Artileristas, atradęs sustingusio laiko sferą  

Toji istorija prasidėjo 1915 m. pabaigoje rusų-vokiečių karo fronte. Abiejose fronto pusėse šaltis ir ligos žmones šienavo greičiau nei kulkos. Tai apie ką tokiomis sąlygomis galėjo mąstyti žmogus apkasuose?

Karlas Švarcšildas Karlas Švarcšildas*), iki karo buvęs Potsdamo observatorijos direktorius ir Prūsijos Mokslų akademijos akademikas, į frontą išėjo savanoriu. Ten 40-metis karininkas sprendė matematines lygtis, kad padidintų šaudymo iš patrankų tikslumą. Tačiau netrukus susirgo ir pateko į ligoninę, kur užsiėmė mėgstama astronomija. Per stebuklą jam į rankas pakliuvo A. Einšteino straipsnis, kad planetos ir žvaigždės iškreipia erdvę aplink save.

Karlas įsigilino į sudėtingas Einšteino lygtis. Patirtis leido jam rasti jų sprendinį atvejui, kai žvaigždė pakeičiama gravitaciniu tašku. 1915 m. gruodžio 22 d. jis išsiuntė savo sprendimą Einšteinui, prirašęs lyrišką eilutę: „Kaip matote, karas buvo gailestingas man, nepaisant artimos artilerijos ugnies, leisdamas pasivaikščioti po jūsų idėjų šalį“.

Tačiau gydytojų pastangos ėjo vėjais, neišgydoma pūslelinė progresavo ir graužė mokslininko gyvenimą stepių gaisro greičiu. Tačiau Einšteino lygtys nepaleido jo proto. Ir jis rado jų sprendinį, kai žvaigždė yra gravitaciniu rutuliu. 1916 m. vasario 6 d. jis Einšteinui išsiuntė antrą laišką, kuriame rašė ir apie „keistus dalykus“ aptiktus sprendžiant lygtis. Skaičiavimai rodė, kad Saulės dydžio žvaigždė negali susispausti į rutulį, kurio skersmuo mažesnis už 3 km.

Karlas Švarcšildas, dar iki karo nagrinėjo Einšteino gravitacijos teoriją. 1914 m. jis netgi matavo Saulės spektrą, bandydamas jame aptikti kokius nors vos pastebimus laiko sulėtėjimo požymius. Tai jam tada nepavyko, tačiau 1916 m. pradžioje, vis dar būdamas ligoninėje, įrodė, kad gali egzistuoti objektas, toks tankus, kad jo paviršiuje laikas sustoja.

A. Einšteinas Švarcšildo laiškus perskaitė Prūsijos Mokslų akademijos posėdyje ir nusiuntė publikacijai į mokslinį žurnalą. K. Švarcšildas demobilizavosi 1916 m. kovą, o mirė tų pačių metų gegužę, taip ir nesužinojęs, kad dėl jo iškelto „keisto dalyko“ mokslininkai laužys galvas iki pat šių dienų. O jo dviejuose fronte parašytuose laiškuose pirmąkart pateikti Einšteino lygčių sprendiniai.

Daugelį metų jo „sustabdyto laiko sferą“ mokslininkai, įskaitant ir Einšteiną, laikė ne daugiau nei matematinį kazusą, kaip grynai teorinę problemą – juk jei žvaigždės negali toliau susispausti, tai ir nėko ko aiškintis, kas vyksta aplink tą sferą. Tačiau tą sąlyginę mokslininkų ramybę netrukus sutrikdė jaunas indų astrofizikas – 19-metis Subramanjanas Čandrasekaras neskubaus plaukimo iš Indijos į Angliją metu sprendė lygtis, aprašančias žvaigždžių medžiagos būseną, ir įodė, kad baltojoje nykštukėje, turinčios pusantros Saulės masę, slėgio jėga jau negali atsverti gravitacijos jėgos. Toks objektas sukritinės amžinai, o tai reiškia, kad jis artės prie Švarcšildo sferos ir sustabdys laiką. Atvykęs į Angliją, jis perskaitė pranešimą apie savo darbą, atliktą remiantis subtiliais kvantiniais efektais stebimais baltojoje nykštukėje. Tačiau jis susilaukė labai garbaus oponento – sero A. Edingtono, kategoriškai atsisakiusio pripažinti amžinai susitraukiančias žvaigždes. Dėl tokio griežto atsako, jaunasis indas dešimtmečiams užmetė tą temą. Tačiau kiti mokslininkai patvirtino ir patikslino Čandrasekaro išvadas, parodydami, kad masyvesnis už baltąją nykštukę kūnas turi susitraukti į dar tankesnę neutroninę žvaigždę.

Tačiau dar masyvesnių žvaigždžių sukritimo jau niekas nepajėgs sustabdyti. Ir tada nutiks netikėtas reiškinys – žvaigždė liausis švietusi, nes nuo jos paviršiaus neįstengs ištrūkti net šviesos spindulys. Už tokią savybę Dž. Vileris jas pavadino „juodosiomis skylėmis“, o tiksliau, kažkoks susijaudinęs klausytojas tai šūktelėjo per paskaitą, o Dž. Vileris pasigavo tuos žodžius. Tačiau „juodųjų bedugnių“ egzistavimą dar 18 a. pabaigoje nuspėjo anglų kaimo dvasininkas Džonas Mičelas, kuris pagal Niutono gravitacijos dėsnius paskaičiavo, kad gali egzistuoti toks masyvus kūnas, kuriam pirmasis kosminis greitis (kuriuo galima palikti kūną) bus didesnis už šviesos greitį.

Astronomai įrodė, kad „juodųjų skylių“ yra dvinarių žvaigždžių sistemose, o taip pat daugelio galaktikų centruose (įskaitant Paukščių taką).


*) Karlas Švarcšildas (Karl Schwarzschild, 1873-1916) – vokiečių astronomas, išgarsėjęs Einšteino lygčių išsprendimu ir iškėlusio „juodųjų bedugnių“ idėją. Iš to sprendinio sekė Švarcšildo koordinačių, metrikos, spindulio ir sferos sąvokos.
Jo garbei pavadintas krateris nematomoje Mėnulio pusėje.

Garo tramdytojas
Juodųjų skylių portretas
Žygiuojam į Saulės amžių
Bendroji reliatyvumo teorija
Galvaninės teorijos  pradžia
Dž.Bruno mirtis ir nemirtingumas
Elektra, kol dar nebuvo vartotojų
Kas švyti vasario nakties danguje?
Degtukai: trumpas, bet svarbus gyvenimas
Juodosios skylės ne tokios jau ir juodos
Lemtingasis Rentgeno  atradimas
Nepaprastai masyvios bei ryškios
8 alternatyvūs energijos šaltiniai
Pulsarai ir dvinarės žvaigždės
Kaip sukurti laiko mašiną?
Juodųjų skylių paradoksai
Atominio amžiaus vaikai
Metalinis vandenilis
Galileo Galilėjus
Metro etalonas
Antigravitacija
Vartiklis
NSO.LT