Субраманьян Чандрасекар

 Как 19-летний студент в каюте парохода вычислил черные дыры

Летом 1930 года 19-летний индийский студент Субраманьян Чандрасекар поднялся на борт парохода, отплывавшего из Бомбея в Англию. Юноша выиграл стипендию на обучение в Кембридже и вез в чемодане стопку тетрадей и перьевую ручку. Путь до Европы занимал больше 2 недель, и чтобы скоротать время среди морской качки, Чандра принялся размышлять над загадкой белых карликов. К концу плавания в его блокноте появились формулы, которые перевернули представления о смерти звезд.

Незадолго до этого кембриджский профессор Ральф Фаулер объяснил стабильность белых карликов. Когда в звезде выгорает термоядерное топливо, гравитация сжимает останки светила до размера Земли при солнечной массе. Плотность там достигает сотен тонн на кубический сантиметр. Фаулер показал, что коллапсу препятствует квантовое давление вырожденного электронного газа. По принципу запрета Паули в одном квантовом состоянии может находиться строго 1 электрон. При чудовищном сжатии электроны яростно сопротивляются сближению, создавая упругую квантовую подушку.

Британские физики полагали, что этот барьер способен вечно удерживать звезду любой массы. Но юный Чандрасекар прямо за судовым столиком заметил фундаментальную деталь. При колоссальной плотности белого карлика электроны разгоняются до околосветовых скоростей. Следовательно, обычная квантовая механика Шредингера здесь бессильна: уравнения обязаны подчиняться специальной теории относительности Альберта Эйнштейна.

Чандрасекар скрестил релятивистскую механику с квантовой статистикой. Итог расчетов ошеломил юношу. Релятивистский рост массы электронов приводит к тому, что давление вырожденного газа растет медленнее гравитационной тяги сжимающейся звезды. Из уравнений следовал жесткий верхний порог массы, равный 1,44 массы Солнца. Если выгоревшее ядро тяжелее этой границы, квантовое сопротивление электронов капитулирует. Звезда обречена на безостановочный гравитационный коллапс в черную дыру.

А помните, мы обсуждали неустойчивость Рэлея-Тейлора при взрывах сверхновых? У Чандрасекара масштаб драмы оказался космическим: устойчивость держалась на квантовом равновесии, нарушение которого стирает светила в сингулярность.

В Кембридже юноша показал выкладки сэру Артуру Эддингтону, живой иконе астрофизики. Тот улыбался, одобрял работу и пригласил Чандру выступить перед Королевским астрономическим обществом в январе 1935 года. Но стоило 24-летнему Чандрасекару закончить доклад, как на трибуну поднялся сам Эддингтон и устроил молодому коллеге публичную казнь.

Сэр Артур высокомерно заявил, что выводы индийца абсурдны. «Должен существовать закон природы, запрещающий звезде вести себя столь безумным образом!» - бросил Эддингтон под смех зала. Авторитет мэтра был несокрушим, и общество моментально отвернулось от расчетов. Нильс Бор и Поль Дирак в кулуарах шептали Чандре, что его выкладки безупречны, но спорить с диктатором от астрономии побоялись даже они.

Чандрасекар сохранил спокойствие и выбрал путь созидания. Он уехал в Чикагский университет и занялся гидродинамикой. Справедливость восторжествовала спустя 50 лет, когда телескопы зафиксировали реальные нейтронные звезды и черные дыры. В 1983 году, через 53 года после записей на пароходе, 73-летнему Субраманьяну Чандрасекару вручили Нобелевскую премию по физике)