Фильм «Интерстеллар» достаточно точно отражает научные концепции. Некоторые идеи, такие как червоточины и расширение времени, подтверждаются теоретической физикой, хотя окончательного доказательства пока нет. Другие аспекты, например уравнение гравитации, основаны на реальных уравнениях, но пока не до конца поняты. «Интерстеллар» — популярный научно-фантастический триллер, охватывающий широкий спектр тем — от бегства с Земли из-за экологических катастроф до червоточин и расширения времени. Фильм исследует несколько интригующих концепций, некоторые из которых имеют разную степень научной точности. В этой статье мы подробнее рассмотрим эти идеи и обсудим, могут ли они существовать в реальности. Обратите внимание, что статья содержит раскрытие сюжета, поэтому будьте осторожны, если вы еще не видели фильм.
Могут ли люди действительно путешествовать через червоточины?
Червоточина в «Интерстелларе» — движущая сила всего сюжета — портал появляется где-то возле Сатурна, созданный, по-видимому, всезнающими пятимерными существами. Червоточина — это своего рода туннель, искривляющий пространство-время и позволяющий энергии и информации перемещаться с одной стороны на другую. Самое простое объяснение этому дает сам персонаж Ромилли в фильме, но вы можете изучить профильную литературу, чтобы узнать больше.
Но могут ли существовать червоточины? Наука указывает на теоретическую возможность, но мы еще не обнаружили ни одной червоточины, что означает, что это пока гигантская гипотеза. Кроме того, стены червоточины внутренне нестабильны, поэтому прохождение через нее вызовет ее обрушение на вас. Вероятность найти естественную червоточину крайне мала, поэтому для существования проходимой червоточины ее необходимо создать какой-то формой развитой цивилизации, способной двигать целые звезды. Это действительно поражает воображение, но теоретическая физика все еще допускает возможность существования червоточин. Нам просто нужно, чтобы пятимерные существа заметили нас первыми.
Вердикт: Червоточины десятилетиями являются фишкой научной фантастики и, скорее всего, останутся ею. Путешествие через них практически невозможно. (Примечание: падение в черную дыру точно убьет вас.)
Могут ли существовать роботы вроде ТАРС?
Самая сложная часть создания робота вроде ТАРС или КЕЙС — это его искусственный интеллект, а не двигательные функции или дизайн. На самом деле простой дизайн монолитного представления ТАРС получил широкое признание. Частично из-за того, что это дань уважения монолиту из классики космической кинофантастики, но в основном из-за его забавных шуток. Жесткий и прямоугольный робот теоретически мог бы работать, но для движения конечностей так, как это показано в фильме, потребовалось бы огромное количество крутящего момента; например, перенос доктора Бренд и выполнение сальто через море потребовало бы огромных мощностей. Реальный робот в такой ситуации, скорее всего, имел бы колеса и когти вместо рук в виде конструктора.
Помимо мощности, есть часы работы, которые потребовались бы для программирования всего, от словарного запаса до настроек юмора, что просто невозможно в одном продукте сегодня, по крайней мере не в такой отточенной и детерминированной версии, как ТАРС. Не говоря уже о всех датчиках, схемах, проводах и гидравлике, которые все нужно было бы уместить в элегантную мобильную единицу. Для существования робота вроде ТАРС десятки гигантских технологических компаний должны были бы посвятить тысячи людей полный рабочий день для работы над одним продуктом — возможно, на протяжении десятилетий. Фильм объясняет это тем, что это модифицированный военный робот, что имеет смысл в контексте, но, вероятно, не было бы идеальным спутником в пилотируемой межзвездной миссии.
Вердикт: Искусственный интеллект быстро развивается, но один полностью воплощенный компаньон, такой же остроумный, автономный и физически способный, как ТАРС, все еще далеко за пределами того, что построила любая компания. Монолитный, плоский дизайн также вряд ли будет формой выбора.
Как уравнение гравитации помогает массовому исходу человечества?
Уравнение, над которым работает Мерф как ее единственная цель спасти человечество, в фильме просто называется уравнением гравитации. Ну, в реальной жизни тоже есть уравнение гравитации, хотя они не совсем одинаковы. В фильме Мерф и профессор Бренд пытаются разгадать доску, полную цифр, чтобы решить гравитацию, что означало бы успех Плана А, который представляет собой план эвакуации, помогающий мировому населению покинуть планету с помощью гравитационных ракет. Она в конечном итоге находит решение после получения информации о бесконечной гравитации внутри черной дыры. Одним из уравнений на этой доске является версия знаменитого уравнения Эйнштейна, которое представляет собой дифференциальное уравнение гравитации, объясняющее все, от Большого взрыва до черных дыр, и практически любую гравитационную аномалию между ними. Записанное уравнение выглядит так: Gμν + Λgμν = (8πG / c4) Tμν: левая часть кодирует, как искривляется пространство-время, а правая часть описывает материю и энергию, вызывающие искривление. «G» в последнем члене — гравитационная постоянная Ньютона, именно ту величину команда Бренда отчаянно пытается узнать, как контролировать.
Открытие гравитационных волн, зафиксированное в недавнем прошлом, подтвердило одно из ключевых предсказаний Эйнштейна о гравитации. Сигнал исходил от двух сталкивающихся черных дыр на огромном расстоянии от нас. Ученые, консультировавшие создателей фильма, внесли решающий вклад в понимание этих процессов, что было отмечено престижными научными наградами.
То, над чем работает Мерф в фильме, по сути, является концептуализированным уравнением Эйнштейна, помогающим создать свою собственную гравитацию, что позволило бы поднять целые города в космос. Почти поэтично, что это работа Эйнштейна в конечном итоге спасает человечество в фильме, вместе с небольшой помощью от Мерф и некоторым транс-мерным взаимодействием, конечно.
Вердикт: Уравнения существуют в какой-то форме, но они не помогут нам покинуть Землю в ближайшее время. Итак, что такое уравнение в «Интерстелларе»? На экране уравнение, над которым одержимо работают Мерф и профессор Бренд, никогда не представлено как одна строка; это доска, полная тензорного исчисления. Научные консультанты фильма объяснили, что оно представляет собой попытку объединить общую теорию относительности Эйнштейна с квантовой механикой, долгожданную теорию квантовой гравитации. Конкретно Бренд пытается смоделировать гравитационные аномалии как утечку из более высокомерного пространства и выяснить, как контролировать гравитационную постоянную, чтобы агентство могло поднять целые космические станции с Земли. Ключевым недостающим ингредиентом являются данные изнутри горизонта событий черной дыры. Вот почему Купер должен упасть в Гаргантю: ТАРС собирает квантовые данные из сингулярности, а Купер передает их Мерф в виде морзянки на секундной стрелке ее часов. Вооружившись этими данными, взрослая Мерф наконец может закрыть уравнение и разблокировать контролируемую гравитацию. В реальной физике это именно та информация, которой у физиков нет. У нас есть общая теория относительности и квантовая теория поля, но нет экспериментально подтвержденной теории, объединяющей их. Существуют кандидаты, но ни одна из них не имеет решения в стиле Мерф, позволяющего поднять города на орбиту.
Расширение времени и планета с приливной волной
Это, вероятно, самый большой нюанс в фильме. Как кто-то на космическом корабле может постареть на 23 года, 4 месяца и 8 дней, пока люди на Земле находятся там всего около 3,5 часов? Давайте сначала попробуем понять некоторые основы расширения времени. Допустим, мы находимся на поверхности планеты Миллера с Ромилли на космическом корабле, орбитирующем черную дыру Гаргантю. Согласно общей теории относительности Эйнштейна, часы, находящиеся глубоко внутри сильного гравитационного поля, тикают медленнее, чем часы далеко от любого массивного объекта, что именно происходит в фильме. Доктор Бренд и Купер приземляются на планету Миллера, опасно близко к Гаргантю, где огромная гравитация черной дыры резко замедляет местный ход времени. Гигантские приливные волны, с которыми они сталкиваются, не вызваны быстрым вращением самой планеты; это приливные выпуклости, созданные Гаргантю, и планета раскачивается взад и вперед через них, когда орбитирует.
Ромилли, однако, орбитирует Гаргантю с расстояния, что делает эффект гравитации Гаргантю на нем намного меньше. Обратите внимание, что время замедляется только относительно между двумя группами людей; если мы предположим, что космический корабль «Выносливость», на котором находится Ромилли, имеет одинаковый гравитационный потенциал, что и Земля, то 23 года также пройдут для людей на Земле. Никто на самом деле не испытывает ничего в замедленном темпе. Если бы Купер носил камеру на голове все 3,5 часа и каким-то образом смог бы мгновенно передать это видео на Землю, его дочь Мерф просто увидела бы 3,5-часовое видео, а не замедленное. Если бы он транслировал это в прямом эфире, однако, Мерф получила бы несколько бит каждые несколько дней или даже недель, и прямая трансляция была бы в сверхмедленном замедлении.
Для уровня расширения времени, показанного в фильме, специалисты рассчитывали цифры в обратном порядке. Эффект в основном гравитационный, а не связанный с движением: Гаргантю должна была быть почти максимально вращающейся черной дырой, а планета Миллера должна была находиться чуть за пределами ее горизонта событий. Даже так, чтобы поддерживать стабильную орбиту на этом радиусе, планета все равно должна была двигаться вокруг Гаргантю со скоростью более половины скорости света. Находиться так близко к черной дыре имело бы огромные негативные последствия для планеты, и она, вероятно, не смогла бы существовать в своем нынешнем виде из-за невероятных гравитационных сил.
Вердикт: Математика немного не совпадает, но позволяя некоторую творческую свободу, поскольку это научно-фантастический фильм, эффекты расширения времени точны. «Интерстеллар» остается одним из самых физически точных научно-фантастических фильмов, когда-либо созданных. Научные консультанты фильма подробно описывали относительность, червоточины и сцены тессеракта в профильных материалах. Многие вопросы, возникающие в фильме, объясняются, а их участие перемещает фильм в область возможности от окраин научной фантастики, несмотря на его метафизические элементы… но это тема для другого дня.
Последнее обновление: Ашиш Тивари