Коллайдер

Накануне ядерных испытаний Ферми всем, кого не смущал его черный юмор, предлагал держать пари: запустится ли цепная реакция, которая испарит атмосферу, или нет. Участники должны были выбрать, исчезнет ли вся Земля или только Нью-Мексико. Сейчас, конечно, волосы дыбом встают, когда подумаешь, что люди пошли на эксперимент, который мог оказаться роковым для планеты в целом. Не говоря уже об апокалипсических шутках физиков, оставляющих весьма смешанные чувства.

Сегодня мы знаем, что первая бомба осветила небо, как «тысячи солнц» (сравнение принадлежит Оппенгеймеру, который, в свою очередь, позаимствовал его из Бхагавад-гиты, священной книги индуизма). Но мир она, конечно, не уничтожила. От взрыва осталась воронка глубиной около 3 м и диаметром свыше 700 м, а его мощность составила примерно 20 килотонн, то есть 20 000 тонн в тротиловом эквиваленте.

Взрывы практически никогда не измеряются в ТэВах, просто потому, что эта единица соответствует несравнимо меньшему количеству энергии. Ничто нам, однако, не мешает перевести одни единицы в другие. В таком случае в атомном взрыве «Тринити» выделилось 5х10²⁰ ТэВ. Это пятерка с двадцатью нулями - по-истине астрономическое число, равное, например, числу звезд в миллиарде галактик среднего размера. Получается, даже самая несовершенная атомная бомба производит гораздо больше энергии, чем любое из вышеописанных столкновений на ускорителе.

Буквально через несколько недель после первых ядерных испытаний в атомных взрывах погибли японские города Хиросима и Нагасаки, а вместе с ними ушла в прошлое и Вторая мировая война. С наступлением атомного века человечество лишилось покоя. А что, если ошибка в вычислениях, многократно усиленная опрометчивыми политическими решениями, приведет к концу света? Масла в огонь подливали и такие блестящие ученые, как Эдвард Теллер и Герман Кан, спокойно обсуждая, какие из новых типов ядерного оружия дают больше жертв.

Отдушиной в этой насыщенной паническим страхом атмосфере стали фильмы ужасов. Воображаемую угрозу вторжения пришельцев оказалось морально легче воспринять, чем реальную опасность, исходившую от нас самих. Первых, судя по фильмам, можно было, сплотившись, одолеть, а со второй было даже неизвестно, как бороться. Живой пример - картина 1958 г. «Капля» про разбухающую тварь, прибывшую из космоса. По незатейливому сюжету вместе с упавшим метеоритом на Землю попадает желеобразный организм с непомерным аппетитом. Поглощая очередной «обед», капля каждый раз увеличивается в размерах. Вскоре она достигает необъятной величины и рыщет по местному кинотеатру и кафе в поисках закуски из человечины. Люди в панике разбегаются от незваного прожорливого гостя, но в один прекрасный момент приходит герой (в исполнении Стива Маккуина) и замораживает пришельца огнетушителем.

Если устроить опрос на тему, какие астрономические объекты смогли бы сыграть роль капли, первую строчку, несомненно, заняли бы черные дыры, компактные остатки массивных звезд. Представьте, вот такое небесное тело незаметно проникает в кинозал, засасывает всех зрителей, толстеет и идет искать себе добычу дальше. Впрочем, есть в этом стереотипе зерно истины. Если черная дыра находится, например, в двойной системе, она может своим гравитационным полем оттягивать вещество со своей еще светящейся соседки и со временем набирать массу. В этом процессе нет ничего загадочного или необычного. Разве что черная дыра образует потенциальную яму с более крутыми склонами. В астрономических наблюдениях это перетекание замечают по излучению, которое испускается веществом, падающим на черную дыру.

Физика черных дыр покоится на эйнштейновской общей теории относительности. В 1915 г., едва Эйнштейн успел поставить точку в своей теории гравитации, немецкий физик Карл Шварцшильд, служивший тогда на русском фронте Первой мировой войны, выписал одно из точных решений. Он разрешил уравнения Эйнштейна для статического однородного шара без вращения и определил пространственную геометрию вокруг него. Так называемое решение Шварцшильда описывает поле тяжести простейших, сферически симметричных небесных тел. Оно дает точную картину того, как шар из некоторого вещества, скажем, звезда или планета, прогибает пространство-время и вынуждает пролетающие тела следовать по искривленным траекториям. Улетит тело, останется на орбите или упадет, зависит от его скорости: больше она второй космической, необходимой, чтобы вырваться из гравитационных тисков, или меньше. Если у тела не хватает скорости, как, например, у истощившей весь запас топлива ракеты, ему суждено рухнуть.