Субрахманьян Чандрасекар FRS ( / ˌ tʃ ə n d r ə ˈ ʃ eɪ k ər / ; [3] 19 октября 1910 – 21 августа 1995) [4] был индийско-американским физиком-теоретиком , который внес значительный вклад в научные знания о структуре звезд, звездной эволюции и черных дырах. Он был удостоен Нобелевской премии по физике 1983 года вместе с Уильямом А. Фаулером за «...теоретические исследования физических процессов, имеющих значение для структуры и эволюции звезд». Его математическая обработка звездной эволюции дала многие из современных теоретических моделей поздних стадий эволюции массивных звезд и черных дыр . [5] [6] Многие концепции, институты и изобретения, включая предел Чандрасекара и рентгеновскую обсерваторию Чандра , названы в его честь. [7]
Чандрасекар работал над широким спектром проблем в физике в течение своей жизни, внося вклад в современное понимание структуры звезд , белых карликов , звездной динамики , стохастических процессов , переноса излучения , квантовой теории аниона водорода , гидродинамической и гидромагнитной устойчивости, турбулентности , равновесия и устойчивости эллипсоидальных фигур равновесия , общей теории относительности , математической теории черных дыр и теории сталкивающихся гравитационных волн. [8] В Кембриджском университете он разработал теоретическую модель, объясняющую структуру звезд белых карликов, которая учитывала релятивистское изменение массы со скоростями электронов, составляющих их вырожденную материю. Он показал, что масса белого карлика не может превышать 1,44 массы Солнца — предел Чандрасекара . Чандрасекар пересмотрел модели звездной динамики, впервые изложенные Яном Оортом и другими, рассмотрев влияние флуктуирующих гравитационных полей внутри Млечного Пути на звезды, вращающиеся вокруг галактического центра. Его решение этой сложной динамической проблемы включало набор из двадцати частных дифференциальных уравнений, описывающих новую величину, которую он назвал « динамическим трением », которая имеет двойной эффект замедления звезды и помощи в стабилизации скоплений звезд. Чандрасекар распространил этот анализ на межзвездную среду, показав, что облака галактического газа и пыли распределены очень неравномерно.
Чандрасекар учился в Президентском колледже, Мадрас (ныне Ченнаи ) и Кембриджском университете . Долгое время работая профессором в Чикагском университете , он провел некоторые из своих исследований в Йеркской обсерватории и был редактором The Astrophysical Journal с 1952 по 1971 год. Он был на факультете в Чикаго с 1937 года до своей смерти в 1995 году в возрасте 84 лет и был выдающимся профессором теоретической астрофизики имени Мортона Д. Халла . [9]
Субрахманьян родился в Лахоре 19 октября 1910 года в Британской Индии (современный Пакистан ) в тамильской семье [10] у Ситы Балакришнан (1891–1931) и Чандрасекхары Субрахманьи Айяр (1885–1960) [11] , который был размещен в Лахоре в качестве заместителя генерального аудитора Северо-Западных железных дорог во время рождения Чандрасекхара. У него было две старшие сестры, Раджалакшми и Балапарвати, три младших брата, Вишванатан, Балакришнан и Раманатан, и четыре младшие сестры, Сарада, Видья, Савитри и Сундари. Его дядя по отцовской линии был индийским физиком и лауреатом Нобелевской премии Чандрасекхара Венката Раман . Его мать была предана интеллектуальным поискам, перевела « Кукольный дом » Генрика Ибсена на тамильский язык и, как считается, пробудила интеллектуальное любопытство Чандры в раннем возрасте. [12] Семья переехала из Лахора в Аллахабад в 1916 году и окончательно обосновалась в Мадрасе в 1918 году.
Чандрасекар обучался дома до 12 лет. [12] В средней школе его отец обучал его математике и физике , а мать учила его тамильскому языку . Позже он посещал индуистскую среднюю школу в Трипликане , Мадрас, в 1922–25 годах. Впоследствии он учился в Президентском колледже в Мадрасе (филиале Мадрасского университета ) с 1925 по 1930 год, написав свою первую работу « Рассеяние Комптона и новая статистика » в 1929 году после того, как его вдохновила лекция Арнольда Зоммерфельда . [13] Он получил степень бакалавра наук (с отличием) по физике в июне 1930 года. В июле 1930 года Чандрасекар получил стипендию правительства Индии для продолжения обучения в аспирантуре Кембриджского университета , где он был принят в Тринити-колледж , обеспеченный Р. Х. Фаулером , с которым он связался со своей первой работой. Во время своих поездок в Англию Чандрасекар посвятил свое время разработке статистической механики вырожденного электронного газа в белых карликах, внося релятивистские поправки в предыдущую работу Фаулера (см. раздел «Наследие» ниже).
В свой первый год в Кембридже, будучи аспирантом Фаулера, Чандрасекар посвятил свое время вычислению средних непрозрачностей и применению своих результатов для построения улучшенной модели предельной массы вырожденной звезды. На заседаниях Королевского астрономического общества он познакомился с Э. А. Милном . По приглашению Макса Борна он провел лето 1931 года, свой второй год аспирантуры, в институте Борна в Геттингене , работая над непрозрачностями, атомными коэффициентами поглощения и моделями звездных фотосфер . По совету П. А. М. Дирака он провел свой последний год аспирантуры в Институте теоретической физики в Копенгагене , где встретил Нильса Бора .
Получив бронзовую медаль за работу по вырожденным звездам, летом 1933 года Чандрасекар был удостоен степени доктора философии в Кембридже за диссертацию среди своих четырех работ по вращающимся самогравитирующим политропам . 9 октября он был избран в призовую стипендию Тринити-колледжа на период 1933–1937 годов, став всего лишь вторым индийцем, получившим стипендию Тринити после Шринивасы Рамануджана 16 годами ранее. Он был настолько уверен в том, что не получит стипендию, что уже договорился об обучении у Милна той осенью в Оксфорде, даже сняв там квартиру. [13]
В это время Чандрасекар познакомился с британским физиком сэром Артуром Эддингтоном . Эддингтон заинтересовался его работой, но в январе 1935 года выступил с докладом, в котором резко раскритиковал работу Чандрасекара (см. #Спор с Эддингтоном и Спор Чандрасекара–Эддингтона ).
В 1935 году Чандрасекар был приглашен директором Гарвардской обсерватории Харлоу Шепли в качестве приглашенного лектора по теоретической астрофизике на трехмесячный период. В декабре он отправился в Соединенные Штаты. Во время своего визита в Гарвард Чандрасекар произвел на Шепли большое впечатление, но отклонил его предложение о научной стипендии в Гарварде. В то же время Чандрасекар встретился с Джерардом Койпером , известным голландским астрофизиком-наблюдателем, который в то время был ведущим специалистом по белым карликам. Койпера недавно наняли Отто Струве , директор Йеркской обсерватории в Уильямс-Бей, штат Висконсин , которой управлял Чикагский университет , и президент университета Роберт Мейнард Хатчинс . Узнав о Чандрасекаре, Струве тогда рассматривал его на одну из трех должностей факультета по астрофизике, наряду с Койпером; другое место занял датский теоретик Бенгт Штромгрен . [13] Следуя рекомендации Койпера, Струве пригласил Чандрасекара в Йеркс в марте 1936 года и предложил ему работу. Хотя Чандрасекар был очень заинтересован, он сначала отклонил предложение и уехал в Англию; после того, как Хатчинс послал радиограмму Чандрасекару во время путешествия, он наконец согласился, вернувшись в Йеркс в качестве доцента теоретической астрофизики в декабре 1936 года. [13] Хатчинс также вмешался в случай, когда участие Чандры в преподавании курса, организованного Струве, было наложено вето деканом Генри Гейлом на основании расовых предрассудков; Хатчинс сказал: «Непременно заставьте г-на Чандрасекара преподавать». [14]
Чандрасекар оставался в Чикагском университете на протяжении всей своей карьеры. В 1941 году он был повышен до должности доцента, а два года спустя в возрасте 33 лет — до должности полного профессора. [13] В 1946 году, когда Принстонский университет предложил Чандрасекару должность, освобожденную Генри Норрисом Расселом, с зарплатой вдвое больше, чем в Чикаго, Хатчинс увеличил его зарплату до зарплаты в Принстоне и убедил Чандрасекара остаться в Чикаго. В 1952 году он стал профессором теоретической астрофизики имени Мортона Д. Халла и Институтом Энрико Ферми по приглашению Энрико Ферми . В 1953 году он и его жена Лалита Чандрасекар приняли американское гражданство. [15]
После того, как в 1966 году НАСА построило в университете Лабораторию астрофизики и космических исследований (LASR), Чандрасекар занял один из четырех угловых кабинетов на втором этаже. (В других углах размещались Джон А. Симпсон , Питер Мейер и Юджин Н. Паркер .) Чандрасекар жил по адресу 4800 Lake Shore Drive после того, как в конце 1960-х годов был построен высотный жилой комплекс, а позднее — по адресу 5550 Dorchester Building.
После окончания Кембриджа Чандрасекар, который был в тесном контакте с Артуром Эддингтоном, представил полное решение своего звездного уравнения на заседании Королевского астрономического общества в 1935 году. Эддингтон заказал доклад сразу после Чандрасекара, где он открыто критиковал теорию Чандрасекара. Это расстроило Чандрасекара и вызвало научный спор. Эддингтон отказался принять предел для массы звезды и предложил альтернативную модель. [16]
Чандрасекар искал поддержки у выдающихся физиков, таких как Леон Розенфельд , Нильс Бор и Кристиан Мёллер, которые сочли аргументы Эддингтона недостаточными. Напряжение сохранялось в течение 1930-х годов, поскольку Эддингтон продолжал открыто критиковать Чандрасекара во время встреч, и они сравнивали теории друг друга в публикациях. В конечном итоге Чандрасекар завершил свою теорию белых карликов в 1939 году, получив похвалу от других в этой области. Эддингтон умер в 1944 году, и, несмотря на их разногласия, Чандрасекар продолжал утверждать, что восхищался Эддингтоном и считал его другом. [16]
Во время Второй мировой войны Чандрасекар работал в Баллистической исследовательской лаборатории на Абердинском испытательном полигоне в Мэриленде. Там он работал над проблемами баллистики , в результате чего в 1943 году появились такие доклады, как « О распаде плоских ударных волн» , «Оптимальная высота разрыва 105-мм снаряда» , «Об условиях существования трех ударных волн» , [17] «Об определении скорости снаряда по ударным волнам, создаваемым интерференцией с волнами измененной частоты, отраженными от снаряда» [18] и «Нормальное отражение взрывной волны» . [19] [8] Опыт Чандрасекара в области гидродинамики побудил Роберта Оппенгеймера пригласить его присоединиться к Манхэттенскому проекту в Лос-Аламосе, но задержки в обработке его допуска к секретной информации не позволили ему внести свой вклад в проект. Ходят слухи, что он посетил проект Калутрон .
Он писал, что его научные исследования были мотивированы его желанием участвовать в прогрессе различных предметов в науке в меру своих способностей, и что главным мотивом, лежащим в основе его работы, была систематизация . «То, что ученый пытается сделать по сути, — это выбрать определенную область, определенный аспект или определенную деталь и посмотреть, занимает ли она свое надлежащее место в общей схеме, которая имеет форму и связность; и, если нет, искать дополнительную информацию, которая поможет ему сделать это». [20]
Чандрасекар разработал уникальный стиль освоения нескольких областей физики и астрофизики; следовательно, его трудовую жизнь можно разделить на отдельные периоды. Он тщательно изучал определенную область, публиковал несколько статей в ней, а затем писал книгу, обобщающую основные концепции в этой области. Затем он переходил в другую область на следующее десятилетие и повторял схему. Таким образом, он изучал структуру звезд , включая теорию белых карликов , в течение 1929-1939 годов, и впоследствии сосредоточился на звездной динамике , теории броуновского движения с 1939 по 1943 год. Затем он сосредоточился на теории переноса излучения и квантовой теории отрицательного иона водорода с 1943 по 1950 год. За этим последовала непрерывная работа по турбулентности и гидродинамической и гидромагнитной устойчивости с 1950 по 1961 год. В 1960-х годах он изучал как равновесие, так и устойчивость эллипсоидальных фигур равновесия и общую теорию относительности. В период с 1971 по 1983 год он изучал математическую теорию черных дыр , и, наконец, в конце 80-х годов он работал над теорией сталкивающихся гравитационных волн . [8]
Чандра тесно сотрудничал со своими студентами и выражал гордость тем фактом, что за 50-летний период (примерно с 1930 по 1980 год) средний возраст его соавторов оставался неизменным, около 30 лет. Он настаивал, чтобы студенты обращались к нему «профессор Чандрасекар» до тех пор, пока они не получат степень доктора философии, после чего им (как и другим коллегам) предлагалось обращаться к нему «Чандра». Когда Чандрасекар работал в Йеркской обсерватории в 1940-х годах, он проезжал 150 миль (240 км) туда и обратно каждые выходные, чтобы читать курс в Чикагском университете. Двое из студентов, которые прошли курс, Цунг-Дао Ли и Чэнь-Нин Ян , получили Нобелевскую премию прежде, чем он смог получить ее для себя. Что касается взаимодействия в классе во время его лекций, известный астрофизик Карл Саган утверждал из личного опыта, что «легкомысленные вопросы» неподготовленных студентов «рассматривались в порядке быстрой расправы», в то время как вопросам, имеющим важное значение, «уделялось серьезное внимание и давались ответы» [21] .
С 1952 по 1971 год Чандрасекар был редактором The Astrophysical Journal . [22] Когда Юджин Паркер представил статью о своем открытии солнечного ветра в 1957 году, два выдающихся рецензента отклонили ее. Однако, поскольку Чандра как редактор не смог найти никаких математических изъянов в работе Паркера, он пошел дальше и опубликовал статью в 1958 году. [23]
В период с 1990 по 1995 год Чандрасекар работал над проектом, посвященным объяснению подробных геометрических аргументов в Philosophiae Naturalis Principia Mathematica сэра Исаака Ньютона с использованием языка и методов обычного исчисления. Результатом этих усилий стала книга Newton's Principia for the Common Reader , опубликованная в 1995 году.
Чандрасекар также работал над столкновением гравитационных волн [24] и алгебраически специальными возмущениями. [25]
Чандрасекар был племянником Ч. В. Рамана , который был удостоен Нобелевской премии по физике в 1930 году.
Чандрасекар женился на Лалите Дорайсвами в сентябре 1936 года. Он познакомился с ней, будучи однокурсником в Президентском колледже . Он стал натурализованным гражданином США в 1953 году. Многие считали его теплым, позитивным, щедрым, скромным, дотошным и открытым для дискуссий, в то время как некоторые другие считали его закрытым, устрашающим, нетерпеливым и упрямым в отношении ненаучных вопросов [21] и не прощающим тех, кто высмеивал его работу. [ 26] Чандрасекар был вегетарианцем [27]
Чандрасекар умер от сердечного приступа в больнице Чикагского университета в 1995 году, пережив предыдущий сердечный приступ в 1975 году. [21] У него осталась жена, которая умерла 2 сентября 2013 года в возрасте 102 лет. [28] Она серьезно изучала литературу и западную классическую музыку. [26]
Однажды, участвуя в обсуждении Бхагавад -гиты , Чандрасекар сказал: «Я хотел бы предварить свои замечания личным заявлением, чтобы мои последующие замечания не были неправильно поняты. Я считаю себя атеистом». [29] Это также было подтверждено много раз в его других беседах. Камешвар С. Вали процитировал его слова: «Я не религиозен ни в каком смысле; на самом деле, я считаю себя атеистом». [30] В интервью Кевину Крисчунасу в Чикагском университете 6 октября 1987 года Чандрасекар прокомментировал: «Конечно, он ( Отто Струве ) знал, что я атеист, и он никогда не поднимал эту тему со мной». [31]
Чандрасекар был удостоен половины Нобелевской премии по физике в 1983 году за свои исследования физических процессов, важных для структуры и эволюции звезд . Чандрасекар принял эту награду, но был расстроен тем, что в цитате упоминалась только его самая ранняя работа, посчитав это принижением достижений всей его жизни. Он разделил ее с Уильямом А. Фаулером .
Наиболее известная работа Чандрасекара посвящена астрофизическому пределу Чандрасекара . Предел дает максимальную массу белого карлика , ~1,44 массы Солнца , или, что эквивалентно, минимальную массу, которую необходимо превысить, чтобы звезда превратилась в нейтронную звезду или черную дыру (после сверхновой ). Предел был впервые вычислен Чандрасекаром в 1930 году во время его первого путешествия из Индии в Кембридж, Англия, для получения степени магистра. В 1979 году НАСА назвало третью из своих четырех « Великих обсерваторий » в честь Чандрасекара. Это произошло после конкурса наименований, в котором приняли участие 6000 человек из пятидесяти штатов и шестидесяти одной страны. Рентгеновская обсерватория Чандра была запущена и развернута космическим челноком Columbia 23 июля 1999 года. Число Чандрасекара , важное безразмерное число магнитогидродинамики , названо в его честь. Астероид 1958 Chandra также назван в честь Чандрасекара. Гималайский телескоп Chandra назван в его честь. В « Биографических мемуарах членов Королевского общества Лондона » Р. Дж. Тайлер писал : «Чандрасекхар был классическим прикладным математиком, чьи исследования в первую очередь применялись в астрономии и подобного которому, вероятно, больше никогда не увидишь». [1]
Чандрасекар руководил 45 аспирантами. [42] После его смерти его жена Лалита Чандрасекар передала часть его Нобелевской премии Чикагскому университету на учреждение Мемориальной стипендии Субрахманьяна Чандрасекара. Впервые присужденная в 2000 году, эта стипендия ежегодно вручается выдающемуся кандидату в аспирантуру по программам докторантуры на кафедре физики или кафедре астрономии и астрофизики. [43] Премия имени С. Чандрасекара по физике плазмы — награда, присуждаемая Ассоциацией Азиатско-Тихоокеанских физических обществ (AAPS) выдающимся физикам плазмы, учрежденная в 2014 году. [44]
Chandra Astrophysics Institute (CAI) — это программа, предлагаемая для учащихся старших классов, интересующихся астрофизикой, которую курируют ученые Массачусетского технологического института [45] и спонсирует Chandra X-ray Observatory . [46] Карл Саган похвалил его в книге The Demon-Haunted World : «Я открыл для себя истинную математическую элегантность благодаря Субраманьяну Чандрасекару». 19 октября 2017 года Google показал Google Doodle в 28 странах в честь 107-летия Чандрасекара и предела Чандрасекара . [47] [48]
В 2010 году в честь 100-летия Чандры Чикагский университет провел симпозиум под названием Chandrasekhar Centennial Symposium 2010 , в котором приняли участие ведущие астрофизики, такие как Роджер Пенроуз , Кип Торн , Фримен Дайсон , Джайант В. Нарликар , Рашид Сюняев , Г. Шринивасан и Клиффорд Уилл . Его исследовательские доклады были опубликованы в 2011 году в виде книги под названием Fluid flow to Black Holes: A tribute to S Chandrasekhar on his century of birth . [49] [50] [51]
Чандрасекар опубликовал около 380 статей [53] [1] за свою жизнь. Свою первую статью он написал в 1928 году, когда был еще студентом бакалавриата, об эффекте Комптона [54] , а последняя статья, которая была принята к публикации всего за два месяца до его смерти, была в 1995 году и была посвящена нерадиальным колебаниям звезд. [55] Издательство Чикагского университета опубликовало избранные статьи Чандрасекара в семи томах.
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка ): Я не религиозен ни в каком смысле; на самом деле я считаю себя атеистом.
Медиа из Commons
Цитаты из Викицитатника
Тексты из Викиресурса
Данные из Викиданных
