Кинофантастика - Леук Ролан - Страница 11

Пугающая формула на второй доске подтверждает эту интерпретацию. Она объясняет «действенность» теории профессора Бранда. В физике работа — скалярная физическая величина, произведение энергии и времени. Эта величина проистекает из общего принципа наименьшего действия: траектория объекта между двумя заданными точками — та, которая приводит к экстремуму работы (этот принцип играет роль в «Прибытии», см. главу об этом фильме). Поэтому в механике траекторию понимают не как результат ускорений от приложения сил, а как кривую, оптимизирующую работу. Этот принцип наименьшего действия оказался простым, мощным и общим не только для классической механики, где он строго эквивалентен законам Ньютона, но и для электромагнетизма, и для квантовой, или релятивистской, механики, где он оказался так плодотворен, что на нем строится вся современная теоретическая физика. В уравнении Бранда g5 и dx указывают на то, что его теория относится к вселенной с пятью измерениями: одним временным и четырьмя пространственными. Проблема в том, что выяснена нестабильность «AdS5-бутерброда», вызванная сдавливанием двух бран, заключающих нашу.

В своем уравнении Бранд пытается описать эффективную работу, способную решить эту проблему: оно содержит условия, связанные с каждой браной (помеченные цифрами 0, 1 и 2), и условие, связанное с супервселенной, предназначенное для стабилизации всей системы. Задача, которую ставит перед собой профессор, — объединение общей теории относительности и квантовой механики — до сих пор не решена. Пробуются разные подходы: петлевая квантовая гравитация, теория струн, некоммуникативная геометрия…

В «Интерстелларе» вопрос дополнительных пространственных измерений решается иначе — визуально. Ближе к финалу герой, Купер, проникает в черную дыру Гаргантюа и попадает в странное пространство-время под названием «тессеракт». В геометрии тессеракт — куб в четырехмерном пространстве. Подобно тому как у куба поверхность составлена шестью квадратами, суперповерхность тессеракта составлена восемью кубическими ячейками. В фильме эта геометрическая структура представляет собой проход, позволяющий Куперу перейти из центральной сингулярности черной дыры в супервселенную из пяти измерений. Так он оказывается вне нашей браны и приобретает способность воспринимать время как физическое измерение. Поэтому Купер видит в тессеракте комнатку своей дочери Мерф и будущее профессора Бранда, бесконечно множащееся, но с разной временной принадлежностью. Купер может общаться с дочерью сквозь время при помощи гравитационных сигналов и подсказывает ей данные для решения уравнения профессора Бранда.

Ввиду своих завораживающих свойств тессеракт фигурирует во многих фильмах и книгах. Так, в фильме Анджея Секулы «Куб-2. Гиперкуб» (2002) в него, как в ловушку, попадают восемь человек. Их тессеракт — это сеть из соединяющихся кубов, некоторые из которых искажают время. Роберт Э. Хайнлайн еще в рассказе 1941 года «Странный дом» описал дом, построенный по трехмерному шаблону тессеракта. Этот же шаблон Сальвадор Дали использовал для картины 1954 года «Распятие (Corpus Hypercubus)»: подобно тому как Бог пребывает в непостижимом нам измерении, тессеракт существует в неподвластном человеческому уму четырехмерном пространстве.

Для понимания большинства описанных в «Интерстелларе» явлений требуется понимание относительности, квантовой механики и даже теории струн. Нечасто снимают фильмы, так тесно связанные с современной физикой и так сильно переплетающие захватывающий сюжет и научную достоверность. В конечном итоге «Интерстеллар» получился удачным с точки зрения видеоряда и не разочаровывает как научно-фантастическое произведение, где есть простор и свободе творчества, и научной экстраполяции. Несмотря на некоторую затянутость и на недостоверность кое-каких эпизодов, «Интерстеллар» представляет интерес, поскольку наводит зрителя на вопросы о времени, его восприятии и относительности. Он обладает очевидной познавательной ценностью и полностью отвечает предложенному Морисом Ренаром в 1909 году определению научного чуда как «приключения науки, вознесшейся на уровень чуда, или чуда, возможного благодаря науке».

Что почитать и посмотреть

• Путешествие вокруг и внутри черной дыры, Ален Риазуэло: https://www.youtube.com/watch?v=uSrIlRaljKg.

• Документальный фильм Лор Делесаль, Марка Лашьез-Рея и Жана-Пьера Люмине «Бесконечный изгиб»: https://www.youtube.com/watch?v=wOVRXd-4jrQ (часть 1), https://www.youtube.com/watch?v=IIt8ioLPtEY (часть 2).

• Торн К. Интерстеллар. Наука за кадром. — М.: Манн, Иванов и Фербер, 2015.

• Thome К. S. Black Holes and Time Warps: Einstein's Outrageous Legacy («Черные дыры и искривления времени»), W. W. Norton Company, 1995.

• Научная статья Кипа Торна и его группы моделирования изображения: Classical and Quantum Gravity («Классическая и квантовая гравитация»). Доступна бесплатно по адресу: http://iopscience.iop.Org/0264-9381/32/6/065001/article.

• Интервью с Кипом Торном (на английском) в журнале «Сайентифик Америкэн»: http://blogs.scientificamerican.com/observations/2014/11/28/parsing-the-science-of-interstellar-with-physicist-kip-thorne.-

• Формулы с досок профессора Бранда выложены на этом сайте: http://www.its.caltech.edu/~kip/scripts/INTERSTELLAR/BrandBlackBoards.

Часть вторая.

Новые горизонты

Глава 4.

Космические колеса

Если человечеству когда-нибудь вздумается ринуться прочь с Земли, то решений, как это сделать, у него будет наперечет: либо найти подходящую планету и создать на ее поверхности базу, либо построить большие космические станции, значительно превосходящие размерами МКС.

Преимущество новой планеты в том, что она, скорее всего, располагает ресурсами: атмосферой, водой (жидкой или замороженной), сырьем. Кроме того, планета обладает гравитацией. Чтобы надолго поселиться на станции, нужно доставить на нее главные ресурсы жизнеобеспечения и запустить эффективную систему переработки отходов жизнедеятельности, чтобы меньше зависеть от дальнейших затратных поставок. Необходимо также создать искусственную гравитацию, потому что продолжительное пребывание в невесомости вредно для обмена веществ. Она влияет на кровообращение и на токи всех других жидкостей в организме, вредит чувству равновесия и ориентации, приводит к деградации опорно-мышечной системы. Поэтому, во избежание вредного воздействия невесомости на организм, при длительном нахождении на космической станции не обойтись без искусственной гравитации.

В серии комиксов «Посол теней» (1975) о приключениях Валериана и Лорелина (воспроизведенной в 2017 году Люком Бессоном в фильме «Валериан и город тысячи планет») авторы, Пьер Кристен и Жан-Клод Мезьер, изобрели «гравитационный колодец», генерирующий гравитацию на огромной космической станции «Центральный пункт» (в фильме — «Альфа»). В реальности проще будет заставить станцию вращаться вокруг собственной оси симметрии: возникающая от этого центробежная сила создаст в жилом отсеке подобие гравитации. Так происходит во многих фильмах. В «Космической одиссее 2001 года» Стенли Кубрика (1968) показана незабываемая сцена причаливания челнока к вращающейся космической станции V под звуки вальса «На прекрасном голубом Дунае» Иоганна Штрауса. То же самое сделал Льюис Гилберт в «Лунном гонщике» (1979): там злодей Драке замыслил истребить человечество и повторно заселить Землю специально отобранными парами со своей вращающейся орбитальной станции. Большинство станций в прекрасном сериале «Пространство» Марка Фергуса и Хоука Остби (2015), в частности «Тихо», тоже вращаются для создания искусственной силы тяжести. Наконец, в «Элизиуме» (Нил Бломкапм, 2013) богатейшие из землян в XXII веке покидают Землю, задыхающуюся от перенаселенности, загрязнения и насилия, и селятся на огромной вращающейся орбитальной станции.