Фильм «Интерстеллар» научно обоснован в целом. Некоторые идеи, такие как бесконечные пространственные воронки и замедление времени, поддерживаются теоретической физикой, хотя до сих пор не подтверждены экспериментально. Другие элементы, например гравитационное уравнение, основаны на реальных формулах, но их применение в данном контексте пока остаётся предельно гипотетическим. «Интерстеллар» — популярная научно-фантастическая триллера, охватывающая широкий спектр вопросов: от спасения человечества от экологической катастрофы до путешествий сквозь бесконечные пространственные воронки и феномена замедления времени. Фильм раскрывает несколько захватывающих концепций, некоторые из которых имеют разную степень научной точности. Эта статья посвятится глубокому разбору этих идей и обсуждению, могли ли они реально существовать. Осторожно: в тексте содержатся спойлеры.
Могут ли люди действительно путешествовать сквозь бесконечные пространственные воронки?
Бесконечная пространственная воронка в «Интерстелларе» — движущая сила всего сюжета. Где-то у Сатурна появляется портал, словно созданный свышехожденными существами. Бесконечная пространственная воронка — это, по сути, «туннель», который изгибает пространство-время и позволяет передавать энергию и информацию с одной стороны на другую. Самое простое объяснение этому дается Ромонти в самом фильме, но вы можете прочитать подробнее в научных публикациях.
А вот могла ли существовать такая воронка? Наука указывает на теоретическую возможность её появления, однако мы её пока не обнаружили, что делает её всё ещё огромной гипотезой. Кроме того, стенки воронки склонны к нестабильности, и попытка пересечь её привела бы к её коллапсу. Вероятность того, что природная воронка окажется подобной, крайне мала, поэтому для того чтобы она была проходимой, её нужно создать некой продвинутой цивилизации с достаточной энергией, чтобы переместить целые звёзды. Это поразительно, но теоретическая физика всё ещё позволяет верить в существование бесконечных пространственных воронок. Нам просто нужно, чтобы пятые измерения заметили нас в первую очередь.
Вердикт: Бесконечные пространственные воронки — это давно ставший нормой элемент научной фантастики, и, скорее всего, останутся ими. Проход через неё практически невозможен. (Примечание: падение в чёрную дыру точно убьёт вас.)
Могут ли существовать роботы вроде TARS?
Самой сложной задачей при создании робота, похожего на TARS или CASE, является не механика движений или дизайн, а искусственный интеллект. На самом деле простой дизайн монолитного облика TARS восхищает широкую аудиторию. В частности, это отсылка к монолиту в «2001: Космическая одиссея», но в основном благодаря его ироничным шуткам. Жёсткий и прямоугольный дизайн робота мог бы работать в теории, однако для того, чтобы он двигался так, как показано в фильме, требовалось бы огромное количество крутящего момента; например, поднятие доктора Бранда или выполнение кувыроков по морю потребовало бы колоссальных затрат энергии. Настоящий робот в такой ситуации, скорее всего, использовал бы колёса и клыки вместо фигурных ладоней в стиле LEGO.
Кроме энергии, есть и вопрос человеко-часов, которые понадобились бы на программирование всего: от словарного запаса до настроек юмора — это невозможно реализовать в рамках одного продукта в настоящее время, по крайней мере не в таком совершенном и однозначном виде, как TARS. Не говоря уже о сенсорах, схемотехнике, проводах и гидравлике, которые нужно «втиснуть» в стильный мобильный аппарат.
Для появления робота вроде TARS десятки гигантских технологических компаний должны были бы полностью и на десятилетия посвятить работу над одним продуктом. Фильм объясняет это тем, что TARS — это переоборудованный военный робот, что логично в контексте сюжета, но, вероятно, не был бы идеальным спутником на космической миссии. Представьте себе сцену: Купер и TARS обсуждают тактику полёта, а TARS, помимо расчётов, выдаёт саркастичный комментарий о неэффективности человеческих решений. Бран, наблюдая за этой перепиской, лишь качает головой, понимая, что без TARS полёт был бы невозможен.
Вердикт: Искусственный интеллект быстро развивается (см. модели класса GPT и гуманоидных роботов, таких как Atlas от Boston Dynamics), но одиночный, полностью сформированный спутник, одновременно остроумный, автономный и физически выносливый, как TARS, пока что далек от реальности. Монолитный, плоский дизайн также маловероятен как оптимальная форма.
Как «гравитационное уравнение» помогает массовой эвакуации человечества?
Уравнение, которое Мёрф пытается решить в своей одиночной миссии спасти человечество, в фильме просто называется «гравитационным уравнением». На самом деле в реальной жизни существует и гравитационное уравнение, хотя два этих понятия не совсем одинаковы. В фильме Мёрф и профессор Бран пытаются разобраться с кучей чисел на доске, чтобы «решить гравитацию», ведь это означало бы успех плана А — способа эвакуации населения с помощью ракет, движущихся за счёт гравитационного талчения. Мёрф в конце концов решает задачу, получив сведения о «бесконечной гравитации» внутри чёрной дыры. Одна из формул на доске — версия знаменитого уравнения Эйнштейна, уравнения полей, описывающего гравитацию, которое объясняет всё: от Большого взрыва до чёрных дыр и любых гравитационных аномалий посередине.
Записанное уравнение выглядит так: Gμν + Λgμν = (8πG / c⁴) Tμν. Левая часть кодирует, как изгибается пространство-время, правая — материю и энергию, вызывающие этот изгиб. Буква G в последнем члене — это гравитационная постоянная Ньютона, именно эта величина, которую так жаждет узнать команда Брана. Открытие гравитационных волн LIGO, обнаруженное 14 сентября 2015 года (сигнал GW150914) и объявленное в феврале 2016-го, подтвердило один из ключевых прогнозов Эйнштейна о гравитации. Сигнал поступил от столкновения чёрных дыр, находящихся примерно в 1,3 миллиарда световых лет от нас. Кип Торн, научный советник фильма, вместе с соавторами получил премию Нобеля по физике в 2017 году за существенный вклад в обнаружение.
То, что пытается решить Мёрф в фильме, — это по сути детализированная версия уравнения Эйнштейна, позволяющая «создавать свою гравитацию», что могло бы поднять целые города в космос. Почти поэтично, что работа Эйнштейна в конце концов спасает человечество в фильме, помогая Мёрф и немногим измерениям, развеянным в три измерения. В сцене, где Мёрф, уже пожилая женщина, объясняет Куперу принцип работы гравитационных станций, чувствуется торжество науки и человеческой изобретательности.
Вердикт: Уравнения существуют в какой-то форме, но они не помогут нам покинуть Землю в ближайшее время.
А что же «уравнение» в «Интерстелларе»?
На экране уравнение, над которым увлечённо трудятся Мёрф и профессор Бран, никогда не выводится в виде одной строки; это целая доска с тензорным исчислением. Однако Кип Торн, научный советник фильма, объясняет, что это представляет собой попытку объединить общую теорию относительности с квантовой механикой — давно ищущую теорию квантовой гравитации. Конкретно Бран пытается моделировать гравитационные аномалии (падающий дрон, узоры пыли во дворе Мёрф) как «утечку» из высших измерений, и понять, как управлять гравитационной постоянной G, чтобы НАСА могло поднять целые космические станции с Земли. Ключевой недостающий элемент — данные изнутри горизонта событий чёрной дыры (квантовая информация о том, как ведёт себя пространство-время, где общая теория относительности теряет смысл). Именно поэтому Купер должен пролететь в Гаргантуру: TARS собирает квантовые данные с сингулярности, а Купер передаёт их обратно Мёрф в виде морзянки по второй циферке её часов. Обладая этой информацией, взрослая Мёрфф в конце концов завершает уравнение и открывает управляемую гравитацию.
В реальной физике именно такой информации у нас нет. У нас есть общая теория относительности (описывающая гравитацию на больших масштабах) и квантовая полевая теория (описывающая другие три силы на микроскопических расстояниях), но нет экспериментально подтверждённой теории, соединяющей их. Кандидаты существуют (струнная теория, квантовая гравитация на основе линейных поперечников, кausalная динамика триангуляций), но ни одна из них не даёт Мёрфовского решения, позволяющего поднять города в орбиту.
Вердикт: Уравнения существуют в приближённой форме, но не помогут нам улететь с Земли в ближайшее время.
Замедление времени и торнадо на планете Миллера
Этот вопрос, пожалуй, самый сложный в фильме. Как может человек в корабле стареть 23 года, 4 месяца и 8 дней, тогда как люди на Земле проводят лишь около 3,5 часа? Давайте разберёмся с основами замедления времени.
Предположим, мы находимся на поверхности планеты Миллера, а Ромонти — в корабле, орбитирующем вокруг чёрной дыры Гаргантуа. Согласно общей теории относительности Эйнштейна, часы, находящиеся в сильном гравитационном поле, тикают медленнее, чем те, что находятся вдали от массивных тел. Именно это происходит в фильме. Доктор Бран и Купер приземляются на планету Миллера, опасно близко к Гаргантуе, где огромная гравитация резко замедляет ход времени вокруг неё. Впечатляющие торнадо, которые они видят, не вызваны быстрым вращением самой планеты; это приливные бури, поднятые Гаргантуой, и планета колеблется в них, проходя по орбите.
Однако Ромонти, находящийся в корабле Endurance, находится на более большем расстоянии от Гаргантуа, что делает её гравитационное влияние на него гораздо слабее. Стоит отметить, что время замедляется лишь относительно между двумя группами людей; если предположить, что корабль Endurance находится в таком же гравитационном потенциале, как и Земля, то за 23 года пройдёт и для людей на Земле. Никто на самом деле ничего не ощущает в замедленном времени. Если бы Купер надел на голову GoPro на весь 3,5 часа и мог мгновенно передать эту видеозапись на Землю целиком (что невозможно из-за ограничения скорости света), его дочь Мёрф увидела бы обычное 3,5-часовое видео, а не замедленную версию. Если бы она трансляция шла в реальном времени, Мёрф получала бы по несколько бит каждые несколько дней или даже недель, и трансляция шла бы в ультра-замедленном режиме.
Для такого уровня замедления времени, какой показан в фильме (один час на планете соответствует примерно семи земным годам), Кип Торн посчитал цифры в обратную сторону. Эффект преимущественно гравитационный, а не связан с движением: Гаргантуа должна была быть почти максимально вращающейся чёрной дырой, а планета Миллера — сидеть прямо вне её горизонта событий. Даже тогда, чтобы сохранить стабильную орбиту на такой высоте, планета всё равно должна была бы крутиться вокруг Гаргантуа со скоростью более чем на половину скорости света. Быть близко к чёрной дыре имело бы огромные негативные последствия для планеты, и она, вероятно, не смогла бы существовать в таком виде из-за невероятных гравитационных сил.
Вердикт: Математика слегка отклонена от идеала, но учитывая творческие свободы научно-фантастического фильма, эффект замедления времени в целом точен. «Интерстеллар» (который в декабре 2024 года отмечал десятилетие со дня релиза с переизданием на смект-70мм в формате IMAX) остаётся одним из самых физически точных научно-фантастических фильмов. Кип Торн, научный советник картина, академический профессор эмеритус теоретической физики в Калифорнийском институте технологий и лауреат премии Нобеля по физике в 2017 году, написал целую книгу «Наука «Интерстеллара», где подробно разобрал вопросы, связанные с относительностью, бесконечными пространственными воронками и сценой с тесерактом. Многие вопросы, возникающие в фильме, объясняются, и его участие выводит фильм вне границ научной фантастики, приближая его к реальности, несмотря на метафизические элементы… но об этом — в другой статье.
Последнее обновление: Ашиш Тивари