В 2014 году состоялась мировая премьера научно-фантастического фильма «Интерстеллар» режиссера Кристофера Нолана. Картина была встречена как одобрением, так и критикой. Но все ли показанное в фильме соответствует действительности? Осторожно: дальше возможны СПОЙЛЕРЫ. Журналисты издания MailOnline обратились к президенту Королевского астрономического общества профессору Мартину Барстоу, писателю Ли Биллингсу – автору книги «Пять миллиардов лет одиночества» – и Мэтту Каплану из Планетарного Общества, чтобы узнать их реакцию на «Интерстеллар».
Фильм красивый, но это все-таки фантастика, где много научных неточностей
Содержание
- 1 «Кротовых нор» не существует
- 2 Попав в черную дыру, нельзя выжить
- 3 Можно ли выйти на орбиту черной дыры?
- 4 Если вокруг черной дыры и существуют планеты, то они, вероятно, не пригодны для жизни
- 5 Легкой сингулярности не существует
- 6 Процесс старения из-за замедления времени показан точно
- 7 Можно поверить в искусственную гравитацию на космическом корабле «Эндюранс», но не в его фантастический двигатель
«Кротовых нор» не существует
В фильме бесстрашные исследователи используют червоточину рядом с орбитой Сатурна, чтобы попасть в другую планетную систему. Зрителю показывается, что «кротовая нора» представляет собой пространственно-временной туннель, через который люди практически мгновенно могут перемещаться на огромные расстояния.
Если проткнуть лист бумаги – воображаемую Вселенную – в разных концах, а потом согнуть его, чтобы два отверстия оказались друг напротив друга, то получится та самая червоточина.
Но возможны ли мгновенные путешествия между двумя удаленными точками?
Существование кротовых нор не подтверждено
Профессор Барстоу:
Я не думаю, что «кротовые норы» действительно существуют. Это нечто из области научной фантастики. Нет прямых доказательств существования таких вещей во Вселенной. Мы знаем, что такое черные дыры, но возможность пространственно-временного искривления только начинаем изучать.
Ли Биллингс:
Очень хочется надеяться, что в космосе есть червоточины, через которые можно путешествовать в пяти измерениях. Но мы понятия не имеем, существуют ли стабильные червоточины в макроскопических масштабах. Похоже, что намного проще путешествовать по старинке, не полагаясь на чудо; возможно, в этом деле помогут солнечные паруса. И не нужно никуда торопиться.
Попав в черную дыру, нельзя выжить
Вы вряд ли сможете выбраться из Черной дыры
В одном из ключевых эпизодов фильма один из главных героев, покидая космический корабль, падает в черную дыру, а затем выбирается из нее. Но можно ли выжить, попав в черную дыру?
Барстоу:
Нет. Гравитационное поле черной дыры является чрезвычайно сильным и очень быстро меняется. Все, что попадает в нее, растягивается силой тяжести и становится похожим на длинные тонкие макароны. Поэтому у всего, что попадает в черную дыру, нет никаких шансов выжить. Передавать сигналы оттуда тоже нельзя.
Ли Биллингс:
Приближаться к аккреционному диску вокруг сверхмассивной черной дыры, как это было показано в фильме, очень плохая идея. Большое заблуждение, что мощное излучение от раскаленного материала позволит скользить по горизонту событий и не расплавиться. Обитаемые планеты здесь также представлены по-другому.
Можно ли выйти на орбиту черной дыры?
У черной дыры не может быть орбиты как у Земли
Герой фильма использует орбиту черной дыры, чтобы добраться до одной из экзопланет. Возможно ли это?
Барстоу:
Вы можете вращаться вокруг черной дыры, пока не приблизитесь к ней на очень близкое расстояние. Астрономия демонстрирует нам множество систем на орбите вокруг черной дыры. И, как правило, это системы со звездами. Увидеть их можно, лишь оказавшись внутри горизонта событий.
Если вокруг черной дыры и существуют планеты, то они, вероятно, не пригодны для жизни
Исследователи в фильме посещают планетарную систему, которая не только находится рядом с черной дырой, но также имеет потенциально обитаемые планеты.
Барстоу:
Ничто не запрещает планетам вращаться вокруг орбиты черной дыры, хотя таких примеров пока нет. Проблема в стабильности таких планетных систем. Любая планетная система рядом с черной дырой, вероятно, будет поглощена.
Ли Биллингс:
Я думаю, что «Интерстеллар» — это фильм для физиков, а не для планетологов. В фильме много нестыковок, связанных с планетами.
Если вам интересны новости кино, подпишитесь на нас в Google Новостях и Яндекс.Дзен, чтобы не пропускать новые материалы!
Легкой сингулярности не существует
Герой фильма говорит, что внутри черной дыры есть только «легкая сингулярность», которая может объяснить некоторые из событий в планетной системе, которую посещают исследователи. Но существует ли вообще такое понятие, как «легкая сингулярность»?
Барстоу:
Важно то, что черные дыры могут иметь различные массы. Сингулярность – это центр черной дыры. Но существует понятие, что все черные дыры имеют конечную массу, которая не исчезает в пространстве. По ней мы собственно их и обнаруживаем – масса влияет на окружающий материал.
Мэтт Каплан:
Нам мало что известно о процессах рядом с черной дырой. Никто не знает, что находится за горизонтом событий. Пока мы полагаемся только на теорию.
Процесс старения из-за замедления времени показан точно
Время действительно замедлилось, но не так сильно
Астронавты стареют гораздо медленнее, чем их коллеги на Земле, благодаря воздействию замедления времени. Согласно теории, люди, путешествующие на скоростях, близких к скорости света, замедляют время. Этому есть экспериментальное подтверждение.
Барстоу:
Об этом хорошо известно. Теория относительности, предложенная Эйнштейном, гласит, что люди, путешествующие на разных скоростях, чувствуют время по-разному. Например, астронавты, совершившие полет на Луну, постарели чуть меньше тех, кто остался на Земле, хотя это было едва заметно. Но если вы достигнете скорости, близкой к скорости света, что сделать довольно сложно, эта разница будет видна.
Можно поверить в искусственную гравитацию на космическом корабле «Эндюранс», но не в его фантастический двигатель
Такие двигатели противоречат законам физики
По мнению экспертов, «Эндюранс» выглядел достаточно реалистично. Но то, с какой простотой космический корабль садился на поверхность планет и поднимался с них, они сочли неправдоподобным.
Ли Биллингс:
С точки зрения искусственной гравитации, которая препятствует разрушению костей в условиях невесомости, «Эндюранс» выглядит вполне правдоподобно. Сомнения вызывает двигательная установка, которая позволяла игнорировать воздействие сил притяжения планет, в результате чего астронавты за час старели на десять лет.
Мэтт Каплан:
Я думаю, что для такой большой истории, как эта, на некоторые вещи можно закрыть глаза.
А вы смотрели «Интерстеллар»? Понравился ли он вам? Расскажите в нашем Telegram-чате.
Как кино «Интерстеллар» великолепен. Это на моей памяти первая драма, которая завязана на проблемах пространства-времени. В условиях заданного мира все очень логично и связно, ни одна сюжетная линия не провисает, все шнурочки заправлены. Это потом все приестся, а сейчас очень даже смотрибельно.
Но это с точки зрения кино, а вот с точки зрения науки все не так радужно.
Ну что же, давайте глянем…
1. Грибок. Тот самый грибок, который в кино не только поел пшеницу с картошкой и подбирается к кукурузе (интересно, как это вообще возможно), но и сжирает азот воздуха…
Вот что я скажу — сейчас биологи молятся, чтобы такой азотный грибок появился.
Дело в том, что растения строят свою клетчатку с целлюлозой не только из воды и углекислого газа. Растениям еще нужен азот, фосфор и кучу
микроэлементов. Но азота нужно много и поэтому сейчас одно из главных удобрений это селитра.
И тут проблема — азот ну очччень не любит связанного состояния. А растения не любят его связывать, потому что слишком затратно энергетически, на связывание одного грамма атмосферного азота требуется 10 грам глюкозы. Поэтому сами растения это не делают, это делают разве что клубеньковые бактерии. Ну и еще при гниении органики образовывается аммиак, который много проще бактериям связывать (перегной поэтому удобрение).
Естественно, натуральной селитры не хватает. И, естественно, человек придумал химическую, для которой нужен цикл Габера, который работает при температуре 500 градусов и давлении в 300 атмосфер. И в котором для производства 1 тонны аммиака требуется энергия сжигания 4-х тонн нефти.
И тут… какой-то грибок.. на пустом месте… Да за этот связанный азот ему нужно памятник поставить!
Хочу такой грибок, я с ним стану миллиардером через пару лет!!
Так что если бы такой грибок появился — то тут же вывели бы растения, резистентные к нему.
И были бы фермы, на которых он плодится, и фермы, которые используют результаты его жизнедеятельности.
Сельское хозяйство получило бы такой толчок, которого не было со дня открытия селитры как удобрения!
Нефть перестали бы качать, все перешли бы на биодизель из рапса, который бы в цене сильно упал. И да — ездили бы все не на электромобилях, а на таких вот старых пикапах, как в кино. И, возможно, даже глобальное потепление бы закончилось, потому что растения резко бы разрослись и пожрали бы углекислый газ из атмосферы. Планета была бы не пустыней — планета превратилась бы в сплошные джунгли!
И еще один побочный эффект. Те пыльные бури и та пыль, которая показана в фильме, состояла бы из селитры и клеток погибших грибков. До рецепта черного пороха не хватает только серы, но и это, поверьте, вспыхивать будет со страшной силой.
Вывод: такой грибок будет скорее благом, чем злом.
2. Космический полет более-менее вменяемо показан до прибытия к сингулярности возле Сатурна.
Вопросы, кто строил сам корабль и поддерживал его на орбите вокруг Земли, оставляем за кадром, в конце концов ничего принципиально невозможного тут нет.
Но вот за сингулярностью…
Туда улетело 12 кораблей. И, как выясняется, каждый полетел к своей звездной системе. Они что там, на расстоянии Луны от Земли??
Каким образом они на химическом топливе так быстро добрались к другим звездам, если тут до несчастной Альфа Центавра (всего 4.7 световых года) никак не достаться? При этом отправилась не одна экспедиция, а 12? При этом корабль, который с нашими героями прилетел с Земли, побывал в трех звездных системах??
И что самое интересное — на третью систему он добрался на остатках топлива, отложенных для обратного полета (то есть от Сатурна на Землю).
Это, вообще, как???
Там за сингулярностью законы физики иные? Химический двигатель тянет круче фотонного?
Вывод: для того, чтобы провести исследовательский полет, который произошел до начала фильма, нужны были технологии, полученные в конце фильма.
3. Но это еще не все. На первой водяной планете сила тяжести 1.3g. И тут вступает в дело формула Циолковского о массе ракеты. Ведь на любой
планете удельный импульс химического двигателя мало меняется, а первая космическая заметно возрастает. 1.3g близко к ситуации, когда конструктивно такую громадную ракету просто невозможно построить.
И что?
Вместо гигантского ракето-носителя, в несколько раз больше современных ракет, мы видим копеечную игрушку у которой «вода в дюзы затекла»!
Ну как, как такая мелкая хреновина на химическом топливе может выйти на орбиту вообще где-нибудь?
Но и это не все. Планета ведь находится очень близко к черной дыре, и чтобы не только выйти на ее орбиту, но и в конце вообще уйти от черной дыры, нам нужно набрать третью космическую. А она для условий, когда тяготение сжимает семь лет до одного часа… Мне страшно представить, какая нужна скорость. Да там ракета нужна размером со всю эту планету!!
Не верите? Ну тогда чуть посчитаем. Замедление времени 7 лет за один час это замедление времени в чуть больше чем 61 тысячу раз.
Следовательно, для того чтобы уйти оттуда, скорость должна быть больше, чем 0.9999999 скорости света.
Но и это не все.
НИКАКАЯ планета в этих условиях не уцелеет. Просто потому, что время на ее стороне, обращенной к черной дыре будет идти в разы медленней, чем на стороне, противоположной черный дыре. Ее разорвет просто во время первого оборота.
Вывод: Замедление времени 7 лет за час настолько чудовищно, что его не выдержит ни планета, ни корабль. И не существует никакой возможности вернуться с того места, где настолько медленно течет время.
4. Когда герои сидели на первой планете и проскакивали семь лет за час, на большом космическом корабле время шло как надо.
Мне вот интересно — а на каком расстоянии корабль должен был находится от планеты? Световой год? Два световых года?
Это же черная дыра, там чудовищная гравитация!
Вывод: Создатели фильма просто брали правильные физические законы, но никто не удосужился посчитать числа, которые должны были получиться при тех вводных.
5. На второй планете нет поверхности. Она все состоит из замерзшего аммиака и прочей мути.
Однако, на ней сильные ветра. А на дюнах — явные следы эрозии, понятно что временами теплеет и какие-то вещества там превращаются в жидкости.
Так вот — эти ветра рано или поздно посдували бы это все в кучу и за считанные миллионы лет образовалась бы классическая поверхность.
Гравитация бы постаралась, никуда бы не делись.
Вывод: Все тела в космосе стремятся к шарообразности, даже комета Чурюмова-Герасименко. Но режиссерам не дают спать спокойно висячие сады Аватара.
6. Ну и очень порадовал эпизод, когда корабль сбрасывал в горизонт событий робота и главного героя.
Тут возникает несколько интересных вопросов.
Я даже не буду разбирать ситуацию, что твердое тело в цельном виде не может приблизится к горизонту событий. При этом «в НЕ цельном виде» это чтобы не то, чтобы на атомы разорвало, а с атомов электроны посдувало (гуглим «спагеттификация»).
Вопрос в том, что горизонт событий — это орбита, на которой первая космическая будет равна скорости света. Свет при этом вырваться не может — вот и «черная дыра». Соответственно, на той орбите, которая показана в фильме, скорость корабля на орбите будет… ну скажем 0.999999999999 световой. А чтобы уйти от этой дыры (что корабль и сделал), соответственно, нужно больше.
0.99999999999 скорости света на химическом топливе? Вы шутите?
Да плевать на какой скорости, разве это вообще возможно для макроскопического объекта, а не протона в ускорителе??
Но интересно другое — а какое замедление времени будет при такой скорости? Семь лет за один час — мелочь. Есть подозрение, что по возвращению главный герой будет выглядеть примерно как для нас живой динозавр. Но беспокоится не стоит, кормить его в зоопарке будут хорошо.
Вывод: Фильм построен на замедлении времени, но самое основное замедление времени из сценария почему-то выпало. Как всегда, не удосужились посчитать реальные цифры.
P.S. Я бы это все не писал, если бы «Интерстеллар» не продвигали как «научно верное кино», у него не было бы научного консультанта (Кип Торн) и даже не снимали ролики на эту тему, например:
Или вот, где про физику в фильме рассказывает директор планетария в Нью-Йорке:
P.P.S. Я не замечал мелкие нестыковки. Например, как человек, надышавшийся аммиаком через полминуты будет вести космический корабль? Что за анабиоз в воде комнатной температуры? Как живые организмы выжили возле аккреционного диска черной дыры?
В конце концов, герои могут быть ГМО-организмами, только внешне похожими на людей. 
Я поднимал только вопросы, на которые просто ОБЯЗАН был ответить Кип Торн, как научный консультант. Деньги-то ему наверняка уплачены.
Очевидно, что никакая земная техники или люди не могут совершать быстрые маневры в поле гравитации в близи горизонта черной дыры. Не хватит ни какой мощности двигателей, ни скоростей, ни прочности костей человеческого тела. Тем не менее, герои легко пролетают рядом с черной дырой. В сильных полях можно летать, только медленно меняя скорость. А поскольку скорости требуются большие, то полеты сильно растянутся во времени. В фильме события происходят быстро. У астронавтов есть проблемы с топливом, но они не значительное. Чтобы увеличить скорость Купер не только осуществляет гравитационный маневр возле черной дыры, но еще дополнительно сбрасывают в черную дыру отсек с роботом и свой модуль. Трудно согласиться с тем, что при той конструкции в виде кольца со множеством стыкующих элементов сброс даже двух отсеков мог дать большое уменьшение массы и прибавку скорости.
В эпизоде падения в черную дыру откуда-то навстречу герою летит всякий мусор. Допустим, этот мусор был захвачен черной дырой и по спирали долго падает к центру дыры. Тогда герой со своим кораблем должен был воткнуться в дыру на большой скорости, чтобы он мог ощутить набегающий поток мусора. 
Также падение в черную дыру ничем не должно отличаться от свободного падения. Никаких вибраций и перегрузок не предвидится.
Абсолютный ляп фильма — полное пренебрежение радиационной опасностью. Даже двухлетний полет к Марсу и обратно грозит серьезным переобучением. А тут десятки лет в дальнем космосе под воздействием мощных потоков космических лучей, а героям радиация совсем нипочем.
Интересен диалог, где один из героев жалуется на психологический дискомфорт, потому что от космоса его отделяет несколько миллиметров алюминия. 
Такая толщина стенок достаточна для защиты от внешней пустоты, но практически совсем не защищает от космической радиации.
Как решают эту проблему авторы фильма? Можно допустить, что в камеры для криосна сделаны из свинца. Поэтому они такие массивные. 
Тогда во время долго сна герои защищены от радиации и средняя нагрузка на организм уменьшается. Однако один из героев не хочет укладываться в криосон целых 23 года. Поведение явно безрассудное.
Почему-то ученый-теоретик совсем игнорирует сильное излучение, которое должно исходить от черной дыры. Особенно учитывая, что у той черной дыры вроде бы есть акреционный диск. Это облако пыли и газа, которое падает на черную дыру. Упоминается только что это черная дыра какая-то неполноценная с размазанным горизонтом событий. Этим оправдывается возможность относительно безопасного для человека нырка под горизонт событий. Также видимо радиационное излучение от дыры меньшее.
На второй планете необычная атмосфера. С точки зрения общих представлений рассказ доктора Манна о составе атмосферы звучит как абракадабра. Тут и газообразный аммиак, и хлор, и кислород, и даже кристаллы аммиака. Хоть химию я изучал давно, но по мне такой состав выглядит слишком экзотично. Главное не понятно, как это все существует вместе с кислородом и вообще, откуда он взялся на голой замороженной планете? Похоже, кислород и аммиак понадобился сценаристам только для того чтобы драматичнее разыграть сцену с покушением на убийство и разбитым стеклом скафандра.
Скафандры, в которых по нескольку часов герои находятся в опасных внешних условиях, не имеют больших запасов кислорода. Как решается эта проблема в фильме не показано.
Допустим, в будущем найдены способы компактного хранения кислорода.
Следующий сомнительный эпизод связан с аварией во время стыковки челнока с кораблем на орбите. Что там взорвалось, понять трудно. 
Авторы фильма не объясняют. По идее ничего взорваться не могло. Разгерметизация шлюза вызвала бы только бурное истечение воздуха в течение буквально минуты. Корабль даже не потерял бы воздух, поскольку там обязана была сработать аварийная защита, и отсеки заблокировались бы.
В фильме взрыв разнес четверть станции. 
При этом многотонная махина вдруг получила такой импульс, что стала стремительно сходить с орбиты. Но супергерой конечно вовремя успел. Похоже, весь эпизод придумали, чтобы несколько оживить фильм.
У меня вызывает сомнение, что взрыв способен столкнуть с орбиты столь большую массу. За возможное пренебрежение величинами импульсов снова возникают вопросы к теоретику.
В конце не объяснена такая коллизия. За сотню лет пока Купер путешествовал, человечество построило в космосе «эфирные» города, но при этом не удосужилось отправить спасательную экспедицию в систему черной дыры, где одинокая женщина пытается основать колонию. Видимо, общество будущего лишено сострадания и несчастного биолога просто списали. И только Купер не остается равнодушным. Ему приходиться угнать челнок, чтобы полететь сквозь червоточину на помощь своей любимой. Кстати авторы фильма теперь облачили героя в скафандр другой конструкции. Здесь они предусмотрели, что время не стоит на месте. 
Поступок Купера мотивирован еще и тем, что ему нет места среди людей будущего. Он человек из другого мира. Вспоминается «Возвращение со звезд» С. Лема.
Дочь Купера, ради возвращения к которой он готов быть послать всю миссию куда подальше и вернуться обратно, фактически уже давно ему чужой человек. Других знакомых и близких людей здесь нет. Но только почему он уверен, что в той галактике время еще не пробежало 90 лет? Да его девушка не постарела на те 23 года, когда они пару часов купались на планете Миллер. В отличие от Купера она не ныряла в черную дыру не путешествовали обратно, а потом снова вперед во времени. Она все это время старела, как и дочь Купера. Ей должно быть уже за восемьдесят. Но у них хоть есть общие воспоминания.
Но в фильме Амелия все также молода. Возможно, на той планете время тоже замедляется. Черная дыра то рядом.
В «эфирном» городе стоит обратить внимание на два момента.
Во-первых, город построен на внутренней поверхности цилиндра. Нечто подобное колонии О`Нейла. Но ведь в таких конструкциях тяготение создается вращением. Выходит, за почти столетие человечество так и не обуздало гравитацию, и все также создает тяготение, как и во времена молодости Купера.
Во вторых, игра в бейсбол. Что тут такого? А все дело в том, что полет мяча в таком вращающемся цилиндре будет подчиняться более сложной механике. Мяч не будет лететь по прямой, а будет отклониться не только вниз к поверхности, но и вбок. Если я ничего не путаю, то отклонение будет зависеть от направления броска по отношению к направлению, куда вращается станция. Это не проблема, только игрокам придется развить больше мастерство.
Четно говоря, я не ожидал, что получиться так много текста. Первоначально рассчитывал кроме краткого пересказа сюжета указать на пару ляпов и привести несколько комментариев, которые прямо таки напрашивались. Но фильм оказался богаче на научный контекст. Так что рекомендация неких ученых использовать фильм на уроках физики имеет под собой реальное основание. Вот только есть ли в школах подготовленные учителя?
Окончание написано специально для учителей, которые возможно прочтут мой журнал.
Интерстеллар. Путешествия во времени. Часть 7
Часть из показанного в фильме — чистая правда, другая часть основана на научных предположениях, а еще часть — чистой воды спекуляция.
Кип Торн
Фильм Кристофера Нолана «Интерстеллар» многие называют самым научным в современной кинофантастике, но и претензии ему предъявляют по всей строгости. Споры о достоинствах и недостатках этой картины заставляют людей зарываться с головой в учебники физики. Попробуем и мы разобраться, как «Интерстеллар» стал таким, каков он есть, и что в нём строго научно, а что — не совсем.
 |
Осторожно, спойлеры!Скорее всего, вы смотрели этот фильм и знаете, что Нолан — гений, но наше дело предупредить. |
Человек, придумавший «Интерстеллар»
Имя известного физика Кипа Торна всплывает в каждом споре о научности картины Нолана. Учёный сыграл в создании фильма огромную роль. Торн не ограничивался ролью научного консультанта — по сути, именно он придумал «Интерстеллар».
Досье: Стивен Кип Торн
Специалист в области теории гравитации, астрофизики и квантовой теории измерений. Более пятнадцати лет был профессором Калифорнийского технологического института (Калтех). Один из главных мировых экспертов по общей теории относительности. Популяризатор науки. Близкий друг и коллега Стивена Хокинга.
Лет тридцать назад знаменитый Стивен Хокинг устроил своему другу, молодому физику и одинокому отцу Кипу Торну свидание вслепую с Линдой Обст, редактором раздела науки журнала The New-York Times Magazine и начинающим телепродюсером. Романа у парочки так и не вышло, зато образовалась крепкая дружба. Лет десять назад Линда и Кип загорелись идеей создать фильм, основанный на достижениях и знаниях современной науки. Они написали восьмистраничный набросок, где фигурировали, помимо прочего, целых шесть кротовых нор, пять черных дыр и загадочная раса инопланетян, живущих в «балке» — пространстве, имеющем минимум пять измерений. Одним из героев должен был стать Стивен Хокинг, который лично отправлялся в космос.
Предлагая свою идею киностудии, Торн поставил условие: все сюжетные ходы в фильме должны быть научно достоверны или хотя бы основаны на допустимых теориях и спекуляциях.
Идеей заинтересовалась студия Paramount, а в режиссерское кресло уселся сам Стивен Спилберг. Сценарий поручили младшему брату Кристофера Нолана Джонатану. Но затем начались трудности: из-за забастовки Гильдии сценаристов Джон прекратил работу над фильмом, затем ему пришлось переключиться на «Темного рыцаря», а Спилберг что-то не поделил с боссами Paramount и покинул проект. Торн пал было духом, но Линда не отчаялась и за пару недель нашла нового режиссера — Кристофера Нолана.
Старший Нолан привнес в «Интерстеллар» немало нового. Крис переписал сценарий, объединив его с собственными идеями, изначально предназначавшимися для совсем другого проекта. Финальный вариант был совсем не похож на изначальный восьмистраничный набросок, но Кип не расстроился, поскольку, с его точки зрения, Нолан почти всегда придерживался озвученного Торном принципа. Торн категорически возразил режиссеру лишь один раз — когда Крис придумал сцену, где герои двигались быстрее света. Кип две недели доказывал, почему это совершенно невозможно, и добился своего.
Вместе с тем Кип понимал, что Крис снимает художественное кино, поэтому то и дело закрывал глаза на мелкие неточности, нужные для усиления драматизма, и следил лишь, чтобы фантазию Нолана не уносило слишком далеко. Получилось ли у него? Давайте разберемся.
Отношения между соавторами строились так: Нолан рассказывал, какую сцену хотел снять, а Торн решал, как объяснить ее с научной точки зрения
Пыльный мир и патогены
Начало «Интерстеллара» разворачивается на Земле будущего, которая выглядит крайне малопривлекательно. Новый патоген уничтожил все сельхозкультуры, кроме кукурузы, возникла угроза голода, правительства распустили армии и научные центры, а простые люди вынуждены становиться фермерами, чтобы прокормить себя. Словно этого мало, жители страдают от регулярных пылевых бурь, превративших большую часть США в «пылевой котел». Хуже того, патоген уничтожает запасы кислорода в воздухе, замещая его азотом, так что те, кто не умрёт от голода, банально задохнутся.
ПРЕТЕНЗИЯ: Постойте! Как один-единственный патоген мог уничтожить всю растительную жизнь? Как правило, подобные вещи влияют только на определенные виды растений, полностью выкашивая их популяцию. Те же заболевания, которые затрагивают сразу несколько видов, как правило, не настолько сильны.
История Земли знает примеры массовых вымираний, когда из-за резко изменившихся условий погибала большая часть живых существ. Так произошло, когда возникли цианобактерии, выделявшие кислород, который в те времена был настоящим ядом для большинства видов. Сейчас вполне может развиться похожий микроорганизм, который, например, будет выделять в атмосферу азот.
Есть и другой возможный сценарий: появление нового заболевания, которое поражает те основные разновидности растений, от которых мы зависим больше всего. Биологи не исключают такую возможность, хотя и находят ее крайне маловероятной.
Показанная в фильме ситуация с пыльными бурями для США не в новинку. В тридцатые в прериях США и Канады разразилась серия катастрофических пыльных бурь. Регион, ставший их центром — западная часть Канзаса, южного Колорадо, Техаса, Оклахомы и Нью-Мексико, — прозвали «Пылевым котлом» (Dust bowl)
КОНТРАРГУМЕНТ: Но зачем в такой ситуации сокращать расходы на науку? Их, наоборот, надо увеличивать, чтобы биологи вывели новые растительные культуры, обладающие иммунитетом к вирусу, изобрели прививку, противоядие или другой способ борьбы с напастью. Ведь именно так сейчас мы боремся с любой болезнью, имеющей даже малейший шанс вызвать пандемию. Помимо прочего, это же гигантский бизнес, где можно заработать огромные деньги. Куда выгоднее, чем выращивать кукурузу в Канзасе.
Возможно, такие попытки были, но потерпели неудачу. Даже сейчас есть болезни, вакцины от которых до сих пор не нашли, хотя разработки ведутся уже лет тридцать. Допустим, поначалу государства действительно тратили на поиски лекарства сотни миллионов, но затем поступления в казну прекратились, бюджеты иссякли, и финансирование пришлось отменить.
КОНТРАРГУМЕНТ: Но кислород-то куда из воздуха денется?
Кислород в атмосфере в основном появляется благодаря фотосинтезу растений. Если новый патоген повлияет именно на этот процесс, кислород перестанет быть возобновляемым ресурсом. Теперь посмотрим, как образуется углекислый газ: либо в процессе дыхания всех живых существ, либо в результате гниения органики, либо в виде промышленных выбросов предприятий и выхлопов автомобилей. Даже если после голода и экономического кризиса сократится население и уменьшатся выбросы в атмосферу, погибающая растительность будет гнить на полях. По некоторым оценкам, в процессе гниения будет поглощено около процента от оставшихся запасов кислорода. На его место придет угарный газ, который затруднит дыхание чувствительным людям и поднимет температуру воздуха градусов на десять. Не смертельно, конечно, но приятного мало.
Впрочем, надо признать, что подобный вариант развития событий маловероятен. Он используется в фильме не как предсказание будущего, а как сюжетный поворот, призванный заставить персонажей отправиться в космос.
Червоточина и «Эндюранс»
Воспользовавшись удачно подвернувшейся кротовой норой, NASA снаряжает межзвездную экспедицию на корабле «Эндюранс» в поисках нового дома для человечества. Хорошо, что возле Сатурна есть нора! Ведь в мире Купера путешествия со скоростью света невозможны, и к звёздам пришлось бы лететь тысячи лет.
ПРЕТЕНЗИЯ: Разве кротовые норы реальны? Неужели физики зарегистрировали хотя бы одну?
Нет, но наука допускает их существование или, по крайней мере, не отрицает его. А что не запрещено… В последнее время не без участия мистера Торна в космологии набирает популярность идея, что пространство — это не бескрайняя пустота, а своего рода материал, который поддается изменению, были бы нужные инструменты.
КОНТРАРГУМЕНТ: Допустим. Но для поддержания норы в рабочем состоянии требуются немалые количества отрицательной или экзотической материи. Да и для открытия норы требуется источник огромной гравитации типа Гаргантюа, а появление подобного в Солнечной системе погрузило бы ее в хаос.
И даже если бы кротовая нора появилась — например, из-за влияния Гаргантюа — то была бы дорогой с односторонним движением. Для обратного путешествия потребовался бы аналогичный источник гравитации с другой стороны.
Да, само появление норы — это необходимая вольность. В фильме герои предполагали, что кротовая нора была создана существами, живущими в пятимерном пространстве, чтобы указать нам путь к спасению.
Наука признаёт сам факт существования кротовых нор. Будут ли они достаточно большими и стабильными, чтобы ими можно было пользоваться для путешествий туда и обратно на огромные расстояния, — совсем другой вопрос
КОНТРАРГУМЕНТ: Профессор Бранд говорит, что кротовая нора появилась на орбите Сатурна за пятьдесят лет до событий «Интерстеллара». NASA разогнали за десять лет до начала фильма. То есть на протяжении сорока лет никто ничего не знал о появлении гравитационной аномалии в пределах Солнечной системы? Да толпы приверженцев теории струн выстроились бы очередями в Нобелевский комитет. Это же новость века!
С тех пор прошло полвека, о какой-то норе в космосе все успели забыть — проблем-то хватало. Помнит о ней только один сумасшедший дед, который живет под землей, косит под Кипа Торна и собирает космические корабли на коленке.
ПРЕТЕНЗИЯ: Кстати, о корабле! Зачем ракета-носитель выводила его на орбиту, если ему оказалось под силу взлетать с планет Миллер и Манна?
Во-первых, на орбиту выходил «Эндюранс», а на планеты космонавты садились в «Рейнджере» — челноке, пристыкованном к «Эндюранс». Во-вторых, на пути от Земли до Гаргантюа заправок нет, так что топливо надо экономить.
КОНТАРГУМЕНТ: Кстати, о топливе. На такую дорогу его требуется очень много. Почему ни на одном кадре с «Эндюранс» мы не видим гигантских топливных баков?
А вы уверены, что камера показала все отсеки? Зачем, к примеру, показывать грузовые трюмы, где ничего не происходит? Кроме того, на пути к Сатурну члены экспедиции могли экономить топливо при помощи гравитационных манёвров — разгоняться, замедляться или менять направление полета под действием гравитации небесных тел. Примерно так в конце девяностых годов NASA запускало зонд «Кассини». На его борту было недостаточно топлива, чтобы добраться до Сатурна, но в NASA рассчитали курс так, чтобы «Кассини» прошел по касательной орбит Венеры, Земли и Юпитера. Каждый такой маневр придавал зонду ускорение.
Чтобы добраться от Земли до Сатурна за два года, «Эндюранс» должен преодолевать в среднем 20 километров в секунду. Кип Торн считает, что с помощью маневров и увеличения эффективности ракетного топлива к концу XXI века человечеству будет под силу достичь скорости в 300 километров в секунду. Так что долететь до Сатурна за такое время вполне реально.
КОНТРАРГУМЕНТ: Но как они затормозили на орбите Сатурна и не улетели дальше? Мощи корабельных носовых двигателей тут явно бы не хватило.
Самих по себе, может, и не хватило бы, но с помощью очередных коррекций курса на орбите Сатурна — почему нет? Кроме того, не стоить забывать о кротовой норе, которая вполне могла повлиять на расположение гравитационных полей.
На съёмочной площадке Кип Торн сам писал на доске, принадлежащей героям, чтобы надписи были осмысленными
Жизнь на орбите чёрной дыры
Пройдя через кротовую нору, Купер и остальные попадают в конечную точку своего путешествия — планетную систему возле огромной черной дыры Гаргантюа. Это небесное тело — предмет особой гордости как Кипа Торна, так и мастеров по спецэффектам. При изображении дыры использовались вычисления, сделанные Торном специально для фильма. Получившийся результат ошарашил самого Кипа. Он догадывался, как должны в реальности выглядеть черные дыры, но компьютерная анимация превзошла все его ожидания.
ПРЕТЕНЗИЯ: Рядом с Гаргантюа не видно других небесных тел, кроме парочки планет. Откуда планеты Миллер, Эдмундса и Манна черпают тепло и свет?
Из аккреционного диска. Притяжение Гаргантюа так велико, что способно захватить целую звезду. Когда звезда движется прямо на черную дыру, ее судьба плачевна и предсказуема. Если же её орбита пролегает рядом с Гаргантюа, то притяжение черной дыры попросту разрывает небесное тело на части, а большая часть материи, ранее составлявшей тело звезды, попадает на орбиту Гаргантюа и формирует аккреционный диск. Он излучает свет, тепло и радиацию, так что вполне может заменить солнце.
КОНТРАРГУМЕНТ: Выходит, жить на этих планетах нельзя из-за высоких температур и радиации. Как же экипаж «Эндюранс» не поджарился, просто пролетая мимо?
Возможно, с момента, когда последняя звезда попала в гравитационные тиски Гаргантюа, прошло несколько миллионов лет. Тогда газ, составляющий диск, остыл до температуры в несколько тысяч градусов и уже не излучает такой сильной радиации, хотя продолжает давать достаточно света и тепла. Низкой температурой объясняется и блеклость диска.
Гаргантюа — самая достоверная чёрная дыра в истории кино. Но даже она отличается от реальной.
ПРЕТЕНЗИЯ: Откуда там вообще планеты взялись? Разве их не должно было засосать внутрь дыры?
На самом деле наука допускает существование возле гигантских черных дыр зон обычного времени и пространства, даже целых планетных систем, которые вращаются вокруг центральной сингулярности по сложным, но замкнутым орбитам.
ПРЕТЕНЗИЯ: Аккреционный диск выглядит неправдоподобно. Он должен быть несколько сплющенным и несимметричным. Кроме того, модель не учитывает эффект Допплера: один край диска должен отливать красным, другой — синим.
Да, тут Кристофер Нолан специально пошел против истины, чтобы не смущать зрителей. А еще он специально занизил скорость вращения черной дыры. Кроме того, учитывая расстояние от черной дыры до планеты Миллер, Гаргантюа должна занимать половину небосвода, а планета при таком раскладе находилась бы внутри аккреционного диска, так что он в основном был бы виден только с противоположной дыре стороны планеты.
Планеты Миллер и Манна
Первым делом астронавты отправляются на планету Миллер. Время там идёт замедленно — один час на ее поверхности равен семи земным годам.
ПРЕТЕНЗИЯ: Такое возможно только вблизи объектов, обладающих огромной массой, например, на орбите черной дыры. Но нужно находиться совсем рядом с дырой, практически над ее поверхностью. А стабильная орбита вокруг черной дыры должна превышать диаметр Гаргантюа как минимум трижды. Иначе планету Миллер давно бы засосало внутрь. С учетом показанных в фильме кадров время на поверхности планеты должно течь медленнее, чем на Земле, всего процентов на двадцать.
Это верно в отношении невращающихся черных дыр, но с Гаргантюа все обстоит по-другому. Гаргантюа — сверхмассивная вращающаяся черная дыра, что несколько меняет ее воздействие на окружающее пространство. При определенных условиях, скажем, если она будет вращаться очень быстро, а планета Миллер — располагаться достаточно близко к циркулярной орбите Гаргантюа, такое замедление времени возможно.
Правда, у вращающихся черных дыр есть предел скорости вращения, причем максимума они, как правило, не достигают. Чтобы на планете Миллер было такое замедление времени, Гаргантюа должна вращаться лишь чуточку меньше максимума. Это реально, хотя и маловероятно.
На планету Миллер должны регулярно падать огромные метеориты. Гаргантюа не всегда сможет поглощать космический мусор, чаще он будет попадать на орбиту и вращаться там. Если траектория астероида изменится под воздействием другого небесного тела, возможны столкновения
КОНТРАРГУМЕНТ: А как быть с приливными волнами? Они возможны, только если разница в гравитационном притяжении черной дыры на разных сторонах планеты очень велика. Но в таком случае планету просто разорвало бы на части!
На самом деле нет. Благодаря гигантским размерам Гаргантюа разница в притяжении черной дыры на разных сторонах планеты Миллер недостаточно велика. Тем не менее силы притяжения должно было хватить для деформирования планеты. Планета Миллер должна была выглядеть как эллипсоид, сжатый по бокам и вытянутый в длину. Кроме того, если бы планета вращалась вокруг своей оси, то силы притяжения Гаргантюа действовали бы в нескольких направлениях в зависимости от положения орбит. По фильму же мы видим, что все гигантские волны движутся примерно в одном направлении. Отсюда следует вывод, что планета Миллер всегда повёрнута к черной дыре одной и той же стороной.
Возможно и еще одно объяснение: из-за деформации планеты и притяжения Гаргантюа в определенных районах постоянно проходят землетрясения, вызывающие гигантские цунами.
КОНТРАРГУМЕНТ: Радиация, отсутствие привычного источника света и тепла — планета Миллер не выглядит подходящим местом для жилья. Неужели нужно было лететь на нее в первую очередь и неужели этой части экспедиции нельзя было избежать?
Разумеется, можно было. Планета Миллер никогда бы не стала бы первым кандидатом на место нового дома для человечества, если бы Купер или другие члены экипажа «Эндюранс» догадались использовать по назначению кучу научного оборудования, именно с этой целью доставленного на борт корабля. Информацию о пригодности планеты Миллер для жизни можно было получить прямо с орбиты при помощи телескопов и прочих приборов. Тех самых, которыми Ромили почти четверть века изучал саму чёрную дыру, пока остальные боролись с цунами.
Не спускаясь на планету, можно было бы провести ее изучение с безопасного расстояния, где временной лаг минимальный. Простой спектральный анализ здорово сэкономил бы топливо экспедиции и снизил бы накал страстей на экране. Кристоферу Нолану нужно было это замедление времени, чтобы показать, как растёт пропасть между отцом и дочерью.
В крайнем случае, если NASA так уж хотелось отправить на планету делегацию из мыслящих существ, вполне можно было бы послать в экспедицию экипаж, состоящий из одних роботов. Роботы способны выжить почти в любых условиях (судя по фильму — даже в черной дыре), они менее требовательны, не так капризны и легче переносят одиночество.
ПРЕТЕНЗИЯ: Насколько оправданны маневры Купера, которые он совершил перед посадкой на планете Миллер, чтобы избежать замедления времени и притяжения черной дыры?
Замедления времени он не избежал бы в любом случае — оно возрастает обратно пропорционально расстоянию от черной дыры. Но сэкономить время путем корректировки курса корабля благодаря гравитационному притяжению разных небесных тел еще как можно. В фильме Купер решает избежать притяжения Гаргантюа, разогнавшись до огромной скорости, а затем резко затормозить, попав в зону притяжения нейтронной звезды.
На самом деле подобным образом снизить скорость (и чтобы корабль и пассажиров при резком торможении не разорвало на кусочки) с помощью нейтронной звезды не удалось бы — для этого требуется небольшая черная дыра размером с Землю. Но Нолан был непреклонен насчёт количества черных дыр в фильме: одна, только одна!
***
Перенесемся на планету Манна. Действие разворачивается высоко над поверхностью, в небе которой висят гигантские ледяные облака.
ПРЕТЕНЗИЯ: Как возможно существование подобных облаков? И почему они не падают под собственным весом?
По-видимому, планета Манна вращается вокруг Гаргантюа по крайне сложной орбите и большую часть времени проводит вдали от черной дыры. Почему? Во-первых, до планеты Манна было чуть ли не дольше всего лететь, когда экипаж «Эндюранс» решал, откуда начать. Зато, когда Купер взлетает с планеты, «Рейнджер» оказывается совсем рядом с Гаргантюа. А во-вторых, на это намекают гигантские ледяные облака, которые замерзают на то время, пока планета удалена от аккреционного диска.
А не падают они благодаря особому виду магии. Киномагии. На самом деле они давно должны были рухнуть на поверхность.
Невесомые облака на планете Манна — одна из «натяжек» фильма
Падение в чёрную дыру
ПРЕТЕНЗИЯ: После взлета с планеты Манна «Эндюранс» захватывает притяжением Гаргантюа. Куперу удается спасти основной модуль, но сам он, робот ТАРС и «Рейнджер» проходят сквозь горизонт событий и падают в черную дыру. Как они пережили весь процесс? Их должно было или убить радиацией и температурой аккреционного диска, или они должны были спагеттицифицироваться — превратиться в вытянутую нить из-за разницы в притяжении разных частей тела.
Если Гаргантюа последний раз захватывала звезды в свой гравитационный капкан миллионы лет назад, то диск стал безопасным для случайных путешественников (и бесполезным для окрестных планет, к слову). Что касается спагеттификации, она опять же возможна в маленьких и невращающихся черных дырах. Размеры и скорость вращения Гаргантюа сводят разницу притяжений различных частей тела к нулю, так что превращения в спагетти можно не опасаться.
КОНТРАРГУМЕНТ: Разве это значит, что можно благополучно пережить падение в черную дыру?
Нет, конечно. Отправившись следом за ТАРСом, Купер подписал себе смертный приговор и сам это понимал.
КОНТРАРГУМЕНТ: Допустим, каким-то чудом Купер остался жив. Как он рассчитывал передать сигнал обратно домой? Ведь они испытывали трудности даже с передачей сигнала через кротовую дыру. Что уж говорить о черной дыре, из которой, как известно, не сбегает ничто.
Считалось, что притяжения черной дыры не может избежать ничто, даже свет. Но Стивен Хокинг доказал, что и черные дыры могут излучать элементарные частицы, преимущественно фотоны. Некоторые теории подразумевают, что информацию в принципе невозможно остановить, но единого взгляда на этот вопрос у ученых нет. Тем не менее они едва ли согласятся с тем, что из черной дыры может транслироваться сигнал, так что это, конечно, преувеличение.
ПРЕТЕНЗИЯ: Что это за гравитационные данные, без которых невозможно решение уравнения профессора Бранда?
Согласно фильму, данные были нужны профессору, чтобы подойти к пониманию гравитации и ее взаимодействия с квантовой механикой. Впоследствии это помогло бы поднять с Земли новые человеческие колонии. Разумеется, для решения таких проблем в реальной жизни прыжок в черную дыру не понадобится. И вряд ли такие данные можно передать столь короткой последовательностью сигналов.
ПРЕТЕНЗИЯ: Пройдя горизонт событий, Купер оказывается в тессеракте, четырехмерном гиперкубе, позволяющему измерять время как линейную величину и позволяющему общаться с Мёрф на любом отрезке её жизни. Это тоже научно?
С момента прыжка в черную дыру и до конца фильма сценарий перестает ориентироваться на науку и оперирует чистой воды спекуляциями. Да, учёные допускают существование других измерений, но их познание в трехмерном пространстве не представляется возможным. И уж конечно, нельзя научно доказать, что после прыжка в черную дыру неведомые силы перенесут человека в комнату его дочери. Все эти загадочные явления Нолан списывает на таинственных и загадочных «их», живущих в пятимерном пространстве.
В первоначальной версии сценария, ещё до переработки Ноланом, появлялась раса существ, живущих в пятимерном пространстве
***
Нолан снимал все-таки фантастику, а не документальное кино, поэтому имел право игнорировать кое-какие детали. «Интерстеллар» порой становился жертвой художественного замысла, визуальные решения делались для удобства зрителей и съемочной группы, а не для ученых. Тем не менее картина получилась куда более научной, чем большая часть современной кинофантастики. Задумайтесь: на каком еще сеансе нам вообще требовалось знать, как работает реальная астрофизика?
При создании этой статьи использовалась информация из книги Кипа Торна «Наука Интерстеллара»
Если вы нашли опечатку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Автор
Журналист, переводчик, издатель, лентяй. Любит писать лонгриды и заваливать сроки.
После просмотра фильма «Интерстеллар» многие люди стали критиковать его за некоторые «ляпы» с точки зрения физики.
Вопрос от пользователя
После просмотра фильма «Интерстеллар» многие люди стали критиковать его за некоторые «ляпы» с точки зрения физики. Одним из таких «ляпов» было то, что главный герой мог находиться вблизи сверхмассивной черной дыры, которая не оказала на него никакого влияния, тогда как, согласно мнению критикующих, он должен был погибнуть из-за приливных сил со стороны черной дыры. Так ли это? Какое приливное ускорение испытает человек массой 80 кг и ростом 180 см, находящийся вблизи горизонта событий черной дыры с массой 10 масс Солнца? Считать, что человек может выдерживать длительное время перегрузки не более 10 g.
Ответ от эксперта
Рассмотрим самый «критический» случай. Человек падает в черную дыру, и достиг уже ее гравитационного радиуса rg. Пусть M — масса черной дыры, а h — рост человека. Тогда между ногами и головой человека, если он падает вертикально, существует разница ускорений
Здесь мы учли малость величины h/rg и воспользовались приближенной формулой (1+x )n=1+nx , справедливой при малых x. Гравитационный радиус черной дыры вычисляется по формуле:
где c — скорость света. Тогда:
Итого, человек испытывает ускорение равное примерно 0.00002g, что, очевидно, не опасно. Значит, на более далеком расстоянии приливные силы от этой черной дыры также не опасны