Загадки для знатоков. История открытия и исследования пульсаров - Амнуэль Павел (Песах) Рафаэлович (читать книги онлайн полные версии TXT) 📗
Но ведь чтобы разогнать газ в туманности, нужна энергия. Откуда она берется? Н. С. Кардашев дал ответ: из энергии вращения нейтронной звезды. Нейтронная звезда вращается намного быстрее, чем туманность. Собственно говоря, настолько быстрее, что по сравнению с нейтронной звездой можно считать, что туманность не вращается вовсе. Но силовые линии стремятся двигаться вместе с туманностью, ведь они, как говорят астрофизики, «вморожены» в плазму. Значит, и силовые линии тоже стремятся не вращаться. И тянут за собой звезду — тормозят ее вращение. Звезда вращается все медленнее, энергия ее вращения уменьшается, передается магнитным силовым линиям, то есть переходит в энергию магнитного поля. И в конечном счете идет на ускорение расширения туманности.
Выводы Н. С. Кардашева, подкрепленные расчетами, хорошо согласуются с наблюдениями Крабовидной туманности. Нейтронная звезда, если она есть в центре туманности, вполне способна обеспечить наблюдаемое ускорение. Более того: нейтронная звезда вполне способна «накачать» в туманность и наблюдаемое в ней магнитное поле. Оно, казалось бы, не велико — всего 0,0003 гаусса, но ведь это в 100 раз больше среднего магнитного поля межзвездного газа. И наконец, энергия вращения нейтронной звезды, которая при этом теряется, составляет примерно 1037 эрг/с. Столько, сколько ежесекундно излучает Крабовидная туманность во всех диапазонах длин волн. Нужны ли более убедительные аргументы в пользу того, что в Крабовидной туманности должна быть нейтронная звезда?
Все эти аргументы были известны в 1964 году, однако существовало сильнейшее и никем еще не поколебленное предубеждение: нейтронная звезда — мертвое тело. Работа И. С. Кардашева этого предубеждения не поколебала. Магнитное поле, вращение — это ведь свойства пассивные, это то, что осталось нейтронной звезде в наследство от звезды, погибшей при взрыве.
Была еще идея С. Б. Пикельнера, высказанная в 1956 году: в Крабовидной туманности есть источник релятивистских электронов. Никто против этого не возражал. Но в качестве источника частиц предлагалось все, что угодно, кроме активности нейтронной звезды. В 1966 году И. С. Шкловский писал, что источником частиц может стать турбулентная плазма, окружающая нейтронную звезду. Активность есть, без нее не обойтись, но пусть она будет вне звезды.
Правда, были в те годы и работы, где говорилось о возможности (кратковременной!) генерации быстрых частиц в недрах нейтронной звезды. Об этом писали советские астрофизики О. X. Гусейнов и В. Ц. Гурович. Нейтронная звезда возникает в процессе катастрофического коллапса. Но ведь падая на центр, частицы вещества приобретают огромные скорости. В момент, когда образуется нейтронная звезда, падение прекращается (давление вырожденного нейтронного газа уравновешивает тяготение). А что происходит с той кинетической энергией, которой запаслись, падая, частицы? Она диссипирует в тепло — так происходит всегда, когда движение тормозится. Диссипирует в тепло, но… не сразу. Сначала эта энергия переходит в энергию колебаний звезды и лишь потом, после затухания колебаний, превращается в тепло. Некоторое время (недолгое, конечно) нейтронная звезда вздувается и опадает, и при этом генерируются быстрые частицы, способные покинуть звезду, «испариться» с ее поверхности.
Вернемся к морфологическому ящику «нейтронные звезды». Вот клетка: огромное магнитное поле. Вот клетка: быстрое вращение. Вот клетка: нейтронная звезда колеблется. Вот клетка: нейтронная звезда генерирует быстрые частицы. Но… о предсказании открытия, которому суждено было стать астрономическим событием века, речи не было. Психологическая инерция не позволила думать, что всеми перечисленными свойствами может обладать одна нейтронная звезда. Но и этого было недостаточно. Чтобы предсказать пульсары, нужно было значительно увеличить способность нейтронных звезд выбрасывать релятивистские частицы.
Недоставало субъективного фактора: человека, который, обладая интуицией, догадался бы использовать приемы объединения и увеличения. Интересно, если бы пульсары не были случайно открыты в 1967 году, смогли бы теоретики предсказать их за прошедшие с тех пор два десятилетия? Или астрофизики и сейчас считали бы, что нейтронные звезды мертвы? Хочется верить, что смогли бы. Идея носилась в воздухе. Недаром первая правильная работа о причинах излучения пульсаров появилась всего через три месяца после опубликования заметки об открытии.
Однако психологическая инерция живуча. Открытие пульсаров было фактом, с которым нельзя спорить. Когда ученого ставят перед фактом, сам факт разрушает инерцию мысли. С фактом приходится считаться, факт объективен. А мнение можно и опровергнуть, с мнением можно не согласиться, чужое мнение можно попросту игнорировать. Поэтому не нужно недооценивать роли субъективного фактора в науке. Может быть, сегодня в какой-то области науки тоже накопилось достаточно идей — морфологический ящик заполнен, созрела возможность для предсказания открытия. Но нет субъективного фактора: человека, который отыскал бы в морфологическом ящике нужную клетку и использовал нужный прием. Потом, когда открытие будет сделано — вероятнее всего, случайно, — станут говорить: конечно, кризис назрел, и если бы не Икс, то это открытие сделали бы Игрек или Зет. Да, но пришел бы Игрек к открытию спустя неделю или через три года? И было бы открытие, сделанное Зет, таким же изящным и красивым? Внесли бы Игрек и Зет именно те изменения, которые ведут к открытию? Или воспользовались бы другим приемом, одним из десятков? Ведь тогда они сделали бы другое открытие!
В ходе расследования мы уже встречались с некоторыми приемами, заимствованными из арсенала теории изобретательства и теории фантастики.
Как возникает изобретение? На каком-то этапе своего развития техническая система приходит в противоречие с нуждами практики. Система требует изменения. И это изменение производят с помощью стандартных приемов. Сравним с развитием науки. Здесь тоже на некотором этапе старое представление вступает в противоречие с наблюдением (экспериментом) или с новыми представлениями. Представление нуждается в изменении. И ученый изменяет его, делает научное изобретение в конечном счете с помощью аналогичных приемов, используемых, в отличие от ТРИЗ, подсознательно.
Анализ сотен тысяч изобретений позволил выявить, в каких конкретных случаях нужно использовать именно данный прием. Изобретатель, использующий ТРИЗ, уже не мечется по полю проб и ошибок — он знает, как избавиться от каждого конкретного типа технического противоречия. А ученые все еще продолжают пропалывать поле проб и ошибок. Потому что работа, которую проделал советский изобретатель Г. С. Альтшуллер по систематизации приемов в изобретательском творчестве, еще не сделана для творчества научного. Поэтому нам придется пользоваться приемами вслепую, не столько для решения конкретной научной задачи, сколько для развития воображения.
Для развития творческого воображения используется несколько иной набор приемов. И получен этот набор при исследовании возникновения научно-фантастических идей. Были собраны тысячи идей, придуманных фантастами, и после анализа оказалось, что любую из них, даже самую фантастичную, можно получить из обычного, всем известного факта, если этот факт соответствующим образом изменить. Что значит — соответствующим образом? Это значит: с помощью какого-то приема. Перечислим основные приемы и приведем примеры из научно-фантастической литературы и из астрофизики.
Самый популярный и, возможно, главный прием — «наоборот». Изменить свойства на противоположные, действие на антидействие и т. д. Вспомним эпиграф к повести Р. Брэдбери «451 градус по Фаренгейту»: «Если тебе дадут линованную бумагу — пиши поперек». С приемом «наоборот» мы уже не раз сталкивались. Когда астрофизики не смогли объяснить вспышки новых звезд внешними причинами, они поступили наоборот: стали искать причины внутренние. Мак-Лафлин объяснил спектры сверхновых I типа тоже с помощью приема «наоборот». В спектрах, сказал он, наблюдаются не яркие полосы на темном фоне, а темные полосы на ярком фоне.
