Фильм Interstellar

Выход фильма Interstellar ждали многие любители научной фантастики (а снимался он целых 8 лет), чем вызвано такое внимание? Может быть его изначальным позиционированием как научно достоверного? Или все дело в имени режиссера Кристофера Нолана («Бэтмен», «Престиж», «Начало», «Человек из стали»)? А может фильм раскрывает тему межзвездных путешествий на совершенно новом уровне? Все это нам предстоит выяснить, попутно раскрывая вопросы природы времени, гравитации, и прочих захватывающих тем, ведь эта статья – не просто кинообзор, а небольшое путешествие по загадкам мироздания.

Interstellar можно перевести как «межзвездный», и это название было бы куда лучше транслитерированного «Интерстеллар». Вообще название хорошо отражает суть, хотя это может быть не очевидно с первого взгляда: фильм о червоточинах или космических путешествиях? Путешествия между звездами без использования червоточин (тоннелей сквозь пространство-время) займут тысячи лет, что сводит к нулю их смысл, и наоборот: использовать технологию, позволяющую мгновенно перемещаться на огромные расстояния нет смысла использовать (с учетом затрат энергии) в таких малых масштабах, как наша планета. Получается, что освоение дальнего космоса и технология тоннелей сквозь пространство - это две неразрывно связанные между собой темы.

На всякий случай уточню, что «межпространственные перемещения», «червоточина», «кротовая нора», «гиперпространственный тоннель», «wormhole» - все это синонимы одного и того же явления, наглядное (хоть и очень заезженное) объяснение которого встречается в фильме: на бумаге рисуется отрезок, концы которого потом соединяются путем сгибания листа. Смысл в том, что мы мгновенно преодолеваем огромное расстояние через другое (4-е) измерение. Есть ли способ, хотя бы в теории, как создать такое искривление пространственно-временного континуума? Об этом можно прочитать в первоисточнике (англ.): Wormholes, Time Machines, and the Weak Energy Condition 

Эта статья Кипа Торна – прямое утверждение возможности перемещений во времени (в том числе в прошлое!), и именно Торн – научный консультант фильма Interstellar. Слышать рассуждения о возможности путешествий во времени из уст известного представителя академической науки, астрофизика, специалиста по теории относительности и гравитации – вдвойне приятно, поскольку «серьезные ученые» обычно предпочитают избегать данной темы, или же придерживаются консервативных взглядов. Торн не просто «человек в теме» - он один из первых, кто попытался обосновать возможность межпространственных тоннелей с научной точки зрения.

Но вернемся к межзвездным путешествиям. В фильме красной нитью проходит мысль, около века назад высказанная основоположником космонавтики Циолковским: «Земля – это колыбель человечества, но нельзя вечно оставаться в колыбели». Местами герои чуть ли не дословно повторяют это, но ссылаться на имя великого русского ученого по каким-то причинам не стали. Вспоминая про этого замечательного исследователя любопытно проследить ход технического прогресса: в 1903 Циолковский, мечтавший об освоении космического пространства, теоретически обосновал возможность реактивного движения, и почти через полвека Гагарин полетел в небо (1961). Статья Торна вышла в 1988 году, и если история повторится, то первый межпространственный полет состоится уже на нашем веку.


О науке в фильме

Первое, что бросается в глаза - это бесшумные взрывы в космосе, и эта деталь заслуживает похвалы. Вроде бы всем понятно, что в космосе нет воздуха, а значит и звуков, но в угоду зрелищности режиссеры всегда «забывают» об этом, данный фильм – чуть ли не единственное исключение. Современные фильмы часто переполнены музыкой и звуками, используемыми для управления эмоциями зрителя, а Interstellar’у это просто не нужно: в нем иногда возникают сцены, где мы внезапно попадаем в абсолютную тишину, словно перед нами документальная съемка космических событий.

Интереснее всего было увидеть то, как создатели фильма покажут тоннель (и перемещение по нему), и здесь ситуация двоякая. С одной стороны, он выглядит очень эффектно, и как утверждают создатели фильма, этот визуальный эффект создан под руководством Торна на основе теории относительности. То есть Торн предоставил формулы (решение уравнения Эйнштейна) специалистам по компьютерной графике, и они превратили это в картинку. Нолан в начале опасался, что научно достоверная картина перемещений будет не достаточно зрелищной, но результат его удовлетворил. С другой стороны, одна маленькая деталь весьма спорна: действительно ли вход в червоточину выглядит как сфера? В фильме этот момент подробно объясняется, приводимая логическая цепочка подкупает, хотя достаточно просто взять бумагу и порисовать, чтобы как минимум усомниться в ее правильности.

 Если изобразить наши 3 измерения в плоскости, мы получаем следующую картину: космический корабль – это прямоугольник (условно), тоннель – это тоже прямоугольник, а вход в тоннель, соответственно, линия. Переводя сказанное из плоскости бумаги в объем мы всему добавляем еще одну координату, и линия становится плоскостью, т.е. вход в тоннель – это все-таки не сфера, а плоский круг. 

Простейшая аналогия здесь – дверь, соединяющая две комнаты, ее толщиной можно пренебречь. Проход из одной трехмерной комнаты в другую – это плоский проем, что совершенно логично (пересечение двух плоскостей – это линия, двух объемов – это плоскость). Кстати, именно такой портал в параллельные миры изображен в замечательном сериале «Скользящие».

Замедление времени – это результат мощной гравитации, и Торн, как ведущий специалист в этой области, не мог на этой теме не сыграть. Получилось просто блестяще. Когда мы читаем об эффекте замедления времени около черной дыры, это может слегка удивить (т.к. выходит за границы нашего повседневного опыта), но вряд ли вызвать особые эмоции. Ведь это космос, где-то там далеко. Но когда эта огромная сила пространственно-временных искривлений и космических масштабов проецируется на наши человеческие жизни, все кардинально меняется. Каких-то несколько минут пребывания на первой планете – и главный герой на 23 года выпал из потока жизни, конечно за это время его дети стали совсем другими, можно сказать что жизнь пролетела мимо него.

Падение в черную дыру – это один из самых спорных моментов фильма, и начиная с него мнения зрителей начинают расходиться. Те, кто не хочет обрыва фильма и надеются на «хэппи-энд», понимают, что черная дыра – единственный путь к какой-то развязке. Кого-то напрягает, что фильм теряет научную достоверность и становится вовсе неправдоподобным: приближение к черной дыре уничтожило бы любой космический корабль (так кажется на первый взгляд, не будем спешить). Здесь важно вспомнить, что черные дыры – это гипотетические объекты, существование которых подтверждено лишь косвенно. 

Можно представить, насколько мы пока далеки от понимания процессов, происходящих в черных дырах. Да, если рассматривать черную дыру как мощный источник гравитации, пределы которой ничто не может покинуть (даже свет), падение в черную дыру – это билет в один конец. Градиент сверхмощной гравитации вытянет любой попавший в нее объект в тонкую линию, а потом и вовсе разорвет на атомы. Когда в физике модель черных дыр стала развиваться дальше (на основе квантовой теории), возникла гипотеза о том, что небольшое излучение у черной дыры все-таки есть («радиации Хокинга»), но сразу же возникли серьезные нестыковки.

Все это говорит о том, что однозначно утверждать что-либо о судьбе корабля, попавшего в черную дыру мы пока не можем. Теория черных дыр продолжает развиваться, и развиваться она еще будет долго, поскольку реальных данных об этих объектах крайне мало, а теоретическое их понимание требует переосмысления таких фундаментальных понятий как время, пространство, измерения, что для академической науки процесс крайне долгий.

Гравитация 

Любые материальные тела притягиваются друг к другу, как например мы к Земле. В повседневности это, пожалуй, единственный пример проявления гравитации, т.к. сила взаимного притяжения между окружающими нас предметами ничтожно мала (по сравнению с притяжением их всех к Земле). На первый взгляд все просто и понятно, но это объяснение гравитации в механике Ньютона, а значит оно устарело на три столетия. Наиболее проработанной теорией гравитации является общая теория относительности (но начать лучше со специальной, вот отличное видео), где природа притяжения тел объясняется так: каждый объект искривляет вокруг себя пространство, вследствии чего и возникает притяжение.

Обычно это явление иллюстрируется такой аналогией: если натянуть ткань и положить на нее тяжелый груз она продавится, и все прочие предметы на этой ткани будут скатываться с образовавшейся «горки». То есть пустое пространство – это натянутая ткань, а любое физическое тело ее прогибает (искривляет). Аналогия тоже несложная, и хотя она очень упрощенно отражает процесс искривления пространства, суть в целом вполне понятна. Но не будем спешить с тем, чтобы на этом успокоиться.

Кроме гравитации в природе существует электромагнитное взаимодействие, возникающее между зарядами (или токами, т.е. движущимися зарядами). Простой пример: притяжение двух магнитов. Науке известно еще и ядерное взаимодействие, которое удерживает протоны и нейтроны в атомном ядре. И здесь мы подходим к совсем не очевидному, но очень важному моменту: в чем принципиальное отличие гравитации от других видов взаимодействий? Гравитация влияет на пространственно-временной континуум (точнее говоря, является его искривлением), тогда как влияние тех же магнитных полей на ход времени теоретически возможно лишь при определенных (и сложно воспроизводимых) условиях. Гравитация и время неразрывно связаны – в рамках обсуждения Interstellar это становится особенно интересно!

Дальше важно отметить еще один неочевидный момент. Как уже было сказано, электромагнитное притяжение присуще только заряженным частицам, ядерное «работает» только внутри атома, а гравитационное притяжение присуще всей материи (и даже антиматерии). Получается, что в природе гравитация играет роль универсальной силы объединения, притяжения всего ко всему.

Итак, гравитация удерживает огромные планеты на орбитах, соединяет воедино колоссальные звездные системы и галактики. Именно эта сила способна влиять на движение галактических кластеров, состоящих из миллионов галактик. И эта сила, как мы увидели ранее, и как говорится в самом Interstellar, выходит за границы пространства и времени. Теперь становится понятен живой интерес Кипа Торна к изучению гравитации (он один из основателей проекта по поиску гравитационных волн LIGO), ведь это ключ к загадкам пространства-времени, понятно почему в Interstellar так много говорится о гравитации. Если мы хотим воспользоваться этим ключом, чтобы открыть дверь в иное измерение, где нам искать наиболее мощный источник гравитации?

Черная дыра

Итак, мы снова вернулись к этому загадочному космическому объекту, совершив виток по теме гравитации, который вывел нас на новую орбиту понимания темы. Черная дыра – это не просто большая масса, это своего рода портал в гиперпространство.
Астрономы полагают, что черная дыра образуется при сжатии массивных звезд, что предшествует этому событию? Рассмотрим общий принцип на примере нашего Солнца (хотя оно не превратится в черную дыру из-за недостаточной массы). Человечество, появившиеся в результате миллиардов лет эволюции, со всеми открытиями и свершениями - это лишь часть планеты. Планета входит в состав звездной системы, где есть и другие планеты. Ядром этой системы является звезда, которая тоже проходит свои этапы космической эволюции, венцом которой является черная дыра, пока что нами не изученное состояние пространства-времени, где перестают работать привычные нам законы физики (точнее они работают там иначе). Вся информация (а лучше сказать опыт), накопленная за миллиарды лет в звездной системе, сжата в черную дыру – зачем природе это понадобилось? Почему в центре нашей галактики находится массивная черная дыра (а лучше сказать, зачем?). Возможно, черные дыры в действительности играют ключевую роль в процессах развития Вселенной, являясь хранителями огромного количества энергии и информации.

Гравитация черной дыры настолько сильна, что она способна пробить тоннель в толще пространственно-временного континуума – куда ведет этот тоннель? По одной из современных гипотез черные дыры могут быть точками перехода из нашей Вселенной в другую. Своего рода воронка, втягивающая материю здесь, и излучающая ее на той стороне (т.е. на той стороне находится белая дыра). Может ли космический корабль без повреждений пройти черную дыру, если да, куда именно он попадет, можно ли для этих целей создать небольшую черную дыру искусственно – перед нами открывается множество интригующих вопросов, которые лучше обсудить в отдельной статье.

4-е и 5-е измерение

Ближе к финалу главный герой попадает в 5-и мерное пространство, но сама суть 5-го измерения в фильме совершенно не раскрыта. Что есть 4 измерения? Множество моментов времени, соединенных в единый поток событий. Примерно, как фильме, когда мы видим многократно повторяющуюся комнату (3-х мерный объект), а разные ее копии соответствуют разным моментам времени. Можно сравнить с книгой, где с точки зрения читающего ее человека страница за страницей развивается сюжет. Стоит закрыть книгу, и читатель сразу же увидит, что все страницы существуют одновременно. Но это 4-и измерения, где же 5-е (в фильме, и в принципе)? Для понимания этого вопроса достаточно начертить рядом с линией, обозначающей время, другие линии, обозначающие, таким образом, параллельные, альтернативные потоки времени. Добавляя 5-е измерение мы попадаем в т.н. «пространство вариантов», «древо времен», «мультиверсум». Об этом можно почитать мою статью, темы слишком обширная, чтобы раскрывать ее в этом обзоре.


Выводы

Фильм однозначно нужно смотреть, и после этого проводить его осмысление. Конечно, можно просто насладиться видами космоса, получить заряд впечатлений и вернуться к обыденной жизни – но подобные шедевры открывают нам гораздо более обширные возможности. Например, кого-то подобный фильм может подтолкнуть к изучению астрономии и других естественных наук, что в итоге определит выбор будущей профессии. Для кого-то выбор профессии не так актуален, и фильм Interstellar – прекрасная возможность вырваться из круга бытовых вопросов в космические просторы, каждый такой порыв поднимает нас еще на одну ступеньку развития.

Кип Торн сделал очень полезное дело: не просто популяризация науки, он показал личный пример того, как истинный исследователь, опираясь на хорошо изученные факты, не боится рассуждать о том, что еще только предстоит изучить. Каждый, кто хочет познать загадки нашего мироздания (будь то природа времени, черные дыры, или иные измерения), не должен ограничивать полет своей мысли, даже если кому-то это покажется не научным. Уж если Торн, ученый с мировым именем, не побоялся связать свое имя с фильмом о полетах человека в 5-м измерении – остальным тем более нет никакого смысла переживать. Перед нами целая Вселенная загадок, и что может быть лучше, чем использовать доступное нам время на ее познание.

 

 

  • Гость: По поводу червоточины, ваш пример основан на не искривленном а плоском n мерном пространстве, что в принципе не явлется червоточиной. То есть тунель из вашего примера, это обычный тунель н мерного пространтсва. Железнодорожный подземный туннель через гору отличный пример. Ситуация меняется когда нужно сделать портал/искривление/червоточину в 3х мерном пространстве. 3х мерность позволяет нам приближатся к кругу под углом 90 градусов, что будет когда мы подойчем к его кромке, нас распилит пополам? Это довольно странное свойство для портала который соединяет 2 точки в 3 мерном пространстве. Сфера же лишена таких странностей.
  • Daria Ledak: Замечательно !
  • Вячеслав Перминов: какая параллель преставлена как пятая в фильме (превая толщина, вторая высота, третия длина, четвертое время) там получается 4х мерные существа, а их пространнство 5 ти мерное ( так же как у нас 4х мерное по энштейну) по этому он там только и перемещался по пространству и времени, то есть 4х мерному а не по пяти!!! ответьте у кого какие догадки если что мой вк (vk.com/slavka9800
(t) 2011-2013