Мечта Эйнштейна. В поисках единой теории строения

Предположив, что звезда целиком состоит из газа, Эддингтон решил посмотреть, какими должны быть условия её устойчивого равновесия. Ясно, что тяготение вызывает сильнейшее сжатие звезды, и, значит, должна существовать какая-то противодействующая ему сила. Сразу же возникает мысль, что сжатию препятствует давление газа. Гениальность подхода Эддингтона состоит в том, что кроме обычного давления газа он принял во внимание и радиационное давление. Было хорошо известно, что обычный свет оказывает давление, а уж внутри звезды, где излучение особенно интенсивно, его давление становится весьма существенным. Эддингтон установил, что в первую очередь сжатию звезды препятствует не давление газа, а радиационное давление. Исходя из этого предположения, он определил некоторые характеристики звёзд, хорошо согласовавшиеся с наблюдениями.

Одним из наиболее крупных достижений его теории явилось определение температуры в центре звезды. Эддингтона поразило, насколько высока она оказалась – 15 миллионов градусов. При такой температуре атомы должны находиться в ионизованном состоянии (они лишены электронов). Затем Эддингтон совершил невероятное – он создал полную математическую модель внутреннего строения звезды. Наверное, при этом он усмехнулся про себя, вспомнив собственные слова, сказанные за несколько лет до этого: «Мы никогда не узнаем, что происходит внутри звезды. Это выше нашего понимания». В 1926 году Эддингтон опубликовал свои результаты в ставшей классической книге «Внутреннее строение звёзд».

Эддингтон всю жизнь прожил холостяком. Чтобы сохранять форму, играл в гольф и путешествовал пешком и на велосипеде. Велосипед был его страстью, в день он мог накатывать по сто миль и даже в шестьдесят лет проезжал за раз миль восемьдесят. Для отдыха читал детективы и решал кроссворды. Он был застенчив и в обществе женщин чувствовал себя неловко, влечения, он, видимо, к ним не испытывал. С представительницами прекрасного пола – кроме матери и сестры, которые вели хозяйство, – он почти не общался.

Лектором Эддингтон был негодным; входя в аудиторию, он вынимал из огромного внутреннего кармана знаменитые теперь, а тогда просто ветхие конспекты, и через несколько минут большинство начинало клевать носом. А вот его публичные выступления, как ни странно, пользовались огромным успехом. Он тратил много времени на подготовку, и публика на них валом валила. Возможно, им не хватало живости – Эддингтон терялся, если иногда приходилось отходить от заготовленного текста. Вопросы его нервировали, он волновался и сбивался. Но в целом его публичные выступления и популярные книги пользовались огромным успехом, а самому ему, видимо, нравилось пропагандировать достижения науки. Пожалуй, широкой публике лучше всего известна эта сторона его жизни.

Установив внутреннюю структуру звёзд, Эддингтон занялся определением источника их энергии, ведь судя по всему, они выделяли огромное количество энергии в течение многих миллионов лет. После того как его коллега Ф. Астон показал, что четыре атома водорода весят больше атома гелия (звёзды состоят в основном из водорода и гелия, а атом гелия состоит из четырёх атомов водорода), Эддингтон задумался над тем, не происходит ли превращения массы в энергию. Не может ли часть массы звезды переходить в энергию? Если да, то согласно уравнению, незадолго до того выведенному Эйнштейном, должно высвобождаться огромное количество энергии. Эддингтон пришёл к выводу, что именно этот процесс и является источником энергии звёзд.

Эддингтон был буквально осыпан наградами: ему были присвоены 12 почётных степеней, присуждена золотая медаль Королевского астрономического общества, в 1930 году он получил дворянство, а в 1938 году – очень почётный орден «За заслуги».

Скончался он скоропостижно. В конце 1944 года здоровье Эддингтона стало ухудшаться, он ещё пытался ездить на велосипеде, но вскоре был вынужден от этого отказаться. Он старался перебороть боль, но ослабел настолько, что был вынужден обратиться к врачу. Его тут же прооперировали и обнаружили неизлечимую форму рака. Вскоре он скончался.

Эддингтона будут помнить за блестящие прозрения и огромные достижения в астрономии. Но в то же время, как мы увидим дальше, Эддингтон встал на пути прогресса в астрофизике, упрямо не соглашаясь с новыми важными идеями.

Жизненный цикл звезды

Располагая результатами Эддингтона, астрономы смогли заняться проблемой эволюции звёзд. Теперь известно, что в центре звезды в самом деле идут ядерные реакции, которые служат источником её энергии; иногда эту внутреннюю область образно называют термоядерной печью. Подробно ход реакций на Солнце проанализировал в 1938 году Ганс Бете. Он показал, что в результате серии реакций водород превращается в гелий, причём этот процесс сопровождается выделением огромного количества энергии. От центра потоки энергии довольно долго добираются до поверхности звезды, а затем излучаются в пространство.