Персоны | Эддингтон, Артур Стэнли

Согласившись на предложение Королевского астронома сэра Уильяма Кристи занять должность главного ас-систента в Гринвичской обсерватории, Эддингтон писал матери: «Моя работа будет главным образом в дневное время, но особенно в течение первого года моей работы я буду наблюдать по ночам — хорошее занятие для того, чтобы в совершенстве понять инструменты».

Большая наблюдательная практика, приобретённая Эддингтоном, позволила ему прекрасно ориентироваться в достоверности наблюдательного материала, развила у него сильную интуицию при отборе и интерпретации полученных данных. Астроном Божьей милостью, Эддингтон был и выдающимся физиком-теоретиком. Нобелевский лауреат С. Чандрасекар поведал об анекдотическом случае:

«Как-то после заседания Королевского астрономического общества Людвиг Зильберштейн подошёл к Эддингтону и сказал: „Профессор Эддингтон, Вы, должно быть, один из трёх человек в мире, которые понимают общую теорию относительности". Заметив замешательство Эддингтона, Зильберштейн заметил: „Не скромничайте, Эддингтон". На что тот ответил: „Напротив, я стараюсь понять, кто этот третий человек"». И действительно, Эддингтон был одним из очень немногих, кто сразу понял значение общей теории относительности, принял участие в её развитии, наблюдательном подтверждении и тем самым спо-собствовал её всемирному признанию. Такое сочетание в одном лице талантливого наблюдателя и гениаль-ного теоретика — исключительно редкое явление в истории астрономии.

Артур Стэнли Эддингтон родился 28 декабря 1882 г. в Англии, в городке Кендал. Его семья отличалась высокой культурой и искренней религиозностью. Квакеры, к которым принадлежали мать и отец Артура, отвергали развлечения, одобряя только полезные занятия. Воспитание в этой традиции наложило особый отпечаток на всю жизнь Эдцингтона.

Отец Эддингтона был директором школы; он скончался в возрасте всего 34 лет. У Стэнли, как звали его мать и сестра, рано проявились необыкновенные способности. У него были удивительная память и интерес к большим числам. Таблицу умножения до 24 х 24 он выучил ещё до того, как начал читать.

По собственному признанию Эддингтона, он начал интересоваться астрономией, которая привлекала его постоянно встречавшимися в ней громадными числами, когда ему было всего шесть лет. В десятилетнем возрасте Стэнли с увлечением наблюдал небо в трёхдюймовый телескоп, который ему выдали в школе. В 1893—98 гг. он учился в частной школе. За это время он написал 13 рефератов по астрономии, помещённых в школьном журнале. Страсть к науке не сделала Стэнли замкнутым. Он был любимцем всей школы, увлекался спортом и хорошо играл в крикет и футбол.

Успехи Эддингтона были высоко оценены. В 1898 г. он получил от Совета по школам графства стипендию сроком на три года по 60 фунтов стерлингов в год, которая в те времена была вполне достаточной для продолжения образования. Это позволило ему в неполные 16 лет поступить в Манчестере в Оуэновский колледж. Эддингтон сосредоточился на изучении математики и физики. По завершении образования он получил степень бакалавра наук по физике.

Осенью 1902 г. Эддингтон поступил в Тринити-колледж Кембриджского университета, где два столетия назад учился и затем преподавал Исаак Ньютон. Это было учебное заведение, дававшее в то время наилучшее образование в области физико-математических наук.

В студенческие годы Эддингтон участвовал в деятельности различных клубов и обществ: Кембриджского ма-тематического клуба, Кавендишского (физического) общества, Шахматного клуба (вице-президент), Союза нонконформистов и неформального литературного клуба, где в основном читали Шекспира.

В университете Эддингтон сдал сложнейший экзамен, так называемый математический трайпос, уже через два года после начала обучения, как это делали и другие наиболее одарённые студенты, например за несколько лет до него Джеймс Джинс. Стэнли занял первое место и получил звание «сеньор вранглер» (выдающийся студент-математик), которое никогда ещё не получал второкурсник. В 1905 г. ему была присвоена учёная степень бакалавра искусств Кембриджского университета.

В 1905 г. Эддингтон стал читать в Кембридже лекции по сферической тригонометрии и ряду разделов физики, однако эта деятельность его не вполне удовлетворяла. Он был рад, когда ему предложили занять место главного ассистента в Гринвичской королевской обсерватории. 18 февраля 1906 г. Эддингтон приступил к работе на обсерватории. Ему сначала пришлось изучить основы практической астрономии: работу с каталогами, статистические методы обработки наблюдений, теорию инструментальных ошибок и многое другое. Для того чтобы быть в курсе последних событий в астрономической науке, Эддингтон должен был посещать ежемесячные собрания Королевского астрономического общества. В 1907 г. он стал членом клуба Общества. Последнее событие ввело Эддингтона в круг научной элиты Соединённого Королевства.

Королевское астрономическое общество — старейшее в мире. За выдающийся вклад в развитие астрономи-ческой науки Обществом регулярно присуждаются Золотая и именные медали. В настоящее время выдаю-щиеся астрофизики награждаются медалью имени Эддингтона.

Работу в Гринвиче учёный начал с исследования собственных движений звёзд. Его первая научная статья «Систематические движения звёзд» была опубликована в 1906 г. В 1912 г. Эддингтон отплыл в Бразилию, чтобы наблюдать полное солнечное затмение 10 октября. Но здесь ему не повезло: в день затмения шёл ливень.



Эддингтон играет с матерью в шахматы
В 1913 г. Эддингтон был избран профессором астрономии Кембриджского университета, а год спустя — членом Лондонского королевского общества и директором университетской обсерватории. Во время Первой мировой войны Эддингтона пытались привлечь к военной службе. Он, однако, заявил: «Я отказываюсь идти на военную службу по религиозно-этическим мотивам», дав тем самым ясно понять, что, как и все квакеры, он является непреклонным пацифистом. Дело приобрело драматический оборот. Но спасло вмешательство Коро-левского астронома сэра Фрэнка Дайсона, который указал на большое значение научных исследований Эддингтона. Дайсон особенно подчеркнул необходимость его участия в экспедиции для наблюдения солнечного затмения в мае следующего года, во время которого можно было провести наблюдательный тест общей теории относительности (ОТО) Эйнштейна.



Эддингтон и Эйнштейн
Эддингтон решил проверить одно из предсказаний ОТО — искривление пространства над поверхностью Солнца в сильном поле его тяготения. 29 мая 1919 г. он наблюдал полное солнечное затмение на Принсипи, небольшом острове у Западного побережья Африки в Гвинейском заливе. Измерение смещения звёзд, сфото-графированных вблизи Солнца в момент полной фазы затмения, показало точное совпадение с предсказанным ОТО. Эддингтон считал это великим моментом в своей жизни.

Эддингтон участвовал также в развитии математического аппарата ОТО и написал о ней популярную книгу «Пространство, Время, Тяготение» (1920 г.).

Но главным делом жизни Эддингтона было исследование звёздного мира. Одним из первых он выступил в пользу теории островных вселенных, подчёркивая, что спиральные туманности являются другими галактиками. Особенно интересовала Эддингтона физическая природа звёзд, и именно в её познании состоит его основной вклад в науку. Важнейшее открытие его заключается в том, что звезда это газовый шар от поверхности до центра, а не жидкое тело, как считалось раньше.

Эддингтону принадлежит основополагающая идея о переносе энергии наружу из внутренних горячих областей звезды (где и происходит; как правило, её выделение) передачей квантов от атома к атому излучением и поглощением лучеиспусканием, а не конвекцией, не кипением газовой массы звезды, как предполагалось ранее. Теперь на давление излучения стали смотреть как на важнейший фактор равновесного состояния нормальных звёзд.

Разработав теоретические модели звёзд, Эддингтон установил зависимость «масса — светимость», которая вскоре была подтверждена наблюдениями. Стало ясным, что вещество недр звёзд, как и он предполагал, на-ходится в состоянии идеального газа. «Я представил звезду с такой точки зрения, что недра звезды должны рассматриваться как тепловая машина и, следовательно, объектом знакомого закона тепловых машин...» — пи-сал учёный.

Эддингтон теоретически доказал, что существует верхний предел светимости звезды, которую может поддер-живать данная масса. Он так и называется эддингтоновский предел светимости. Это введённое им понятие играет важнейшую роль в изучении квазаров, рентгеновских источников и чёрных дыр. Так, принимая, что светимость этих объектов близка к эддингтоновскому пределу, можно оценить их массу. С другой стороны, ещё в 1917 г. Эддингтон первым понял, что значительный разброс в светимостях звёзд не означает такой же сильной вариации в их массах.

Эддингтону принадлежит теория белых карликов — нового типа звёзд, плотность которых выше обычной плотности звёзд в сотни тысяч раз. Вот как о пей в популярной брошюре «Звёзды и атомы» (1927 г.) расска-зывал сам автор: «Сообщение спутника Сириуса после его расшифровки гласило: „Я состою из вещества, плотность которого в 3000 раз выше, чем всё, с чем нам когда-либо приходилось иметь дело; 'тонна моего вещества — это маленький кусочек, который умещается в спичечной коробке". Что можно сказать в ответ на такое послание? В 1914 г. большинство из нас ответило бы так: „Полно! Не болтайте глупостей!". Но в 1924 г. была развита теория, открывавшая возможность чрезвычайного сжатия материи в звёздах до плотности, намного пре восходящей всё, что нам известно из земных опытов».

Эддингтон также первым понял, что независимым подтверждением высокой плотности белого карлика было бы обнаружение в его спектре значительного гравитационного красного смещения. В 1924 г. он рассчитал это смещение для спутника Сириуса и получил значение 20 км/с. В 1925 г. по просьбе Эддингтона Уолтер Сидни Адамс выполнил его измерение и получил среднее значение 21 км/с.

Ещё в 1920 г., задолго до создания ядерной физики, Эддингтон указал на реакцию превращения водорода в гелий как на возможный источник энергии звёзд. Обсуждая проблему источников энергии звёзд, он понял, что энергия в звезде генерируется со скоростью, зависящей от температуры и плотности, и процесс должен са-морегулироваться, иначе невозможно устойчивое состояние, т. е. звезды просто не будет. А возможно это лишь в случае реакций термоядерного синтеза. И хотя их теория была создана гораздо позднее, в основном Эддингтон оказался прав. А критикам, которые указывали на недостаточную температуру в недрах звёзд для реакций синтеза, он советовал пойти «поискать место погорячее», что на английском языке означает просто «послать к чёрту».

Эддингтона можно смело считать основоположником теоретических исследований и по физике межзвёздной среды. Он указал на то, что вращение Галактики можно определить с помощью кальциевых облаков, а в одной из своих последних работ в 1943 г. — и на то, что неоднородное распределение межзвёздного вещества должно производить возмущения в орбитах звёзд.

Свои исследования природы звёзд Эддингтон подытожил в монографии «Внутреннее строение звёзд» (1926 г.), получившей, как и вышедшие ранее «Математическая теория относительности» (1924 г.) и позднее «Фундаментальная теория» (1946 г.), широчайшую мировую известность.



Эддингтон у памятника Кеплеру в Вейль-дер-Штадте. 1928 г.
Эддингтон был не только крупнейшим физиком и астрофизиком, но и выдающимся представителем фило-софии науки. Он считал, что мир открывается не только через наблюдения и логическое мышление, по и через религиозное постижение «невидимого мира», в который можно проникнуть только путём мистического опыта. Эддингтон придерживался принципа дополнительности рационально-научного и мистико-религиозного познания. То, что он был естествоиспытателем, не мешало ему быть религиозным мистиком.

Эддингтоном были написаны работы по философии науки и многочисленные книги и брошюры, попу-ляризирующие достижения физики и астрономии.

Научные достижения Эддингтона принесли ему заслуженное признание как в своей стране, так и за рубежом. В 1930 г. он был посвящён в. рыцари. Эддингтона избирали президентом Королевского астрономического общества, президентом Международного астрономического союза (1938 г.), почётным или иностранным членом академий и научных обществ Америки, России и почти всех европейских стран.

Сэр Артур Стэнли Эддингтон скончался 22 ноября 1944 г.

Символом жизни сэра Артура, наверное, может служить его любимое четверостишие, которое он поместил на обложке своего дневника:

Движеньем Руки создавалось Писание, И вечен сей труд всеблагой. Все мерзкие козни не встанут преградой. И Он не пожертвует светлой строкой.

© Александр Козенко

Источники:
Энциклопедия Аванта+, том 8, «Астрономия»

В начало

Персоны | Эддингтон, Артур Стэнли