Загадки для знатоков: История открытия и исследования пульсаров. - Павел Амнуэль

Конечно, такое мнение нуждается в аргументации. Разве можно было с помощью морфологического анализа, пользуясь законами только конца XIX века, предсказать радиоактивность? А разве Беккерель пробовал и ошибался? Он совершенно случайно обнаружил почернение фотопластинки, лежавшей поблизости от солей радия.

ФРАГМЕНТ МОРФОЛОГИЧЕСКОГО ЯЩИКА «ВСПЫШКИ В КОСМОСЕ»

А постоянство скорости света? Разве можно было предвидеть результат опыта Майкельсона?

Попробуем доказать, что можно было предвидеть любой результат этого опыта, в том числе и правильный. И именно с помощью морфологического анализа.

Построим морфологический ящик для света. О каких свойствах света знал Майкельсон? Он знал, что свет обладает энергией, скоростью… Собственно, именно скорость его интересовала. Построим эту единственную ось. Вот варианты. Скорость света постоянна в данной системе отсчета. Скорость света переменна в данной системе отсчета. Но систем отсчета две: одну Майкельсон связал с Землей, другую — с гипотетическим эфиром. Какие возникают варианты? Скорость света разная в двух системах. Скорость одинакова в обеих системах. Скорость переменна в одной системе и постоянна в другой. Скорость переменна в обеих системах. Есть еще варианты? Кажется, нет. Вы заметили среди перечисленных вариантов постулат Эйнштейна?

Не будем преувеличивать. Такой анализ позволяет лишь поставить задачу о предсказании открытия. А задачу-то нужно еще решить. Кроме того, в реальных задачах вариантов не два, не три, а десятки и сотни, и перебор их, даже систематический, может отнять много времени и сил. Наконец, заранее неизвестно, в какой именно клетке морфологического ящика находится искомое предсказание. Шесть результатов опыта Майкельсона можно было предвидеть с помощью морфологического анализа. И лишь один из шести мог оказаться и оказался верным. Но мог ли Майкельсон заранее сказать — какой именно?..

Однако вернемся к расследованию гибели звезд. Построим морфологический ящик «Вспышки в космосе». Ящик перед входом в теорию, то есть ящик, позволяющий делать верные интерпретации уже обнаруженного явления, позволяющий делать научные изобретения. Вертикальная ось — характеристика явления. Горизонтальная — возможные варианты характеристик.

Посмотрим в таблице на сочетание клеток А5— Б6—В5—Г7—Д5—Е2—Ж4—32—И6—К4. Что это напоминает? Конечно, идею Шацмана о вспышках новых звезд!

А такое сочетание: А5—Б1—В5—Г2—Д5—Е7— ЖЗ—31—И6—К4? Это идея Зеелигера о разогреве звезды, пролетающей сквозь газовую туманность.

Попробуйте сами отыскать теперь в этой таблице все гипотезы о взрывах новых звезд, рассмотренные в первой главе. А заодно и гипотезы о взрывах сверхновых — в таблице есть и такие. Вот только какие из гипотез правильны?..

Ящик, который был сейчас построен, это ящик перед входом в теорию. Но морфологический анализ можно провести и на выходе из теории. В первом ящике содержатся потенциальные научные изобретения, во втором — потенциальные открытия. Ящик, который построил Цвикки для звезд, — это ящик второго типа.

Морфологический анализ в его сегодняшней форме — это лишь первая попытка модернизировать творческий труд ученого. Попытка систематизации — не больше. Главный недостаток метода— он оставляет на волю случая выбор правильной идеи. Для того чтобы найти верное решение, нужно перебрать и исследовать все клетки. И еще. Конструирование морфологических ящиков, конечно, расковывает фантазию, расшатывает психологическую инерцию, но ненамного. Нет гарантии, что все поле проб и ошибок покрыто сетью клеток. Правда, исследователю уже не приходится хаотически метаться, хватаясь за ближайшее решение и восклицая «а если». Но, возможно, при систематическом переборе вариантов исследователь все же упустит золотую рыбку-открытие из своей сети, потому что сделал сеть короче и уже, чем нужно.

Кроме того, не нужно недооценивать и роль случая. А она огромна! Делая теоретическое предсказание, нельзя знать точно, осуществится ли оно, как нельзя утверждать наверняка, что построенный морфологический ящик охватывает все свойства явления. Хороший тому пример — открытие планеты Плутон.

Помните, как был открыт Нептун? Леверье и независимо от него Адамс рассчитали, где на небесной сфере должна находиться планета, тяготение которой вносит возмущения в движение Урана. Именно в этой точке Нептун и был обнаружен. Открытие было четко предсказано, и Леверье с Адамсом по праву считаются его авторами. Но все же Нептун не мог полностью объяснить все аномалии в движении Урана. И тогда была выдвинута гипотеза — за орбитой Нептуна находится еще одна планета. В 1915 году Ловелл закончил необходимые расчеты и доложил на заседании Американской академии искусств и наук о том, где нужно искать планету Икс. После тщательных поисков планета была открыта. Это произошло 13 марта 1930 года — сотрудник Ловелловской обсерватории Томбо обнаружил планету Икс именно там, где предсказал Ловелл. Так значит, именно Ловелл открыл Плутон на кончике пера?

Когда измерили массу Плутона, оказалось, что она меньше той, что предполагал Ловелл. Плутон двигался совершенно не по той орбите, что была для него рассчитана. Предсказание оказалось начисто ошибочным! Но… ведь Плутон-то был найден там, где и было предсказано…

Ученым пришлось признать, что совершилось событие, немыслимое с точки зрения теории вероятностей. Его Величество Случай. Вернемся к теме нашего «расследования» и приведем еще пример случая — Крабовидную туманность. С ней связаны радикальные астрономические открытия XX века. Среди остатков вспышек сверхновых — это уникальнейший объект. Если бы Крабовидная туманность не была столь уникальна, развитие астрофизики за последние десятилетия могло пойти немного иначе. И самое удивительное в том, что уникальная эта туманность находится по астрономическим понятиям неподалеку от Солнца — в двух тысячах парсек. Вероятность такого соседства мала — и все-таки Крабовидная туманность рядом.

Итак, наше «расследование» продолжается. Мыл узнали, что существуют сверхновые: катастрофические звездные вспышки, в результате которых звезды погибают. Мы узнали о том, что на месте вспышки звезды-гостьи 1054 года возникла Крабовидная туманность — расширяющееся газовое облако. Обсудили идею Бааде и Цвикки о нейтронных звездах и метод, с помощью которого эта идея получена. Но действительно ли нейтронная звезда — именно тот объект, который можно назвать «трупом» погибшей звезды? Об этом — дальше.

Глава третья

Белые карлики. Эффекты теории относительности. Что такое гравитационный радиус! Нейтронные звезды. Коллапс

Ум человеческий имеет три ключа, все открывающих: знание, мысль, воображение — все в этом.

В. Гюго

Итак, Бааде и Цвикки сделали важное предсказание. Что же за этим последовало? Много лет спустя, выступая на международном совещании по сверхновым звездам, Цвикки с горечью вспоминал:

«Генри Норрис Рассел, работавший на Маунт Вилсон, убеждал меня и тогда и потом, что взрывные процессы со сжатием слишком уж причудливы и не играют роли в эволюции вещества во Вселенной. Эддингтон в 1930 году, когда я читал лекции в Кембридже, говорил то же самое».

Астрономам сверхплотные звезды казались причудливыми образованиями, астрономы не нуждались в экстравагантных ненаблюдаемых небесных телах для объяснения наблюдаемых явлений. Были известны плотные звезды — белые карлики. Белые карлики можно было наблюдать в телескопы. А в существование нейтронных звезд верили только Бааде и Цвикки. Верили, потому что их подход к проблеме вспышек сверхновых отличался большой широтой. Остальные астрономы (и даже такой выдающийся ученый, как сэр А. Эддингтон) считали, что самые компактные объекты во Вселенной — белые карлики. Белые карлики хорошо увязывались и с теоретическими представлениями об эволюции звезд. Открытие белых карликов — успех наблюдательной астрономии, и это тоже важно знать, чтобы понять, почему наблюдатели к ним так относились.

А открыты были белые карлики так. Ф. Бессель, работавший в Кенигсбергской обсерватории, в 1844 году исследовал, как перемещается по небу Сириус, ярчайшая звезда северного неба. Оказалось, что движется Сириус не по прямой, а по странной волнистой линии. У Бесселя не было причин сомневаться в законах Ньютона. Если тело не движется по прямой, значит, на него действует сила. Единственная сила, влияющая на движение небесных тел, — сила тяготения. Значит, Сириус притягивается каким-то другим телом, находящимся поблизости от него. Поскольку траектория движения Сириуса подобна синусоиде, значит, невидимое тело постоянно находится около звезды, то с одной то с другой стороны. Иными словами, невидимое тело обращается вокруг Сириуса, заставляя и его описывать кривую линию. Бессель сказал: Сириус — это двойная система. Спутник его очень слаб и потому невидим.