Вспоминая человека, открывшего существование черных дыр в уравнениях Эйнштейна

Я прочитал вашу статью с большим интересом. Я не ожидал, что можно сформулировать точное решение задачи таким простым способом. Мне очень понравилась ваша математическая трактовка вопроса. В следующий четверг я представлю эту работу Академии с несколькими пояснениями.

Во-первых, теория относительности возникла не на пустом месте. Потребовались годы разработки, как с точки зрения математики, так и с точки зрения физики, прежде чем Альберт Эйнштейн выдвинул ее. Может быть, если можно так выразиться, для этого потребовались все годы до этого, с самого начала нашей расы. Другими словами, она пришла в то время, когда должна была прийти.

Однако, когда она впервые появилась в научных журналах, сообщество отнеслось к ней с большим скептицизмом. Почти для всех, кто не знал имени Альберта Эйнштейна, это было шоком. Потребовалось еще много лет, чтобы его широко приняли и поняли. Людей, которые внесли свой вклад в ее понимание, можно считать провидцами, обладающими более чем экстраординарным интеллектом и большой научной интуицией.

Одним из таких людей был Карл Шварцшильд, ныне известный ученый, чей вклад охватывает области физики и астрономии, но в основе лежит теория относительности и ее понимание.

Шварцшильд родился в 1873 году и уже в раннем возрасте проявил большие способности к наукам, опубликовав к 16 годам работы о небесных орбитах. Насколько это невероятно? В наши дни дети играют в свои телефоны в 16 лет, некоторые даже не знают, в чем их призвание. У маленького Карла точно не было телефона, что, скорее всего, помогло ему найти то, что интересует его с самого раннего возраста. Удивительно, но то, что мы сейчас называем скукой, может быть очень полезным, поскольку дети делают много интересного, когда им скучно. Они исследуют, пробуют новое и играют, но с вещами, которые их окружают, с реальными вещами, они не заперты в виртуальной реальности.

Так или иначе, получив относительно всестороннее образование (что очень важно), изучая музыку, искусство, латынь и естественные науки, он, наконец, получил докторскую степень в Мюнхенском университете имени Людвига Максимилиана под руководством астронома Гуго фон Зеелигера.

После этого он углубился в астрономию, работая в качестве ассистента в обсерватории Куффнера в Австрии. В течение нескольких лет он работал в основном со звездными скоплениями и фотометрией, разрабатывая взаимосвязь между светимостью звезды, временем экспозиции при наблюдении и контрасте, создаваемым на фотопластинке.

Он приехал в Геттинген в 1901 году в качестве профессора, а Геттинген был известен тем, что в то время там работали одни из самых ярких ученых в области физики, такие как Давид Гильберт или Герман Минковский (о последнем вы, возможно, слышали, поскольку он сыграл ключевую роль в разработке специальной теории относительности).

Во время службы на фронте в России, примерно в 1915 году, Шварцшильд начал задумываться об общей теории относительности. Несмотря на болезнь, ему удалось написать три научные работы, две из которых касались общей теории относительности. Ему удалось дать первые точные решения уравнений поля Эйнштейна, чего не смог сделать даже сам Эйнштейн.

У Альберта Эйнштейна были приблизительные решения уравнений, и он не верил, что могут быть точные решения, пока не появился Шварцшильд. Эйнштейн был в восторге от работы Шварцшильда, о чем он также написал ему письмо, слова которого вы видели в начале статьи: Я прочитал вашу статью с большим интересом. Я не ожидал, что можно сформулировать точное решение задачи таким простым способом. Мне очень понравилась ваша математическая трактовка вопроса.

Эти решения были уникальными не потому, что они были точными; они также были инструментальными. Сингулярности были особенностью в работе Эйнштейна, и никто толком не понимал, какими они должны быть. По правде говоря, мы до сих пор их не понимаем, но ясно, что теория Эйнштейна предсказывает их и допускает их существование. Из решения Шварцшильда видно, что сингулярность действительно находится где-то конкретно, в сфере точек, а радиус от сингулярности до края сферы имеет формулу:

Где G - гравитационная постоянная, M - масса тела, а c - скорость света. Это, конечно же, заставляет нас задуматься о черных дырах, и именно здесь можно использовать эту формулу. Если радиус тела меньше радиуса Шварцшильда, то оно неизбежно коллапсирует в черную дыру. Забавно, правда? Однако нам это не грозит, поскольку радиус Шварцшильда для человека составляет порядка 10-23 см. Также, возможно, вы знаете, что у черных дыр есть край, который мы называем горизонтом событий, и расстояние до этого края в точности равно радиусу Шварцшильда.

Шварцшильд умер в молодом возрасте 42 лет от болезни под названием пемфигус.