Педро Феррейра - Идеальная теория. Битва за общую теорию относительности

Оппенгеймер и Снайдер завершили начатую Эддингтоном историю жизни звезд, показав, что при наличии достаточной массы звезды будут сжиматься в соответствии со странным предсказанием Шварцшильда. Это означало, что предложенное Шварцшильдом решение не было всего лишь интересным экзотическим вариантом выводов из общей теории относительности. Подобные странные объекты могли существовать в природе, их следовало включить в астрофизику и изучать наряду со звездами, планетами и кометами. Вот так в очередной Раз общая теория относительности позволила открыть во Вселенной нечто неожиданное и чудесное.

Статья Оппенгеймера и Снайдера появилась в журнале Physical Review 1 сентября 1939 года, в день, когда войска фашистской Германии пересекли польскую границу. В этом же выпуске находилась статья датского физика Нильса Бора и его молодого американского соавтора Джона Арчибальда Уиллера. Предметом интереса также являлись нейтроны и их взаимодействие в экстремальных ситуациях, но тема была совершенно другой. Статья называлась «Механизм деления ядер». Бора и Уиллера интересовало моделирование структуры очень тяжелого ядра, например урана и его изотопов. Корректная модель могла бы дать представление о том, как извлечь скрывающуюся внутри огромную энергию.

В 1930-е годы ученые лучше начали понимать природу атомных ядер. Эддингтон предположил, что ядра водорода могут сливаться друг с другом, формируя гелий в ядрах светящихся звезд. Это явление называется ядерным синтезом. В то же время считалось, что очень тяжелые ядра можно поделить на более мелкие, также высвобождая энергию, — в этом случае процесс называется ядерным делением. Всех занимал вопрос, как добиться эффективности этой процедуры. Можно ли небольшим количеством энергии вызвать деление в скоплении тяжелых ядер таким образом, чтобы каждый отдельный атом, распадаясь, вызывал следующий распад? Другими словами, была ли возможность спровоцировать цепную реакцию?

Работа Бора и Уиллера указывала способ деления ядер и помогала другим физикам понять, почему следовало выбирать уран-235 и плутоний-239 — элементы из перспективного места периодической таблицы, где вызвать нужный процесс было не так сложно. Проблема деления ядер будет доминировать в физике в последующие годы, затмевая практически все остальные области. Целая армия блестящих ученых, в которую вошел и Роберт Оппенгеймер, направит свой интеллект на попытки научиться управлять этим процессом.

Во время своего пребывания в Беркли Оппенгеймер создал потрясающую группу молодых исследователей и студентов, готовых к решению любых задач. Как организатор и руководитель, он имел грозную репутацию и был готов применять свои лидерские качества, нацеливая группу на интересующие его проблемы. Его коллеги по Беркли начали синтезировать на циклотроне в лаборатории имени Лоуренса более тяжелые нестабильные ядра. В 1941 году Гленн Сиборг открыл плутоний, показав один из путей к делению ядер. Оппенгеймера захватил вихрь событий и открытий, сопровождавших разработки в области ядерной физики во время Второй мировой войны.

При этом Оппенгеймер был вне себя. Его шокировали сообщения об отношении к евреям в Германии и огромное количество великолепных ученых, бежавших в Америку от нацистского гнета. Создав в Беркли свою группу, он начал оглядываться вокруг, пытаясь найти общий язык с поразительно интеллектуальным потоком европейских беженцев. Воздерживаясь от излишней политической активности, он стал обращать внимание на происходящее. А с наступлением войны проблема деления ядер стала одной из его главных забот.

В 1942 году Оппенгеймеру было предложено возглавить рабочую группу физиков, базирующихся в городе Лос-Аламос, штат Нью-Мексико. Ее единственной целью был запуск цепной Реакции деления ядер и управление этой реакцией. В эту группу вошли многие молодые и не очень молодые блестящие умы: от Джона фон Неймана, Ханса Бете и Эдварда Теллера до Молодого Ричарда Фейнмана. Все ресурсы Манхэттенского проекта были сосредоточены на создании первой атомной бомбы, и менее чем через три года цель была достигнута. Когда в августе 1945 года на Хиросиму и Нагасаки сбросили атомные бомбы «Малыш» и «Толстяк», погибло почти двести тысяч человек. Эти разрушительные последствия стали ужасным доказательством того, что Оппенгеймер за короткий срок научился использовать ядерные силы. После успеха атомной бомбы кванты прочно заняли центральное место в мире физики.

Так как все внимание было приковано к войне и ядерному проекту, посвященную черным дырам оригинальную статью Оппенгеймера и Снайдера положили под сукно и забыли на долгие годы. Работа, которая могла породить одну из величайших концепций общей теории относительности, была отложена на неопределенный срок. Два великих столпа этой теории, Альберт Эйнштейн и Артур Эддингтон, не пошевелили пальцем, чтобы спасти от безвестности открытие Оппенгеймера и Снайдера.

Эддингтон продолжал утверждать, что вычисления Чандры неверны и ничем не обоснованы, а конечной точкой эволюции звезд произвольной массы являются неяркие белые карлики. Непрерывный беспрепятственный коллапс звезды, пока «гравитация не станет столь сильной, чтобы удерживать излучение», был, с его точки зрения, абсурдом. Почти полвека спустя Чандра вспоминал: «Со своей стороны могу сказать, что мне сложно понять, почему для Эддингтона, который был самым первым и стойким сторонником общей теории относительности, оказалось столь неприемлемым заключение о возможности формирования черных дыр в процессе обычной звездной эволюции».

Сам Эйнштейн тоже продолжал сопротивляться мысли о том, что крайняя форма решения Шварцшильда — черные дыры — может оказаться реальностью. Он реагировал так же, как на гипотезу Фридмана и Леметра о расширяющейся Вселенной, — это красивая математика, но отвратительная физика. Через более чем двадцать лет отрицания наиболее странных положений решения Шварцшильда он, наконец, сел и попытался аргументированно обосновать, почему они не имеют физического значения. В 1939 году, когда Оппенгеймер и Снайдер начали работу над определением последствий гравитационного коллапса, Эйнштейн опубликовал статью, в которой излагал, каким образом поведет себя скопление частиц при гравитационном коллапсе. Он утверждал, что частицы никогда не подойдут слишком близко к критическому радиусу. Упрямо он ставил задачу таким образом, чтобы получить нужный ему ответ: никаких черных дыр. И снова он был не прав, как и Эддингтон, упустив возможность испытать полный триумф своей общей теории относительности.

Практически всеобщее внимание теперь было привлечено к другой области. Все восхищались триумфом квантовой физики. Большинство талантливых молодых физиков сконцентрировали свои усилия на квантовой теории, пытаясь сделать еще более впечатляющие открытия и найти новые области ее применения. Общая теория относительности Эйнштейна со всеми ее странными предсказаниями и экзотическими результатами была сброшена со счетов и обречена на забвение.