Вселенная с нуля. От Большого взрыва до абсолютной пустоты

Осенью 1915 года Европу терзала Первая мировая война. Немецкий астрофизик Карл Шварцшильд, директор обсерватории в Потсдаме, участвовал в ней в звании лейтенанта артиллерии на русско-германском фронте. Редкие минуты отдыха от военных обязанностей он посвящал чтению «Вестника Королевской Прусской академии наук» – он был избран членом Академии еще в 1913 году.

В номере от 25 ноября 1915 года он обнаружил знаменитую статью Эйнштейна, в которой тот сформулировал основы общей теории относительности. Шварцшильд задумался о том, как с точки зрения новой теории гравитации могла выглядеть геометрия пространства вокруг массивного тела, к примеру звезды, и за несколько дней рассчитал искривление пространства-времени вокруг нее. Четыре месяца спустя он скончался от тяжелого кожного заболевания, которое в те времена было неизлечимым.

Ключевым параметром для геометрии Шварцшильда стал критический радиус – так называемый радиус Шварцшильда R_S, параметр, зависящий от массы звезды. Чем выше плотность звезды, тем ближе значение ее истинного радиуса к радиусу Шварцшильда и тем сильнее кривизна окружающего пространства-времени. Если радиус звезды достигает значения R_S, кривизна пространства-времени становится такой, что на поверхности звезды время бесконечно замедляется – как бы застывает. Длина световой волны, испускаемой звездой, увеличивается пропорционально замедлению времени. На поверхности звезды длина волны увеличивается бесконечно; свет перестает существовать. Внешний наблюдатель вообще не видит света, посылаемого звездой.

В 1952 году американский физик Джон Уилер, профессор Принстонского университета в Нью-Джерси, в свете исследований, выполненных в 1939 году американским физиком Робертом Оппенгеймером, заинтересовался вытекающей из общей теории относительности судьбой массивных звезд: к концу своей эволюции они должны были превращаться в компактные тела столь высокой плотности, что даже свет не мог вырваться за их пределы. Уилер был известен своими метафорами, которые он придумывал, чтобы заинтересовать широкую публику. В 1967 году на одной из пресс-конференций в Нью-Йорке он впервые использовал термин «черная дыра» для обозначения будущего, предсказанного общей теорией относительности для массивных звезд в конце их эволюции.

☛ СМ. ТАКЖЕ

Пир черной дыры (7 миллионов лет назад)

Сверхмассивная черная дыра (–24 650)

Новая звезда в системе с черной дырой (–16 тысяч)

Регистрация гравитационных волн (2016)

1957 Вперед, в космос

Запуск на орбиту первого советского искусственного спутника Земли, состоявшийся 4 октября 1957 года и обозначивший начало эпохи покорения космоса, в Соединенных Штатах был воспринят, как новый Перл-Харбор.

В начале 1930-х годов советский инженер Сергей Королев вместе с группой друзей, таких же энтузиастов, как он, основал Группу изучения реактивного движения. Молодые люди увлекались идеями русского ученого Константина Циолковского, провозвестника современной астронавтики. В 1944 году созданные немецким инженером Вернером фон Брауном ракеты А-4, известные тогда под именем Фау-2 (V-2 – от немецкого названия Vergeltungswaffe, то есть «оружие возмездия»), продемонстрировали потенциал ракетного двигателя, способного забрасывать взрывной заряд так высоко и быстро, что его невозможно было перехватить. В начале 1950-х, в самый разгар «холодной войны», советские инженеры были убеждены, что баллистическая ракета с жидкостным двигателем представляет собой абсолютное оружие.

Королев работал в то время в ОКБ-1 над созданием межконтинентальной баллистической ракеты Р-7, способной переносить груз массой в пять тонн. Военные ласково называли ракету «Семеркой»; это была двухступенчатая ракета класса «земля – земля», состоявшая из центральной части и четырех ускорителей, каждый из которых был в свою очередь оснащен четырьмя ракетными двигателями. 21 августа 1957 года с полигона в Казахстане (сегодня эта территория стала частью космодрома Байконур) осуществили первый успешный запуск. Ракета поразила цель на расстоянии в шесть тысяч километров, в водах, омывающих Камчатку. Тут Соединенные Штаты Америки внезапно осознали собственную уязвимость.