28 Апреля 2021
Поделиться:

Белые карлики — удивительные обитатели Вселенной

Наша Вселенная полна загадочных и необыкновенных небесных тел. Белые карлики — звезды, лишенные источников термоядерной энергии и светящиеся благодаря своей тепловой энергии, — одни из них. О том, как формируются и остывают белые карлики, а также о роли квантовой механики в их открытии рассказал историк науки и кандидат философских наук Алексей Левин, автор книги «Белые карлики. Будущее Вселенной».

Моя книга «Белые карлики. Будущее Вселенной» была задумана в двух измерениях — хоть и взаимосвязанных, но все-таки различных. С одной стороны, это подробный рассказ об интереснейших космических объектах, известных под именем белых карликов. Они рождаются на последнем этапе жизни не слишком массивных звезд, когда те полностью выжигают термоядерное топливо и лишаются основного источника энергии, обеспечивающего их излучение. Пришедшее к такому финалу светило проходит через ряд катаклизмов и обычно превращается в белый карлик. Известно, что более 90% всех ныне существующих звезд завершат активное существование именно в этом качестве, а затем будут медленно остывать, отдавая тепло окружающему пространству.

Таким образом, белые карлики — потенциально самая многочисленная семья обитателей Вселенной на определенной очень длительной стадии ее эволюции.

Первый из ныне известных белых карликов был открыт великим британским астрономом Уильямом Гершелем в последний день января 1783 года. В девятнадцатом веке наблюдатели обнаружили еще два светящихся объекта, которые позднее отнесли к этому семейству. Однако особая природа белых карликов, явно отличная от природы всех известных звезд, была установлена лишь во втором десятилетии прошлого века. Это замечательное достижение науки о Вселенной по времени совпало с созданием первой, еще неполной и несовершенной версии принципиально нового способа описания физических явлений на основе принципов квантовой механики.

Экспериментальное открытие квантовых эффектов стало возможным благодаря достигнутому к началу двадцатого века уровню методов физического эксперимента — или, в более общем плане, благодаря технологическому прогрессу человечества. Замечу, что первые белые карлики были идентифицированы в этом качестве с помощью обычных оптических телескопов — правда оснащенных спектрографами. Случилось так, что появление квантовой механики и открытие белых карликов во времени наложились друг на друга. Хотя историку науки не пристало верить в божественное провидение, мне сей факт кажется поистине чудесным.

Белые карлики оказались первыми обитателями Большого космоса, чье существование и свойства нельзя объяснить в контексте доквантовых теорий.

Если бы их особое положение в звездном мире было установлено десятилетиями раньше, они надолго бы задержались в статусе нерешенных загадок астрономии и астрофизики. Но судьба проявила к ученым свое благоволение, и основные свойства белых карликов были объяснены на базе квантовой механики еще во второй половине 1920-х годов.

С тех пор прошло девяносто лет, которые принесли огромный объем наблюдательной информации о белых карликах. Они также обогатили и расширили теоретические модели этих объектов, которые неизменно строились на основании квантово-механических представлений, дополненных общей и специальной теорией относительности.

Не будет преувеличением утверждать, что белые карлики оказались первыми природными космическими обсерваториями, позволившими непосредственно наблюдать проявления квантовых и релятивистских законов.

Первыми — но, конечно, далеко не единственными. К концу 30-х годов прошлого века астрофизики построили удовлетворительные теории источников звездной энергии, которые опять-таки потребовали привлечения квантовой механики и следующих из нее принципов ядерной физики. В 1960-е годы были открыты такие экзотические космические объекты, как квазары и пульсары. Тогда же радиоастрономы обнаружили, а физики объяснили предсказанное в конце 1940-х годов электромагнитное микроволновое излучение, возникшее на заре существования Вселенной. Эти космические чудеса своим существованием снова подтверждают могущество принципов квантовой и релятивистской физики.

Я постарался в меру своих сил как можно полнее раскрыть физическую природу не только белых карликов как главных героев моего повествования, но и других космических феноменов, о которых идет речь на страницах этой книги. Более того, в ней нашлось место и для тех аспектов современной космологии, которые более или менее непосредственно связаны с этими феноменами.

Это измерение я бы назвал фактуально-теоретическим. Оно дополнено историческим измерением — выражаясь точнее, историко-научным. Астрономические открытия и астрофизические модели, о которых идет речь, представлены на фоне и в контексте суждений и действий множества людей, которые их осуществили.

В заключение хочу сказать несколько слов о предполагаемой аудитории моей монографии. Она не предназначена для профессиональных астрономов, которые (во всяком случае, в идеале) должны досконально знать все, о чем в ней написано. Однако я надеюсь, что книга будет интересна и понятна читателям, которые еще не забыли азы школьной физики и хотят разобраться в нескольких важных разделах великой науки, которая давно стала частью коллективного интеллектуального багажа человечества. Причем разобраться не с горней высоты чистой филиации научных идей, методов и результатов, а в реальном историческом контексте астрономических и астрофизических исследований девятнадцатого, двадцатого и двадцать первого столетий. Насколько это удалось — судить тем, кто окажет мне честь прочесть эту книгу.

Книги автора

Рубрики

Серии

Раздзелы

Издательство