В книге «Интерстеллар. Наука за кадром» Кип Торн, ученый-физик и консультант картины «Интерстеллар», рассказывает о тайнах Вселенной: чтение для любознательных и ответы на вопросы для тех, кто смотрел фильм.

Interstellar

Interstellar

Саморазвитие — это не только про характер, привычки и личность. Кругозор, знания и представления об устройстве мира дополняют картину, словно яркая деталь, добавленная великим художником к своему творению. Я мыслю — следовательно, существую. Как далеко простирается ваша мысль?

Летит ли она сквозь звезды к окраинам Вселенной? Пронизывает ли время и пространство, проникает ли в суть вещей? В книге «Интерстеллар. Наука за кадром» Кип Торн, ученый-физик и консультант картины «Интерстеллар», рассказывает о тайнах Вселенной: чтение для любознательных и ответы на вопросы для тех, кто смотрел фильм.

Узнаете вы и о том, как это — работать в Голливуде, общаться с такими знаменитостями, как Стивен Спилберг, Кристофер Нолан, Мэтью Макконахи, Энн Хэтэуэй, и участвовать в создании культового фильма.

Как искривляется время, или живите этажом ниже, чтобы быть всегда моложе.

Эйнштейн бился над загадками гравитации пять лет. Наконец его посетило гениальное озарение. Он понял, что массивные тела вроде Земли или черных дыр могут искривлять время. Проверить это удалось спустя полвека после открытия ученого.

Искривление времени — причина гравитации. На Земле замедление времени составляет лишь несколько микросекунд в день, поэтому силы гравитации здесь умеренные. А у черной дыры, где время почти не движется, гравитация настолько огромна, что даже свет не может ее преодолеть.

 

Interstellar - межзвездный

Черная дыра Гаргантюа и планета Миллер, на которой время чрезвычайно замедлено: один час равен семи земным годам, — иллюстрация из книги.

Ученые сравнили скорости течения времени в подвале 22-метровой башни Гарвардского университета со скоростью его течения на вершине этой же башни. Оказалось, что время в подвале текло на 210 триллионных долей секунды в день медленнее, чем наверху башни.

Что мы увидим, когда подлетим к черной дыре

Никто и никогда не видел, как выглядит черная дыра. Но астрофизики описали ее вид при помощи уравнений. Черная дыра искривляет лучи света, чудовищного искажая вид звездного неба. Этот эффект называется «гравитационным линзированием», поскольку оно изменяет изображение подобно линзе (ну, или кривому зеркалу в парке аттракционов).

Гравитационное линзирование

Гравитационное линзирование. Звезды вблизи тени Гаргантюа. Черная дыра искривляет лучи света, идущие от каждой из звезд, поэтому галактика приобретает совершенно другой вид, — иллюстрация из книги.

У астрономов есть твердое, основанное на наблюдениях, убеждение, что черные дыры (включая и гигантские черные дыры вроде Гаргантюа) существуют во Вселенной. Они уже наблюдали гравитационные линзы, образованные пусть не черными дырами, но другими объектами.

Работа GPS и замедление времени

Спутники «замедляют» время, прежде чем передать сигнал на ваш смартфон. Представляете? Дело в том, что GPS работает благодаря радиосигналам от 27 спутников, вращающихся вокруг Земли на высоте 20 000 километров. Но там время отличается от земного!

Обычно с Земли «просматривается» от 4 до 12 спутников. Их радиосигналы сообщают смартфону координаты спутника и время отправки сигнала, на основе чего он определяет свое местоположение. Но этот способ дал бы ошибку, если б время отправки сигналов передавалось бы на Землю по времени спутников — ведь там время течет на 40 микросекунд в день быстрее.

Спутники замеряют время с помощью встроенных часов, а затем, перед передачей сигнала на телефон, «замедляют» его, подгоняя под скорость земного времени.

Эвакуация колоний с Земли

В начале фильма, когда Купер, главный герой фильма, впервые оказывается на секретном объекте NASA, ему показывают гигантскую цилиндрическую станцию, построенную, чтобы доставить тысячи людей на другую планету. Но как ее запустить в космос?

Космическая колония.

Космическая колония. Купер видит из окна, как дети играют в бейсбол внутри космической колонии далеко за пределами Земли. — иллюстрация из книги.

Если ученые когда-нибудь получат квантовые данные из черных дыр, то смогут узнать, как уменьшить притяжение Земли. Если оно станет в тысячу раз меньше нормального значения — пусть всего на один час, — то ракетные двигатели смогут вывести в космос огромные колонии. Правда, земное ядро расширится, вздыбливая поверхность Земли. Пока колонии будут подниматься в космос, повсюду пройдут мощнейшие землетрясения и цунами, сея на планете хаос — ужасная цена для Земли.

Когда же гравитация вернется к прежнему значению, Земля сожмется до своего обычного размера, что вызовет новые землетрясения и цунами. Однако человечество будет спасено.

Измерения Вселенной и путешествие в прошлое

Пространство Вселенной обладает тремя осями координат: «верх — низ», «восток — запад» и «север — юг». Но чтобы пообедать с подругой, придется договориться не только о месте встречи, но и о времени.

Но при этом время отличается от пространственных измерений. Мы можем двигаться на запад или на восток — куда захотим, туда и пойдем. Однако явившись к тому самому обеду, мы не можем внезапно перенестись во времени назад. Как бы мы ни старались, единственный путь — двигаться во времени вперед, и законы теории относительности гарантируют это.

Зато законы теории относительности допускают возврат во времени «обходным маневром»: улететь в космос и вернуться раньше собственного отлета.

multiple measurements

Сюда Купер попадает из черной дыры и обнаруживает, что это спальня его дочери Мёрф, только необычная — из-за множества измерений. Выталкивая книги, он использует гравитацию и передает сообщения в прошлое — маленькой Мёрф. — иллюстрация из книги.

Искривление пространства

Эйнштейн понял: если массивные тела способны искривлять время, то должно искривляться и пространство. Однако тогда, в 1915-м году, уровень технологий оказался слабоват — потребовалось 60 лет, чтобы проверить догадку.

Искривление пространства играет в «Интерстеллар» важнейшую роль. Без него не могло бы существовать червоточины, соединяющей Солнечную систему с далеким участком Вселенной, где находится Гаргантюа.

В 1976-1977 годах ученые передавали радиосигналы двум космическим аппаратам — «Викинг-1» и «Викинг-2» — на околомарсианской орбите. Те усиливали сигналы и отправляли их на Землю, где замерялось общее время пути сигналов туда и обратно. Радиосигналы проходили сначала вдалеке от Солнца, затем рядом с Солнцем, затем снова вдалеке.

Если бы пространство было ровным, как лист бумаги, время пути сигнала менялось бы плавно и монотонно. Но этого не произошло. Следовательно, всему виной искривление пространства вблизи Солнца.

Электромагнитная волна и отклонение ее траектории вблизи массивного тела

Электромагнитная волна и отклонение ее траектории вблизи массивного тела

Что еще интересного в книге:

  • Законы, управляющие Вселенной.
  • Анатомия черных дыр.
  • Объяснение сложных моментов фильма «Интерстеллар».
  • Болезнь растений, которая может погубить человечество.
  • Межзвездные перелеты.
  • Четвертое и пятое измерения.
  • Гравитационные аномалии.
  • Передача сообщений в прошлое.
  • Сингулярности.
  • Эвакуация колоний с Земли и многое другое.

«Интерстеллар» раскроет невероятные факты о гравитации, черных дырах, пятом измерении и других потрясающих явлениях.

 


 

Информация для статьи взята из открытых источников: Интернет ресурс «Издательство МАНН, ИВАНОВ И ФЕРБЕР». Описание к книге: «Интерстеллар. Наука за кадром».

Written by maxim