Мечта Эйнштейна. В поисках единой теории строения

Митчелл пришёл к идее своей «чёрной дыры» на основе теории Ньютона, но если попытаться исследовать проблему глубже, то окажется, что применение этой теории ничего не даёт. Чтобы подробно рассмотреть проблему, нам придётся обратиться к общей теории относительности. Первым, кто понял, что общая теория относительности предсказывает существование странных объектов, был Карл Шварцшильд. Как известно, он раньше других нашёл решение уравнений Эйнштейна, но что-то в этом решении его не устраивало. Масса, как предсказывал Эйнштейн, искривляла пространство, но искривление становилось бесконечным при конечном, а не точечном радиусе. В сущности, пространство свёртывалось, отрезая небольшой участок от остальной Вселенной.

«Кротовая нора» в пространстве; она называется также мостиком Эйнштейна-Розена

«Кротовая нора», соединяющая два удалённых участка пространства

Шварцшильд сообщил о своём успехе Эйнштейну, который порадовался тому, что решение найдено, хотя странный результат его тоже озадачил. Вскоре внимание Эйнштейна привлекла проблема объединения гравитационного и электромагнитного полей, и, работая над ней, он обнаружил кое-что ещё более обескураживающее. Многие учёные склонялись к тому, что фундаментальные частицы (например, электроны, протоны) связаны с математическими сингулярностями (математическая сингулярность появляется, если математическое выражение становится бесконечным). Эйнштейн как раз занимался вместе с Натаном Розеном этими сингулярностями, когда сделал поразительное открытие – существует не один, а два варианта решений его уравнений. Первый показывает, что пространство, приводящее к сингулярности, образует длинную узкую горловину; как ни странно, второй вариант тоже соответствует «горлышку», но прикреплённому к противоположному концу первого. Раз оно ведёт к чёрной дыре, то продвинувшись по горловине достаточно далеко (например, к самой чёрной дыре и за неё), мы заметим, что постепенно она начнёт расширяться. Но куда она откроется? Единственный возможный ответ – в другую вселенную. Эйнштейну это не нравилось, и сегодня, когда речь заходит о других вселенных, многие учёные чувствуют себя неуютно. Эти «горлышки» стали именовать мостиками Эйнштейна-Розена; теперь их иногда называют пространственно-временны?ми туннелями. Позднее было показано, что они не обязательно ведут в другие вселенные, а могут просто выходить в какой-то отдалённый район нашей Вселенной. Это как бы «межзвёздный метрополитен».

Открыв эти мостики, Эйнштейн задался вопросом, нельзя ли пользоваться ими для путешествий в другие вселенные. К его облегчению оказалось, что для этого потребуется сверхсветовая скорость, а в соответствии со специальной теорией относительности вещество не может двигаться быстрее света.

Оппенгеймер и непрерывный коллапс

Примерно в то же время учёные начали рассматривать возможность превращения сколлапсировавшей звезды в чёрную дыру. В 1939 году, закончив совместно с Джорджем Волковым исследования нейтронных звёзд, Роберт Оппенгеймер занялся звёздами столь массивными, что превратиться в нейтронные они не могут. Работая вместе со своим студентом Хартлендом Снайдером, он обнаружил, что когда в такой звезде прекращается термоядерная реакция, происходит коллапс, который продолжается вечно. Этот странный результат смутил и Оппенгеймера, и его студента, но, к сожалению, дальше в своих исследованиях они не пошли.

Роберт Оппенгеймер (1904-1967)

Оппенгеймер родился в Нью-Йорке в 1904 году в довольно обеспеченной семье, где держали слуг. Это сказалось на его характере, так что временами он бывал слишком резким и капризным. Но даже в детстве эти черты нисколько не умаляли его выдающихся умственных способностей. По свидетельству друзей, он был красивым юношей с копной чёрных волос и проницательным взглядом голубых глаз – такие нравятся девушкам. Но в молодости девушки мало интересовали его, он был слишком занят учёбой. В классе он всегда был первым – должно быть, для него это был вопрос чести. Жажда знаний была так велика, что времени не оставалось даже на спорт, который он, впрочем, всегда недолюбливал.

Научные пристрастия Оппенгеймера определились рано. Роберту было лет шесть, когда дед подарил ему коллекцию минералов, и вскоре мальчик стал рьяным коллекционером. В школе он начал изучать физику и химию, и эти предметы его околдовали, чему, возможно, способствовало влияние одного из учителей, Августа Клока, которого Роберт очень любил. Учитель английского тоже имел на него большое влияние. Оппенгеймер в числе других был частым гостем в его доме.