Kako se zvala crna rupa u međuzvezdanom? Nauka u filmu "Interstellar": crvotočine, crne rupe, prostor-vrijeme. Nema planova za sletanje na druge planete
Dom Nedavno objavljeni vizuelno uzbudljiv film Inrestellar baziran je na stvarnosti naučni koncepti
, kao što su rotirajuće crne rupe, crvotočine i dilatacija vremena.
Ali ako niste upoznati s ovim konceptima, možda ćete biti malo zbunjeni dok gledate.
U filmu tim istraživača svemira kreće na ekstragalaktičko putovanje kroz crvotočinu. S druge strane, oni se nalaze u drugom solarnom sistemu sa rotirajućom crnom rupom umjesto zvijezde.
Oni su u utrci sa prostorom i vremenom kako bi završili svoju misiju. Ova vrsta svemirskog putovanja može izgledati malo zbunjujuće, ali se zasniva na osnovnim principima fizike.
Evo 5 najboljih koncepata fizike koje trebate znati da biste razumjeli Interstellar.
VEŠTAČKA GRAVITACIJA
Najveći izazov sa kojim se mi ljudi suočavamo tokom dugotrajnog svemirskog putovanja je bestežinsko stanje. Rođeni smo na Zemlji i naša tijela su se prilagodila određenim gravitacijskim uvjetima, ali kada smo dugo u svemiru, naši mišići počinju da slabe.
Sa ovim problemom suočavaju se i likovi u filmu Interstellar.
Kako bi se izborili s tim, naučnici stvaraju umjetnu gravitaciju u svemirskim letjelicama. Jedan od načina da to uradite je da pokrenete svemirski brod, baš kao u filmu. Rotacija stvara centrifugalnu silu koja gura predmete prema vanjskim zidovima broda. Ovo odbijanje je slično gravitaciji, samo u suprotnom smjeru.
Ovo je oblik umjetne gravitacije koji doživljavate kada se vozite oko krivine malog radijusa i osjećate se kao da ste gurnuti prema van, dalje od središnje točke krivine. U svemirskom brodu koji se vrti, zidovi postaju vaš pod.
2
ROTIRAJUĆA CRNA RUPA U SVEMIRU
Astronomi su, doduše indirektno, uočili rotirajuće crne rupe u našem svemiru. Niko ne zna šta se nalazi u centru crne rupe, ali naučnici imaju ime za to: singularnost.
Ovaj proces izobličenja naziva se "inercijalno uvlačenje okvira" ili efekat Lense-Thirringa, i utiče na to kako će crna rupa izgledati tako što izobličuje prostor, i još važnije prostor-vrijeme oko nje. Crna rupa koju vidite u filmu prilično je bliska naučnom konceptu.
3
Svemirski brod Endurance ide prema Gargantui, izmišljenoj supermasivnoj crnoj rupi koja je 100 miliona puta veća od mase Sunca.
Udaljeno je 10 milijardi svjetlosnih godina od Zemlje i oko njega kruži nekoliko planeta. Gargantua se okreće sa zapanjujućih 99,8 posto brzine svjetlosti.
Garagantuin akrecijski disk sadrži gas i prašinu sa temperaturom Sunčeve površine. Disk opskrbljuje planete Gargantua svjetlošću i toplinom.
4
Složen izgled crne rupe na filmu je zbog činjenice da je slika akrecionog diska izobličena gravitacionim sočivima. Na slici se pojavljuju dva luka: jedan se formira iznad crne rupe, a drugi ispod nje.
WORMHOLE
5
Crvotočina ili crvotočina koju koristi ekipa u Interstellaru je jedan od fenomena u filmu za koji nije dokazano da postoji. Hipotetički je, ali vrlo zgodan u zapletima naučnofantastičnih priča u kojima morate savladati veliku svemirsku udaljenost.
Samo što su crvotočine neka vrsta najkraćeg puta kroz svemir. Svaki objekat sa masom stvara rupu u prostoru, što znači da se prostor može rastegnuti, savijati, pa čak i savijati.
Crvotočina je poput nabora u tkivu prostora (i vremena) koji povezuje dva veoma udaljena regiona, što pomaže svemirskim putnicima da putuju na velike udaljenosti u kratak period vrijeme.
Zvanični naziv za crvotočinu je "Ajnštajn-Rozenov most", kako su ga prvi predložili Albert Ajnštajn i njegov kolega Nejtan Rozen 1935. godine.
6
U 2D dijagramima, otvor crvotočine je prikazan kao krug. Međutim, kada bismo mogli vidjeti crvotočinu, ona bi izgledala kao sfera.
Na površini sfere bio bi vidljiv gravitaciono iskrivljeni pogled na prostor sa druge strane "rupe".
Dimenzije crvotočine u filmu: 2 km u prečniku, a udaljenost prijenosa je 10 milijardi svjetlosnih godina.
GRAVITACIJSKO ODLAGANJE VREMENA
7
Gravitaciona dilatacija vremena je pravi fenomen posmatrano na Zemlji. Nastaje jer je vrijeme relativno. To znači da različito teče za različite koordinatne sisteme.
Kada ste u jakom gravitacionom okruženju, vrijeme vam teče sporije u odnosu na ljude u slabom gravitacijskom okruženju.
Ako ste u blizini crne rupe, kao u filmu, vaš koordinatni sistem, a samim tim i vaša percepcija vremena, drugačiji je od onoga na Zemlji. To je zato što je gravitaciona sila crne rupe jača što ste joj bliže.
Prema Ajnštajnovoj jednačini, vreme se kreće sporije u višim gravitacionim poljima. Ista stvar se dešava na planeti blizu crne rupe: sat otkucava sporije nego na svemirskom brodu koji kruži dalje.
Prisustvo mase savija membranu, poput gumenog lima.
Ako se u jednoj tački koncentriše dovoljno mase, formira se singularnost. Objekti koji se približavaju singularnosti prolaze kroz horizont događaja iz kojeg se nikada ne vraćaju.
Za vas bi minut u blizini crne rupe trajao 60 sekundi, ali kada biste mogli da pogledate sat na Zemlji, minut bi trajao manje od 60 sekundi. To znači da ćete stariti sporije od ljudi na Zemlji, a što je gravitaciono polje u kojem ste jače, vrijeme se usporava.
Igra se važnu ulogu u filmu kada istraživači nailaze na crnu rupu u centru drugog Sunčevog sistema.
Moje ime je Andrey Kolokoltsev. Zbog mog posla dugo me zanimaju priče o tome kako se poznati reditelji, producenti i studiji nose sa stvaranjem određenih vizuelnih filmova. Za svoju prvu publikaciju odabrao sam film koji je za mene postao audiovizuelno otkrovenje i prava emotivna atrakcija (prilikom gledanja filma na IMAX ekranu, 2/3 utisaka se izgubi kod kuće na TV-u). Nećete se iznenaditi jer ste već pročitali sve u naslovu - ovo je film Christophera Nolana Interstellar. Uprkos činjenici da je interesovanje za njega odavno izbledelo, želeo bih da vašoj pažnji predstavim besplatan prevod originalnog članka Mikea Seymoura „Interstellar: unutar crne umetnosti“ od 18. novembra 2014. Ovaj članak govori o tome kako je nastala vizualizacija “Gargantue” i drugih scena iz filma – mislim da će čitateljima biti zanimljiva i nakon 1,5 godine.
Reditelj Interstellar Christopher Nolan objašnjava Matthewu McConaugheyu osnove kvantne fizike, suštinu scene
Radnici u odjelu za specijalne efekte i kompjutersku grafiku često se suočavaju s potrebom da kreiraju vizualizaciju nečega što niko do sada nije vidio. Ovome se dodaje i zahtjev moderne filmske industrije da sve to izgleda stvarno, čak i uprkos činjenici da, zapravo, niko nema pojma kako bi to moglo izgledati. U Interstellaru Christophera Nolana, supervizor specijalnih efekata Paul Franklin i tim Double Negative morali su stvoriti prikaz stvari izvan naše dimenzije koji je bio što bliži ne samo kvantnoj fizici i relativističkoj mehanici, već i našem uobičajenom razumijevanju kvantne gravitacije.
Bila je sreća što je među ključnim timom Double Negative-a bio Oliver James, glavni naučnik u optici i optičaru školovan na Oksfordu. atomska fizika, kao i duboko razumijevanje Ajnštajnovih relativističkih zakona. Kao i Franklin, radio je s producentom i naučnim konsultantom Kipom Thorneom. Thorne je morao izračunati složene matematičke jednadžbe i poslati ih Jamesu da ih prevede u visokokvalitetne rendere. Zahtjevi za film izazvali su Jamesa ne samo da vizualizira proračune koji bi objasnili lučne putanje svjetlosti, već i da vizualizira poprečne presjeke svjetlosnih zraka koji mijenjaju veličinu i oblik dok putuju kroz crnu rupu.
Džejmsov kod je bio samo deo opšte rešenje. Radio je ruku pod ruku sa vođom umjetničkog tima i supervizorom CG efekata Eugenom von Tanzelmannom, koji je dodao akrecijski disk i stvorio galaksiju i maglinu koje se izobličuju dok svjetlost iz njih prolazi kroz crnu rupu. Jednako izazovan je bio i zadatak da se prikaže neko kako ulazi u četvorodimenzionalni teserakt u kombinaciji sa trodimenzionalnim prostorom sobe male devojčice – sve na način da gledalac razume šta se zapravo dešava na ekranu.
U ovom članku ćemo govoriti o nekim ključnim kadrovima koje je kreirao Double Negative, kao i o onima koji su do njih doveli naučna istraživanja. Imajte na umu da sljedeći materijal može sadržavati spojlere.
Stvaranje crne rupe
Možda jedno od najznačajnijih dostignuća u postizanju Nolanovog cilja maksimalnog realizma je prikaz crne rupe Gargantua. Nakon što su dobili informacije od Thornea, filmaši su se potrudili da pokažu ponašanje svjetlosti u crnoj rupi i crvotočini. Za Double Negative, ovaj izazov je zahtijevao pisanje potpuno novog fizičkog renderera.Pogled kamere na crnu rupu u kružnoj ekvatorijalnoj orbiti, koja se okreće 0,999 puta od najveće moguće brzine rotacije. Kamera se nalazi na udaljenosti od r=6,03 GM/c^2, gdje je M masa crne rupe, G i c Njutnova konstanta i brzina svjetlosti, respektivno. Horizont događaja crne rupe je na udaljenosti od r=1,045 GM/c^2.
„Kip mi je objašnjavao relativističku zakrivljenost prostora oko crne rupe“, kaže Pol Frenklin, „Gravitacija, uvijajući se kroz vreme, savija svetlost od sebe, stvarajući fenomen nazvan Ajnštajnovo sočivo, gravitaciono sočivo oko crne rupe. I u tom trenutku sam razmišljao kako možemo napraviti takvu sliku i ima li primjera sa sličnim grafičkim efektom na koje bismo se mogli osloniti.”
„Pogledao sam osnovne simulacije koje je stvorila naučna zajednica“, dodaje Frenklin, „i pomislio sam, OK, kretanje ove stvari je toliko složeno da ćemo morati da napravimo sopstvenu verziju od nule. Kip je tada počeo veoma blisko da sarađuje sa Oliverom Džejmsom, našim glavnim naučnikom, i njegovim odeljenjem. Koristili su Kipove proračune kako bi izveli sve puteve svjetlosti i putanje praćenja zraka oko crne rupe. Osim toga, Oliver je radio na hitnim pitanjima kako sve ovo oživjeti koristeći naš novi DnGR (Double Negative General Relativity) renderer.”
Novi renderer je zahtijevao instaliranje svega najvažnijih parametara za njihovu digitalnu crnu rupu. "Mogli bismo postaviti brzinu, masu i prečnik", objašnjava Franklin. “U suštini, ovo su jedina tri parametra koja možete promijeniti u crnoj rupi – to je sve što imamo da je izmjerimo. Potrošili smo ogromna količina vrijeme, radeći na tome kako izračunati putanje svjetlosnih zraka oko crne rupe. Sav posao je išao prilično intenzivno - momci su pisali softver punih šest mjeseci. Imali smo ranu verziju crne rupe baš na vrijeme da se film završi predprodukcija."
Crna rupa u mirovanju ubrzava do brzine rotacije od 0,999 svoje moguće brzine; tada se kamera približava crnoj rupi od radijusa od 10 GM/c^2 do radijusa od r=2,60 GM/c^2, nastavljajući da se kreće duž kružne ekvatorijalne orbite. Ogromna senka crne rupe je izobličena u pravougaoni oblik zbog konverzije super slike sa kamere na ravni ekran.
Ove rane slike korištene su kao ogromne slike za pozadinu vanjske strane broda - tako da su glumci imali šta da gledaju tokom snimanja. Odnosno, nije korišten niti jedan zeleni ekran, samo je Double Negative kasnije zamijenio rane slike koje su korištene konačnim, ispravljajući neka zvjezdana jata. „Većina snimaka astronauta preko ramena koje vidite u bioskopu“, primećuje Frenklin, „pravi su snimci. Imali smo mnogo snimaka koji nisu bili uključeni opšta lista snimci vizuelnih efekata, iako je uloženo mnogo rada u njihovo stvaranje."
Ovi snimci uživo na kameri su omogućeni zahvaljujući saradnji Double Negative i Ph.D. Physics Hoytea Van Hoytema. Reflektori ukupnog svjetlosnog toka od 40.000 lumena po sceni korišteni su za osvjetljavanje rezultirajućih pozadinskih slika.”
Ista simulacija, samo veća. Ovdje je jasno vidljiva struktura svjetlosti sa zvjezdanog neba koja prolazi kroz gravitacijsko sočivo. Na rubu crne rupe, horizont se kreće prema nama brzinom koja je blizu svjetlosti.
„Morali smo da pomerimo i rekonfigurišemo svetla na osnovu potreba scene“, nastavlja Frenklin, „Uopšteno govoreći, moglo bi potrajati nedelju dana da sve bude kako treba, ali u nekim slučajevima moralo je da bude spremno za 15 minuta. Momci su se toliko trudili, jer su reflektori ogromne, glomazne mašine - svaka je bila teška oko 270 kilograma. Imali smo dva specijalno napravljena kaveza montirana na veliko električno vitlo sa mogućnošću pomicanja uzduž i poprijeko paviljona, kako bismo ga koristili za postavljanje reflektora. Preko radija sam objasnio momcima sa reflektorima kako da ih kalibriraju, dok sam istovremeno razgovarao s čovjekom koji upravlja viličarima koji su jurili preko gusto zbijenog područja.”
Stvaranje talasa
U filmu, Cooper (Matthew McConaughey), Amelia (Anne Hathaway), Doyle (Wes Bentley) i AI robot CASE posjećuju planetu potpuno prekrivenu vodom, čiji valovi, zbog vrlo bliske lokacije Gargantui, dostižu izvanredne veličine. Gledaoci su u drugim filmovima već viđali talase od trideset metara, ali prema istoriji, to nije bilo dovoljno - prema scenariju, talasi su trebali biti visoki više od kilometra. Da bi gledaocu dao osjećaj ove visine, Double Negative je morao ponovo razmisliti o standardnom pristupu stvaranju vode. “Kada uzmete objekte ovog razmjera”, objašnjava Franklin, “sve karakteristike koje povezujete s valovima, kao što su lomovi i kovrče na vrhu, jednostavno nestaju jer postaju nevidljivi u odnosu na takvu masu vode – tj. talas postaje više kao na planini koja se kreće od vode. Zato smo proveli dosta vremena radeći na pre-vizualizaciji i razmišljajući o tome kako bismo mogli da iskoristimo razmere talasa i malog svemirskog broda Rendžer koji oni odnose. Najvažniji trenutak scene je kada val pregazi Rendžera i podiže ga visoko iznad površine. I vidite kako se brod kreće uz val, postaje sve manji i odjednom se gubi na njemu. Ovo je bio ključni trenutak da se osjeti obim onoga što se dešava.”
Anne Hathaway kao Amelia na planeti vode
Umetnici Double Negative-a manipulisali su talasima kroz animacije deformatora, efektivno ih menjajući u svakom ključnom kadru. „Ovo nam je dalo osnovni talasni oblik“, kaže Frenklin, „ali da bismo ga učinili stvarnim, moramo da dodamo pjenu na površinu, interaktivne prskanje, vodene kovitlace i prskanje. Da bismo to učinili, koristili smo naš interni razvoj pod nazivom Squirt Ocean. I, naravno, nakon toga je bilo puno dodatnog posla u Houdiniju.”
Osoblje je stvoreno u visoka rezolucija IMAX. Ovaj zahtjev je donekle ograničio količinu vremena na raspolaganju za sve moguće iteracije Double Negative. „Gledao bih deo talasne animacije, rekao: 'odlično, hajde da dodamo sve ostalo'," smeje se Frenklin, "i onda bih morao da čekam oko mesec i po dana da mi se sve to vrati - dug proces zbog IMAX rezolucije. Kao što razumijete, nismo mogli gubiti vrijeme, jer se obično cijeli proces dijeli na mnogo iteracija, ali ovaj put smo imali najviše tri.”
Robot CASE, koji spašava Ameliju od plimnog talasa, i njegov pandan TARS, u stvari su bile metalne lutke teške 80 funti kojima je upravljao islandski umjetnik Bill Irwin. Christopher Nolan je želio da film ima što je moguće više stvarnih elemenata, i umjesto da ga samo nacrta kao što su mnogi činili, Double Negative je morao poraditi na uklanjanju izvođača iza robota.
Kada se CASE rekonfiguriše da hoda po vodi, a zatim se otkotrlja prema Ameliji, zgrabi je i odnevši je, okvir kombinuje dva rešenja: praktično i digitalno. „Na ovom snimku“, kaže Frenklin, „sagrađena je mala platforma za vodu, montirana na ATV. Odnosno, mogli bismo se voziti "kroz" vodu i dobiti divne interaktivne prskanje i prskanje. Imali smo i poseban lift sa robotskim rukama instaliranim na ATV-u, na kojem smo mogli prevesti dvojnicu Anne Hathaway. Odnosno, cijela ova struktura je tjerala i “rezala” vodu, a sve što smo trebali učiniti je da je uklonimo sa slike i zamijenimo digitalnom verzijom robota.”
Double Negative je pokušao ograničiti broj trenutaka s digitalnim robotima koji rade neobične stvari što je više moguće. Takvi trenuci su bili trčanje kroz vodu, spuštanje robota u brod, trčanje po glečeru i neki trenuci bez gravitacije. “Ono što smo davno primijetili je da digitalne trenutke možete učiniti samo ako ih kombinirate sa stvarnim,” kaže Franklin “Na primjer, na snimcima gdje se robot penje u brod, na samom kraju segmentu već vidimo pravu verziju robota, a ne digitalnu. Odnosno, scena se završava snimcima stvarnosti, a to pomaže da se scena osjeti stvarno stvarnom.”
Unutar teserakta
U filmu se ispostavlja da smo "oni" samo "mi", dovoljno napredni da pomognu Kuperu da stupi u kontakt sa svojom ćerkom, koja je godinama ranije bila na Zemlji. Budući da je putovanje kroz vrijeme nemoguće u univerzumu kvantnih i relativističkih zakona, historija rješava ovaj problem na način da Cooper napušta naš trodimenzionalni prostor i ulazi u hiperprostor višeg reda. Ako se naš univerzum prikaže kao 2D disk ili membrana, onda će hiperprostor biti kutija koja okružuje ovu membranu u tri dimenzije. Način da se ovo shvati je da svaka dimenzija zahtijeva 1 dimenziju manje da bi je predstavila. Dakle, trodimenzionalni prostor je nacrtan kao 2D disk, a trodimenzionalno okruženje oko ovog diska (fizičari ga nazivaju branom) je jednu dimenziju iznad membrane.
Slika koju je nacrtao Kip Thorne objašnjavajući šta su brana i membrana
U filmu, lik Michaela Cainea, profesor Brand, pokušava razotkriti gravitacijske anomalije. Ploče u filmu jasno pokazuju pokušaj rješavanja problema u 4 i 5 dimenzijama. Film kaže da ako Brand može razumjeti ove anomalije, one se mogu koristiti za promjenu gravitacije na Zemlji i podizanje ogromne strukture koja spašava čovječanstvo u svemir.
Iako prelazak sa 3D na 4D ne rješava problem putovanja kroz vrijeme, u filmu omogućava Cooperu da pošalje gravitacijske valove u prošlost. On može vidjeti bilo koje vrijeme, ali samo u tim vremenskim periodima može uzrokovati talase - gravitacijske talase, koje Kuperova ćerka, Marfi, pokušava da razume.
Zadatak tima Double Negative je bio da vizuelno demonstrira četvorodimenzionalni teserakt koji budući "mi" pruža Kuperu kako bi on mogao da izazove gravitacione talase. Ovo bi bilo lako izvodljivo ako bi se radilo u simboličkom smislu ili kao san, ali tim Double Negative odlučio je vizualizirati četverodimenzionalni teserak na ekspresivniji način, stvarajući koncept koji je, naravno, bio hipoteza, ali bi čak mogao koristiti za nastavu. U tom trenutku se Thorne ponovo pojavio.
Formule Kipa Thornea koje objašnjavaju gravitaciju u četiri i pet dimenzija. Primijetite da je ovdje “naša” brana u sendviču između dvije alternativne stvarnosti ili drugih brana.
Da bismo razumjeli dvostruko negativno rješenje, vrijedno je razumjeti prirodu dimenzija višeg reda. Ako neki predmet miruje, recimo lopta, za dvodimenzionalni prostor to je krug; za jednodimenzionalno – linija. Ako pogledamo ovaj krug u trodimenzionalnom prostoru, vidjet ćemo kuglu (sferu). Ali šta će se s njim dogoditi ako pređemo u četverodimenzionalni prostor? Jedna od teorija koja je bila osnova našeg svakodnevnog razmišljanja bila je da zamislimo četvrti prostor kao vrijeme. Tada se ispostavi da je ista lopta, ali ne u mirovanju, već u skoku, iu beskonačno malom vremenskom periodu vidljiva kao ista lopta. Ali usput stvara oblik nalik cijevi s poluloptastim rubovima. To jest, u četverodimenzionalnom prostoru, lopta je cijev, a sfera je trodimenzionalna projekcija ove četverodimenzionalne figure.
Ako kocka u trodimenzionalnom prostoru vremenom mijenja svoj oblik, na primjer, raste, onda će u četverodimenzionalnom prostoru biti prikazana kao kutija, koja vremenom preraste u veliku kutiju, prikazujući sva stanja trodimenzionalnog prostora. dimenzionalne kutije za sve vreme njenog postojanja. Može animirati i mijenjati oblik kao što je prikazano u ovom videu:
Po logici filma, ako uđete u ovaj teserakt, moći ćete da vidite trodimenzionalni prostor u svakom trenutku njegovog postojanja, na primjer, u obliku linija koje idu u prošlost i budućnost. Štaviše, ako uzmete u obzir pretpostavku da postoji beskonačan broj paralelnih stvarnosti, vidjet ćete sve linije svih mogućih paralelnih stvarnosti koje idu u beskonačnom broju smjerova. Upravo je ovo idejno rješenje četverodimenzionalnog prostora s kojim je studio radio. "Niti" vremena koje Cooper vidi izgledaju kao žice, a dodirujući ih može izazvati gravitacijske vibracije, komunicirajući tako sa svojom kćerkom. Ovo je zaista briljantan komad umjetničke naučne vizualizacije!
Ali kako to snimiti?
Nolanovo insistiranje da glumci komuniciraju sa svojom okolinom kada stvaraju video-zapise proširilo se i na teserakt. Nakon pada u crnu rupu, Cooper se nalazi u četverodimenzionalnom prostoru u kojem može vidjeti sve objekte i njihovu "nit" vremena. "Chris je rekao da je, iako je to bio vrlo apstraktan koncept, on stvarno želio da napravi nešto što bismo mogli snimiti", kaže Franklin, "želio je vidjeti Matthewa kako fizički komunicira s nitima, a ne u stvarnom prostoru." visi ispred zelenog ekrana.”To je navelo Franklina da razmisli o tome kako vizualizirati teserakt. „Proveo sam dosta vremena pitajući se kako da sve ovo implementiram u realnom prostoru“, kaže on, „kako da prikažem sve te privremene „nitove“ svih objekata u jednoj prostoriji, i da to bude jasno u fizičkog čula. Na kraju krajeva, opasnost je bila da prostor ispadne toliko pretrpan „nitovima“ da ćete morati smisliti kako među njima istaknuti potrebne momente. Osim toga, bilo je izuzetno važno da Cooper ne samo da je vidio „niti“ vremena, već je uvidio i njihovu obrnutu reakciju na interakciju, a da je istovremeno mogao i dalje komunicirati s predmetima u sobi svoje kćeri.”
Konačni dizajn "otvorene rešetkaste strukture" inspirisan je konceptom teserakta. “Tesseract je trodimenzionalna projekcija četverodimenzionalne hiperkocke. Ima prekrasnu strukturu nalik na rešetku, tako da smo imali grubu ideju o tome šta ćemo raditi. Za dugo vremena Pogledao sam skenove sa fotografija duge ekspozicije (fotografija sa prorezom) i kako ova tehnika omogućava da prikažete istu tačku u prostoru u svim vremenskim trenucima. Sama fotografija pretvara vrijeme u jednu od dimenzija konačne slike. Kombinacija ove tehnike snimanja i rešetkaste strukture teserakta omogućila nam je da stvorimo ove trodimenzionalne "niti" vremena, kao da teče iz objekta. Sobe su fotografije, trenuci ugrađeni u rešetkastu strukturu vremenskih niti, među kojima Cooper može tražiti one koje mu trebaju, pomičući ih naprijed-nazad.”
„Završili smo izgradnju jednog dijela ovoga fizički model sa četiri ponavljajuća odeljka oko njega,” kaže Frenklin, “Onda smo na kompjuteru množili ove delove na neodređeno vreme, tako da bez obzira gde pogledate, oni su trajali zauvek. Koristili smo i dosta stvarnih projekcija tokom snimanja. Aktivne „nitove“ vremena postavili smo pod stvarne sekcije pomoću projektora. To nam je dalo osjećaj drhtavice i grozničave energije – sve su informacije tekle tim „nitovima“ od odjeljka do odjeljka i nazad. Ali, naravno, svaka slika konačnog filma ima i suludu količinu digitalnih efekata ugrađenih u scenu."
Ali neke stvari su natjerale Double Negative da postane potpuno digitalan. vizuelni efekti– takav trenutak je bilo, na primjer, Cooperovo kretanje kroz tunele teserakta. „Nismo imali dovoljno delova teserakta da uhvatimo ovaj pokret, pa smo snimili Matthewa sa ekranima za projekciju oko njega koji su prikazivali pretprodukcijsko prikazivanje scene, tako da je imao sa čime da komunicira,“ kaže Franklinu jer su, za razliku od snimanja reklame ili filma na zelenom platnu, imali šta da pogledaju. Kasnije smo ovu verziju zamijenili visokokvalitetnom finalnom verzijom, samo u nekim trenucima ostavljajući pred-finiš verziju, jer je jednostavno bila van fokusa i nije bila vidljiva.”
Franklin također napominje da je bilo potrebno puno digitalnih efekata, uklanjanje kablova i ogromna količina rotoskopa (roto, rotpaint) da bi se završile ove scene. Postojale su i određene poteškoće u implementaciji efekata koji su u potpunosti izvedeni pomoću kompjuterske grafike. Na primjer, u dijelu gdje se teserakt zatvara i počinje da se urušava. „Uzeli smo kompjutersku geometriju teserakta i proveli je kroz rotaciju hiperkocke. Momci su radili na tome kako implementirati transformaciju rotacije hiperkocke i primijeniti je direktno na geometriju teserakta koji smo kreirali. Bio je to poseban trenutak za mene. Kada sam vidio rezultate, znao sam da je savršeno, upravo ono što želim."
Dodaj oznake Čuda iz redateljskog filma Christopher Nolan
, zasnovan na scenariju Jonathana Nolana i teoretskog fizičara Kipa Thornea, iz naučne perspektive.
Da, Saturn je naš! Parcela"međuzvezdano"
komplikovano ali logično. Fizičar Kip Thorne pobrinuo se da natprirodne gluposti tipične za Holivud ne uvrijede gledaoce koji se barem nešto razumiju u nauku. Ako sve krajnje pojednostavimo, onda je ovo suština koja ostaje: Zemlja sve više postaje neprikladna za život, moramo se negdje pomaknuti. I takva šansa je data. Naučnici su, ispostavilo se, dirigovali tajni eksperimenti
sa takozvanom “crvotočinom” ili “crvotočinom” - svojevrsnim prolazom u tkivu prostor-vremena koji povezuje mjesta u Univerzumu koja su jedno od drugog na ogromnoj udaljenosti. Prodirući u takvu "rupu" s jedne strane, možete se, shodno tome, pomaknuti na ovu ogromnu udaljenost. I nakon što ste napravili put od drugog, vratite se nazad.
U blizini Saturna otkrivena je jazbina. I vodi do tri planete koje se nalaze u crnoj rupi. Tamo - na ove planete - vodi se ekspedicija, na čelu sa farmerom Cooperom, koji je patio od prašne oluje. Sa njim leti ćerka profesora koji je otkrio "rupu", nekoliko drugih naučnika i nekoliko robota. Zadatak je pronaći planetu najprikladniju za naseljavanje.
Naravno, ona na kraju postaje posljednja od sve tri. Na putu do njega, junaci će se suočiti sa brojnim avanturama, bitkama, ljubavima, izdajama i katastrofama. I skoro srećan kraj. A publika - neverovatna kompjuterska grafika.
Film je premijerno prikazan u Rusiji 6. novembra. I oni koji su uspeli da gledaju počeli su da se svađaju. Kao saputnici u vozu iz Makarevičeve pesme. Neki kažu da je radnja samo fantazija, čak ni naučna. Drugi tvrde da film, kako u malim detaljima tako i u velikoj mjeri, nije u suprotnosti sa modernim idejama naučnika. Pa ko je u pravu?
Ova rupa je kakva bi trebala biti
Glavna zamjerka: ne postoje „crvotočine“. I ne može biti. Posebno unutar solarnog sistema.
Zaista, niko nikada nije video ni jednu „crvotočinu“. Ali njihovo postojanje ne protivreči Ajnštajnovoj teoriji relativnosti.
Obično govore o „crvotočinama“ ovako: kažu, zamislite da je prostor list papira. Da biste došli od jedne do druge tačke, morate savladati, recimo, 20 centimetara. Ali ako savijete list, spojite tačke i probušite papir, tada se kroz nastalu rupu možete gotovo trenutno naći na drugoj točki. Tako je i u Univerzumu.
Drugo pitanje: kakve energetske napore treba uložiti da bi se zaista napravila takva rupa odgovarajuće veličine i održala u „prohodnom“ stanju? Kolosalan napor, previše za čovječanstvo. Ali Kip Thorne vjeruje da je zadatak daleko od fantastičnog. Od 1988. dokazuje da se crvotočine mogu otvoriti nekom vrstom negativne energije.
I mnogi fizičari to podržavaju. Tvrde da će biti moguće, ako ne putovati uz njihovu pomoć, onda barem prenositi poruke iz budućnosti u prošlost. Ovo je normalno za film. Jedna stvar je uznemirujuća: niko još nema ideju kako da praktično primi ovu negativnu energiju.
„Crvotočine“, kako neki fizičari veruju, čak mogu da povezuju različite Univerzume
Moguće je da u svemiru već postoje "crvotočine" koje su nastale same od sebe kao rezultat određenih energetskih i kvantnih fluktuacija. Entuzijasti vjeruju da se takvi objekti mogu naći čak iu Sunčevom sistemu. Inače, njihova potraga je jedan od ciljeva Rusa svemirski teleskop"Radioastron".
I žive u takvoj rupi...
Još jedan navodni apsurd filma: planete u crnoj rupi. Koje bi planete tamo mogle biti?
Činilo se da su se scenaristi upoznali sa radom Vjačeslava Dokučajeva - profesora, doktora fizičko-matematičkih nauka sa Instituta nuklearna istraživanja RAS. On je nedavno sugerisao da bi unutar crnih rupa mogle biti planete. I na njima je inteligentni život. Naučnikov članak na ovu temu zvao se "Ima li života unutar crnih rupa?" (Ima li života unutar crnih rupa?)
Profesor dokazuje: unutar nekih – posebno džinovskih – crnih rupa, kada se kombinuju određeni uslovi, pojavljuje se zona u kojoj je moguće postojanje običnog prostora i vremena. I masivna tijela - planete. Mogu se rotirati oko centralne regije - takozvane singularnosti - u vrlo složenim, ali stabilnim zatvorenim orbitama. Kao oko Sunca.
Štaviše, planete koje se nalaze u rupi su u stanju da primaju svjetlost i toplinu od svjetlosnih zraka i energije centralnog singulariteta - regije u kojoj prostor i vrijeme postaju beskonačni. Film prikazuje upravo ovu situaciju.
Prema naučnicima, crna rupa iz Interstellar-a je najispravnija.
Gde, gde si otišao?!
prema zapletu, glavni lik, spašavajući heroinu - profesorovu kćer - napušta svemirski brod i lično prodire u crnu rupu, koja se u filmu zove Gargantua. I on ostaje živ.
Mišljenje naučnika: ovim su se hvalili scenaristi. Kako se približavamo singularnosti, bilo koji živi objekat će biti rastrgan gravitacionim silama. By barem, ovo su moderne ideje o crnim rupama. Ali sama rupa je u filmu prikazana vrlo uvjerljivo. Opet, ako slijedite prihvaćene teorije. Akrecijski disk izgleda vrlo uvjerljivo - svjetleća struktura koja je rezultat pada materije u masivnu crnu rupu.
Dodatne dimenzije nisu ni naučna fantastika. Farmer Cooper, na primjer, nalazi se u petodimenzionalnom prostoru. A neke fizičke teorije sugeriraju prisustvo više njih.
Čak se i kritičari filma slažu da su autori uvjerljivo pokazali takozvani “efekat blizanaca”. Tada posada brzoleteće letjelice provede, recimo, mjesec dana na brodu, ali za ljude koji su ostali na Zemlji prođu decenije.
U filmu se crvotočina nalazi u blizini Saturna
Zaključak stručnjaka: film "Interstellar" sadrži više naučne istine nego čiste fikcije. I druge - uglavnom melodramatske - gluposti, koje, naravno, postoje i mogu se tolerisati.
Crvotočina bi se jednog dana mogla pojaviti bilo gdje. Jednog dana, vjeruju entuzijasti, pojavit će se "rupa" u blizini Zemlje. I on će nas zvati u daljinu.
Pratite nas
Moje ime je Andrey Kolokoltsev. Zbog mog posla dugo me zanimaju priče o tome kako se poznati reditelji, producenti i studiji nose sa stvaranjem određenih vizuelnih filmova. Za svoju prvu publikaciju odabrao sam film koji je za mene postao audiovizuelno otkrovenje i prava emotivna atrakcija (prilikom gledanja filma na IMAX ekranu, 2/3 utisaka se izgubi kod kuće na TV-u). Nećete se iznenaditi jer ste već pročitali sve u naslovu - ovo je film Christophera Nolana Interstellar. Uprkos činjenici da je interesovanje za njega odavno izbledelo, želeo bih da vašoj pažnji predstavim besplatan prevod originalnog članka Mikea Seymoura „Interstellar: unutar crne umetnosti“ od 18. novembra 2014. Ovaj članak govori o tome kako je nastala vizualizacija “Gargantue” i drugih scena iz filma – mislim da će čitateljima biti zanimljiva i nakon 1,5 godine.
Reditelj Interstellar Christopher Nolan objašnjava Matthewu McConaugheyu osnove kvantne fizike, suštinu scene
Radnici u odjelu za specijalne efekte i kompjutersku grafiku često se suočavaju s potrebom da kreiraju vizualizaciju nečega što niko do sada nije vidio. Ovome se dodaje i zahtjev moderne filmske industrije da sve to izgleda stvarno, čak i uprkos činjenici da, zapravo, niko nema pojma kako bi to moglo izgledati. U Interstellaru Christophera Nolana, supervizor specijalnih efekata Paul Franklin i tim Double Negative morali su stvoriti prikaz stvari izvan naše dimenzije koji je bio što bliži ne samo kvantnoj fizici i relativističkoj mehanici, već i našem uobičajenom razumijevanju kvantne gravitacije.
Bila je sreća što je među ključnim timom Double Negative-a bio Oliver Džejms, glavni naučnik sa oksfordskim obrazovanjem iz optike i atomske fizike, kao i dubokim razumevanjem Ajnštajnovih relativističkih zakona. Kao i Franklin, radio je s producentom i naučnim konsultantom Kipom Thorneom. Thorne je morao izračunati složene matematičke jednadžbe i poslati ih Jamesu da ih prevede u visokokvalitetne rendere. Zahtjevi za film izazvali su Jamesa ne samo da vizualizira proračune koji bi objasnili lučne putanje svjetlosti, već i da vizualizira poprečne presjeke svjetlosnih zraka koji mijenjaju veličinu i oblik dok putuju kroz crnu rupu.
Jamesov kod je bio samo dio cjelokupnog rješenja. Radio je ruku pod ruku sa vođom umjetničkog tima i supervizorom CG efekata Eugenom von Tanzelmannom, koji je dodao akrecijski disk i stvorio galaksiju i maglinu koje se izobličuju dok svjetlost iz njih prolazi kroz crnu rupu. Jednako izazovan je bio i zadatak da se prikaže neko kako ulazi u četvorodimenzionalni teserakt u kombinaciji sa trodimenzionalnim prostorom sobe male devojčice – sve na način da gledalac razume šta se zapravo dešava na ekranu.
U ovom članku ćemo istaknuti neke od ključnih okvira koje je Double Negative kreirao, kao i nauku koja stoji iza njih. Imajte na umu da sljedeći materijal može sadržavati spojlere.
Stvaranje crne rupe
Možda jedno od najznačajnijih dostignuća u postizanju Nolanovog cilja maksimalnog realizma je prikaz crne rupe Gargantua. Nakon što su dobili informacije od Thornea, filmaši su se potrudili da pokažu ponašanje svjetlosti u crnoj rupi i crvotočini. Za Double Negative, ovaj izazov je zahtijevao pisanje potpuno novog fizičkog renderera.
Pogled kamere na crnu rupu u kružnoj ekvatorijalnoj orbiti, koja se okreće 0,999 puta od najveće moguće brzine rotacije. Kamera se nalazi na udaljenosti od r=6,03 GM/c^2, gdje je M masa crne rupe, G i c Njutnova konstanta i brzina svjetlosti, respektivno. Horizont događaja crne rupe je na udaljenosti od r=1,045 GM/c^2.
„Kip mi je objašnjavao relativističku zakrivljenost prostora oko crne rupe“, kaže Pol Frenklin, „Gravitacija, uvijajući se kroz vreme, savija svetlost od sebe, stvarajući fenomen nazvan Ajnštajnovo sočivo, gravitaciono sočivo oko crne rupe. I u tom trenutku sam razmišljao kako možemo napraviti takvu sliku i ima li primjera sa sličnim grafičkim efektom na koje bismo se mogli osloniti.”
„Pogledao sam osnovne simulacije koje je stvorila naučna zajednica“, dodaje Frenklin, „i pomislio sam, OK, kretanje ove stvari je toliko složeno da ćemo morati da napravimo sopstvenu verziju od nule. Kip je tada počeo veoma blisko da sarađuje sa Oliverom Džejmsom, našim glavnim naučnikom, i njegovim odeljenjem. Koristili su Kipove proračune kako bi izveli sve puteve svjetlosti i putanje praćenja zraka oko crne rupe. Osim toga, Oliver je radio na hitnim pitanjima kako sve ovo oživjeti koristeći naš novi DnGR (Double Negative General Relativity) renderer.”
Novi renderer je zahtijevao postavljanje svih kritičnih parametara za njihovu digitalnu crnu rupu. "Mogli bismo postaviti brzinu, masu i prečnik", objašnjava Franklin. “U suštini, ovo su jedina tri parametra koja možete promijeniti u crnoj rupi – to je sve što imamo da je izmjerimo. Proveli smo ogromnu količinu vremena radeći na tome kako izračunati putanje svjetlosnih zraka oko crne rupe. Sav posao je išao prilično intenzivno - momci su pisali softver punih šest mjeseci. Imali smo ranu verziju crne rupe baš na vrijeme da se film završi predprodukcija."
Crna rupa u mirovanju ubrzava do brzine rotacije od 0,999 svoje moguće brzine; tada se kamera približava crnoj rupi od radijusa od 10 GM/c^2 do radijusa od r=2,60 GM/c^2, nastavljajući da se kreće duž kružne ekvatorijalne orbite. Ogromna senka crne rupe je izobličena u pravougaoni oblik zbog konverzije super slike sa kamere na ravni ekran.
Ove rane slike korištene su kao ogromne slike za pozadinu vanjske strane broda - tako da su glumci imali šta da gledaju tokom snimanja. Odnosno, nije korišten niti jedan zeleni ekran, samo je Double Negative kasnije zamijenio rane slike koje su korištene konačnim, ispravljajući neka zvjezdana jata. „Većina snimaka astronauta preko ramena koje vidite u bioskopu“, primećuje Frenklin, „pravi su snimci. Imali smo mnogo snimaka koji nisu ušli u snimke vizuelnih efekata, iako je mnogo posla uloženo u njihovo stvaranje."
Ovi snimci uživo na kameri su omogućeni zahvaljujući saradnji Double Negative i Ph.D. Physics Hoytea Van Hoytema. Reflektori ukupnog svjetlosnog toka od 40.000 lumena po sceni korišteni su za osvjetljavanje rezultirajućih pozadinskih slika.”
Ista simulacija, samo veća. Ovdje je jasno vidljiva struktura svjetlosti sa zvjezdanog neba koja prolazi kroz gravitacijsko sočivo. Na rubu crne rupe, horizont se kreće prema nama brzinom koja je blizu svjetlosti.
„Morali smo da pomerimo i rekonfigurišemo svetla na osnovu potreba scene“, nastavlja Frenklin, „Uopšteno govoreći, moglo bi potrajati nedelju dana da sve bude kako treba, ali u nekim slučajevima moralo je da bude spremno za 15 minuta. Momci su se toliko trudili, jer su reflektori ogromne, glomazne mašine - svaka je bila teška oko 270 kilograma. Imali smo dva specijalno napravljena kaveza montirana na veliko električno vitlo sa mogućnošću pomicanja uzduž i poprijeko paviljona, kako bismo ga koristili za postavljanje reflektora. Preko radija sam objasnio momcima sa reflektorima kako da ih kalibriraju, dok sam istovremeno razgovarao s čovjekom koji upravlja viličarima koji su jurili preko gusto zbijenog područja.”
Stvaranje talasa
U filmu, Cooper (Matthew McConaughey), Amelia (Anne Hathaway), Doyle (Wes Bentley) i AI robot CASE posjećuju planetu potpuno prekrivenu vodom, čiji valovi, zbog vrlo bliske lokacije Gargantui, dostižu izvanredne veličine. Gledaoci su u drugim filmovima već viđali talase od trideset metara, ali prema istoriji, to nije bilo dovoljno - prema scenariju, talasi su trebali biti visoki više od kilometra. Da bi gledaocu dao osjećaj ove visine, Double Negative je morao ponovo razmisliti o standardnom pristupu stvaranju vode. “Kada uzmete objekte ovog razmjera”, objašnjava Franklin, “sve karakteristike koje povezujete s valovima, kao što su lomovi i kovrče na vrhu, jednostavno nestaju jer postaju nevidljivi u odnosu na takvu masu vode – tj. talas postaje više kao na planini koja se kreće od vode. Zato smo proveli dosta vremena radeći na pre-vizualizaciji i razmišljajući o tome kako bismo mogli da iskoristimo razmere talasa i malog svemirskog broda Rendžer koji oni odnose. Najvažniji trenutak scene je kada val pregazi Rendžera i podiže ga visoko iznad površine. I vidite kako se brod kreće uz val, postaje sve manji i odjednom se gubi na njemu. Ovo je bio ključni trenutak da se osjeti obim onoga što se dešava.”
Anne Hathaway kao Amelia na planeti vode
Umetnici Double Negative-a manipulisali su talasima kroz animacije deformatora, efektivno ih menjajući u svakom ključnom kadru. „Ovo nam je dalo osnovni talasni oblik“, kaže Frenklin, „ali da bismo ga učinili stvarnim, moramo da dodamo pjenu na površinu, interaktivne prskanje, vodene kovitlace i prskanje. Da bismo to učinili, koristili smo naš interni razvoj pod nazivom Squirt Ocean. I, naravno, nakon toga je bilo puno dodatnog posla u Houdiniju.”
Snimak je napravljen u visokoj rezoluciji IMAX. Ovaj zahtjev je donekle ograničio količinu vremena na raspolaganju za sve moguće iteracije Double Negative. „Gledao bih deo talasne animacije, rekao: 'odlično, hajde da dodamo sve ostalo'," smeje se Frenklin, "i onda bih morao da čekam oko mesec i po dana da mi se sve to vrati - dug proces zbog IMAX rezolucije. Kao što razumijete, nismo mogli gubiti vrijeme, jer se obično cijeli proces dijeli na mnogo iteracija, ali ovaj put smo imali najviše tri.”
Robot CASE, koji spašava Ameliju od plimnog talasa, i njegov pandan TARS, u stvari su bile metalne lutke teške 80 funti kojima je upravljao islandski umjetnik Bill Irwin. Christopher Nolan je želio da film ima što je moguće više stvarnih elemenata, i umjesto da ga samo nacrta kao što su mnogi činili, Double Negative je morao poraditi na uklanjanju izvođača iza robota.
Kada se CASE rekonfiguriše da hoda po vodi, a zatim se otkotrlja prema Ameliji, zgrabi je i odnevši je, okvir kombinuje dva rešenja: praktično i digitalno. „Na ovom snimku“, kaže Frenklin, „sagrađena je mala platforma za vodu, montirana na ATV. Odnosno, mogli bismo se voziti "kroz" vodu i dobiti divne interaktivne prskanje i prskanje. Imali smo i poseban lift sa robotskim rukama instaliranim na ATV-u, na kojem smo mogli prevesti dvojnicu Anne Hathaway. Odnosno, cijela ova struktura je tjerala i “rezala” vodu, a sve što smo trebali učiniti je da je uklonimo sa slike i zamijenimo digitalnom verzijom robota.”
Double Negative je pokušao ograničiti broj trenutaka s digitalnim robotima koji rade neobične stvari što je više moguće. Takvi trenuci su bili trčanje kroz vodu, spuštanje robota u brod, trčanje po glečeru i neki trenuci bez gravitacije. “Ono što smo davno primijetili je da digitalne trenutke možete učiniti samo ako ih kombinirate sa stvarnim,” kaže Franklin “Na primjer, na snimcima gdje se robot penje u brod, na samom kraju segmentu već vidimo pravu verziju robota, a ne digitalnu. Odnosno, scena se završava snimcima stvarnosti, a to pomaže da se scena osjeti stvarno stvarnom.”
Unutar teserakta
U filmu se ispostavlja da smo "oni" samo "mi", dovoljno napredni da pomognu Kuperu da stupi u kontakt sa svojom ćerkom, koja je godinama ranije bila na Zemlji. Budući da je putovanje kroz vrijeme nemoguće u univerzumu kvantnih i relativističkih zakona, historija rješava ovaj problem na način da Cooper napušta naš trodimenzionalni prostor i ulazi u hiperprostor višeg reda. Ako se naš univerzum prikaže kao 2D disk ili membrana, onda će hiperprostor biti kutija koja okružuje ovu membranu u tri dimenzije. Način da se ovo shvati je da svaka dimenzija zahtijeva 1 dimenziju manje da bi je predstavila. Dakle, trodimenzionalni prostor je nacrtan kao 2D disk, a trodimenzionalno okruženje oko ovog diska (fizičari ga nazivaju branom) je jednu dimenziju iznad membrane.
Slika koju je nacrtao Kip Thorne objašnjavajući šta su brana i membrana
U filmu, lik Michaela Cainea, profesor Brand, pokušava razotkriti gravitacijske anomalije. Ploče u filmu jasno pokazuju pokušaj rješavanja problema u 4 i 5 dimenzijama. Film kaže da ako Brand može razumjeti ove anomalije, one se mogu koristiti za promjenu gravitacije na Zemlji i podizanje ogromne strukture koja spašava čovječanstvo u svemir.
Iako prelazak sa 3D na 4D ne rješava problem putovanja kroz vrijeme, u filmu omogućava Cooperu da pošalje gravitacijske valove u prošlost. On može vidjeti bilo koje vrijeme, ali samo u tim vremenskim periodima može uzrokovati talase - gravitacijske talase, koje Kuperova ćerka, Marfi, pokušava da razume.
Zadatak tima Double Negative je bio da vizuelno demonstrira četvorodimenzionalni teserakt koji budući "mi" pruža Kuperu kako bi on mogao da izazove gravitacione talase. Ovo bi bilo lako izvodljivo ako bi se radilo u simboličkom smislu ili kao san, ali tim Double Negative odlučio je vizualizirati četverodimenzionalni teserak na ekspresivniji način, stvarajući koncept koji je, naravno, bio hipoteza, ali bi čak mogao koristiti za nastavu. U tom trenutku se Thorne ponovo pojavio.
Formule Kipa Thornea koje objašnjavaju gravitaciju u četiri i pet dimenzija. Primijetite da je ovdje “naša” brana u sendviču između dvije alternativne stvarnosti ili drugih brana.
Da bismo razumjeli dvostruko negativno rješenje, vrijedno je razumjeti prirodu dimenzija višeg reda. Ako neki predmet miruje, recimo lopta, za dvodimenzionalni prostor to je krug; za jednodimenzionalno – linija. Ako pogledamo ovaj krug u trodimenzionalnom prostoru, vidjet ćemo kuglu (sferu). Ali šta će se s njim dogoditi ako pređemo u četverodimenzionalni prostor? Jedna od teorija koja je bila osnova našeg svakodnevnog razmišljanja bila je da zamislimo četvrti prostor kao vrijeme. Tada se ispostavi da je ista lopta, ali ne u mirovanju, već u skoku, iu beskonačno malom vremenskom periodu vidljiva kao ista lopta. Ali usput stvara oblik nalik cijevi s poluloptastim rubovima. To jest, u četverodimenzionalnom prostoru, lopta je cijev, a sfera je trodimenzionalna projekcija ove četverodimenzionalne figure.
Ako kocka u trodimenzionalnom prostoru vremenom mijenja svoj oblik, na primjer, raste, onda će u četverodimenzionalnom prostoru biti prikazana kao kutija, koja vremenom preraste u veliku kutiju, prikazujući sva stanja trodimenzionalnog prostora. dimenzionalne kutije za sve vreme njenog postojanja. Može animirati i mijenjati oblik kao što je prikazano u ovom videu:
Po logici filma, ako uđete u ovaj teserakt, moći ćete da vidite trodimenzionalni prostor u svakom trenutku njegovog postojanja, na primjer, u obliku linija koje idu u prošlost i budućnost. Štaviše, ako uzmete u obzir pretpostavku da postoji beskonačan broj paralelnih stvarnosti, vidjet ćete sve linije svih mogućih paralelnih stvarnosti koje idu u beskonačnom broju smjerova. Upravo je ovo idejno rješenje četverodimenzionalnog prostora s kojim je studio radio. "Niti" vremena koje Cooper vidi izgledaju kao žice, a dodirujući ih može izazvati gravitacijske vibracije, komunicirajući tako sa svojom kćerkom. Ovo je zaista briljantan komad umjetničke naučne vizualizacije!
Ali kako to snimiti?
Nolanovo insistiranje da glumci komuniciraju sa svojom okolinom tokom snimanja također se odnosilo na teserakt. Nakon pada u crnu rupu, Cooper se nalazi u četverodimenzionalnom prostoru u kojem može vidjeti sve objekte i njihovu "nit" vremena. "Chris je rekao da je, iako je to bio vrlo apstraktan koncept, on stvarno želio da napravi nešto što bismo mogli snimiti", kaže Franklin, "želio je vidjeti Matthewa kako fizički komunicira s nitima, a ne u stvarnom prostoru." visi ispred zelenog ekrana.”
To je navelo Franklina da razmisli o tome kako vizualizirati teserakt. „Proveo sam dosta vremena pitajući se kako da sve ovo implementiram u realnom prostoru“, kaže on, „kako da prikažem sve te vremenske „niti“ svih objekata u jednoj prostoriji, i da to bude razumljivo u fizičkom smislu. Na kraju krajeva, opasnost je bila da prostor ispadne toliko pretrpan „nitovima“ da ćete morati smisliti kako među njima istaknuti potrebne momente. Osim toga, bilo je izuzetno važno da Cooper ne samo da je vidio „niti“ vremena, već je uvidio i njihovu obrnutu reakciju na interakciju, a da je istovremeno mogao i dalje komunicirati s predmetima u sobi svoje kćeri.”
Konačni dizajn "otvorene rešetkaste strukture" inspirisan je konceptom teserakta. “Tesseract je trodimenzionalna projekcija četverodimenzionalne hiperkocke. Ima prekrasnu strukturu nalik na rešetku, tako da smo imali grubu ideju o tome šta ćemo raditi. Dugo sam gledao skenove sa fotografija duge ekspozicije (fotografija s prorezom) i kako vam ova tehnika omogućava da prikažete istu tačku u prostoru u svakom trenutku. Sama fotografija pretvara vrijeme u jednu od dimenzija konačne slike. Kombinacija ove tehnike snimanja i rešetkaste strukture teserakta omogućila nam je da stvorimo ove trodimenzionalne "niti" vremena, kao da teče iz objekta. Sobe su fotografije, trenuci ugrađeni u rešetkastu strukturu vremenskih niti, među kojima Cooper može tražiti one koje mu trebaju, pomičući ih naprijed-nazad.”
„Na kraju smo napravili jedan deo ovog fizičkog modela sa četiri sekcije koja se ponavljaju oko njega“, kaže Frenklin, „Onda smo na računaru množili te delove na neodređeno vreme, tako da bez obzira gde pogledate, oni su trajali zauvek. Koristili smo i dosta stvarnih projekcija tokom snimanja. Aktivne „nitove“ vremena postavili smo pod stvarne sekcije pomoću projektora. To nam je dalo osjećaj drhtavice i grozničave energije – sve su informacije tekle tim „nitovima“ od odjeljka do odjeljka i nazad. Ali, naravno, svaka slika konačnog filma ima i suludu količinu digitalnih efekata ugrađenih u scenu."
No, neki trenuci su natjerali Double Negative da pređe na potpuno digitalne vizualne efekte - poput Cooperovog kretanja kroz tunele teserakta. „Nismo imali dovoljno delova teserakta da uhvatimo ovaj pokret, pa smo snimili Matthewa sa ekranima za projekciju oko njega koji su prikazivali pretprodukcijsko prikazivanje scene, tako da je imao sa čime da komunicira,“ kaže Franklinu sve zato što su, za razliku od snimanja na zelenom ekranu, imali šta da gledaju. Kasnije smo ovu verziju zamijenili visokokvalitetnom finalnom verzijom, samo u nekim trenucima ostavljajući pred-finiš verziju, jer je jednostavno bila van fokusa i nije bila vidljiva.”
Franklin također napominje da je bilo potrebno puno digitalnih efekata, uklanjanje kablova i ogromna količina rotoskopa (roto, rotpaint) da bi se završile ove scene. Postojale su i određene poteškoće u implementaciji efekata koji su u potpunosti izvedeni pomoću kompjuterske grafike. Na primjer, u dijelu gdje se teserakt zatvara i počinje da se urušava. „Uzeli smo kompjutersku geometriju teserakta i proveli je kroz rotaciju hiperkocke. Momci su radili na tome kako implementirati transformaciju rotacije hiperkocke i primijeniti je direktno na geometriju teserakta koji smo kreirali. Bio je to poseban trenutak za mene. Kada sam vidio rezultate, znao sam da je savršeno, upravo ono što želim."
Još jedan izazovan dio, prema Franklinu, bio je kada Cooper komunicira sa prašinom i crta binarni kod na podu tokom oluje. “Morali smo raditi s Matthewovim pokretima na setu u volumenu teserakta i dovesti ih u interakciju s nečim zbog čega se ti oblici zapravo pojavljuju na podu u sobi ispred njega.”
Nešto od onoga što je prikazano u filmu je čista istina, drugi dio je zasnovan na naučnim pretpostavkama, a drugi dio je čista spekulacija.
Film Christophera Nolana Interstellar mnogi nazivaju najnaučnijim u modernoj naučnoj fantastici, ali se tvrdnje protiv njega iznose u najvećoj mjeri. Sporovi o prednostima i nedostacima ove slike tjeraju ljude da zakopaju glavu u udžbenike fizike. Pokušajmo da shvatimo kako je Interstellar postao to što jeste, i šta je u njemu strogo naučno, a šta nije sasvim naučno.
PAŽLJIVO! SPOILERS!
Video verzija ovog članka.
Čovek koji je izmislio Interstellar
Ime poznatog fizičara Kipa Thornea pojavljuje se u svakoj debati o naučnoj prirodi Nolanovog filma. Naučnik je odigrao veliku ulogu u stvaranju filma. Thorne nije bio ograničen na ulogu naučni konsultant- u stvari, on je bio taj koji je smislio Interstellar.
Profil: Stephen Kip Thorne
Specijalista iz oblasti teorije gravitacije, astrofizike i kvantna teorija mjerenja. Bio je profesor na Kalifornijskom institutu za tehnologiju (Caltech) više od petnaest godina. Jedan od vodećih svjetskih stručnjaka za opšta teorija relativnost. Popularizator nauke. Bliski prijatelj i kolega Stephena Hawkinga.
Prije tridesetak godina, slavni Stephen Hawking dogovorio je svog prijatelja, mladog fizičara i samohranog oca Kipa Thornea, da ode na spoj naslijepo sa Lindom Obst, urednicom za nauku New-York Times Magazina i televizijskom producenticom. Romansa para nikada nije uspjela, ali su uspostavili snažno prijateljstvo. Prije desetak godina Linda i Kip dobili su ideju da naprave film zasnovan na dostignućima i znanju moderna nauka. Napisali su skicu od osam stranica koja je, između ostalog, uključivala čak šest crvotočina, pet crnih rupa i misterioznu rasu vanzemaljaca koja živi u "grupi" - prostoru s najmanje pet dimenzija. Jedan od heroja je trebao biti Stephen Hawking, koji je lično otišao u svemir.
Predstavljajući svoju ideju filmskom studiju, Thorne je postavio uslov: svi potezi radnje u filmu moraju biti naučno pouzdani ili barem zasnovani na prihvatljivim teorijama i spekulacijama.
Studio Paramount se zainteresovao za ideju, a u rediteljsku fotelju je sjeo i sam Steven Spielberg. Scenario je dodijeljen mlađem bratu Christophera Nolana Jonathanu. Ali onda su počele poteškoće: zbog štrajka Saveza pisaca, John je prestao raditi na filmu, zatim je morao preći na Mračnog viteza, a Spielberg nije nešto podijelio sa šefovima Paramounta i napustio je projekt. Thorne je izgubio duh, ali Linda nije očajavala i u roku od nekoliko sedmica pronašla je novog režisera - Christophera Nolana.
Stariji Nolan je donio mnogo novih stvari u Interstellar. Chris je prepravio scenario, kombinujući ga sa sopstvene ideje, prvobitno namijenjen potpuno drugačijem projektu. Konačna verzija bila je potpuno drugačija od originalnog nacrta na osam stranica, ali Kip nije bio uznemiren, jer se, s njegove tačke gledišta, Nolan gotovo uvijek pridržavao principa koji je iznio Thorne. Thorne je kategorički prigovorio reditelju samo jednom - kada je Chris smislio scenu u kojoj se likovi kreću brži od svetlosti. Kip je proveo dvije sedmice dokazujući zašto je to potpuno nemoguće, i postigao svoj cilj.
Istovremeno, Kip je shvatio da Chris snima igrani film, pa je s vremena na vrijeme zatvarao oči na manje nepreciznosti koje su bile potrebne za poboljšanje drame i samo se pobrinuo da ga Nolanova mašta ne odvede predaleko. Je li uspio? Hajde da to shvatimo.
Prašnjavi svijet i patogeni
Početak Interstellar-a odvija se na budućoj Zemlji koja izgleda krajnje neprivlačno. Novi patogen uništio je sve usjeve osim kukuruza, prijetila je glad, vlade su raspustile vojske i naučni centri, A obični ljudi prisiljeni da postanu farmeri da se hrane. Kao da to nije dovoljno, stanovnike muče obične oluje prašine koje su veći dio Sjedinjenih Država pretvorile u zdjelu za prašinu. Što je još gore, patogen uništava zalihe kisika u zraku, zamjenjujući ga dušikom, tako da se oni koji ne umru od gladi jednostavno uguše.TUŽBA: Čekajte! Kako bi jedan patogen mogao uništiti sav biljni svijet? U pravilu, takve stvari pogađaju samo određene vrste biljaka, potpuno desetkujući njihovu populaciju. One bolesti koje pogađaju nekoliko vrsta odjednom obično nisu tako teške.
Istorija Zemlje poznaje primere masovna izumiranja kada su, usled dramatično izmenjenih uslova, umrli većinaživih bića. To se dogodilo kada su se pojavile cijanobakterije koje su ispuštale kisik, koji je u to vrijeme bio pravi otrov za većinu vrsta. Sada bi se mogao razviti sličan mikroorganizam, koji će, na primjer, ispuštati dušik u atmosferu.
Drugi mogući scenario je pojava nove bolesti koja napada glavne biljne vrste od kojih najviše zavisimo. Biolozi ne isključuju ovu mogućnost, iako smatraju da je to krajnje malo vjerovatno.
KONTRAARGMENT: Ali zašto smanjiti potrošnju na nauku u takvoj situaciji? Naprotiv, potrebno ih je povećati kako bi biolozi razvili nove biljne kulture koje su imune na virus, izmislili vakcinu, protuotrov ili drugi način za borbu protiv pošasti. Uostalom, tako se sada borimo protiv svake bolesti koja ima i najmanju šansu da izazove pandemiju. Između ostalog, ovo je gigantski posao u kojem možete zaraditi mnogo novca. Mnogo isplativije od uzgoja kukuruza u Kanzasu.
Možda je i bilo takvih pokušaja, ali su propali. Čak i sada postoje bolesti za koje vakcine još nisu pronađene, iako razvoj traje već trideset godina. Recimo da su države u početku zaista potrošile stotine miliona na potragu za lijekom, ali onda su prihodi u trezor prestali, budžeti su presušili, a finansiranje je moralo biti ukinuto.
KONTRAARGMENT: Ali gde će kiseonik iz vazduha?
Kiseonik u atmosferi uglavnom dolazi od fotosinteze biljaka. Ako novi patogen ometa ovaj proces, kiseonik više neće biti obnovljivi resurs. Sada da vidimo kako se formira ugljični dioksid: bilo u procesu disanja svih živih bića, ili kao rezultat raspadanja organske materije, ili u obliku industrijskih emisija iz preduzeća i izduvnih gasova automobila. Čak i ako se, nakon gladi i ekonomske krize, smanji stanovništvo i smanji emisija u atmosferu, umiruća vegetacija će istrunuti na poljima. Prema nekim procjenama, oko procenta preostalog kiseonika će se potrošiti tokom procesa raspadanja. Na njegovo mjesto će doći ugljični monoksidšto će otežati disanje osetljive osobe i podići temperaturu vazduha za deset stepeni. Nije fatalno, naravno, ali nije baš prijatno.
Međutim, moramo priznati da je ovakav scenario malo verovatan. Koristi se u filmu ne kao predviđanje budućnosti, već kao preokret zapleta kojim se likovi tjeraju u svemir.
Crvotočina i izdržljivost
Iskoristivši sretnu crvotočinu, NASA opremi međuzvjezdanu ekspediciju na brodu Endurance u potrazi za novim domom za čovječanstvo. Dobro je da postoji rupa u blizini Saturna! Na kraju krajeva, u Cooperovom svijetu, putovanje brzinom svjetlosti je nemoguće, i trebale bi hiljade godina da se odleti do zvijezda.
Tvrdnja: Da li su crvotočine stvarne? Da li su fizičari zaista registrovali barem jednu?
Ne, ali nauka priznaje njihovo postojanje, ili ga barem ne poriče. A što nije zabranjeno... Nedavno, ne bez učešća gospodina Thornea, ideja da svemir nije beskrajna praznina, već neka vrsta materijala koji se može mijenjati, postaje sve popularnija u kosmologiji, samo da postoje neophodni alati.
KONTRAARGUMENT: Priznajmo. Ali da bi se rupa održala u radnom stanju, potrebne su znatne količine negativnih ili egzotičnih materija. A da bi se otvorila rupa, potreban je izvor ogromne gravitacije kao što je Gargantua, a pojava nečega ovakvog u Sunčevom sistemu bi ga gurnula u haos.
Čak i da se pojavi crvotočina - na primjer, zbog utjecaja Gargantue - to bi bila jednosmjerna ulica. Povratak bi zahtijevao sličan izvor gravitacije s druge strane.
Da, sama pojava rupe je neophodna sloboda. U filmu, likovi sugeriraju da su crvotočinu stvorila bića koja žive u petodimenzionalnom prostoru kako bi nam pokazala put do spasa.
PROTUARGUMENT: Profesor Brand kaže da se crvotočina pojavila u orbiti Saturna pedeset godina prije događaja u Interstellar-u. NASA je raspuštena deset godina prije početka filma. Odnosno, četrdeset godina niko nije znao ništa o pojavi gravitacione anomalije unutar Sunčevog sistema? Da, gomile pristalica teorije struna bi se postrojile u Nobelovom komitetu. Ovo je vest veka!
Od tada je prošlo pola veka, svi su zaboravili na neku rupu u svemiru - bilo je dovoljno problema. Seća se samo jedan ludi deda koji živi pod zemljom, kosi kao Kip Thorne i sakuplja svemirski brodovi na kolenu.
Tvrdnja: Kad smo kod broda! Zašto ga je lansirna raketa izbacila u orbitu ako je mogao da poleti sa planeta Miler i Mana?
Prvo, Endurance je otišao u orbitu, a astronauti su sletjeli na planete u Rangeru, šatlu koji je pristao na Endurance. Drugo, na putu od Zemlje do Gargantue nema benzinskih pumpi, tako da morate uštedjeti gorivo.
KONTRAGUMENT: Kad smo već kod goriva. Ovakav put zahtijeva puno toga. Zašto ne vidimo ogromne rezervoare goriva ni na jednom snimku iz Endurancea?
Jeste li sigurni da je kamera pokazala sve pregrade? Zašto, na primjer, pokazati skladišta za teret gdje se ništa ne dešava? Osim toga, na putu do Saturna, članovi ekspedicije mogli su uštedjeti gorivo gravitacijskim manevrima – ubrzavanjem, usporavanjem ili promjenom smjera leta pod utjecajem gravitacije. nebeska tela. Otprilike ovako je NASA lansirala sondu Cassini kasnih devedesetih. Na brodu nije bilo dovoljno goriva da se stigne do Saturna, ali je NASA izračunala kurs tako da Cassini prođe tangentu na orbite Venere, Zemlje i Jupitera. Svaki takav manevar davao je sondi ubrzanje.
Da bi od Zemlje do Saturna stigao za dvije godine, Endurance mora putovati u prosjeku 20 kilometara u sekundi. Kip Thorne smatra da će uz pomoć manevara i povećanja efikasnosti raketnog goriva, do kraja 21. vijeka, čovječanstvo moći postići brzinu od 300 kilometara u sekundi. Dakle, sasvim je moguće letjeti do Saturna u takvom vremenu.
KONTRAARGMENT: Ali kako su usporili u Saturnovoj orbiti i nisu letjeli dalje? Snaga brodskih pramčanih motora ovdje očito ne bi bila dovoljna.
Samo po sebi, možda i ne bi bilo dovoljno, ali uz pomoć redovnih korekcija kursa u orbiti Saturna - zašto ne? Osim toga, ne zaboravite na crvotočinu, koja bi mogla dobro utjecati na lokaciju gravitacijskih polja.
Život kruži oko crne rupe
Nakon što prođu kroz crvotočinu, Kuper i ostali završavaju u njoj krajnja tačka njegovog putovanja - planetarni sistem u blizini ogromne crne rupe Gargantua. Ovo nebesko tijelo je izvor posebnog ponosa i za Kipa Thornea i za umjetnike specijalnih efekata. Prilikom prikazivanja rupe korišteni su proračuni koje je Thorne napravio posebno za film. Rezultat je šokirao i samog Kipa. Nagađao je kako bi crne rupe trebale izgledati u stvarnosti, ali je kompjuterska animacija nadmašila sva njegova očekivanja.
Tvrdnja: U blizini Gargantue nema vidljivih drugih nebeskih tijela, osim nekoliko planeta. Odakle planete Miller, Edmunds i Mann dobijaju toplinu i svjetlost?
Sa akrecionog diska. Gargantuina gravitacija je toliko jaka da može uhvatiti cijelu zvijezdu. Kada se zvijezda kreće direktno prema crnoj rupi, njena sudbina je strašna i predvidljiva. Ako se njena orbita nalazi blizu Gargantue, onda gravitacija crne rupe jednostavno razdire nebesko telo, a većina materije koja je prethodno sačinjavala telo zvezde pada u orbitu Gargantue i formira akrecioni disk. Emituje svetlost, toplotu i zračenje, tako da lako može da zameni sunce.
KONTRAARGMENT: Ispada da je nemoguće živjeti na ovim planetama jer visoke temperature i zračenje. Kako se posada Endurancea nije spržila samo proletjevši?
Možda je prošlo nekoliko miliona godina otkako je posljednja zvijezda pala u gravitacijske kandže Gargantue. Tada se gas koji čini disk ohladio na temperaturu od nekoliko hiljada stepeni i više ne emituje tako jako zračenje, iako nastavlja da daje dovoljno svetlosti i toplote. Niska temperatura takođe objašnjava bledenje diska.
Gargantua je najautentičnija crna rupa u istoriji filma. Ali čak se i on razlikuje od pravog.
Tvrdnja: Odakle su uopće došle planete? Zar ih nije trebalo usisati unutar rupe?
Zapravo, nauka dozvoljava postojanje zona običnog vremena i prostora u blizini džinovskih crnih rupa, čak i čitavih planetarnih sistema koji se okreću oko centralnog singulariteta u složenim, ali zatvorenim orbitama.
Tvrdnja: Akrecijski disk ne izgleda stvarno. Trebao bi biti pomalo spljošten i asimetričan. Osim toga, model ne uzima u obzir Doplerov efekat: jedna ivica diska treba da bude crvena, a druga plava.
Da, ovdje je Christopher Nolan namjerno krenuo protiv istine kako ne bi zbunio publiku. Takođe je namerno potcenio brzinu rotacije crne rupe. Dodatno, s obzirom na udaljenost od crne rupe do Milerove planete, Gargantua bi zauzimala polovinu neba, a planeta bi bila unutar akrecionog diska, tako da bi uglavnom bila vidljiva samo sa strane planete nasuprot rupi.
Planete Miler i Mana
Prije svega, astronauti odlaze na planetu Miller. Vrijeme se tamo sporo kreće - jedan sat na njegovoj površini jednak je sedam zemaljskih godina.
Tvrdnja: Ovo je moguće samo u blizini objekata sa ogromnom masom, kao što su oni koji kruže oko crne rupe. Ali morate biti vrlo blizu rupe, skoro iznad njene površine. A stabilna orbita oko crne rupe trebala bi premašiti prečnik Gargantue najmanje tri puta. Inače bi planeta Miller odavno bila usisana unutra. Uzimajući u obzir kadrove prikazane u filmu, vrijeme na površini planete trebalo bi da teče sporije nego na Zemlji, samo dvadeset posto.
Ovo važi za nerotirajuće crne rupe, ali sa Gargantuom stvari su drugačije. Gargantua je supermasivna rotirajuća crna rupa, koja donekle mijenja svoj učinak na okolni prostor. Pod određenim uslovima, recimo, ako se vrlo brzo rotira, a Millerova planeta se nalazi dovoljno blizu Gargantuine kružne orbite, takvo vremensko dilatiranje je moguće.
Istina, rotirajuće crne rupe imaju ograničenje brzine rotacije i, u pravilu, ne dostižu maksimum. Da bi Milerova planeta imala ovakvu dilataciju vremena, Gargantua bi morala da se rotira samo malo manje od maksimuma. Ovo je stvarno, iako malo vjerovatno.
KONTRAARGMENT: Šta je sa plimnim talasima? One su moguće samo ako je razlika u gravitacionoj privlačnosti crne rupe na različitim stranama planete veoma velika. Ali u ovom slučaju, planeta bi se jednostavno raspala!
Ne baš. Hvala za gigantske veličine Gargantua, razlika u gravitaciji crne rupe na različitim stranama Millerove planete nije dovoljno velika. Ipak, sila gravitacije je trebala biti dovoljna da deformiše planetu. Mora da je Milerova planeta izgledala kao elipsoid, sabijena sa strane i izdužena u dužinu. Osim toga, ako bi se planeta rotirala oko svoje ose, tada bi Gargantuine gravitacijske sile djelovale u nekoliko smjerova ovisno o položaju orbita. U filmu vidimo da se svi džinovski valovi kreću u približno istom smjeru. Iz ovoga sledi da je planeta Miler uvek okrenuta ka crnoj rupi istom stranom.
Moguće je i drugo objašnjenje: zbog deformacije planete i privlačnosti Gargantue, potresi se stalno događaju u određenim područjima, uzrokujući džinovske cunamije.
KONTRAARGMENT: Radijacija, nedostatak uobičajenog izvora svjetlosti i topline - Millerova planeta ne izgleda kao pogodno mjesto za stanovanje. Da li je uopšte bilo potrebno leteti do nje i zaista se ovaj deo ekspedicije nije mogao izbeći?
Naravno da je bilo moguće. Planet Miller nikada ne bi bio glavni kandidat za novi dom za čovječanstvo da su Cooper ili drugi članovi posade Endurancea smislili kako da iskoriste gomilu naučne opreme koja je donesena na brod upravo u tu svrhu. Informacije o prikladnosti Millerove planete za život mogle su se dobiti direktno iz orbite pomoću teleskopa i drugih instrumenata. Isti oni sa kojima je Romilly proveo skoro četvrt veka proučavajući samu crnu rupu, dok su se drugi borili protiv cunamija.
Bez spuštanja na planet, bilo bi ga moguće proučavati sa sigurne udaljenosti, gdje je vremenski odmak minimalan. Jednostavna spektralna analiza bi uvelike uštedjela gorivo ekspediciji i smanjila intenzitet strasti na ekranu. Christopheru Nolanu je trebalo ovo vremensko usporavanje da pokaže kako raste jaz između oca i kćeri.
U krajnjem slučaju, ako NASA zaista želi da pošalje delegaciju mislećih bića na planetu, bilo bi sasvim moguće poslati posadu koja se sastoji samo od robota na ekspediciju. Roboti su u stanju da prežive u gotovo svim uslovima (sudeći po filmu - čak i u crnoj rupi), manje su zahtevni, nisu toliko hiroviti i lakše podnose samoću.
Tvrdnja: Koliko su Cooperovi manevri pre sletanja na Milerovu planetu bili opravdani da bi se izbegao dilatacija vremena i privlačenje crne rupe?
Ni u kom slučaju ne bi izbjegao dilataciju vremena - ona se povećava obrnuto proporcionalno udaljenosti od crne rupe. Ali ušteda vremena prilagođavanjem kursa broda zbog gravitacionog privlačenja raznih nebeskih tijela i dalje je moguća. U filmu, Cooper odlučuje pobjeći od gravitacije Gargantue tako što će ubrzati do velike brzine, a zatim iznenada zakočiti, pavši u gravitacijsku zonu neutronske zvijezde.
Zapravo, ne bi bilo moguće smanjiti brzinu na sličan način (i da se brod i putnici ne bi rastrgali na komade prilikom naglog kočenja) uz pomoć neutronske zvijezde - za to je potrebna mala crna rupa veličine Zemlje. Ali Nolan je bio uporan u pogledu broja crnih rupa u filmu: jedna, samo jedna!
***
Idemo na planetu Manu. Radnja se odvija visoko iznad površine, sa ogromnim ledenim oblacima koji vise na nebu.
Tvrdnja: Kako je moguće da ovakvi oblaci postoje? A zašto ne padaju pod svojom težinom?
Očigledno, Mannova planeta kruži oko Gargantue u izuzetno teškoj orbiti i većinu vremena provodi daleko od crne rupe. Zašto? Prvo, bio je to skoro najduži let do Mannove planete kada je posada Endurance odlučila odakle početi. Ali kada Cooper poleti sa planete, Ranger završava veoma blizu Gargantue. I drugo, ovo je nagoviješteno ogromnim ledenim oblacima koji se smrzavaju dok je planeta uklonjena sa akrecionog diska.
I ne padaju zahvaljujući posebnoj vrsti magije. Filmska magija. U stvari, trebalo je davno isplivati na površinu.
Pada u crnu rupu
TVRĐENJE: Nakon poletanja sa Mannove planete, Endurance je zarobljen Gargantuinom gravitacijom. Cooper uspijeva spasiti glavni modul, ali on, TARS robot i Ranger prolaze kroz horizont događaja i padaju u crnu rupu. Kako su preživjeli cijeli proces? Trebalo ih je ili ubiti zračenjem i temperaturom akrecionog diska, ili ih je trebalo špagetirati - pretvoriti u izduženu nit zbog razlike u privlačenju različitim dijelovima tijela.
Ako Gargantua zadnji put uhvatio zvijezde u svoju gravitacijsku zamku prije miliona godina, disk je postao siguran za namjerne putnike (i usput, beskorisan za okolne planete). Što se tiče špagetifikacije, ona je opet moguća u malim i nerotirajućim crnim rupama. Veličina i brzina rotacije Gargantua smanjuju razliku u privlačnosti između različitih dijelova tijela na nulu, tako da nema straha od pretvaranja u špagete.
KONTRAARGMENT: Da li to znači da možete sigurno preživjeti pad u crnu rupu?
Naravno da ne. Prateći TARS, Cooper je potpisao svoju smrtnu presudu i sam je to razumio.
KONTRAARGMENT: Recimo da je nekim čudom Cooper preživio. Kako je očekivao da će poslati signal kući? Na kraju krajeva, imali su poteškoća čak i da prenose signal kroz crvotočinu. Šta tek reći o crnoj rupi iz koje, kao što znamo, ništa ne pobjegne.
Vjerovalo se da ništa, čak ni svjetlost, ne može izbjeći privlačenje crne rupe. Ali Stephen Hawking je dokazao da crne rupe mogu emitovati elementarne čestice, uglavnom fotone. Neke teorije impliciraju da se informacije u principu ne mogu zaustaviti, ali naučnici nemaju zajednički stav o ovom pitanju. Međutim, teško da će se složiti da bi se signal mogao emitovati iz crne rupe, pa je ovo, naravno, preterivanje.
Tvrdnja: Šta su to gravitacioni podaci, bez kojih je nemoguće rešiti jednačinu profesora Branda?
Prema filmu, profesoru su potrebni podaci da bi došao do razumijevanja gravitacije i njene interakcije s kvantnom mehanikom. Nakon toga, ovo bi pomoglo podizanju novih ljudskih kolonija sa Zemlje. Naravno, za rješavanje ovakvih problema u pravi život neće biti potrebe za skokom u crnu rupu. I malo je vjerovatno da se takvi podaci mogu prenijeti u tako kratkom nizu signala.
TVRĐENJE: Nakon prolaska kroz horizont događaja, Cooper se nalazi u teseraktu, četverodimenzionalnoj hiperkocki koja omogućava mjerenje vremena kao linearne veličine i omogućava mu da komunicira s Murphom u bilo kojem trenutku njenog života. Da li je i ovo naučno?
Od trenutka skakanja u crnu rupu pa do kraja filma, scenario prestaje da se fokusira na nauku i radi čistom spekulacijom. Da, naučnici priznaju postojanje drugih dimenzija, ali njihovo znanje u trodimenzionalnom prostoru nije moguće. I naravno, ne može se naučno dokazati da će nakon skoka u crnu rupu nepoznate sile prevesti osobu u sobu njegove ćerke. Nolan sve ove misteriozne pojave pripisuje misterioznim i zagonetnim „njima“ koji žive u petodimenzionalnom prostoru.
***
Uostalom, Nolan je snimao naučnu fantastiku, a ne dokumentarac, pa je imao pravo zanemariti neke detalje. Interstellar je ponekad postao žrtva umjetničkog dizajna, s vizualnim odlukama koje su donesene u korist publike i ekipe, a ne naučnika. Ipak, ispostavilo se da je slika mnogo naučnija od većine moderne naučne fantastike. Razmislite o tome: na kojoj drugoj sesiji nam je ikada bilo potrebno da saznamo kako prava astrofizika funkcioniše?
