последнего, «как маэстро, получивший в подарок новое музыкальное произведение, которое он уверенно исполнит». Чандра и Ферми резко отличались друг от друга не только в подходе к решению физических задач. В своем безупречном костюме и галстуке Чандра держался сдержанно и официально, в то время как общительный, непосредственный Ферми частенько обедал вместе со студентами, поедая хотдоги в местной закусочной, и ходил с засученными рукавами и без галстука. Невысокий и коренастый, улыбчивый, с легкими итальянскими манерами, он был очень популярен среди университетской публики. Казалось, ему все удается легко, играючи. У него был природный дар — он умел понять общую картину и сделать почти все выводы на основании простых уравнений. Книжные шкафы ученых обычно заполнены всевозможной литературой, а у Ферми в кабинете была только одна книга — таблицы интегралов.

В 1953 году Чандра и Ферми написали две статьи по магнитным полям в спиральных галактиках. Это было поистине блестящее сотрудничество. Сильная сторона Чандры заключалась в способности терпеливо искать элегантные математические методы для решения задачи. А Ферми, наоборот, математика мало волновала, зато он глубоко чувствовал физику явлений. Их первая статья была написана в основном Ферми и содержала лишь несколько уравнений. Во второй, написанной Чандрой, было множество уравнений и очень мало слов.

Между тем атмосфера в Йерксе стала ухудшаться. С самого начала своей работы здесь Чандра испытывал антипатию к Струве. Впоследствии Чандра считал, что в Йерксе к нему относились несправедливо. Он обнаружил, что Койпер и Стрёмгрен были приняты на работу в качестве доцентов, а он просто как научный сотрудник. Им повысили зарплату и предоставили постоянную должность на следующий год, в то время как Струве назначил Чандру доцентом и без увеличения заработной платы. Прошло шесть лет, прежде чем он получил статус адъюнкт-профессора, а полным профессором стал только в 1944 году. Оказалось, что у Струве был повод для приглашения Чандры на невысокую должность. Дабы Йеркс стал первоклассной астрономической обсерваторией, Струве нужны были талантливые молодые сотрудники, независимо от их гражданства. Но чтобы пригласить Чандру, ему пришлось бороться с глубоко укоренившимися расовыми предрассудками. Они были очень сильны в Чикаго и в Чикагском университете. Им были не чужды многие ведущие сотрудники, в частности Генри Дж. Гейл, декан физического факультета, и Гилберт Эймс Блисс, знаменитый математик и глава математического факультета. Оба были настроены решительно против нового коллеги, темнокожего индийца. Однако математической группе, выполнявшей работу для Струве, все труднее было справляться со своими задачами. И тогда Струве пренебрег мнением титулованных коллег и настоял, чтобы Роберт Мейнард Хатчинс, президент университета, поддержал его решение о принятии Чандры. Это разъярило Гейла. Он заставил Струве дать обещание, что Чандра никогда не появится на территории кампуса Чикагского университета, но Струве проигнорировал и это. Гейл вышел в отставку в 1940 году, а других профессоров национальная принадлежность Чандры не раздражала.

Белых Койпера и Стрёмгрена американские астрономы знали намного лучше, чем Чандру, и ничто не препятствовало их профессиональному росту. Поэтому-то для Струве было легко добиться их приглашения на работу в обсерваторию и дать им место доцентов, более высокое, чем то, что было предложено Чандре.

Рассел и Шепли предупреждали Чандру о том, что в Чикаго сильны расовые ограничения, и советовали ему принять предложение Гарварда. Шепли опасался, что радикальные политические взгляды Чандры будут неприемлемы в достаточно консервативной атмосфере Чикаго. Зная о визите Чандры в Россию в 1934 году, Шепли даже предупреждал Струве о том, что Чандре близки коммунистические воззрения. Многие люди воспринимали острую реакцию Чандры на расизм в Англии по отношению к индийцам как проявление его радикализма. Но Хатчинс, человек чрезвычайно либеральных политических взглядов, ясно дал понять Струве, что Чандра представляет интерес для университета как блестящий специалист. Высокий и красивый, Хатчинс был прирожденным харизматическим лидером. Он стал президентом университета в 1929 году, когда ему было всего 30 лет. Несмотря на молодость, он уже проявил себя как энергичный администратор в должности декана юридической школы в Йельском университете. Он находился на посту президента Чикагского университета до 1945 года, а затем был ректором — до своей отставки в 1951 году. Университет стал одним из лучших учебных заведений мира во многом благодаря ему.

Чандра узнал о благородной позиции Хатчинса только в 1960-х. В то время поднялась волна протеста против расовой сегрегации, и в своей публичной лекции Хатчинс с прискорбием признал, что даже в священных залах университета не обошлось без расизма. Он привел два таких позорных случая, произошедшие в Чикагском университете в пору его президентства. И один из них — когда глава одного научного департамента был против назначения астронома-теоретика, так как тот был индийцем и темнокожим. Это выступление всколыхнуло всю страну.

Чандра и Хатчинс поддерживали тесный контакт на протяжении многих лет. Когда Хатчинс объявил о своем уходе, Чандра написал ему, что «его отставка — большая беда для университета». Хатчинс ответил: «Мой уход — отнюдь не катастрофа. Вы это увидите. И я очень горжусь, что когда-то помог Вам получить тут работу». На торжественном собрании, устроенном по случаю отставки, все студенты стремились пожать Хатчинсу руку. Редкий президент университета мог похвастаться такой популярностью…

В 1946 году Чандре предложили должность профессора в Принстоне в качестве преемника Рассела с зарплатой в два раза больше, чем в Чикаго, и он с готовностью согласился. Однако Хатчинс уговорил его тогда остаться. Быть преемником такого человека, как Рассел, — большая честь, но правильнее начать свою собственную исследовательскую программу, а не продолжать чужую. Чтобы проиллюстрировать свою мысль, он попросил Чандру назвать преемника лорда Кельвина в Университете Глазго. Чандра не смог этого сделать. А потом Хатчинс предложил Чандре должность профессора с зарплатой, сопоставимой с той, что ему предложили в Принстоне. Шесть лет спустя его повысили еще раз.

В 1951 году Ферми предложил Чандре оставить Йеркскую обсерваторию и работать на физическом факультете Чикагского университета. В последующие годы Чандра лишь изредка преподавал в Йерксе. Его научные интересы уже были далеки от астрофизики. В 1959 году Чандрасекар снял дом недалеко от университета, куда окончательно переехал с Лалитой из Йеркса. После внештатной работы на физическом факультете в течение двенадцати лет, Чандра наконец — в 1964 году — стал официальным сотрудником университета. В том же году они с Лалитой купили квартиру в городе.

Ферми хотел, чтобы Чандра работал и в Институте ядерных исследований, хоть и связанном с физическим факультетом, но достаточно самостоятельном заведении. Его сотрудники проводили различные конференции, сначала ограничиваясь химией и физикой, затем круг проблем расширился до астрофизики, астрономии, геофизики и математики. Ферми собрал в своем институте большое число талантливых людей. Позже сюда приехали и многие выдающиеся ученые из Лос-Аламоса. Тут трудились несколько нобелевских лауреатов: сам Ферми, который получил Нобелевскую премию еще в 1938 году, а также три других нобелевских лауреата: Мария Гепперт-Майер, Гарольд Клейтон Юри и Уиллард Франк Либби[58]. После смерти Э. Ферми в 1954 году институту было присвоено его имя.

Роджер Хильдебранд, тогда еще молодой сотрудник, вспоминал пятидесятые годы как золотой век чикагской науки: в институте «был энтузиазм, страсть к познанию, ни грамма снобизма, обсуждался весь спектр физической науки, все было интересно». Особой популярностью у институтской публики пользовались четверговые семинары под руководством Грегора Вентцеля. Физик немецкого происхождения Грегор Вентцель работал в университете с 1948 года, и его профессиональная репутация была безупречной. После завершения диссертации под руководством Зоммерфельда, он сотрудничал с Гейзенбергом и Паули и получил важные результаты в физике элементарных частиц. Чандра очень с ним подружился — настолько, что даже разрешал Вентцелю курить в его присутствии огромные сигары.

У каждого из институтских светил было свое личное кресло в семинарском зале. Если кто-нибудь, не дай бог, случайно садился на одно из них, то «владелец» вставал рядом и начинал пристально смотреть на сидящего. Это приводило в смятение юных сотрудников. Когда наступало затишье в обсуждении, Вентцель мог обратиться к одному из молодых ученых и спросить: «Ну и что ты думаешь об этом выступлении?» Хильдебранд вспоминал: «В этом случае, черт побери, обязательно надо было сказать что-нибудь хорошее, а не то вам бы не поздоровилось!»

В 1949 году Эдвард Теллер, старый друг Чандры, покинул Чикаго и вернулся к оборонным работам в Лос-Аламосе. Так получилось, что новая область интересов Чандры — гидродинамическая и гидромагнитная устойчивость, а также его репутация в области переноса излучения — оказались как никогда актуальными для создания нового оружия, бомбы настолько мощной, что по сравнению с ней те, что были сброшены на Японию, выглядели лишь пиротехническими игрушками. Этим новым оружием была водородная бомба, и для ее разработки требовалось знание физики звезд. Теллер решил привлечь Чандру к этому проекту.

Взрывы атомной, а тем более водородной бомбы подобны взрыву звезды, при котором происходит интенсивное излучение. Если оно сразу же вырвется наружу, то звезда сгорит очень быстро, а если процесс излучения заторможен, звезда взорвется преждевременно. Таким же образом, при разработке водородной бомбы важно было задержать излучение, чтобы инициировать почти все ядерное топливо, а затем позволить излучению выйти как можно быстрее. Вот почему изучение условий создания стабильного потока излучения и сопротивления среды, через которую оно проходит, очень важно и для разработки бомб, и для исследования звезд. Гидродинамическая и гидромагнитная устойчивость — необходимое условие для создания бомб, важнейшее при исследовании возникновения ударных волн и их использования для сжатия вещества. Познания Чандры в этой области оказались крайне полезными.

Еще в 1934 году, в Риме, Ферми задумывался о возможности получения радиоактивных элементов при бомбардировке нерадиоактивных элементов нейтронами. Одноименно заряженные частицы отталкиваются, поэтому положительно заряженные частицы с трудом проникают в ядра. До открытия нейтрона для обстрела ядер использовались альфа-частицы (ядра атомов гелия), состоящие из двух протонов и двух нейтронов и имеющие положительный заряд. Однако ядра тяжелых элементов содержат множество протонов и имеют огромный положительный заряд, так что альфа-частицы должны иметь очень большую энергию, чтобы проникнуть в ядро. Зато нейтроны не имеют электрического заряда, а потому они — идеальные «снаряды» для бомбардировки атомов и проникновения непосредственно в их ядра.

И тогда — это был вполне логический шаг — Ферми решил понять, что случится с радиоактивным элементом ураном, если подвергнуть его нейтронной бомбардировке. Как же он был изумлен, когда оказалось, что в результате экспериментов он получил элементы тяжелее урана, самого тяжелого из всех, существующих на Земле! Новые элементы были высокорадиоактивны и распадались на стабильные, более легкие элементы в течение времени от нескольких минут до нескольких миллионов лет, и именно поэтому на Земле они не встречались[59]. В 1938 году Ферми получил Нобелевскую премию за создание радиоактивных элементов с помощью нейтронов и обнаружение элементов тяжелее урана. Ферми был выдающимся и экспериментатором, и теоретиком, что невероятно редко для современной науки.

Эксперименты Ферми привели к потрясающему открытию. Это случилось, когда мир уже стоял на пороге войны. Изучая результаты, полученные великим итальянским ученым, некоторые немецкие физики поняли, что он не просто создал новый элемент, а сумел расщепить ядро атома урана[60]. Как только нейтрон влетает в ядро урана, состоящее из 146 нейтронов и 92 протонов, оно тут же начинает, пытаясь выгнать «нарушителя спокойствия», вибрировать, дрожать, как капля воды. Сначала оно вытягивается и принимает форму гантели, а затем распадается на две части, как амеба при делении. Это и есть процесс деления ядер, и происходит он в ничтожную долю секунды. При распаде ядра урана возникает два элемента — барий и криптон. Общая масса новых частиц, однако, немного меньше, чем у нейтрона плюс атом урана. Этот «дефект массы» превращается в энергию, как и предсказано в уравнении Эйнштейна E = mc². Незначительное количество недостающей массы умножается на огромное число — квадрат скорости света (300000×300000), что приводит к выделению колоссального количества энергии. Два новых элемента, барий и криптон, получаются радиоактивными. В результате деления урана появляется не менее двух нейтронов, которые затем могут столкнуться с другими ядрами урана, что ведет к неконтролируемой цепной реакции и взрыву. Но чтобы это произошло, необходима критическая масса урана — примерно 10 килограммов, если же его будет меньше, взрыва не получится.

Узнав о расщеплении атома, великий датский физик Нильс Бор сразу понял, какие ужасающие последствия может вызвать огромное количество энергии, выделяемое при взрыве. Вероятно, он вспомнил изобретателя динамита Альфреда Нобеля, который надеялся, что динамит будет использоваться исключительно в мирных целях, но… Как и в случае с динамитом, думал Бор, кто-нибудь наверняка придумает, и очень скоро, как применить расщепление ядра для создания нового, смертельного оружия.

В сентябре 1941 года Теллер, сидя в кабинете Ферми в нью-йоркском Колумбийском университете, горячо обсуждал с итальянским ученым возможность создания атомной бомбы. Теллер считал, что атомная бомба будет иметь ограниченную мощность, так как критическая масса создает верхний предел для количества ядерного топлива. Чем мощнее устройство, тем быстрее оно взорвется. Максимальная взрывная мощность атомной бомбы — около 1 мегатонны в тротиловом эквиваленте, а ведь даже чайная ложка тротила способна вызвать огромные разрушения. Ферми предположил, что атомную бомбу можно использовать для создания температуры, необходимой для начала процесса слияния атомов водорода — термоядерной реакции, что позволит сделать водородную (термоядерную) бомбу. Такая бомба — модель эволюции звезд, потому что именно слияние атомов водорода является источником их энергии. В отличие от атомной, для термоядерной бомбы не существует критической массы и, следовательно, нет верхнего предела мощности. Как огонь в камине, она горит тем ярче, чем больше топлива. И взрывная ее сила ничем не ограничена.

Сначала Теллер в это не поверил. Но год спустя, когда разработка атомной бомбы была уже в полном разгаре, он вспомнил об идее Ферми. Первоначальные расчеты показали, что атомная бомба может создавать температуру до 10 миллионов градусов, а из данных о физике звезд Теллер знал, что этого достаточно для реакции термоядерного синтеза. По сравнению с атомной бомбой топливо для термоядерной бомбы стоило гроши. Стоимость дейтерия, извлеченного из воды, — несколько пенсов за грамм, в то время как изотоп урана, необходимый для деления ядер, чрезвычайно дорог[61]. Термоядерную бомбу немедленно назвали «супербомбой». «Это страшная вещь», — такова была первая реакция Бете. Для Теллера супербомба стала навязчивой идеей. «Что-то изменилось в нем после того, как он присоединился к Лос-Аламосскому проекту», — вспоминал его старый друг Гамов.

Теллер появился в Лос-Аламосе в апреле 1943 года, и тут же там возникли проблемы. Сначала Теллер был оскорблен тем, что Оппенгеймер назначил руководителем теоретического отдела Бете, а не его. Группа Теллера решала только задачу создания атомной бомбы, в которой расщепляющийся уран сжимался в процессе, называемом имплозией (взрывом, направленным внутрь), и не занималась супербомбой. Толмен предположил, что делящееся вещество с массой чуть ниже критической тоже может взорваться, если его достаточно сильно сжать и вызвать цепную реакцию. Для создания имплозии ученые поместили химическое взрывчатое вещество внутрь полой сферы вокруг содержащегося в центре делящегося вещества и взорвали его. В результате серия концентрических ударных волн, движущихся внутрь, сдавливала делящийся материал, пока он не становился достаточно плотным для начала цепной реакции. Все это было невероятно интересно, но сердце Теллера было по-прежнему отдано водородной бомбе, а не атомной, и потому он постоянно пребывал в дурном настроении. Однако Оппенгеймер не собирался терять такого креативного человека, как Теллер. В 1944 году он все же разрешил ему начать работу над супербомбой.

Создавая атомную бомбу, ученые проделали множество экспериментов, чтобы определить возможности каждой конкретной конструкции. Но для водородной бомбы необходимо было создать особую атомную бомбу, которая подожгла бы ее, — такой эксперимент был невозможен. Математические модели — это все, что Теллер и его группа были в состоянии сделать. По этим моделям можно было рассчитать идеальную конфигурацию атомной бомбы и материалов, которые создадут температуру, необходимую для начала термоядерной реакции. Но эти расчеты оказались слишком сложны для механических счетных машин, предоставляемых IBM во время войны. В 1945 году в Пенсильванском университете была построена ЭНИАК, по тем временам самая быстрая в мире электронно-вычислительная машина, кое-как она справлялась с расчетами. А вскоре и она устарела, а потому в 1949-м была заменена ЭВМ МАНИАК[62]. Еще одну вычислительную машину построили в Институте перспективных исследований в Принстоне, на основе идей физика Джона Арчибальда Уилера. Ветеран Манхэттенского проекта и один из его ведущих ученых, Уилер был недоволен темпом работ над супербомбой в Лос-Аламосе. Он написал главе департамента физики в Принстоне, что «термоядерные исследования включают в себя исследования в областях, являющихся сильной стороной Принстона, — ядерной и атомной физики, астрофизики и гидродинамики». Так Принстон стал вторым центром разработки водородной бомбы.

Несмотря на свои крайне правые антикоммунистические взгляды и высокомерное поведение, Уилер был одним из самых выдающихся физиков того времени. Он провел большую часть войны в Хэнфорде, штат Вашингтон, занимаясь реакторами по производству плутония — расщепляющегося вещества, альтернативного урану-235[63].

В январе 1939 года Бор приехал в Нью-Йорк, встретился с Уилером, работы которого хорошо знал, и сразу же предложил ему заняться исследованиями в новой области — делении ядер, изучить это явление и понять пути его использования.

Уилер, как и Теллер, считал, что крайне важно приступить к следующему этапу развития ядерного вооружения — созданию супербомбы. Главным их оппонентом был Оппенгеймер, который не хотел давать санкцию на разработку бомбы более мощной, чем атомная. Как председатель генерального консультативного комитета Комиссии по атомной энергии США, он обладал огромным влиянием. Его отношения с Теллером становились все более напряженными.

Теллер хотел сразу же начать с мегатонной бомбы, которая затмит все эти атомные карлики, сброшенные на Хиросиму и Нагасаки. Для расчета параметров классической супербомбы Теллера — атомной бомбы, присоединенной к одному концу трубы с жидким дейтерием, была использована вычислительная машина ЭНИАК. Тепло от деления при взрыве бомбы должно двигаться вниз по трубе, вызывая реакцию синтеза дейтерия; расчетная мощность такой бомбы составляла 10 мегатонн. (На Хиросиму была сброшена бомба «Малыш» с эквивалентом 20 тысяч тонн тротила.) Другой конструкцией Теллера была полусферическая бомба с концентрическими оболочками из дейтерия и веществ, способных к ядерному делению. Он назвал ее «Будильник», так как она должна была разбудить весь мир. Но предварительные расчеты Теллера показали, что эта бомба не получится очень мощной, и он оставил этот проект.

29 августа 1949 года Советский Союз провел успешные испытания своей атомной бомбы, известной на Западе под названием «Джо № 1». Это была почти точная копия бомбы «Толстяк», сброшенной на Нагасаки, в которой использовался механизм имплозии, взрыва, направленного внутрь. Русские узнали о конструкции бомбы благодаря Клаусу Фуксу, тридцативосьмилетнему немецкому ученому-эмигранту, который приехал в Лос-Аламос в 1942 году. Там он занимал должность столь важную, что имел доступ к особо секретной информации, которую и передавал в СССР. По иронии судьбы Фукс вошел в состав группы разработки имплозии вместо Теллера. 23 сентября президент Гарри Трумэн сделал краткое публичное заявление: «Мы имеем достоверные сведения, что в течение последних недель в СССР был произведен атомный взрыв». С монополией США на ядерное оружие было покончено — об этом трубили все газеты мира. В США поднялась паника. Какой должна быть реакция американских властей? Официальная дискуссия была проведена в обстановке высокой секретности. Часть научного сообщества согласилась с членами Комиссии по атомной энергии США — было ясно, что Советский Союз будет создавать супербомбы и попытается сделать это раньше всех. Внезапно ситуация резко изменилась. Создание супербомбы стало одной из самых главных задач американских ученых.

Большинство в комитете конгресса под председательством Оппенгеймера выступало против участия в гонке вооружений. Но влиятельные и красноречивые Теллер и Гамов поддержали создание супербомбы. Обсуждение этого вопроса, в котором участвовали известные конгрессмены и сенаторы, длилось целый день. Чашу весов склонило то, что Фукс знал детали теллеровской конструкции супербомбы, в частности «Будильника». 31 января 1950 года Трумэн объявил миру, что Соединенные Штаты приступили к реализации проекта по созданию водородной бомбы. Гонка ядерных вооружений началась. Теллер предложил Оппенгеймеру участвовать в работах по супербомбе, но тот наотрез отказался. Оппенгеймер был уверен, что советские ученые не почерпнут ничего полезного из информации Фукса, поскольку расчеты показали: классическая супербомба Теллера — неудачный вариант. Ее разработчики зашли в тупик, и Оппенгеймер утверждал, что она — миф.

Но в декабре 1950 года математика Станислава Улама посетило вдохновение. Он работал в лос-аламосской группе Теллера над супербомбой с 1943 года. Родившийся в 1909 году в польском городе Лембурге (сейчас это — украинский Львов), Улам был ярким представителем довоенной польской математической школы. Кандидатскую диссертацию он написал под руководством всемирно известного Стефана Банаха. Смуглый, с прекрасными манерами, неизменно элегантный, Улам казался невероятно уверенным в себе человеком. В Лос-Аламосе все вскоре стали называть его Стэном. В 1934 году, чувствуя близость нацистского нападения, Улам начал поиск зарубежных научных контактов. Путешествуя по Европе, он остановился в Кембридже, где знакомство с Эддингтоном и Чандрой произвело на него огромное впечатление. Позднее Улам и Чандра встретились снова, в Лос-Аламосе, когда Чандра был консультантом по теории турбулентности и по другим гидродинамическим проблемам. Однажды Улам вдруг понял, что ключом к решению проблемы супербомбы был бы направленный внутрь взрыв, точно такой, какой предсказывал Чандра для белых карликов, а впоследствии Оппенгеймер и Снайдер. Улам предположил, что при взрыве атомной бомбы возникнет поток нейтронов, который создаст ударную волну. Для ее формирования атомная бомба (первая ступень) должна быть отделена от термоядерного топлива (второй ступени). Улам рассказал Теллеру о своей идее в конце января 1951 года. И тот почти сразу понял, что Улам натолкнулся на нечто совершенно новое. Атомная бомба создаст не только поток нейтронов, но и мощное рентгеновское излучение. Теллер хорошо знал, что очень трудно сфокусировать ударную волну нейтронов для сжатия термоядерного топлива, зато рентгеновское излучение может быть сфокусировано, кроме того, оно достигнет второй ступени раньше нейтронов, потому что электромагнитная волна движется быстрее, чем любая частица, имеющая массу. Теллер и Улам предложили использовать для сжатия второй ступени излучение. Так возникла схема Теллера — Улама — базовая конструкция для всех термоядерных бомб. Детали ее до сих пор засекречены, но общая идея заключается в том, что атомная бомба при взрыве генерирует рентгеновские лучи, которые используются для сжатия термоядерного топлива и начала термоядерной реакции (синтеза водорода). В результате возникает мощный взрыв, как и в случае со звездой, сжатой под действием силы тяжести. Схема казалась вполне реальной, и нужно было действовать быстрее, так как русские наверняка тоже не дремали. Даже Оппенгеймер, который был откровенно против производства водородных бомб, признал, что схема Теллера-Улама — «техническая конфетка».

В 1952 году работа над созданием бомбы в основном была завершена. Испытания прошли 1 ноября на острове Элугелаб атолла Эниветок, в 4600 км к западу от Гавайских островов. Мощность бомбы, которую назвали «Майк», оказалась больше, чем все предполагали, — около 10 мегатонн. При взрыве появился огненный шар более пяти километров в поперечнике, способный полностью разрушить Нью-Йорк, изжарив большинство его жителей и разорвав остальных на куски. В миллиардную долю секунды в огненной сфере «Майка» возникли все элементы, которые встречаются во Вселенной, а также искусственные. Зато Элугелаб исчез полностью. Но осталась одна проблема: «Майк» еще не был оружием, так как отсутствовал кожух для упаковки компонентов бомбы, находившихся в огромном холодильнике. Вся бомба, точнее, некое огромное устройство, весила 65 тонн. Два года спустя было сделано так, что ее уже можно было перевозить на самолете. Новую бомбу — «Браво» — испытали в марте 1954 года. Взрыв получился еще мощнее — 15 мегатонн, и вызвал появление огненного облака диаметром более 7 километров.

Тем временем в Советском Союзе физики работали над созданием своей атомной бомбы. «Оставь физиков в покое. Мы всегда сможем расстрелять их позже», — говорил Иосиф Сталин главе НКВД Лаврентию Берия, директору ГУЛАГа и организатору чисток, во время которых погибли сотни тысяч невинных граждан. И наверняка советские физики тоже были бы репрессированы, но Сталин понял, что ученые ему очень пригодятся в будущих столкновениях с Западом. Он потребовал немедленных результатов по разработке нового оружия. Берия сам следил за ходом создания бомбы. Первая атомная бомба, созданная в СССР, была копией плутониевой бомбы «Толстяк», конструкцию которой передал СССР Клаус Фукс. Далее советские ученые попытались создать водородную бомбу по образцу теллеровской супербомбы. Работы шли в закрытом научном центре, в городе Сарове в 400 километрах к востоку от Москвы, известном как Арзамас-16 или «Лос-Арзамас».

Ведущими советскими учеными, которые занимались разработкой ядерного оружия, были Андрей Дмитриевич Сахаров и Яков Борисович Зельдович. Как Гамов и Теллер, внешне они очень отличались друг от друга. Сахаров был высоким и худым, всегда в черном, погруженный в себя. Его научные исследования прервала Вторая мировая война. Только в 1947 году в 27 лет он защитил диссертацию — по ядерной физике — и был немедленно введен в команду, изучавшую возможность создания ядерного оружия, которую возглавлял с Зельдовичем[64].

Это был человек могучего телосложения, смуглолицый, с коротко остриженными волосами и высоко поднятой головой. Он обладал очень уверенным и напористым характером, благодаря чему возникало ощущение, что он гораздо выше ростом, чем на самом деле. Зельдович был фанатом спорта. В ходе обсуждения астрофизических проблем он мог вдруг предложить коллегам парочку физических упражнений. Спортзал в Москве было не так легко найти, поэтому Зельдович придумывал такие развлечения, как игра с набивным мячиком в подъезде жилого дома. Смелый, остроумный и дерзкий, он был душой любой компании и любимцем женщин.

Он окончил школу в 1929 году, в возрасте 15 лет, и устроился на работу лаборантом. В 1931 году он как-то пришел в знаменитый Физико-технический институт в Ленинграде. Профессора были поражены глубиной знаний молодого человека и пригласили его на работу в институт. В течение следующих десяти лет, еще будучи студентом, он читал лекции в институте о последних достижениях квантовой физики. В 1934 году он стал аспирантом в Институте химической физики, в 1936 году защитил кандидатскую диссертацию, а в 1939-м — докторскую. Это было поразительно, ведь Зельдович был по сути самоучкой! Он многое сделал в науке, а его блестящие работы по ударным волнам, газовой динамике и ее применению к взрывам не потеряли свою актуальность до сих пор.

В июне 1941 года, в начале Великой Отечественной войны, Зельдович занимался цепными реакциями в уране, но вскоре вернулся к работе с обычными взрывчатыми веществами. Он сыграл важную роль в создании знаменитых ракет, легендарных «катюш», наводивших ужас на немцев. В 1943 году советское правительство решило приступить к разработке собственного ядерного оружия. Я. Б. Зельдович возглавил одну из нескольких конкурирующих проектных групп. Часть исследований проводилась в университетах, в частности в Московском государственном университете, где работал Ландау. Команде Сахарова поначалу поручили проверять и уточнять расчеты Зельдовича. Такая второстепенная роль возмущала молодых физиков.

Если первая русская атомная бомба была создана благодаря Фуксу, то первую водородную бомбу в СССР, похожую на «Будильник» Теллера, советские физики сделали уже сами. Ее испытания прошли 12 августа 1953 года на Семипалатинском полигоне. Мощность бомбы оказалась равной 0,4 мегатонны — всего лишь в десять раз больше, чем американские атомные бомбы, сброшенные на Японию. Этого было мало. И тогда ученые стали искать конструктивные решения для создания высокоэффективной бомбы, способной конкурировать с «Майком»[65].

В те годы Зельдович параллельно занимался физикой элементарных частиц и астрофизикой. Работая с ним, Сахаров прочитал массу статей по газовой динамике и астрофизике и понял, что физика звезд и физика ядерного взрыва имеют много общего. Сахаров читал статьи по коллапсу звезд, написанные ведущим теоретиком Советского Союза Львом Ландау, который в 1932 году независимо от Чандры открыл верхний предел для масс стабильных белых карликов, а в 1938 году рассчитал минимальную массу, необходимую для образования нейтронного ядра внутри звезды.

В 1934 году на лекции Чандры в Пулковской обсерватории в Ленинграде Зельдович впервые услышал о взрывах звезд и о том, что звезды могут коллапсировать. Уилер вспоминал, как работающие над имплозией ученые стали искать «астрономические технологии». И в Лос-Аламосе и в «Лос-Арзамасе» всем было ясно, что высокая температура, возникающая при термоядерных реакциях, привела к развитию физики высоких давлений и высоких температур.

Весной 1954 года А. Д. Сахаров и Я. Б. Зельдович наконец-то полностью разобрались с конструкцией Теллера — Улама. Благодаря советским высокоскоростным компьютерам работа шла очень быстро. 22 ноября 1955 года в Советском Союзе прошли испытания бомбы, которую уже можно было перевозить. Она имела мощность 1,6 мегатонны. Надо сказать, что мощность бомб постоянно наращивалась, и 30 октября 1961 года была взорвана 50-мегатонная бомба, получившая название «Царь-бомба». Она и по сей день остается мощнейшим ядерным оружием, когда-либо взорванным на Земле[66].

Пара Сахаров-Зельдович во многом походила на пару Улам-Теллер. Улам и Сахаров интересовались вычислительными аспектами физики, а Теллер и Зельдович более полагались на интуицию и старались избегать детальных расчетов. «Зельдович видел решение многих проблем без долгих расчетов», — вспоминает его бывший студент и сотрудник Сергей Блинников.

В 1962 году Ландау попал в автомобильную катастрофу, после которой уже не мог полноценно работать, и Я. Б. Зельдович стал бесспорным лидером советской теоретической физики. Он был автором десятков книг и статей. Стивен Хокинг, один из самых знаменитых в мире ученых-астрофизиков, встретив Зельдовича, был поражен, узнав, что это — один человек; на Западе считалось, что под его именем работает группа авторов, иначе как можно было объяснить такую феноменальную производительность труда? В знак признания научных достижений и вклада в советскую атомную программу Я. Б. Зельдович был удостоен звания лауреата Ленинской премии и трижды — Героя Социалистического Труда[67].

Принимавшие участие в военных исследованиях ученые никогда не забывали полученных уроков. Возьмем, к примеру, Роберта Кристи. Его вклад в разработку бомбы, сброшенной на Нагасаки, настолько велик, что ее часто называют «Устройство Кристи». Во время отпуска (он работал в Калифорнийском технологическом институте) в 1960 году Кристи решил «узнать что-нибудь о звездах» в Принстоне. И понял, что «математический подход в науке о звездах очень похож на тот, что мы разрабатывали в Лос-Аламосе во время войны. Я подумал, что теорию направленного внутрь взрыва, используемого в атомных бомбах, можно применить к определенным видам переменных звезд». Он восхищался работами Эддингтона и решил дополнительно изучить механизм, объясняющий свойства цефеид — переменных звезд. «Я всегда считал Эддингтона физиком, — писал он, — но на самом деле он великий астрофизик». Кристи был в восторге, когда Королевское астрономическое общество присудило ему за вклад в науку медаль имени Эддингтона.

Уилер также в полной мере осознавал тесную связь между бомбами и звездами. В начале 1950-х годов, воспользовавшись возможностями компьютера МАНИАК, он намеревался не больше не меньше как решить фундаментальную проблему физики — «судьбу больших масс материи». Он решил выяснить, что происходит с очень холодной материей. Под «холодной материей» он подразумевал ядро сгоревшей звезды, отдавшее последние остатки энергии. Уилер написал уравнения состояния для холодного вещества, учитывающие большие изменения плотности, принципы общей теории относительности и все, что было тогда известно о ядерных силах. Уилер участвовал в разработке атомных и водородных бомб и занимался исследованиями в области ядерной физики вместе с Бором (в конце 1930-х годов). Это дало ему возможность рассмотреть поведение вещества в широких интервалах температур и давлений. С ним работали два аспиранта — Б. Кент Харрисон и Масами Вакано. Они ввели в свои уравнения состояния данные о практически всех известных звездах. МАНИАК позволил им провести детальное исследование эволюции большого количества звезд, что без компьютера было бы невозможно. И Уилеру и его команде удалось получить поистине удивительные результаты. Стало ясно, что звезды с массой меньше предела Чандрасекара превратятся в белые карлики; сгоревшие звезды с большей массой будут продолжать сжиматься, пока не станут нейтронными звездами. Никаких промежуточных вариантов не оказалось.

Харрисон, Вакано и Уилер первыми занялись детальным исследованием эволюции звезд с массой более чем в восемь раз больше массы Солнца. (Их результаты используются и сегодня.) Большая гравитация такой массивной звезды создает гораздо более высокую температуру, чем внутри Солнца, и для сжигания водорода понадобится гораздо меньше времени — около 10 миллионов лет, после чего звезда начинает угасать. Первое, гелиевое, ядро охлаждается, начинает сжиматься, и под давлением гравитации температура поднимается снова до величины, при которой начинает выгорать гелий. Еще через миллион лет гелий выгорит, в результате чего образуется углеродное ядро, окруженное слоями водородного и гелиевого «пепла». Оно, в свою очередь, начинает охлаждаться, а затем сжиматься, температура поднимается, и ядро вновь воспламеняется — процесс повторяется снова и снова, все быстрее и быстрее, а более тяжелые элементы будут сгорать быстрее, потому что они более стабильны, но этот процесс будет порождать гораздо меньше энергии, чем предыдущие. Неоновое ядро сгорает за год, кислородное — за шесть месяцев, а кремниевое — за день. Звезда, масса которой в начале эволюции в восемнадцать раз больше массы Солнца, превращается в луковичную структуру, состоящую из слоев различных элементов.

Кремний — последний сгорающий элемент в звездном ядре. После его сгорания получается железное ядро, так как железо — это элемент с наиболее стабильным ядром. Для железа процесс синтеза или деления возможен, только если существует приток энергии. Образование железного ядра означает начало угасания массивной звезды. В этот момент его температура составляет миллион градусов Кельвина, а плотность равна 10 миллионов граммов на кубический сантиметр. Если рассмотреть «луковичную модель», то оказывается, что диаметр слоя «золы» кремния составляет 6400 километров, что в два раза больше Луны и в 50 миллионов раз ее массивнее. Внутри слоя кремниевой «золы» сидит железное ядро, диаметром 1600 километров. Звезда, которая к этому времени расширилась до 32 миллионов километров в диаметре, с огромной силой сжимает ядро.

Внутри звезды температура столь высока, что все атомы теряют свои электроны. Таким образом, ядро теперь состоит из ядер атомов железа и электронов, движущихся с околосветовой скоростью, — релятивистских электронов. Под действием силы тяжести луковичной структуры диаметром 32 миллиона километров эта смесь сжимается, и в конце концов электроны прорываются в ядра железа и смешиваются с протонами, вследствие чего возникают нейтроны и нейтрино, что порождает множество ядер элементов тяжелее железа, которые содержат больше нейтронов, чем обычные «нейтронно-избыточные» ядра. В конце концов число электронов падает, уменьшается давление вырождения, причем железное ядро становится твердым как камень, — а масса его выше предела Чандрасекара. Ядро становится также нестабильным и под действием огромной силы тяжести коллапсирует и превращается в нейтронную звезду[68].

Расчеты Харрисона, Вакано и Уилера также привели к невероятному выводу, что звезды с достаточно большой массой будут коллапсировать до тех пор, пока не исчезнут в никуда. Что могло бы предотвратить коллапс звезды, ее уход в небытие после стадии белого карлика и нейтронной звезды? На этот вопрос пытались найти ответ в свое время Эддингтон и Милн, и поиски его продолжались до 1960-х годов. Уилер и его команда не сумели найти причину такого поворота событий. Так чем же закончится коллапс ядра? Уилер подозревал, что при таких экстремально высоких температурах и давлениях вещество будет жить по каким-то новым, неизвестным пока физическим законам. Он предположил, что ответ будет найден в «неисследованной области между физикой элементарных частиц и общей теорией относительности», с помощью квантовой теории гравитации. Но решение пришло с совсем неожиданной стороны.

Результаты расчетов Уилера показывают, что звезды с массой гораздо больше массы Солнца могут в конечном счете сколлапсировать в ничто. Эта идея казалась настолько безумной, что он сам отказывался верить в нее. Сложнейшие уравнения Уилер и его команда решали с помощью компьютера MANIAC. Итак, очень массивная звезда будет сжиматься, пока не станет невообразимо малой и невообразимо плотной. Ее гравитация будет столь сильной, что звезда стянет пространство вокруг себя и в какой-то момент поглотит его. Все это казалось совершенно абсурдным, а кроме того, отсутствовали астрономические данные, которые подтвердили бы теорию.

В 1958 году на Сольвеевской конференции по физике Уилер заявил, что далеко не все в его теории учтено. По-видимому, звезды каким-то образом могут избавиться от массы таким образом, что она станет меньше максимально возможной для нейтронной звезды. Уилер и его команда подсчитали, что эта масса примерно в два раза больше массы Солнца. Уилер настаивал, хотя у него не было никаких доказательств, что коллапс звезды каким-то образом может быть предотвращен.

Тогда только Оппенгеймер находил результаты Уилера интересными и имеющими смысл. У него был ответ на сложные вопросы Уилера: «Как звезда, масса которой больше критической, коллапсирует под действием гравитационных сил и, сжимаясь больше и больше, в конечном счете исчезает?» Но Оппенгеймера не поддержали — он не пользовался большим авторитетом среди астрофизиков, так как написал всего лишь несколько статей, основанных на чисто теоретических концепциях. А Уилер, наоборот, принимал участие в работе группы ученых, которая занималась применением ядерной физики к изучению структуры звезд. При всех имевшихся тогда теориях никто на практике не наблюдал, как именно звезды умирают, за исключением того случая, когда они становятся белыми карликами.

Но все изменилось, когда Стирлинг Колгейт сделал свое потрясающее открытие. В то время он был лучшим специалистом в США по испытанию термоядерного оружия. Колгейт работал в Ливерморской национальной лаборатории в Калифорнии. Он понял, что детекторы американских спутников, которые с разведывательной целью наблюдают за территорией Советского Союза, могут зафиксировать вспышки света от сверхновых и, приняв их за взрывы, инициировать третью мировую войну. При этом не важно, что сверхновые находятся на расстоянии сотен тысяч триллионов километров от Земли, а вспышки произошли более 100 тысяч лет назад. Колгейт был сухощавым, крепким, загорелым мужчиной, в поведении непосредственным не по возрасту (сейчас ему более восьмидесяти), но бесконечно преданным науке. Его интересы были чрезвычайно разнообразны, он обладал высочайшими познаниями как в области экспериментальной, так и теоретической физики и прекрасно понимал техническую сторону астрономии.

Первое знакомство Колгейта с производством ядерного оружия произошло на территории будущей лаборатории в Лос-Аламосе. Он учился в школе для фермерских детей, когда в декабре 1942 года сюда прибыла первая делегация из Вашингтона. Она состояла из впечатляющего числа офицеров и двух гражданских лиц. Сразу после визита было сделано шокирующее заявление — школа должна быть немедленно закрыта. Колгейта и двух других старшеклассников выпустили досрочно. Ребята быстро поняли, что происходит. Те двое гражданских членов делегации, которых представили как мистер Смит и мистер Джонс, на самом деле были учеными — в Лос-Аламос тогда впервые приехали Роберт Оппенгеймер и Эрнест Лоуренс, физик-ядерщик из Беркли и лауреат Нобелевской премии 1939 года. Оппенгеймер лично вручил дипломы трем школьникам, после чего дал указание снести несколько домов бульдозерами и построить на их месте лаборатории и офисы. Как вспоминал Колгейт, этическая сторона решения о сносе школы совершенно не тревожила Оппенгеймера, в отличие от Лоуренса, который был несколько смущен. С этого момента у Колгейта возникло серьезное недоверие к Оппенгеймеру, сохранявшееся на протяжении всей их совместной работы. Однако он все-таки отнесся к «мистеру Смиту» с сочувствием, наблюдая, как тот страдал от ощущения своей вины в деле реализации Манхэттенского проекта, целью которого было создание самого страшного оружия в истории человечества. Колгейт был отпрыском одной из богатейших семей Америки, но свою карьеру делал вполне самостоятельно. Через два года после той судьбоносной встречи в Лос-Аламосе он записался в торговый флот. Потом Колгейт всегда говорил, что это занятие — бороздить океаны и моря — ему чрезвычайно нравилось. Правда, ему пришлось завоевать уважение опытных моряков, которых мало интересовали вундеркинды, главным для них было умение работать.

6 августа 1945 года капитан собрал весь экипаж в кают-компании и сообщил, что Америка сбросила атомную бомбу на Хиросиму. Он добавил, что был бы очень благодарен, если бы мистер Колгейт объяснил им, что это значит. Колгейт кое о чем догадывался, но все его догадки в то время были государственной тайной. Да и вряд ли моряки бы поняли, что при каждом акте деления ядер образуется два или более нейтрона, начинается неконтролируемая цепная реакция, которая и приводит к смертоносному взрыву. Демобилизовавшись в 1946 году, Колгейт поступил в Корнеллский университет и провел там год, изучая электротехнику, а затем решил, что физика гораздо увлекательнее. Эдвин Солпитер вспоминал, какое прекрасное впечатление производил на всех этот необыкновенный молодой человек. Защитив диссертацию по ядерной физике, Колгейт работал в Беркли, а в 1952 году перешел в Ливерморскую национальную лабораторию, недавно созданную Теллером при содействии ВВС США для конкуренции с Лос-Аламосом, где, по мнению Теллера, разработка ядерного оружия велась слишком медленно. Теллер ясно дал понять, что единственная цель Ливерморской лаборатории — создание водородной бомбы. Учитывая репутацию Колгейта, Теллер предложил ему взять на себя систему диагностических измерений для предстоящих испытаний. «Ну конечно. Я всегда с удовольствием занимался взрывчатыми веществами, и, когда разобрался с динамитом, приступил к термоядерной бомбе», — непринужденно объяснял мне Колгейт.

Итак, Колгейту предстояло проанализировать радиоактивные продукты взрыва в атмосфере с помощью специально построенного самолета. Особенно важной была «быстрая диагностика» — измерение спектра энергии нейтронов и гамма-лучей с большой энергией, образовавшихся после взрыва. Ученые хотели понять, насколько хорошо функционировал механизм бомбы, и определить последовательность событий от деления до синтеза в процессе Теллера — Улама, прежде чем все промежуточные компоненты исчезнут.

Новые диагностические приборы требовалось сконструировать как можно быстрее. Испытание первой водородной бомбы «Майк» было намечено провести в том же 1952 году. Работа Колгейта состояла в бесконечных переездах между Ливермором и Лос-Аламосом. Сначала — перелет в Эль-Пасо в Техасе, затем пересадка на самолет, летящий до Альбукерке в Нью-Мексико, а оттуда — уже в Лос-Аламос.

Во время одного из этих перелетов он забрел в бар в Сьюдад-Хуарес, недалеко от Эль-Пасо. Там он разговорился с бывшим морским пехотинцем, который когда-то занимался астрофизикой. Новый приятель Колгейта был южанином. Растягивая слова, он рассказывал, что как-то работал с одним из самых чернокожих людей, которых когда-либо видел в жизни. Он всегда считал, что такие люди глупы, но тот парень оказался умнейшим человеком. «Хотите верьте, хотите нет, — закончил он, — но у него и имя было совершенно сумасшедшее — Чандрасекар!» Колгейт встречался раньше с Чандрой в связи с работой по переносу излучения, но не знал, что индийский ученый что-то сделал и в астрофизике. Тогда вся эта история закончилась жуткой попойкой. После тяжелого похмелья на следующее утро они добрались из Хуареса в Эль-Пасо. Как это у них получилось, Колгейт помнил очень смутно. Из самолета, прилетевшего в Альбукерке, их вынесли. Оттуда новый друг Колгейта направился в Чикаго, а сам Колгейт в ужасном состоянии прибыл в Лос-Аламос, и первым человеком, с которым он столкнулся, был Чандра, тогда — консультант по вопросам предстоящего испытания «Майка». Не раздумывая Колгейт выпалил ему всю эту историю и вдруг почувствовал, что страшно смутился. Однако Чандра просто покатился со смеху. Рассказ ему явно понравился.

Колгейт не принадлежал к «гламурной» группе ученых-атомщиков, к тому же его работа была совершенно секретной, поэтому о нем обычно не упоминают в книгах по созданию водородной бомбы. Однако именно он руководил испытаниями первой водородной бомбы «Браво». Тогда ему исполнилось всего двадцать девять лет, и в его подчинении была тысяча сотрудников.

Испытания «Браво» прошли с огромным успехом. Все было хорошо — и мощность бомбы, и методы диагностики. В этой работе Колгейт проявил себя блестяще, и Теллер предоставил ему карт-бланш для выбора темы следующего исследовательского проекта. Колгейт решил заняться термоядерным синтезом и физикой плазмы для использования ядерной энергии в мирных целях. Но от прошлого не уйдешь.

Компьютерное моделирование Стирлинга Колгейта и Ричарда Уайта было первым шагом, убедившим ученых в возможности полного коллапса звезд. Тем временем математики получили результаты, позволявшие разобраться с проблемой кажущегося противоречия в задаче о двух наблюдателях, описанной Оппенгеймером и Снайдером еще в 1939 году. В их статье речь шла о коллапсирующей звезде, стремящейся достигнуть радиуса Шварцшильда. Наблюдатель, находящийся рядом со звездой, видит, что она почти со скоростью света сжимается, причем все быстрее по мере приближения к радиусу Шварцшильда[76]. Но для удаленного наблюдателя коллапсирующая звезда кажется застывшей. На самом деле это иллюзия: когда звезда исчезает за горизонтом событий, ее гравитация возрастает настолько, что свет не может из нее вырваться. Для решения этого парадокса потребовалось составить уравнения, которые позволили сравнить визуальную информацию, получаемую обоими наблюдателями, а именно — что происходит с материей, захваченной в область пространства и времени с огромной гравитацией. Оказалось, что Эддингтон решил эту задачу еще в 1924 году, исследуя решения уравнений Шварцшильда с точки зрения общей теории относительности Эйнштейна, хоть и не применил их к коллапсирующим звездам.

Но как поверить в то, что звезда во много раз большая чем Солнце сжимается в бесконечно малую точку? Физики были готовы к любому сценарию, пусть даже странному, нелогичному, противоречивому и абсолютно невозможному, но доказанному математически. Астрофизики же мыслили совсем иными категориями.

В 1965 году, за год до того, как Колгейт и Уайт завершили свое компьютерное моделирование, у 34-летнего английского математика Роджера Пенроуза из лондонского Биркбек-колледжа возникла блестящая идея — применить топологию в исследовании эволюции звезд. Топология — это раздел математики, в котором изучают свойства предметов и их поверхностей, не меняющихся при деформации. Стандартным примером являются кофейная чашка и бублик. Они имеют разную форму, но одинаковую топологию: у каждого предмета есть отверстие, у бублика в центре, а у чашки — в ручке. Поэтому они могут трансформироваться друг в друга без разрывов. Пенроуз, используя топологию для изучения поверхности горизонта событий, нашел неопровержимое доказательство того, что, как только звезда исчезает за горизонтом событий, она неизбежно коллапсирует, пока не превратится в сингулярность[77]. Таким образом, он теоретически подтвердил существование черных дыр.

Дальше возникал вопрос: а можно ли увидеть эту бесконечно малую и бесконечно плотную звезду? Итак, коллапс звезд завершается сингулярностью. Но в сингулярностях законы физики нарушаются, то есть эволюция Вселенной становится непредсказуемой, что очень тревожит ученых. В 1969 году Пенроуз выдвинул «гипотезу космической цензуры» — он заявил, что не может быть голых сингулярностей. По определению, сингулярности и то, как в этих точках нарушаются законы физики, невозможно увидеть за горизонтом событий — оттуда ничто не способно выйти наружу. Скорее всего, для описания происходящего внутри черной дыры потребуется новая физика — квантовая теория гравитации. А пока по поводу сингулярностей беспокоиться не нужно.

6 февраля 1960 года отец Чандры Айяр умер от внезапного сердечного приступа. Ему было семьдесят пять лет. Чандра не видел его с 1951 года. Чандра-старший всегда переживал, что его блестящий сын так и не вернулся в Индию. Это вызывало определенное напряжение в их отношениях. Кризис произошел в 1953 году, когда Лалита и Чандра решали, не следует ли им принять американское гражданство. Для них это был очень серьезный шаг, ведь он означал отказ от гражданства индийского. Но для него существовали веские причины. Например, приехав в Индию, Чандре было бы сложно вернуться в Соединенные Штаты с индийским паспортом. Кроме того, он не хотел возвращаться на родину — там были плохие условия для работы и острое соперничество в научных кругах.

Америка же становилась все более либеральной страной. В 1952 году блестящий и просвещенный демократ Э. Стивенсон начал избирательную кампанию за пост президента с требования избавить страну от маккартизма. Чандрасекары приняли участие в деятельности Демократической партии в Уильямс-Бей. Вскоре был принят закон, дающий небольшому числу лиц азиатского происхождения возможность стать гражданами США. После долгих размышлений Лалита и Чандра решили пройти через нелегкую процедуру и в октябре 1953 года стали американцами.

Айяр воспринял эту новость как пощечину не только себе, но и всей Индии. Он заявил, что Чандра забыл свои корни. Обиженный сын написал ему, что он с женой прожили в Соединенных Штатах семнадцать лет и намерены здесь и остаться. Они обсудили проблему с семействами Ферми, Койпер и Шварцшильд, то есть со всеми, кто решил натурализоваться. Чандра и Лалита не собирались терять тесные связи со своей родиной, но ничто не помогло — Айяр был глубоко оскорблен. Чандра и Лалита не общались с ним в течение нескольких лет.

И теперь он умер. Чандру эта новость повергла в шок. Без сомнения, он вспоминал свое одиночество в Кембридже, когда отец был его самым внимательным собеседником. Наверняка вспоминал и их встречу в Лондоне перед возвращением Айяра в Индию… Только через год после смерти отца Чандра смог совершить длительное путешествие по Индии. Приехав в родной дом, на «виллу Чандры», он нашел там все письма, которые посылал своему отцу из Кембриджа.

Чандра мучительно переживал смерть отца, а кроме того, его очень беспокоил выбор новой темы исследований. Теперь он хотел сосредоточить свои усилия на общей теории относительности. Его планы омрачались тем, что на этом поле одной из доминирующих фигур был его вечный демон — Эддингтон. Но однажды все вдруг остановилось — в 1974 году, сентябрьским воскресным утром, когда ему было шестьдесят три года, он почувствовал сильную боль в груди. Лалита отвезла его в больницу, где врачи диагностировали приступ стенокардии. Чандра запомнил, как доктор оценил его состояние: «По их шкале показание 5,5 является фатальным, у меня было 3,5». Если бы он не оказался вовремя в отделении интенсивной терапии, то наверняка бы умер. Три года спустя у Чандры был еще один сердечный приступ. Тогда ему сделали крайне рискованную операцию — шунтирование. Медицинский персонал ожидал послеоперационных проблем, и они не заставили себя ждать — начались уже ранним утром следующего дня. Чрезмерное кровотечение привело к опасному накоплению крови в легких и необходимости срочных действий. Предполагая, что операция прошла благополучно, Лалита уехала домой. Чандре пришлось самому подписывать бумагу о том, что он разрешает врачам делать то, что они считают нужным. Затем последовал длительный период выздоровления. «Это было очень болезненным», — с тоской вспоминал он то время. До 1980 года Чандра не смог полностью восстановиться. Его работы по черным дырам продолжались, но годы мрака и разочарований брали свое. Чандра всегда делал неформальные записи о проблемах, над которыми работал. Теперь они приняли болезненно интроспективной тон. 20 января 1976 года он переписал несколько строк из «Песни о земле» Густава Малера, которые попали в резонанс с его собственными ощущениями:

Весь ноябрь он занимался исследованиями черных дыр и пытался решить усложненные уравнения, но они ему никак не поддавались. «Я чувствую, что совершенно обескуражен, подавлен и одинок. Я отчаянно устал, и жизнь потеряла смысл. Я хочу преодолеть свой нынешний тупик: но три месяца передо мной как будто стоит каменная стена. <…> Я так хотел наконец-то закончить эту книгу. Вот тогда, думал я, покину этот университет и уйду от мирских дел, как древние святые. Однако столь многое мешает мне это сделать».

Чандра начал собирать все свои результаты по черным дырам в книгу, которую он думал назвать «Математическая теория черных дыр». Но он продолжал мучить себя вопросом: стоит ли всем этим заниматься? Возможно, Чандра утратил страсть к научным исследованиям. Он уже получил все престижные премии и награды, за исключением самой высокой — Нобелевской премии. Его работа по белым карликам была признана в 1974 году, когда Американское физическое общество вручило ему премию Дэнни Хайнемана за выдающиеся достижения в области математической физики, которая была его «первой любовью». Он был награжден золотой медалью Королевского астрономического общества и медалью Брюса. Но Чандра по-прежнему жаловался, что его главная работа, работа, которую он считал наиболее важной, — открытие верхнего предела масс белых карликов — так и не получила должной оценки мирового научного сообщества.

Прошло четыре года, но настроение Чандры по-прежнему было довольно мрачным. 18 октября 1980 года, незадолго до своего семидесятилетия, он писал: «Куда ушел оптимизм сороковых и шестидесятых годов? Как получилось, что я стал пессимистом, ни на что не надеюсь и ничего не жду?» На следующий день он на той же странице написал своим аккуратным почерком:

Чандре уже не удавалось скрыть своего подавленного состояния. Как-то раз заседание руководства физического факультета завершилось раньше времени. Профессора расслабились и предались воспоминаниям. Когда очередь дошла до Чандры, его глаза наполнились слезами. С горечью он признался, что сожалеет о прожитой жизни и боится, что все его достижения в науке не имеют никакого смысла. «Если главным для человека становится наука, то личная жизнь обязательно рушится, — грустно сказал он. — Так случилось и со мной — думаю, моей жене пришлось нелегко, у меня ведь, в сущности, ни на что другое, кроме науки, не хватало времени». Часто, обращаясь к Лалите, он называл ее «моя благородная жена» — она такой и была. Лалита сознательно приняла решение отказаться от собственной карьеры в физике и посвятила всю свою жизнь мужу, создавая ему условия для работы, дабы он мог полностью сосредоточиться на своих исследованиях. Она взяла на себя все бытовые проблемы, впрочем, за одним исключением — Чандра любил ходить в магазины, получая от шопинга огромное удовольствие. Однако как-то, оглядывая прошедшую жизнь, она грустно сказала: «Многое могло бы сложиться иначе». Лалита мечтала о совместной работе с мужем, но…

«Какой во всем этом смысл? Я чувствую себя глубоко обманутым», — писал Чандра в своем дневнике. Казалось, он полностью убежден в тщетности бытия, но, несмотря ни на что, упорно продолжал свои теоретические исследования. Работа стала его спасением и помогла преодолеть период тяжелой депрессии после сердечного приступа. Не исключено, что Чандра верил, как и Пикассо, что, пока работает, он не умрет. В конце 1982 года Чандра закончил книгу о черных дырах, и его снова стали посещать мысли о тщете бытия. Он записал в дневнике: «Во время 40, 50 и 60-х годов у меня были небольшие периоды депрессии и уныния, но наука помогала их преодолеть, а кроме того, все же некоторые надежды и устремления тогда были реализованы. И в целом я был вполне благополучен. А с 1969 года я работаю и живу практически без поддержки коллег; все мои надежды разбились в пух и прах. Однако настойчивость и желание сделать что-то полезное все-таки помогли мне сохранить присутствие духа. Светлые моменты случались редко — в мае 1976 года, когда я решил уравнения Дирака, в феврале 1978 года, когда я успешно применил уравнения Ньюмена-Пенроуза о возмущениях Рейснера-Нордстрема для черных дыр. Я отошел от мрачных 70-х годов, когда в 80-х писал книгу. Трудно представить, что было бы со мной в те годы, если бы не эта книга. Теперь же болеутоляющее, поддерживавшее меня в течение трех лет, кончилось, и я в полной растерянности, у меня нет никакого желания чем-то заняться. Книгу все-таки печатают, но будущее бесперспективно. Я стою перед темной непроницаемой стеной и не вижу никакого выхода». Это не было обычной усталостью, которую каждый автор испытывает после завершения большой работы. Нечто другое омрачало его сознание. Возможно, занимаясь исследованием черных дыр, он надеялся осуществить свою мечту стать физиком-теоретиком, как Дирак. Но его работа казалась ему недоделанной, недостаточно оцененной коллегами. К тому же книга была написана в конце жизни.

На страницах монографии «Математическая теория черных дыр» Чандра часто говорил, что ищет «простое решение». Однако тут изящество стиля и простота ему изменили. Это особенно проявилось в избыточно сложных расчетах взаимодействия черных дыр с гравитационными волнами, он никак не мог решить задачу простыми средствами. Чандра писал, что в будущем «эта сложность будет устранена при более глубоком понимании проблемы. Впрочем, уже проведенный анализ привел нас в царство рококо: великолепное, радостное, богато украшенное». Читатель может ознакомиться с деталями расчетов, изучая фолиант объемом 600 страниц и шесть рукописных блокнотов, которые он сдал в библиотеку Чикагского университета. Все это выглядит весьма впечатляюще.

Многие жаловались, что чрезмерное использование Чандрой математического аппарата затрудняло понимание физики явлений. Но именно таков был его стиль решения задачи. Коллеги шутили, что Чандра встает на рассвете и к семи утра записывает двести уравнений. На лекциях он пишет такие длинные уравнения, что они не умещаются на доске. Чандра отвечал: «Вы можете думать, что я разбиваю яйца молотком, но я делаю это весьма успешно». В своем отзыве о «Математической теории черных дыр» выдающийся британский астрофизик и астроном Мартин Рис цитирует эрудита XIX века Уильяма Уэвелла. Про доклад о теории движения Ньютона он пишет: «Мы словно находимся в старинном арсенале, где хранится оружие гигантских размеров, и поражаемся: какими же могучими были воины в далекие времена — сражались, нанося удары оружием, которое мы не в состоянии даже просто поднять». Таким же был стиль Чандры — классический, но так отличающийся от элегантного, современного, мощного топологического подхода к проблеме черных дыр, разработанного Роджером Пенроузом, работы которого Чандра, кстати, высокого ценил.

19 октября 1983 года он отметил свой семьдесят третий день рождения. В тот же день было объявлено, что он удостоен Нобелевской премии. Наконец-то он получил самую престижную награду в мире науки. На него обрушился вал поздравлений. Однако Чандра был недоволен. На церемонии в Стокгольме объявили, что премия является признанием «одной из самых известных работ Чандрасекара — изучения структуры белого карлика». Получается, огромное количество других его работ ничего не значат! Он опубликовал автобиографический отчет о семи периодах своей научной карьеры и основных работах: по структуре звезд (1929–1939), звездной динамике (1938–1943), переносу излучения (1943–1950), гидродинамической и гидромагнитной устойчивости (1952–1961), эллипсоидальным фигурам равновесия (1961–1968), общей теории относительности и релятивистской астрофизике (1962–1971) и математической теории черных дыр (1974–1983). «А работа, за которую меня наградили Нобелевской премией, была сделана мной еще в юности», — возмущался он. Друзья пытались убедить Чандру, что он получил Нобелевскую премию за все свои научные достижения, но Чандру их уговоры не утешали.

Нобелевскую премию Чандра разделил с Вилли Фаулером, который считался в то время выдающимся астрофизиком — в отличие от Чандры, которого уважали, но при этом считали скорее ученым прошлого, чем настоящего. Решение Нобелевского комитета было объявлено как раз в те дни, когда в Йерксе проходил симпозиум по ядерной астрофизике. Услышав о присуждении премии, Фаулер сделал довольно скромное заявление, а известный университетский астрофизик Дэвид Шрамм позвонил Чандре, желая его поздравить. Трубку взяла Лалита. Она сказала, что Чандра давным-давно должен был получить Нобелевскую премию, это было лишь вопросом времени. Так как Чандра начинал свою карьеру в Йерксе, Шрамм предложил ему присоединиться к торжеству, но Чандра вежливо отклонил приглашение.

Вскоре после объявления решения Нобелевского комитета Чандра дал интервью, в котором заявил, что если бы его работу признали в 1930-е годы, то не возникла бы так осложнившая его жизнь полемика с Эддингтоном. Тогда никто его не поддержал. Чандра напомнил о лекциях Рассела по структуре звезд без ссылок на его работы и неприветливое отношение к нему в Йерксе.

Жгучее желание получить Нобелевскую премию отравило жизнь не одному ученому — сделавший выдающееся открытие многие годы должен был ждать телефонного звонка в октябре[88]. Очень горько, когда тебя несправедливо забывают. Макс Борн стал лауреатом Нобелевской премии только в 1954 году, когда получение этой премии стало для него уже параноидальной идеей. Чандра помнил, как в 1933 году в Кавендишской лаборатории в Кембридже отмечали получение Нобелевской премии Дираком и Гейзенбергом. Когда они вошли в зал и все зааплодировали, глаза Борна наполнились слезами. «Я должен был там быть, я должен был там быть», — повторял он.

Большинство лауреатов Нобелевской премии были просто завалены предложениями о высокооплачиваемых выступлениях и приглашениями на высшие административные должности. Часто они даже бросали научную работу. У Чандры все произошло ровно наоборот — у него появился стимул начать новые исследования. Он решил посмотреть, что случится, когда гравитационные волны будут взаимодействовать друг с другом и воздействовать на звезды, изменяя их форму и инициируя «дыхание», «нерадиальные колебания», а также новые, рассеянные гравитационные волны — примерно как морские волны, ударяясь о скалы, отражаются обратно и встречаются с волнами, идущими им навстречу. Чандра опубликовал на эту тему двадцать семь статей — темп его работы нисколько не изменился.

Профессор физики Римского университета Валерия Феррари занималась вместе с Чандрой исследованием взаимодействия гравитационных волн. Они познакомились в Риме летом 1983 года. Валерия произвела на Чандру хорошее впечатление, и он пригласил ее в Чикаго. Через три дня после объявления о присуждении ему Нобелевской премии Валерия уже оказалась в Чикаго, в его офисе — она была готова приступить к работе. Увидев ее, Чандра был удивлен, поскольку телеграмма о ее приезде до него почему-то не дошла. Валерия до сих пор вспоминает его обходительность, его «желание изучать новое, копаться в трудных проблемах и стремление разгадать их». Чандра всегда искал в науке гармонию и симметрию. Он полагал, что «теория взаимодействующих гравитационных волн может быть построена по той же схеме, что и теория черных дыр». Задача была чрезвычайно трудной, но уже через год появилась их первая публикация, которую Чандра всегда называл «статья Валерии».

В середине 1980-х Чандре было уже хорошо за семьдесят, но он приступил к работе еще над одним проектом. В июне 1987 года Чандру пригласили выступить на конференции в честь трехсотлетия знаменитой книги Ньютона «Математические начала натуральной философии» («Philosophiae naturalis principia mathematica»), торжественно и коротко называемой «Начала». Как специалист по общей теории относительности, Чандра согласился рассказать о последних достижениях в изучении гравитации. Готовясь к выступлению, он со своей обычной скрупулезностью начал изучать магистерскую работу Ньютона. Чандру поразили элегантность результатов, полученных великим ученым и ставших основанием современной физики. Чандра назвал свою лекцию «Эстетический базис общей теории относительности». Он не представил руководству конференции текст своего выступления вовремя. «Я стал изучать „Математические начала натуральной философии“ [„Начала“ Ньютона], однако понял, что мне потребуется не меньше года, — писал он. — При рассмотрении его пятнадцати выводов и попытке самому их получить я был поражен оригинальностью его подхода. Это удивительно — даже рассуждая об истории, Ньютон использовал чисто естественно-научные приемы». Чандра был очарован Ньютоном. Великий английский ученый стал его последней любовью. Чандра был уже далеко не молод, но составил план своей работы на будущее. «Есть два проекта, которые хотелось бы завершить до моей смерти: 1. Написать и опубликовать хвалебную песнь Ньютону. 2. Подготовить текст лекции „Картины Клода Моне и общая теория относительности“. (Я напишу по этому поводу эссе — и не важно, прочту ли я когда-нибудь такую лекцию)». Два года он посвятил работе над этими проектами. Через восемь лет после Кембриджский конференции была опубликована его книга «„Начала“ Ньютона для общего чтения». Чандра написал ее очень быстро, как будто хотел обогнать время. Он посылал каждую главу издателю сразу после написания. Для себя он оставил краткие заметки под названием «Как я писал свою книгу о „Началах“». Чандра отметил, что он работал не так, как обычные историки, занимающиеся наследием Ньютона. Чандра полагал, что они избрали «легкий путь изложения в напыщенной, мягкой и расплывчатой манере», а он использовал строгий аппарат математики XX века. И именно он мог сделать это, так как был прекрасным знатоком ньютоновской механики.

Историки науки могут возразить, что такой подход несколько затушевывает образ мышления великого ученого — все-таки он был человеком XVII века и чрезвычайно интересовался библейской хронологией и алхимией. Р. Вестфолл, один из ведущих исследователей Ньютона, охарактеризовал «„Начала“ Ньютона для общего чтения» как «обязательное чтение», хотя и добавил: «Историки науки найдут, что она сбивает с толку». К счастью, этот отзыв был опубликован лишь в 1996 году, и Чандра, конечно, о нем не узнал.

Затем он завершил свое эссе о Моне и общей теории относительности. А потом чувствовал, что жизнь подходит к концу. Хотя ему было что еще сказать людям. В 1987 году он опубликовал несколько статей о взаимосвязи искусства и науки, которые потом были изданы в сборнике под элегантным названием: «Эстетика и мотивация в науке».

Чандра любил читать биографии известных людей. Находя различия и сходства в творчестве художников, писателей и ученых, он обнаружил, что они могут продолжать работать и создавать прекрасные произведения даже в пожилом возрасте. Правда, у всех это происходит по-разному. В 42 года Ньютон отказался от серьезных научных исследований. После того как Джеймсу Клерку Максвеллу исполнилось 35, этот великий ученый, объединивший электричество, магнетизм и свет, не смог сделать ничего, что соответствовало его предыдущим достижениям, а Эйнштейн не выдвинул никаких великих теорий после 36 лет. Чандра сравнивал их с лордом Рэлеем, который на протяжении своей долгой карьеры стремился внести ясность и математическую строгость во все свои теории, начиная от электричества и магнетизма до теорий о возникновении света, тепла и звука. И Чандра пришел к горькому выводу — самым важным из его открытий было самое первое, как посчитал и Нобелевский комитет. Но как же быть с другими его открытиями, не менее фундаментальными, чем работы лорда Рэлея?

Чандра считал, что важность научных исследований не имеет ничего общего с их практической пользой или понятностью для обывателей. Он всегда помнил, что сказал ему однажды Г. X. Харди в Кембридже: «Если кто-нибудь спросит вас, почему вы астроном и какая польза может быть от астрономии, то правильный ответ будет таким: астрономия бесполезна, и моя работа, вероятно, никому не нужна, но я убежден: то, что я делаю как астроном, — самая важная часть моей жизни. Да, я женат, получаю зарплату, брюнет, любим моими близкими, — но все это не имеет никакого значения для других. Зато моя профессиональная деятельность представляет ценность для отдельных людей, как бы мало их ни было, и имеет огромную ценность для меня. Ведь важно только то, что вы добавили к всеобщему знанию». Для Чандры, который всегда был одиночкой и никогда не считал себя частью астрономического истеблишмента, это высказывание Харди было вполне приемлемым объяснением смысла его исследований.

Чандра всегда любил живопись и литературу. Он считал, что искусство помогает совершенствовать науку. В своем эссе о Моне он рассуждал о красоте общей теории относительности Эйнштейна, «поскольку ученые обычно не стремились разъяснять красоту ее деталей». Он задавал себе вопрос: «Можно ли оценивать научные теории как произведения искусства?» — и напомнил о двух уже данных на него ответах. Первый из них принадлежит великому английскому философу Фрэнсису Бэкону: «Не может быть совершенной красоты, у которой не нарушены пропорции. В истинной красоте всегда есть изъян». Второе принадлежит Гейзенбергу, герою его юности: «Красота есть соответствие частей друг другу и целому». По мнению Чандры, критерий Гейзенберга применим и к искусству и к науке.

В общей теории относительности кажется «странным», что она связывает объекты, которые ранее считались совершенно несвязанными, а именно структуру пространства и материю в этом пространстве. Большие массы и очень плотные объекты, такие как белые карлики и нейтронные звезды, искажают пространство вокруг себя. (Стивен Хокинг преподнес еще больше сюрпризов, когда использовал квантовую механику для рассмотрения черных дыр и обнаружил, что они со временем — испаряются! Правда, за огромное время — триллионы и триллионы лет — дольше, чем предполагаемое время жизни нашей Вселенной[89]). Для Чандры решение уравнений общей теории относительности Эйнштейна по методу Керра было еще одним примером красоты науки, которую он проанализировал в своем эссе о Моне и общей теории относительности. Первоначальное решение Керра было математическим упражнением для анализа состояния пространства и времени вблизи вращающейся сферы, но последующие исследования показали, что эта сфера в реальности является вращающейся звездой внутри вращающейся черной дыры. Описание черных дыр с помощью всего лишь массы и спина потрясло астрофизиков. Чандра заявил: «Существует множество примеров, когда красивая идея, родившись в человеческом сознании, обязательно находила, рано или поздно, подтверждение своей верности в окружающем нас мире. Мне кажется, это весьма здравая мысль».

Моне был любимым художником Чандры. Глядя на картины со стогами сена и с Руанским собором глазами математика, Чандра видел вечные, неизменные образы, сотканные из света и цвета. «Для меня пейзаж не существует сам по себе — живым его делает все, что его окружает», — цитировал он Моне. Согласно общей теории относительности, структура пространства-времени определяется его геометрией и описывается сложными уравнениями. Как и художники, ученые работают с цветом, формой и симметрией. Для них геометрия и уравнения играют ту же роль, что свет и цвет для художника, — с их помощью можно описать существующую реальность.

Погружаясь в исследования черных дыр, Чандра вдохновлялся работами Пенроуза о сталкивающихся гравитационных волнах. Удивительным образом математические расчеты показывали, что после столкновения волны отражаются друг от друга, затем коллапсируют и образуют сингулярность — подобно происходящему в черной дыре. Этот результат можно было бы сравнить с открытием Чандры пятидесятилетней давности. Глубокое понимание сложного математического аппарата общей теории относительности привело Чандру к мысли, что теория встречных волн может быть построена подобно теории черных дыр. Чандра сумел обойтись без громоздких математических вычислений, которые описывают гравитационные волны, потому что структура пространства-времени после столкновения гравитационных волн подобна вращающейся черной дыре.

Картины Моне натолкнули Чандру на эффектный способ описания неожиданного сходства черных дыр и сталкивающихся гравитационных волн. Он выписал сложные уравнения этих двух явлений как две «картины», описанные с помощью метрик Керра, хотя внешне они полностью отличаются, как и два пейзажа Моне с Руанским собором.

С невероятной математической виртуозностью Чандра показал, что оба набора уравнений могут быть записаны «просто» как уравнение E = p + iq об искажении пространства-времени. «Это замечательный факт, — записал он, — весь набор уравнений в обеих картинах можно свести к одному и тому же уравнению». Не обсуждая смысла символов, скажем, что E — это блестящий «неизменный объект» Чандры[90]. Уравнение связывает два совершенно различных аспекта изучения звезд. Свойства черных дыр и рассеяние гравитационных волн — две стороны одной и той же общей теории, связанные математической величиной E. В этом уравнении проявилась красота общей теории относительности, и Чандра был чрезвычайно взволнован возможностью такого столь неожиданного упрощения. В своем эссе о Моне он процитировал изречение Гейзенберга о красоте науки: «Если природа приводит нас к простым и красивым математическим формам, ранее никому не встречавшимся, то легко поверить, что они истинны и раскрывают подлинную ее сущность».

Однако коллеги не разделяли энтузиазм Чандры. Валерия Феррари вспоминала: «Думаю, он был сильно разочарован, что они не смогли в полной мере оценить и понять глубину физической идеи — объединения этих теорий (черных дыр и сталкивающихся гравитационных волн) в одном представлении, результат, который он считал главным своим достижением». В книге «Математическая теория черных дыр» Чандра рассказывал о своих разговорах со скульптором Генри Муром — они обсуждали, как надо смотреть на скульптуры, с близкого расстояния или издалека. Мур считал, что скульптуру нужно рассматривать со всех расстояний — так красота раскрывается более полно. Подобно статуе Микеланджело, для Чандры «математическое совершенство черных дыр также проявляется особым образом на каждом уровне понимания». И в этом — их своеобразная красота.

Эддингтон писал о падении в черную дыру как о падении «в никуда». Но как мы понимаем термин «никуда»? В области сингулярности звезды, которая сократилась до бесконечно малой и бесконечно плотной точки, законы классической физики и общей теории относительности нарушаются. Однако квантовая механика умеет справляться с бесконечностями, перед которыми пасует классическая физика. В глубине черной дыры действуют законы квантовой гравитации. И физики предполагают, что в этой экстремальной области теряется связь между пространством и временем и нарушается причинный порядок событий. Пространство теряет определенную форму и превращается в колеблющуюся «квантовую пену», подобную аморфной массе мыльной пены. Это мир без конкретности, там царит вероятность.

Трудно представить себе, какие могут нас ожидать сюрпризы с черными дырами. С точки зрения математики сингулярность в этой бездонной гравитационной яме поразительным образом похожа на сингулярность, породившую Большой взрыв. Возможно, черные дыры могут рождать «беби-вселенные», пригодные для жизни. И вновь математика оказалась ключом к раскрытию самых удивительных тайн природы. Это чувство не покидало Чандру до самого конца жизни.

Спустя четыре года после смерти Чандры, 23 июля 1999 года, с мыса Канаверал стартовал космический челнок «Колумбия». На нем находился самый современный рентгеновский телескоп — рентгеновская обсерватория «Чандра»[91]. Лалита была почетным гостем на презентации. Однако она не считала, что Чандра был бы рад присвоению спутнику его имени. Лалита говорила, что он всегда думал только о работе и в гораздо большей степени его бы порадовали будущие открытия обсерватории во Вселенной, чем ее название.

Рентгеновская обсерватория «Чандра» предназначалась для поиска черных дыр, и поиск этот оказался весьма успешным — ученым удалось проникнуть во многие тайны, долгие годы мучившие астрономов и астрофизиков. Одним из наиболее интригующих объектов оказалась галактика NGC 6240. Эта галактика находится в созвездии Змееносца на невообразимо далеком расстоянии от Земли в почти 3840 миллионов триллионов километров (мы видим NGC 6240 такой, какой она была 400 миллионов лет назад). Ранее рентгеновские обсерватории уже обнаружили таинственный источник рентгеновского излучения прямо в центре галактики. Совместные наблюдения в радио-, оптическом и инфракрасном диапазоне выявили и второй источник. С помощью приборов обсерватории «Чандра» со сверхвысоким разрешением удалось определить, что рентгеновское излучение испускается двумя активными ядрами галактик, получающими энергию от сверхмассивных черных дыр[92]. Астрофизики сделали вывод, что NGC 6240 представляет собой продукт столкновения двух галактик с активной черной дырой в каждой. В NGC 6240 с огромной интенсивностью рождаются звезды, они эволюционируют и время от времени взрываются. Слияние предыдущих галактик случилось примерно 30 миллионов лет назад. Две сверхмассивных черных дыры находятся на расстоянии 29 тысяч триллионов километров друг от друга, и каждая из них обладает огромным гравитационным потенциалом. Они постепенно дрейфуют, сближаются и формируют двойную спиральную систему, сливаются и в конце концов образуют черную дыру еще больших размеров. Это подтверждает гипотезу о том, что сверхмассивные черные дыры в галактических центрах образуются при слиянии меньших по размеру черных дыр.

«Слияние» идет около 400 миллионов лет и состоит из трех этапов. Сначала две черных дыры кружатся друг вокруг друга, затем они сближаются в этаком космическом «танго» и в результате сливаются. Этот заключительный «щелчок» наступает, когда дыра в координатах пространства-времени принимает симметричную форму. Астрофизики считают, что в результате возникает одна вращающаяся черная дыра, а две предыдущих исчезают без следа. Образующиеся при этом гравитационные волны могут предоставить информацию, доступную для математической обработки. Самые мощные волны появляются при слиянии и «щелчке». В зависимости от поведения гравитационных волн можно установить, что возникшая черная дыра — это результат слияния двух черных дыр или какого-то иного процесса. Астрофизики считают, что ежегодно во Вселенной происходит несколько подобных катастрофических слияний. Но если с NGC 6240 такое случится, то мы увидим это с Земли через 400 миллионов лет или даже позже. В последние годы ученые разработали наземные приборы для обнаружения гравитационных волн, возникающих при «щелчке» и иных катастрофах в космосе. Одним из них является лазерный интерферометр обсерватории гравитационных волн (LIGO), в котором лазерный луч расщепляется надвое. Эти лучи распространяются в двух взаимно перпендикулярных направлениях на 3200 метров. Затем они объединяются и интерферируют. Любое изменение длины пути лазерного луча изменяет интерференционную картину. Этот метод настолько чувствителен, что с его помощью можно обнаружить изменение одной триллионмиллиардной части пути лазерного луча. Предполагается, что пульсации структуры пространства-времени, вызванные такими космическими событиями, как взаимное вращение двух черных дыр или двух нейтронных звезд, должны изменить величину по крайней мере одного из этих путей, а также и интерференционную картину. Так ученые обнаружат гравитационные волны. NASA и Европейское космическое агентство (ESA) совместно разработали очень интересный проект космической антенны, использующей принцип лазерного интерферометра (LISA). Проект предусматривает запуск трех космических аппаратов с лазерами по углам равностороннего треугольника, на расстоянии 4,8 миллиона километров друг от друга. Лазерные лучи каждого аппарата направляются навстречу друг другу. Находящийся в космосе детектор LISA будет особенно чувствителен к гравитационным волнам низкой частоты. Фоновый шум из-за подземных толчков мешает наблюдать такие волны с помощью LIGO на Земле. LISA сможет обнаруживать двойные звезды, вращающиеся друг вокруг друга с минутными и часовыми периодами, a LIGO отметит гораздо более быстрые явления, например спиралевидное движение двойных черных дыр.

Ученые трудятся и над другими проектами. Одним из них является создание программы для суперкомпьютера в Лоуренсовской национальной лаборатории в Беркли. Предполагается определить характер гравитационных волн, создаваемых при слиянии пары вращающихся черных дыр Керра с произвольными осями вращения. При столкновении и слиянии двух черных дыр образуется новая черная дыра, излучающая гравитационные волны, обладающие импульсом. Этот процесс вызывает отдачу, которая может вытолкнуть новообразованную дыру из центра галактики. Ядро галактики при этом «травмируется» и демонстрирует необычный спектр излучения. Мартин Рис предположил нечто еще более впечатляющее — отдача оказывается столь сильной, что черная дыра вырывается из своей галактики и устремляется в пространство, словно запущенная катапультой.

Своеобразный компаньон обсерватории «Чандра», космический телескоп «Хаббл», обнаружил поразительное явление — черную дыру, двигающуюся в нашей Галактике со скоростью 110 километров в секунду. Занесенная в каталог как GRO J1655-40, она стала первым известным примером черной дыры, отлетающей от массивной сверхновой звезды после ее взрыва. Ее перемещение можно проследить, так как она движется вместе с сопутствующей звездой-компаньоном, которую постепенно поглощает. Астрономы считают эту пару остатками от взрыва сверхновой, породившей черную дыру. Звезда-компаньон вращается вокруг GRO J1655-40 с периодом 2,6 дня. К счастью, GRO J1655-40 находится на безопасном от нас расстоянии — нас разделяют примерно 58000-86000 триллионов километров.

Обсерватория «Чандра» предназначена также и для изучения струй (джетов), исходящих из квазаров. Наблюдения показывают, что струи вылетают из черной дыры в центре квазара со скоростью, примерно равной половине скорости света. С помощью обсерватории «Чандра» было обнаружено рентгеновское излучение в отдалении от центра галактики, где струи прорываются через облако газа и затормаживаются. Астрономы надеются, что данные, полученные благодаря «Чандре», помогут понять, как эти струи влияют на окружающее пространство.

Обсерватория «Чандра» даже «услышала музыку» черной дыры. Этот космический концерт создала сверхмассивная черная дыра в скоплении галактик созвездия Персея, на расстоянии 2400 триллионов триллионов километров от Земли. Почти трехсуточные наблюдения и последующая обработка изображений позволили обнаружить волны вблизи черной дыры, которые оказались звуковыми. Считается, что они вызваны многочисленными взрывами в окрестностях черной дыры, происходящими при падении на нее значительного количества газообразной материи из галактик, поглощаемых дырой. По тону звук соответствует си-бемоль, но мы не можем его слышать — он на пятьдесят семь октав ниже среднего до. А ведь клавиатура пианино имеет всего семь октав. Гул черной дыры более чем в миллион миллиардов раз ниже, чем звуки, улавливаемые человеческим ухом. Рев черной дыры — самая низкая нота во Вселенной.

Один из самых удивительных объектов обнаружен прямо в центре нашей Галактики — на Млечном Пути, на расстоянии 268 тысяч триллионов километров. Благодаря наблюдениям в радио-, инфракрасном и рентгеновском диапазонах, астрономы проникли сквозь мрак густой межзвездной пыли, окружающей ядро Галактики. Оказалось, что в самом ее центре находится невероятно мощный источник радиоволн и видимого света — слишком мощный, чтобы исходить от звезды, пульсара или фрагмента взорвавшейся сверхновой. Астрофизики предполагают, что в центре каждой галактики существует черная дыра и что наблюдаемый объект на Млечном Пути — такая массивная черная дыра, питаемая аккреционным диском. Ее назвали Стрелец A* (Sagittarius А*, или Sgr А*).

В 1996 году астрономы начали создавать точные трехмерные карты звездных скоплений, вращающихся в этом районе Вселенной. Данные, полученные в течение десяти лет с помощью камер высокого разрешения и телескопа Южной европейской обсерватории в Сьерро-Паранале в Чили, подтвердили, что звездные скопления перемещаются вокруг источника излучения, не являющегося звездой, и что темный объект находится именно там, где и компактный источник рентгеновского излучения Sgr А*. Ближайшая к нам звезда S2 делает полный оборот вокруг Sgr А* каждые 15,2 года на расстоянии 16 миллиардов километров. Эти данные позволили астрофизикам с большой точностью вычислить, что масса Sgr А* в 4 миллиона раз больше массы Солнца, а горизонт событий равен 22,4 миллиона километров — это меньше орбиты Земли вокруг Солнца. Sgr А* вращается вокруг своей оси с периодом 11 минут.

Нечто массивное и притом столь компактное — это может быть только сверхмассивная черная дыра, и прямо в центре нашей Галактики! Эта гипотеза полностью соответствует результатам наблюдений. Как и утверждал Чандра, красота и простота управляют миром…

Астрономы продолжают изучать Sgr А* и накапливать данные, которые позволят понять, как рождается и развивается сверхмассивная черная дыра в центре Галактики. Даже после вспышки Sgr А* испускает рентгеновские лучи сравнительно низкой интенсивности, характерные для «голодной» черный дыры, возникшей после взрыва сверхновой, который уничтожил большую часть межзвездного газа вокруг нее, и дыра испаряется, — ненасытный, пожирающий галактики космический пылесос. Чандра был бы очарован панорамой небесного свода — мозаикой из тридцати отдельных изображений, полученных обсерваторией «Чандра» в июле 2001 года. Она демонстрирует вытянутые части ядра Млечного Пути размером от 3800 до 8600 триллионов километров. При тщательном рассмотрении можно отметить сотни белых карликов, нейтронных звезд и вспышки рентгеновского излучения черных дыр в облаке раскаленных газов с температурой много миллионов градусов Кельвина. Sgr А* находится справа от яркого пятна в центре фотографии.

Коллапсирующая звезда вращается все быстрее и быстрее, а вращающийся аккреционный диск ускоряет это вращение. Однако данную теорию не удавалось проверить до сентября 2003 года, когда это было сделано с помощью космической обсерватории «Чандра». Перемещаясь в пространстве, черная дыра поглощает газ звезды-компаньона, вращающийся вокруг черной дыры и расширяющий ее аккреционный диск. Если дыра не имеет компаньона, она затягивает окружающий межзвездный газ с образованием диска. Перемещаясь в направлении черной дыры, газ нагревается до десятков миллионов градусов Кельвина. Атомы железа в этом газе излучают отчетливые сигналы в рентгеновской области спектра и позволяют определить орбиты частиц в окружении черной дыры. Расстояние частиц от черной дыры зависит от кривизны пространства-времени вблизи нее. Если черная дыра вращается, то она увлекает вместе с собой пространство-время и скручивает эту область в воронку, у которой горизонт событий меньше, чем у самой дыры. В результате орбиты частиц оказываются ближе к вращающейся черной дыре, чем к невращающейся. Уменьшение диаметра орбит может быть обнаружено по рентгеновскому излучению этих частиц, которое в случае вращающейся черной дыры имеет большую длину волны, чем для невращающейся. Для этих частиц гравитационное красное смещение должно быть более заметно, так как они ближе к горизонту событий. При наблюдении рентгеновского излучения атомов железа, вращающихся вокруг черных дыр, астрофизики обнаружили, что частицы находятся на расстоянии всего 32 километров от горизонта событий. Орбиты частиц вокруг Лебедя X-1 находятся более чем в 160 километрах от горизонта событий, что позволило астрофизикам признать Лебедь X-1 невращающейся черной дырой. Это следует из сложных математических моделей аккреционных дисков. Однако до сих пор не появилось надежных методов различения вращающихся и невращающихся черных дыр. У некоторых черных дыр звезда-компаньон прекращает свое существование до того, как у дыры образуется спин заметной величины. Возможно, так случилось и с Лебедем X-1, хотя астрофизикам еще предстоит выяснить, вращается ли эта звезда. Почему некоторые черные дыры вращаются быстрее других? Дело в том, что спин черной дыры может быть результатом сложения момента вращения коллапсирующей звезды, момента вращения ее компаньона и хаотического потока разогретого газа из аккреционного диска, а он не всегда вращается в том же направлении.

Обсерватория «Чандра» зарегистрировала множество фантастических космических событий. В одном из неравных гравитационных столкновений звезда с массой нашего Солнца была случайно сбита с курса другой звездой и исчезла вблизи сверхмассивной черной дыры в центре галактики RX J1242-11 в созвездии Девы. Черная дыра с массой в 100 миллионов больше Солнца разорвала в клочья незваного гостя и вызвала одну из самых мощных рентгеновских вспышек, когда-либо зарегистрированных в этой галактике. Обсерватория «Чандра» зарегистрировала эту катастрофу 9 марта 2001 года. Ее заметили также космическая рентгеновская обсерватория «XMM-Newton» и рентгеновская обсерватория ROSAT (разработанная учеными из Германии, Великобритании и США). Уникальное событие было предсказано сразу после появления теории черных дыр, но никогда до того не наблюдалось[93].

Идея о существовании черных дыр вызвала появление самых невероятных предположений и фантастических домыслов о Вселенной, незначительной частью которой мы являемся. Не сможем ли мы в один прекрасный день создать черные дыры в лаборатории? У физиков уже имеется программа соответствующих исследований. Не нужно сжимать вещество до его радиуса Шварцшильда — такой технологии пока нет. Предлагается совершенно иной способ — разогнать на ускорителе элементарные частицы до околосветовых скоростей и столкнуть их друг с другом. При столкновении выделится огромное количество энергии в очень малом объеме, и тем самым на долю секунды воспроизведутся условия, возникшие сразу после Большого взрыва, когда температура достигала десяти тысяч триллионов градусов Кельвина и образовывались черные дыры. Эксперимент планировали провести еще в 2005 году с использованием протонов и антипротонов на Большом адронном коллайдере в Европейском центре ядерных исследований. Физики уже говорят о «фабриках черных дыр», в которых они надеются получать эти дыры. Черная дыра будет в миллион раз меньше, чем размер атомного ядра (10^-13 сантиметров) и с массой около массы протона (10^-24 граммов). Хокинг предсказывает, что они испарятся за доли секунды и при этом произойдет вспышка излучения, анализируя которую физики надеются получить информацию об образовании черных дыр и о структуре пространства на самом микроскопическом уровне[94]. Согласно теории Хокинга, спектр этого излучения зависит от числа измерений пространства, в котором оно распространяется, и может предоставить информацию о свойствах пространства вблизи черной дыры. В теории ранней Вселенной предполагается, что в начале времен пространство имело больше четырех измерений — в отличие от наших привычных представлений. Размерности большего порядка не проникают в наше пространство и заметны только при чрезвычайно малых размерах — от одной десятой от одной триллионной одной триллионной размера атома (10^-33 сантиметров). В таких невероятно малых областях ученые ожидают проявления эффектов квантовой гравитации[95]. Это так называемая планковская длина, наименьшее расстояние в теоретической физике. Она составлена из трех фундаментальных констант: гравитационной постоянной G, описывающей масштаб наблюдаемой Вселенной, постоянной Планка для атомного масштаба и скорости света. Некоторое представление о планковской длине дает такое сравнение: если атом увеличить до размеров всей Вселенной, то планковская длина будет равна примерно метру. Планковская длина невообразимо мала, но не равна нулю — она определяет область пространства с объемом 10^-99 кубических сантиметров. И как это ни покажется удивительным, ученые умеют изучать объекты столь ничтожного масштаба. Для исследования их структуры физики используют длины волн примерно такого же размера. Радары настроены на длины волн, сравнимые с геометрическими размерами самолетов, а для исследования свойств атомов необходимо использовать волны с очень короткой длиной. Физики получают коротковолновое излучение чрезвычайно высокой частоты и энергии с помощью Большого адронного коллайдера. Можно надеяться, что им удастся воспроизвести условия ранней Вселенной, а излучение черных дыр Хокинга в коллайдере даст информацию о возможных дополнительных размерностях пространства. Не исключено, что в глубинных областях черной дыры, где приходится использовать законы квантовой гравитации, звезды коллапсируют не полностью. Вместо этого появляются дополнительные размерности пространства, и это может преподнести ученым неожиданные сюрпризы. Астрофизики рассуждают о вероятности совершенно фантастических вещей — например, могут ли черные дыры использоваться как порталы для путешествий в невообразимо далекие галактики. Серьезным препятствием является огромная гравитация коллапсирующей звезды, которая превратит космонавтов и их космический корабль в ничто. Но появилась хитроумная идея обнаружения черных дыр с «благоприятной» сингулярностью. Математические модели таких дыр уже разрабатываются[96]. Появилась и гипотеза, что некоторые сверхмассивные черные дыры имеют гибридную структуру с участками менее значительной гравитации. Пролет космических аппаратов через эти участки черной дыры обеспечит бесстрашным космонавтам больше шансов на выживание. Когда космический корабль попадет в такую черную дыру, искривление пространства и времени вблизи «благоприятной» сингулярности или в области слабой гравитации затянет корабль внутрь дыры. Это приведет к значительному ускорению и дальнейшей резкой остановке корабля, как бы уткнувшегося в тупик. В иллюминаторе космонавты увидят странную картину. Приборы покажут, что они высадились на планете, находящейся в миллионе триллионов километров от Земли. А по своим часам астронавты пролетят это огромное расстояние всего за несколько минут. Хотя бегущий по поверхности пространства-времени свет затратит миллион лет для этого путешествия, их полет через щель вблизи сингулярности будет почти мгновенным. Это как если добраться от Северного полюса до Южного сквозь планету, вместо путешествия по ее поверхности.

Путь напрямик — результат математического решения уравнений общей теории относительности Эйнштейна, называемый «кротовой норой». Это — дыра в пространстве-времени, которая позволяет астронавтам туннелировать вместо того, чтобы двигаться по поверхности. Туннель может возникнуть или же закрыться вследствие чудовищной гравитации в перемычке между двумя удаленными объектами. Гравитация здесь столь велика, что вырваться из нее не может даже свет. Для преодоления этого эффекта должен потребоваться материал с отрицательной гравитацией, теоретически предсказанный квантовой механикой. Такого рода объект откроет туннель на время, за которое путешественник пройдет через него. В будущем представители сверхпродвинутой цивилизации, надо надеяться, сумеют это сделать.

Пока же ученым не удается найти пространственно-временной туннель, но мы знаем, где находятся черные дыры. Близкий к нам Стрелец А* — неплохая цель космического путешествия, хотя до него все-таки 240 триллионов километров. Наверняка ученые когда-нибудь научатся вводить людей в состояние анабиоза, которое позволит им выжить в долгом межзвездном путешествии. А в один прекрасный день космонавт отправится в полет к черной дыре и возвратится обратно, на Землю, через пространственно-временной туннель[97].

Существование черных дыр следует из теории относительности, однако долгие годы они казались ученым чем-то абсурдным и нереальным, впрочем как и многие другие следствия этой теории. Так, сегодня уже доказано, что движущиеся часы идут медленнее, чем часы покоящиеся[98]. Предположим, что в будущем космонавты смогут совершить путешествие до ближайшей к нам звезды — Альфы Центавра, удаленной от нас на 38 триллионов километров, — с околосветовой скоростью. Во время полета на их звездолете прошло бы всего несколько лет, а на Земле — столетия. Вернувшись на Землю, путешественники окажутся в далеком будущем: родные отважных покорителей космоса давно умерли, сменилось множество поколений землян. Но вспомним про пространственно-временной туннель — ведь он тоже является математическим следствием теории относительности. Если бы наши космонавты смогли использовать антигравитационный материал и открыть вход в такой туннель, они добрались бы до Альфы Центавра за нескольких минут, и их часы показывали бы практически то же время, что и часы на Земле. А полетев обратно на Землю с околосветовой скоростью, они вернулись бы домой раньше, чем улетели.

Все это кажется просто математическим абсурдом, как и идея Чандры о белых карликах, сжимающихся до бесконечно малых точек бесконечной плотности. Идея, которая привела к открытию черных дыр — таинственных пропастей в ткани пространства и времени с диаметрами около миллионов километров, образований, способных поглощать звезды. Ученые не верили Чандре много лет, зато потом его прозрения привели к глубоким изменениям наших представлений о Вселенной, внесли огромный вклад в развитие астрофизики.