1916

Радиус Шварцшильда

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.

1957

Вперед, в космос

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.

Королев не забыл свои детские мечты. Он постоянно пытался убедить советских руководителей использовать ракету Р-7 для запуска искусственного спутника Земли. И добился своего 4 октября 1957 года, запустив «Спутник-1». Ошеломленный мир внезапно вступил в космическую эру. Менее чем через четыре года, 12 апреля 1961 года, Юрий Гагарин, советский космонавт, совершил первый орбитальный полет вокруг Земли в космической капсуле «Восток», запущенной в космос все той же ракетой Р-7, дополненной небольшой второй ступенью. Сбылось предсказание Циолковского, еще в 1935 году заявившего, что первым человеком в космосе будет русский. В феврале 1962 года свой первый орбитальный полет совершил американский астронавт Джон Гленн. Однако весьма скоро, 12 сентября 1962 года, президент США Джон Кеннеди объявил, что еще до конца десятилетия нога американца ступит на Луну…