Кирилл Размыслович (kiri2ll) wrote,
Кирилл Размыслович
kiri2ll

The Science of Interstellar

Благодаря фильму «Интерстеллар» я наконец-то смог вздохнуть спокойно. До этого я читал страшные вещи -  что согласно данным соцопросов треть населения самой большой страны в мире считает что Солнце вращается вокруг Земли (не переживайте, в западных странах ситуациях такая же, а то и хуже), что лишь несколько процентов учащихся ВУЗов знает, почему происходит смен времен год и т.п. и т.д. Но, как оказалось, все это наглая ложь - ведь как выяснилось из многочисленных отзывов, чуть ли не каждый киноман обладает практически экспертными познаниями в астрофизике, теории черных дыр и многомерных пространств. Так что за систему образования можно не волноваться.

Ладно, оставим сарказм. Фильм это в первую очередь фильм, а не учебник. Ну а когда речь к тому же идет о фильме,  перегруженном концепциями, теоретически возможными, но чья практическая реализация под большим вопросом, противоречия закономерны и понятны.  К тому же, далеко ведь не всем нравится творчество Нолана. Но в случае с «Интерстелларом» все же есть одно интересное обстоятельство, про которое я хотел рассказать: помимо самого фильма, существует также книга «The Science of Intertellar», написанная астрофизиком Кипом Торном, идеи которого стала отправной точкой для создания фильма.
На мой взгляд, книга как минимум любопытна. С одной стороны, Торн рассказывает обо всех показанных в фильме концепциях. С другой, в ней можно найти некоторые интересные моменты, касающиеся создания фильма, причем со стороны человека не слишком вовлеченного в индустрию.


Во вступлении  Торн рассказывает о том, как у него и его давней подруги Линды Обст примерно в 2005 году зародилась идея создания фильма о путешествиях через червоточину, черных дырах и встрече с существами из пятимерного пространства. В феврале 2006 Обст встретилась с агентом Стивена Спилберга и вскоре режиссер заинтересовался идеей фильма. Забавный факт – на тот момент Торн не видел ни одного фильма Спилберга кроме «Инопланетянина».

На встрече со Спилбергом, Торн выдвинул два основных принципа будущего фильма:

  • Во-первых, ничто в нем не должно нарушать существующих законов физики и нашего понимания об устройстве Вселенной.

  • Во-вторых, даже самые дикие спекуляции (гипотезы), должны быть основаны на существующих ныне  научных представлениях и теориях.

Далее,  Торн рассказывает о том, как организовал Спилбергу встречу с группой из 14 ученых из Калифорнийского технологического института (Caltech), где они устроили свободное обсуждение по всем возможным темам, начиная от вопросов из каких материалов строить космический корабль способный путешествовать через кротовые норы, и заканчивая теорией струн.

Далее в проект включился Джонатан Нолан, однако вскоре его работа была прервана забастовкой сценаристов. После завершения забастовки, Нолан успел написать три варианта сценария, после чего в июне 2009 переключился на написание «Темного рыцаря: Возрождения легенды». Еще через год,  9 июня 2010 года Спилберг покинул проект из-за разногласий со студией (его компания Dreamworks переехала под крыло Walt Disney, после чего о работе с Paramount можно было забыть). Однако уже через 13 дней заинтересованность в фильме проявил Кристофер Нолан.
Далее Торн рассказывает о том, как после подтверждения в декабре 2012 запуска проекта в производство, познакомился с Ноланом,  актерами и командой по сцецэффектов. Два самых забавных факта из этой части – то, как Майкл Кейн попросил у Торна разрешения сфоткаться с ним, и то, что прибыв на съемочную площадку, Торн очень удивился увидев макет Endurance – Торн считал что дешевле будет нарисовать корабль на компьютере (я так подозреваю, что с творчеством Нолана он на тот момент тоже был не слишком хорошо знаком).
Дальнейшая часть книги состоит из семи разделов.  В первом разделе Торн дает базовые понятия, которые необходимо знать, чтобы продолжить дальнейшее чтение (основные физические законы Вселенной, что такое черные дыры, основы гравитационного взаимодействия и т.п.). В этой же главе он дает  классификацию концепций, которые он  будет объяснять  во  всех следующих разделах: факты, научно-обоснованные догадки и спекуляции –  предположения, основанные на существующих ныне  научных представлениях, которые теоретически возможны, но подтвердить или опровергнуть истинность которых мы пока не в состоянии.

Вторая глава посвящена показанной в фильме черной дыре Гаргантюа. Она является сверхмассивной черной дырой с массой порядка 100 миллионов солнечных и диаметром 300 миллионов километров. Гаргантюа окружена аккреционным диском температура и светимость которого близки к солнечным (отсюда свет на планетах). Этот диск является «анемичным» - он очень давно (миллионы лет) не получал подпитки, потому у него нет джетов и он не излучает в рентгеновском диапазоне (т.е. к дыре можно приблизиться без риска умереть от радиации).
Скорость вращения Гаргантюа практически равна теоретически возможному пределу – она всего на одну стотриллионную долю меньше скорости света. По словам Торна это маловероятно, но  с научной точки зрения все же возможно.

Интересная часть посвящена объяснению того, каким образом Endurance смог бы добраться до планеты Миллер. По расчетам Торна,  после того как Endurance вышел бы на безопасную «парковочную» орбиту вокруг Гаргантюа, он бы стал вращаться вокруг нее со скоростью в 1/3 скорости света.Согласно все тем же расчетам Торна, планета Миллер должна была вращаться вокруг Гаргантюа со скоростью в 0.55 скорости света. Однако, чтобы добраться до нее, кораблю нужно было бы не добирать скорость, а наоборот погасить ее до 0.25 световой, после чего гравитация Гаргантю притянула бы корабль – без сброса скорости корабль разогнался бы слишком быстро и не смог бы осуществить данный маневр. Между прочим, в реальности инженеры сталкивались со схожей проблемой  – чтобы выйти на орбиту Меркурия, аппарату Messenger пришлось совершить ряд гравитационных маневров вокруг Земли, Венеры и самого Меркурия, чтобы сбросить лишнюю скорость.
Правда в случае с такими огромныи скоростями, обычные планеты не подходят. Нужны весьма массивные объекты. В данном конкретном случае, чтобы  Endurance смог сбросить скорость до четверти световой, ему бы пришлось совершить гравитационный маневр у черной дыры средних масс, которая вращалась вокруг Гаргантюа. Приливные силы у подобных объектов уже достаточно слабы, чтобы корабль смог совершить сближение с ними и уцелеть. И собственно говоря, в раннем сценарии Джонатана Нолана эта дыра была (даже целое семейство дыр).

Однако Кристофер Нолан решил, что упоминание еще одной черной дыры слишком смутит зрителей, и потому в фильм попал диалог где Купер говорит о том, что мог бы использовать гравитацию обращающейся вокруг Гаргантюа нейтронной звезды чтобы сбросить скорость – хотя в реальности это бы не сработало. В книге, кстати, есть несколько картинок собственной визуализации Торна того, как бы выглядела Гаргантюа при облете Купером второй черной дыры.
Остальная часть посвящена рассказу о создании внешнего облика Гаргантюа. Собственно, про это есть ролик, добавлю лишь, что показанная в фильме дыра «замедлена» – ее облик соответствует объекту вращающемуся  со скоростью 60% от скорости света. При вращении со скоростью в 99.99 световой, она была бы менее «симметрична». Потому, чтобы слишком сильно не смущать зрителей, ее слегка замедлили.
Третья глава посвящена экологической катастрофе, которая согласно сюжету фильма случилась на Земле. Торн проводит транскрипт беседы научной группы из Caltech с обсуждениями различных вариантов конца света. В целом, конечно появления суперпатогена, убивающего абсолютно всю растительную жизнь крайне маловероятно, но все же лучше постучать по дереву.

Следующая глава рассказывает про червоточины. Помимо рассказов о том, что это такое, Торн вспоминает общение с Карлом Саганом по поводу «Контакта» - изначально Саган хотел отправить свою главную героинию Элеонор Эрроуэй в путешествие к звездам через черную дыру, но Торн предложил ему взамен червоточину, которая удерживается от схлопывания экзотической материей. С точки зрения самого Торна, конечно возможность существования проходимых червоточин мала – по крайней мере, в естественной природе они не возникают, а чтобы создать искусственную червоточину потребуются огромные усилия сверхцивилизации.
Часть главы посвящена тому, как команда по спецэффектам пыталась нарисовать путешествие через червоточину используя расчеты Торна. Полет через короткую червоточину было слишком скоротечным и неинтересным, через длинную слишком похож на то, что мы уже видели в куче фильмов. В итоге сцена попавшая в фильм своеобразный компромисс, призванный отобразить дух уравнений Торна. Торна показанный вариант устроитл

И наконец, еще одна часть посвящена тому, как можно было бы обнаружить червоточину с помощью обсерватории  LIGO, которая смогла бы засечь испускаемые ей гравитационные волны. Этот фрагмент был в раннем сценарии Джонатана Нолана, но из фильма его вырезали, о чем Торн жалеет.
Следующая часть посвящена планетной системе Гаргантюа – большей частью, планете Миллер. Изначально, когда Нолан сказал Торну, что ему нужно замедление времени эквивалентное 7 годам за час, тот счел, что это невозможно. Однако проведя расчеты, выяснилось что вокруг сверхмассивной черной дыры достаточной массы может существовать стабильная орбита, допускающая существование на ней планеты.

Находясь так близко к черной дыре, планета будет находится в приливном захвате (т.е. будет постоянно обращенной к дыре одной и той же стороной), однако при этом останется эффект "раскачивая" планеты при движении по орбите вокруг Гаргантюа . Это называется либрацией – благодаря им  с Земли например можно видеть не ровно 50%, а 59% поверхности Луны. В показанной в фильме ситуации, либрация помноженная на гравитацию Гаргантюа по расчетам Торна может действительно привести к возникновению огромных волн, которые будут прокатываться по планете с промежутком примерно в час.
Еще один интересный факт – на таком расстоянии, Гаргантюа занимала бы ровно половину неба планеты. Однако тут в дело уже вступили художественные соображения. Поскольку встреча с Гаргантюа должна была стать кульминацией фильма, ее видимый размер пришлось уменьшить в 20 раз, чтобы оставить ее на десерт.


Орбита планеты Манна


Две заключительные главы посвящены нырку под горизонт событий Гаргантюа, физике многомерных пространств, сингулярностей и тессеракту. Торн объясняет,  как за последние годы изменились представления о черных дырах, и почему если в 1985 году он отговорил Сагана отправить Эллеонор Эрроуэй в путешествие через черную дыру сказав что это мгновенная смерть, то в 2013 он уговорил Нолана отправить Купера к Гаргантюа, зная что космический корабль сможет проникнуть за горизонт ее событий, не будучи при этом мгновенно разорванным на мелкие кусочки.
В тексте приводятся рисунки орбит космических кораблей, схемы гиперкуба и многомерного пространства. Упоминаются спор Торна с Хокингом насчет возможности существования машины времени, принцип самосогласованности Новикова допускающий существования замкнутых временных линий (проще говоря, петель времени, не имеющих начала и конца  – см. например «Терминатор» и «12 обезьян»), и еще куча разных вещей.
Скажу честно, к этому моменту у меня уже окончательно поехала крыша моих знаний английского перестало хватать, чтобы свободно читать текст.

Как я сказал, выще фильм – это не учебник астрофизики, да и книга Торна тоже не учебник, а научно-популярное издание, рассказывающее вкратце про научные предпосылки, от которых отталкивался он сам и сценаристы. В конце Торн дает большой список литературы, которую стоит изучить, чтобы «нормально» разобраться в теме.

Но все же, я не могу не отдать создателям должное за все эти концепции. Некоторые из них весьма релистичны, некоторые из них кажутся откровенно маловероятными (в ходе текста Торн неоднократно подчеркивает, что вполне может ошибаться и раньше он уже допускал ошибки) – но над всеми ними интересно на досуге поразмышлять и для этого даже не обязательно привязываться к фильму. Если «The Science of Intertellar» переведут на русский, думаю, я бы ознакомился с ней еще один раз.


Tags: Астрономия, Кино, космос, фантастика
promo kiri2ll december 18, 2015 20:00 55
Buy for 30 tokens
Небольшое объявление. В настоящее время я рассматриваю предложения по поводу возможной работы/сотрудничества. Желательная тематика — примерно как у меня в блоге : космос, высокие технологии или же кино и все что с ним связано. Впрочем, учитывая реалии, вполне могу рассмотреть и другие…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 273 comments