Кругозор
Время и гравитация в «Интерстеллар»: рассказывает Кип Торн
29 июля 1 020 просмотров
Кругозор
Время и гравитация в «Интерстеллар»: рассказывает Кип Торн
29 июля 1 020 просмотров

Антон Бахарев
Антон Бахарев

Чтобы поддерживать в научно-фантастическом фильме нужный уровень напряжения, зрителям нужно разъяснить законы игры, дать им «набор правил» для фильма. Четко определить, что допустимо с точки зрения законов физики и уровня развития технологий во времена, когда происходит действие фильма, а что нет. Если правила не очевидны, зритель вправе ждать, что героя внезапно спасет какое-нибудь чудо, и грамотно нагнетать напряжение не удастся.

Разумеется, нельзя говорить прямо: «Вот набор правил для этого фильма…» Правила нужно сообщать ненавязчиво и естественно. Кристофер Нолан в этом мастер — он доносит правила через диалоги персонажей. Когда вы будете пересматривать «Интерстеллар» (разве можно от этого удержаться?), обратите внимание на те диалоги, что как бы невзначай очерчивают правила. А мы расскажем о некоторых подробностях знаменитого фильма по книге Кипа Торна «Интерстеллар: наука за кадром».

Правила Кристофера Нолана о путешествиях во времени

Как выясняется, путешествия назад во времени подчиняются законам квантовой гравитации, которые практически неизвестны, поэтому физики точно не знают, что здесь допустимо, а что нет. Крис принял два решения относительно путешествий во времени; это и есть его набор правил:

Правило 1. Физические объекты и поля с тремя пространственными измерениями, такие как люди и лучи света, не могут перемещаться назад во времени из одного места нашей браны в другое, и то же касается информации, которую они переносят. Это недопустимо с точки зрения законов физики или действительного искривления пространства — времени, независимо от того, привязаны ли объекты к нашей бране или путешествуют в трехмерной грани тессеракта через балк с одного места нашей браны в другое. Так, в частности, Купер не может переместиться в собственное прошлое.

Правило 2. Силы гравитации способны передавать сообщения в прошлое нашей браны.

Правило 1 добавляет фильму драматичности. Пока Купер задерживается возле Гаргантюа, Мёрф становится все старше и старше. Поскольку возможности вернуться назад во времени нет, нарастает угроза, что Купер никогда уже не встретится с Мёрф.

Правило 2 дает Куперу надежду, что с помощью гравитации он сможет передать квантовые данные назад во времени — передать юной Мёрф, чтобы она решила уравнение профессора и эвакуировала человечество с Земли.

Как обыгрываются это правила в «Интерстеллар»?


Кип Торн и Кристофер Нолан на съемочной площадке в декорациях управляющего модуля «Эндюранс». Фото из книги

Сообщения для Мёрф

В тессеракте Купер действительно путешествует назад относительно времени нашей браны: из времени, в котором Мёрф уже старая женщина, во время, когда ей всего десять лет. Он делает это в том смысле, что, глядя на одну из спален в тессеракте, видит Мёрф десятилетней. Также он может передвигаться вперед и назад относительно времени нашей браны (времени в спальне) — в том смысле, что он может наблюдать Мёрф в различные моменты времени в ее спальне, выбирая, в какую из спален заглянуть. Это не противоречит правилу 1, поскольку Купер не возвращается в нашу брану. Он остается снаружи ее и видит Мёрф благодаря лучам света, которые движутся вперед во времени, от Мёрф к нему.

Но так же как он не может вернуться в нашу брану во времена десятилетней Мёрф, Купер не может посылать Мёрф лучи света — это нарушило бы правило 1. Свет может принести ей информацию из личного настоящего Купера, которое для нее является будущим, — информацию из времени, когда она уже старая женщина, информацию, которая в таком случае будет передана назад во времени из одного места нашей браны в другое. Поэтому между десятилетней Мёрф и Купером в тессеракте должен быть своего рода односторонний пространственно-временной барьер, подобный горизонту событий черной дыры: свет может идти от Мёрф к Куперу, но не от Купера к Мёрф.

Мировые линии

Однако Купер выясняет, что гравитация способна преодолеть этот односторонний барьер. Гравитационные сигналы могут путешествовать назад во времени, от Купера к Мёрф. Сначала мы видим, как Купер в отчаянии выталкивает книги с полки в спальне.

Вспомните стержни — набор вертикальных сечений спальни Мёрф. Каждый объект в комнате, например книга, — составляющая этого стержня. В сущности, у книги есть собственный стержень, двигающийся вперед во времени по синей стрелке — как составная часть стержня целой комнаты.

На сленге физиков такой стержень называется мировой трубкой книги.

А стержень каждой частицы вещества книги физики называют мировой линией этой частицы. Посему мировая трубка книги — это пучок мировых линий всех частиц, из которых книга состоит. Тонкие линии, которые в фильме идут вдоль стержней, — это мировые линии частиц вещества в спальне Мёрф.


Купер толкает мировую трубку книги (Кадр из «Интерстеллар», опубликован в книге с разрешения «Уорнер Бразерс»)

Купер снова и снова бьет кулаком по мировой трубке книги, порождая гравитационную силу, которая путешествует назад во времени, к тому моменту в спальне Мёрф, который Купер видит перед собой, и именно в тот момент гравитация толкает мировую трубку. В результате мировая трубка сдвигается — Купер воспринимает это движение как мгновенный отклик на свои действия. Движение становится волной, которая распространяется влево и вниз по трубке. Когда это движение достигает достаточной силы, книга падает с полки.


Мировая трубка книги в стержне спальни Мёрф. Книга и мировая трубка на рисунке гораздо больше, чем должны быть в действительности (Набросок Кипа Торна от руки)

Когда Купер получает от ТАРСа квантовые данные, он уже осваивает новый способ передачи сообщений. Мы видим, как он сдвигает пальцем мировую трубку секундной стрелки часов. Эти движения порождают в прошлом гравитационную силу, которая заставляет стрелку часов подрагивать, передавая квантовые данные азбукой Морзе.

Когда сорокалетняя Мёрф возвращается в свою спальню через три десятка лет, она видит, что секундная стрелка все еще вздрагивает, снова и снова воспроизводя закодированные квантовые данные, которые Купер с таким трудом ей передал.

По материалам книги «Интерстеллар: наука за кадром».

Обложка поста — кадр из «Интерстеллар», опубликован в книге с разрешения «Уорнер Бразерс».

Рубрика
Кругозор

Похожие статьи