Джемс Хопвуд Джинс

Джемс Хопвуд Джинс родился 11 сентября 1877 г. в Лондоне и получил блестящее математическое и физическое образование в Кембриджском университете. В его деятельности впервые ярко проявилась назревшая необходимость и эффективность включения физика-теоретика, каким был Джинс по образованию, в сферу космических исследований. Значение и цель этого характерного для ХХ в. процесса образно и точно определил сам Джинс: «Подобно бактериям в дождевой капле, взирающим на Ниагару,— писал он в своей знаменитой популярной книге «Вселенная вокруг нас» (1929 г.) — мы видим, что наша физика и химия — только окраина обширной науки; за побережьем, исследованным в наших лабораториях, лежит океан, существование которого мы только начинаем подозревать». В физике Джинс известен как автор блестящих исследований по динамической теории газов (1904 г.), математической теории электричества и магнетизма (1908 г.), по теории излучения. Открытый им и независимо Д. У. Рэлеем один из основных законов классической теории излучения («закон Рэлея—Джинса») помог М. Планку построить новую, квантовую теорию излучения, что в свою очередь стало началом развития новой обширной области физики — теории квантов. В астрономии с именем Д. Х. Джинса, как и с именем Г. Н. Рессела и А. С. Эддингтона, связано начало исследований сложнейшей астрофизической проблемы внутреннего строения, источников энергии и происхождения звезд.
В астрофизике в свое время получили широкое распространение различные теории Джинса в этой области, особенно в области эволюции и происхождения звезд. Такими были теория происхождения звезд из спиральных туманностей, которые тогда рассматривались Джинсом как сгущающиеся и вращающиеся массы диффузной материи; теория происхождения двойных звезд в результате разрыва одинарных вращающихся и потому потерявших устойчивость звезд. При этом Джинс, считая газовые сферы звездных масштабов с внутренними источниками энергии неустойчивыми, допускал, что вещество звезд подобно тяжелой несжимаемой жидкости.

Теории эти были оставлены еще при жизни ученого. Но общая развитая им теория фигур равновесия вращающейся тяжелой несжимаемой жидкости оказалась чрезвычайно эффективным инструментом исследования космических объектов. Идеи Джинса нередко были очень остроумны, поражая простотой. Так, в 1917 г. он обратил внимание на то, что при звездных температурах и, следовательно, огромных скоростях частиц вещество в недрах звезд должно быть постоянно полностью ионизованным и потому совершенно однородным, близким к состоянию идеального «электронно-ядерного» газа. При вполне естественном допущении, что ни один химический элемент в нем не преобладает, можно было определить и средний атомный вес вещества внутри звезды, равный двум, если только.., идея Джинса не потеряла своего значения и в наши дни нашла выражение в представлении о звездной плазме. В начальный же период развития астрофизики эта идея Джинса стала мощным стимулом исследования звездных недр и атмосфер. Она позволила Ресселу открыть новые способы определения параметров звезд и их расстояний, а Эддингтону — построить первую теоретическую модель внутреннего строения звезды.
Наконец, в самой сложной и до сих пор до конца не решенной проблеме источников звездной энергии с именем Джинса связана гениальная идея, высказанная им раньше всех в 1904 г.,— о внутриатомной природе этих источников. Правда, Джинс, а за ним Эддингтон и Рессел, имели в виду аннигиляцию пары частиц материи — электрона и протона и выделение при этом некой «материальной энергии» (так Джинс пытался объяснить явление радиоактивности, которой, по его мнению, должны обладать все атомы). В дальнейшем идея внутриатомных источников звездной энергии получила иное развитие — в наше время утвердилось представление, что энергия внутри звезды выделяется при ядерных реакциях превращения элементов (в основном водорода в гелий). Но даже после появления в первой четверти ХХ в. этой идеи ядерных реакций внутри звезды гипотеза Джинса долгое время казалась более приемлемой, так как для превращения, например, водорода в гелий, требовалось осуществление маловероятного процесса встречи и столкновения шести частиц — четырех протонов и двух электронов.
Таким образом, Джинс, оказавшись на обширном поле астрофизических проблем вооруженным глубокими знаниями физика-теоретика, дважды выводил начинающую науку из теоретических тупиков своими направляющими идеями — о состоянии материи в звездных недрах, о природе источников загадочной неистощающейся на протяжении миллиардов лет звездной энергии. Вместе с тем Джинс делал общий пессимистический вывод о неизбежной, хотя и очень отдаленной гибели Вселенной в результате полного вырождения и рассеяния энергии. Его классические сочинения «Проблемы космогонии и звездной динамики» (1919 г.) и «Астрономия и космогония» (1928 г.) стали ценнейшим вкладом в звездную астрономию, астрофизику и космогонию.
Кроме того, в 30-е годы широкую известность приобрела гипотеза Джинса, высказанная им впервые в 1916 г. Строгим математическим анализом гипотезы Лапласа, которую после критики Фая (см. выше) все еще пытались оправдать и улучшить, Джинс окончательно показал ее несостоятельность. По собственной гипотезе Джинса планеты образовались в результате отделения от Солнца гигантского приливного выступа, возникшего при случайном близком прохождении посторонней звезды. Критика этой гипотезы Г. Н. Ресселом (1938 г.) и Н. Н. Парийским (1943 г.) показала ее несостоятельность, главным образом ввиду того, что она не могла объяснить загадочного несоответствия между распределением количества движения и массы в Солнечной системе (последняя сосредоточена в Солнце, тогда как первый — в планетах). Гипотезу Джинса критиковали в 40-е годы еще и за ее связь с определенными космологическими представлениями. Джинс считал явление «красного смещения» линий в спектрах далеких галактик свидетельством реального начала Вселенной во времени, начала «разбегания» материи из некоторого центра. Защищая свою космогоническую гипотезу от обвинений в чрезвычайно малой вероятности сближения звезд, Джинс ссылался на большую плотность звезд в более ранние эпохи существования Вселенной. В наше время получены доказательства реальности процесса расширения всей наблюдаемой Вселенной в течение конечного времени порядка десяти миллиардов лет, и в этом отношении рассуждения Джинса были справедливы. Вместе с тем эта современная нам теория «горячей Вселенной» не имеет никаких оснований утверждать, что начало расширения из некоторого критического состояния есть начало существования Вселенной, а не один из переломных моментов ее развития.
Теоретические работы Джинса — физика и астронома — были высоко оценены. С 1906 г. он состоял членом, а в 1919—1929 гг. секретарем Лондонского Королевского общества, в 1925—1927 гг. — президентом Королевского астрономического общества.
Умер Джинс 17 сентября 1946 г.

А. И. Еремеева