Интерстеллар: наука за кадром

Прежде всего потому, что слова прекраснее картинок... и по другим многочисленным причинам. Сейчас перечислю с огромным удовольствием, исторгая, возможно, кровь из глаз всех людей, действительно понимающих в астрономии.
Автор - учёный, консультирующий съемочную группу фильма "Интерстеллар", он видел свою задачу в том, чтобы ничто в фильме не противоречило законам физики, а все межзвёздные приключения были научно обоснованы. Отважно! Лично мне трудно судить о том, насколько ему это удалось, но, видимо, получилось неплохо, во-всяком случае, сам автор доволен собой.
Сперва он сообщает несколько фактов о Солнечной системе, большинство которых я узнала от папы в младшем школьном возрасте. Папа фанател от звёздного неба, у нас был телескоп, я и сегодня способна найти кое-какие созвездия при хорошей погоде и в нужное время года. Так что я с нетерпением ожидала, когда мне поведают что-нибудь новенькое. И этот момент вскоре наступил! Ура!

"Все стремится существовать там, где оно медленнее всего стареет, и гравитационное притяжение направлено именно туда"

По-моему, именно такие фразы делают людей моего типа счастливыми, даже если не понимать ни слова. Впрочем, здесь тот редкий случай, когда все малопонятные вещи снабжены подробными рисунками. При желании можно изготовить собственную модель из пластилина.
Смысл фильма и книги в том, что гравитационные сигналы могут путешествовать назад во времени. Силы гравитации способны передавать сообщения в прошлое нашей браны (реальности), раз уж настоящее путешествие в собственное прошлое невозможно.
Путём сложных манипуляций с искривлённым пространством и временем, герои фильма, космонавт и его дочь, физик, спасают человечество от гибели. Как? Посредством гравитационного месседжа, передав в прошлое решение уравнения, позволяющего совершать межзвёздные путешествия в сроки, соизмеримые с человеческой жизнью. Для пущей кинематографичности главный герой присутствует тоже, сидя внутри высокотехнологичного тессеракта (он же четырёхмерный куб), чтобы обеспечить ту самую передачу информации в прошлое и спасти самих себя. Одной мне кажется, что тут нарушаются причинно-следственные связи? Вроде бы это, как если бы Ньютон влез на дерево, чтобы сбросить яблоко себе на голову? Нет? Ну ладно.
Помимо парадоксов, книга содержит множество вещей, которые нам, в процессе заработка на хлеб отдалившихся от физики людям, неизвестны.
Больше всего меня поразил тот факт, что машина времени - штука тривиальная, практически повседневная. Был проведён иэкперимент

для сравнения скорости течения времени в подвале 22-метровой башни Гарвардского университета со скоростью его течения на вершине этой же башни. Эксперимент был отменно точным: достаточно точным, чтобы определить разницу с погрешностью до 0,0000000000016 секунды (1,6 триллионной доли секунды) в день. Примечательно, что полученная разница превысила предел точности в 130 раз, в полном соответствии с теорией относительности: время в подвале текло на 210 триллионных долей секунды в день медленнее, чем наверху башни.

И стало как-то понятно, почему толкиеновские хоббиты живут 150 лет. В норках потому что. Не последовать ли мне их примеру? Ведь

На высоте 20 000 километров время течет на 40 микросекунд в день быстрее, чем на Земле, и спутники должны это компенсировать. Они замеряют время с помощью встроенных часов, а затем, перед передачей сигнала на телефон, «замедляют» его, подгоняя под скорость земного времени.

Забавно.
В книге всё о Чёрных Дырах, что вы хотели о них знать, но стеснялись спросить, в том числе о том, почему всё туда не сваливается. И о том, как можно достичь околосветовой скорости, хоть и не прямо сейчас. Загадана отличная загадка о том, как затормозить разогнавшийся подобным образом корабль!
Словом, прекрасная вещь для человека с воображением, которому нравятся звезды, загадки и тессеракты.
Вот, кстати, что-то вроде того:

Да...да...еще, да, не останавливайся...глубже, еще...еще, ааах!

Скажите как давно вы получали оргазм от....физики? Точнее астрофизики? И такое вообще было в вашей жизни? Скажу честно в моей жизни это впервые.
Давайте я опишу вам себя для того, чтобы стало понятнее, как же так могло случится. Со школьных лет мой самый не любимый предмет - это физика. Единственный раздел физики, который интересовал меня хоть немного - это атомная физика. И по окончанию школы, все пути, где был намек на изучение физики, были для меня под запретом. Я не только не любила этот предмет, я откровенно его не понимала. Посему мой выбор пал на медицину, где в мое время злосчастная физика отсутствовала в дисциплинах для поступления. А изучении этого кошмара заняло лишь год, который был не столь обременителен.
Теперь ближе к теме. Скажите вы часто смотрите в звездное небо, пытаясь угадать, что в нем скрывается, что там, в черной пустоте с горящими мериадами звезд? Насколько вам интересен космос со всеми его загадками?
Мне космос был всегда интересен с точки зрения наличия внеземной разумной жизни. "Секретные материалы", маленькие зеленые человечки, Малдер, Скалли, "I want to belive" и все такое прочее. Не слишком глубой интерес, про познания и говорить не хочу.

Недавно прочитанная книга Криса Хэдфилда "Руководство космонавта по жизни на земле" открыла мне глаза на мир космонавтов, их подготовку, жизнь и сложность космических полетов. Я была поражена тем что узнала, мне было интересно, но ничего похоже на то, что вызвала во мне книга Торна не было и близко.

А теперь вернемся к Кипу и его "Интерстеллар". Вы можете отнести себя к поклонникам данного фильма? Я определенно нет. Фильм я посмотрела специально перед чтением книги, надо же понимать, о чем будешь читать. Да, было неплохо, довольно интересно, но ничего особенного. Красивые спецэффекты, умные мысли, интрига, но не более. А в некоторых местах мне было скучновато и они показались мне затянутыми. После таких впечатлений энтузиазма читать книгу у меня было мало. Именно поэтому я была столь удивлена своим эмоциями.

В своей книге Кип Торн, довольно известный физик, изучающий физическую природу космоса, рассказывает о том, как создавался "Интерстеллар", что он из себя представляет, но самое главное, он приоткрывает широкому кругу читателей краешек занавеса ведущего в мир сотворения Вселенной! И именно свет проникающий сквозь маленькую щелку довел мой мозг до состояния физического экстаза, да так, что мне действительно хотелось стонать и кричать, да, да, еще, как героине фильма для взрослых. Я никогда не могла подумать, что законы физики и устройство вселенной со всеми ее загадками, червоточинами, черными дырами, планетами, системами, звездами могут быть такими захватывающими. Мне не так интересен сам фильм, как обьяснения Кипом происхождения черных дыр, червоточин, многомерности нашей вселенной, балка, браны! Видите какие умные слова я теперь знаю! Я не могу сказать, что мне все было понятно, вовсе нет, над чем то пришлось ломать голову так, что мозг трещал, но это тоже своего рода удовольствие - пытаться понять то, что лежит за гранью твоего сознания! Теперь глядя в звездное небо я гадаю, что может быть там, за границами нет, не нашей галактики и даже не нашей вселенной, а за границами той огромной вселенной, которая бесконечно расширяется в пространстве. Все сложные материи, сингулярности, строение черных дыр и законы, которым подчиняются планеты в фильме и реальности, Кип объясняет так, что даже такая физическая тупица как я могу себе вообразить. Множество фото, рисунков "от руки", которые и я обычно рисую себя для упрощения понятия новых тем, делают книгу не просто мегаинтересной, но и понимаемой! Это не просто популяризация науки, по пути которой мы идем и это вовсе не астрофизика для чайников - это сложный мир, в который отныне есть путь не только людям с мегамозгом, но и простым гражданам, которые с трудом понимают, с помощью каких сил брусок скатывается по наклонной плоскости. И это вам говорит человек, который абзацем ранее писал что "Интерстеллар" местами был скучноват! А представьте себе, что испытают от этой книги фанаты фильма, когда узнают насколько он реален! Все эффекты, все законы, даже уравнения на доске профессора Брэнда - все это было создано учеными! И симбиоз режиссера и мира науки дало такой великолепный результат! Не просто вымысел и фантасмагория, а вполне обоснованные предположения! Просто представьте, что все это могло произойти, произошло, произойдет в реальности! Нашей реальности! Если бы мы только могли это видеть! Это действительно круче чем секс, понять то, как работает мир, в котором мы явлеемся не более чем песчинкой. Просто попытаться объять мозгом необъятные просторы космоса и знаний тех людей, кто проник в них глубже, чем мы.

В детстве я, глядя в звездное небо, часто пыталась воображить следующую цепочку. Вот я, маленькая девочка, сижу на стуле посреди дороги, глядя в звездное небо. Почему я сижу на стуле ночью посреди дороги меня мало волновало. Я сижу на стуле на большом континенте под названием Евразия. Этот континет находится на крупной планете Земля. В совю очередь, весьма не маленькая планета Земля - это часть солнечной системы. А громадная солнечная система - это всего лишь часть, огромной галактики Млечный путь. Которая опять же в свою очередь, является лишь одной из многих миллиардов галактик находящихся в целой Вселенной. Которая в свою очередь лишь часть нашей браны, расположенная, в поистине неохватываемом балке, который в свою очередь... Вот здесь мое воображение начинает сдавать. А у той маленькой девочки, которая представляла себя на стуле посреди дороги под звездами воображение, всегда не вмеру буйное, начинало выдыхаться где-то на уровне Галактики.

Возможно именно поэтому попытка проникнуть за грань собственного понимания Космоса и вселенной вызвала у меня такое чувство реального физического оргазма. Физического, от слова "физика", а вовсе не физиология. И я искренне желаю, чтобы автор продолжал не останавливаясь и проникал все глубже, ведь получив однажды подобный экстаз, очень сложно остановиться! Да и не хочется если честно. Поэтому я рекомендую всем и каждому, мало-мальски интересующемуся космосом вступить в сложные, но увлекательные отношения с данной книгой и получить свою порцию физического оргазма!

Круто! По-настоящему круто!
Книга в 128 раз интереснее, чем фильм: отдам не глядя 128 любых мелодрам за одну эту книгу. Могу и больше. Отдал бы бесконечное количество, но это запрещает общая теория относительности.
Муза научно-популярной литературы явно посетила Кипа Торна при написании книги. Так рассказать и так изящно проиллюстрировать пятимерное пространство и гравитационные потенциалы -- это надо уметь! Это мало кому дано.
У Кипа Торна получилось так же просто, как в своё время у Коровьева:

— Самое несложное из всего! — ответил он. — Тем, кто хорошо знаком с пятым измерением, ничего не стоит раздвинуть помещение до желательных пределов. Скажу вам более, уважаемая госпожа, до черт знает каких пределов!

Главное достоинство фильма без сомнения физика. На проработку физики ушло столько ресурсов, что на мелодраму сил явно не хватило.
Без объяснений Кипа Торна, просто глядя на экран, я не заметил и десятой части показанных физических деталей. Надо снять ещё и фильм по книге -- не художественный, а научно-популярный с явным показом и разъяснением физики (и ботаники с геологией тоже). Для этого двух с половиной часов, пожалуй, маловато будет.

В книге есть над чем подумать. Подозреваю, до мелочей во всём разобраться сможет разве что профессиональный астрофизик. Например, я раздумывал вот над этой фразой:

Когда вы встретитесь с сингулярностью, ваши общие растяжение и сжатие будут конечны, но скорости, с которыми вас растягивает и сжимает (крутизна трех кривых), будут бесконечны.

Так и не понял. То ли надо скорость заменить на ускорение, то ли в разорванном пространстве сингулярностей скорость таки может быть бесконечной... Бог знает.
Про падающие и особенно вылетающие сингулярности не врубился совсем: это выходит за пределы моего понимания и даже воображения.

Однако я теперь много лучше понимаю качественно, что и как бывает в окрестностях чёрной дыры и что может быть за её горизонтом событий.
Знаю теперь, что в окрестностях чёрной дыры планеты не обязаны двигаться по эллиптическим орбитам.
Знаю также, почему планета Миллер не синхронизировала своё вращение, как Луна с Землёй, несмотря на бешеные приливы.
Неожиданно понял, зачем ставят эксперименты по измерению гравитации на малых расстояниях. Думал, просто из любопытства, оказывается, нет. Если закон обратных квадратов будет нарушаться, это послужит признаком присутствия дополнительного измерения где-то "рядом" с нашим пространством, что в свою очередь прибавит веса некоторым разрабатываемым теориям квантовой гравитации (а это, как известно, первоочередная задача сегодняшней физики).

Не получил ответов на два вопроса, которые возникли при просмотре фильма.
Во-первых, некие драматичные события происходят на Земле и одновременно другие, не менее драматичные, в окрестностях чёрной дыры Гаргантюа. Как можно говорить в таких условиях об одновременности? Кип Торн этого либо не объяснил, либо я не его не понял.
Во-вторых, в книге ясно сказано, что физически, телесно вернуться в прошлое невозможно, можно только посмотреть на наше пространство "со стороны", из пятого измерения (из балка). Можно послать из балка гравитационный сигнал в прошлое -- это пожалуйста, но не более того. ОТО же учит нас, что на путешествие до горизонта событий требуется бесконечное время по часам стороннего наблюдателя. Между тем Купер после всех своих приключений успевает повидаться с лежащей на смертном одре своей престарелой дочерью... Кип Торн рассказал на эту тему так много всего, что обоснование этого факта где-то благополучно затерялось.

Так или иначе, а книга мне очень понравилась. Давно не читал такого качественного научпопа. Даже технические детали в самом конце просмотрел. Там автор приводит оценки размеров, расстояний, масс, времён и прочих деталей, присущих показанному в фильме миру. Даже это мне было интересно, вот как!

Позавидовал американским студентам-физикам. Вот их по-настоящему учат как следует, не то что наших. Автор всё время ссылается на полученные ими серьёзные научные результаты вроде таких:

В 1971 году Билл Пресс, мой студент в Калтехе, обнаружил, что черные дыры могут вибрировать на особых резонансных частотах, подобно тому как это происходит со скрипичной струной.
[...]
Год спустя еще один мой студент, Саул Теукольский, с помощью законов теории относительности вывел математическое описание резонансных колебаний для вращающейся черной дыры (вот главное преимущество преподавания в Калтехе — у нас не студенты, а гении!). Применяя уравнения Теукольского, мы, физики, можем вычислить резонансные частоты черной дыры, однако если дыра вращается очень быстро (как Гаргантюа), решение сильно усложняется. Усложняется настолько, что это удалось сделать лишь спустя 50 лет — команде ученых, ведущие роли в которой играли Хуан Янг и Аарон Циммерман, как можно догадаться, студенты Калтеха.

Это вам, друзья, не "Сколтех" и не музыкально-спортивно-развлекательный центр "Сириус" в Сочи, что бы о них ни говорили в телике.

Книга сильная!
Не уверен, что она для всех. Всё-таки её надо читать внимательно и разбираться с каждой иллюстрацией (коих там сотни), в метро это точно не прокатит. Зато, если разобраться, можно серьёзно улучшить понимание того, как на самом деле работает наш физический мир, а также познакомиться с тем, как он может работать в условиях, лежащих за границами современного научного консенсуса.
Тем, кому интереснее, как работает мир психологический, можно ограничиться фильмом (хотя для этого есть фильмы и получше).

=========
Спасибо С.Б.Попову: он порекомендовал эту книгу в своей книге "Все формулы мира" :)