Интерстеллар: наука за кадром

Оглавление

Кип Торн. Интерстеллар: наука за кадром

Предисловие

Введение

1. Ученый в Голливуде: Зарождение замысла «Интерстеллар»

Линда Обст, мой человек в Голливуде

Стивен Спилберг, режиссер (поначалу)

Джонатан Нолан, сценарист

Кристофер Нолан, режиссер и сценарист

Пол Франклин, Оливер Джеймс, Эжени фон Танзелманн: команда по созданию визуальных эффектов

Мэтью Макконахи, Энн Хэтэуэй, Майкл Кейн, Джессика Честейн

I. Основы

2. Вкратце о Вселенной

Большой взрыв

Галактики

Солнечная система

Звездная смерть: белые карлики, нейтронные звезды и черные дыры

Магнитные, электрические и гравитационные поля

3. Законы, управляющие Вселенной

Эпоха великих негеографических открытий

Научные истины, обоснованные предположения и домыслы

4. Искривления пространства и времени, приливная гравитация

Эйнштейновский закон искривления времени

Искривление пространства: балк и наша брана

Приливная гравитация

5. Черные дыры

Муравей на батуте: искривленное пространство черной дыры

Горизонт событий и искривление времени

Пространственный вихрь

Искривления пространства и времени у черной дыры в точных цифрах

Как выглядит черная дыра

Почему мы считаем это истиной

II. Гаргантюа

6. Анатомия Гаргантюа

Масса Гаргантюа

Вращение Гаргантюа

Анатомия Гаргантюа

Огненная оболочка

7. Гравитационные пращи

Технология XXI века

Через гравитационную пращу к планете Миллер

Черные дыры средней массы в ядрах галактик

Орбитальная навигация сверхразвитых цивилизаций

Гравитационные маневры NASA в Солнечной системе

8. Внешний вид Гаргантюа

Тень и огненное кольцо

Линзирование невращающейся черной дыры

Линзирование быстровращающейся черной дыры – Гаргантюа

Визуальные эффекты: черная дыра и червоточина

Вид с корабля, совершающего гравитационную пращу

9. Диски и джеты

Квазары

Черные дыры и аккреционные диски

Джеты: извлечение энергии из завихрения пространства

Откуда берется диск

Аккреционный диск Гаргантюа и отсутствие джета

10. Случай – краеугольный камень эволюции

III. Земля в беде

11. Болезнь растений

Мир Купера

Что за катаклизмы?

Болезнь растений

12. Задыхаясь без кислорода

Образование и исчезновение пригодного для дыхания кислорода

Нехватка О2, избыток СО2

13. Межзвездный перелет

Расстояния до ближайших звезд

Скорость полета в XXI веке

Технологии далекого будущего

Термоядерный синтез

Лазерный луч и световой парус

Гравитационные пращи у двойной черной дыры

IV. Червоточина

14. Червоточины

Откуда взялось название «червоточина»

Червоточина Фламма

Схлопывание червоточины

«Контакт»

Как выглядит проходимая червоточина

Могут ли червоточины возникать естественным путем

Может ли сверхразвитая цивилизация создавать червоточины

Подводя итоги

15. Внешний вид червоточины в «Интерстеллар»

Гравитация червоточины и искривление времени

«Ручки настройки»

Как «ручки настройки» влияют на внешний вид червоточины

Длина червоточины

Ширина линзирования червоточины

Червоточина в «Интерстеллар»

Путешествие через червоточину

16. Обнаружение червоточины: гравитационные волны

ЛИГО засекает всплеск гравитационных волн

Нейтронная звезда на орбите вокруг черной дыры

Обнаружение червоточины

Об этой части киносценария

Гравитационные волны и детекторы волн

Искривленная сторона Вселенной

Гравитационные волны от Большого взрыва

V. Исследуем окрестности Гаргантюа

17. Планета Миллер

Орбита планеты

Замедление времени и приливная гравитация

Пространственный вихрь

Гигантские волны на планете Миллер

Прошлое планеты Миллер

Вид Гаргантюа с планеты Миллер

18. Вибрации Гаргантюа

Колебания черных дыр

Резонансные колебания Гаргантюа

19. Планета Манн

Орбита планеты и отсутствие солнца

Путь к планете Манн

Прибытие на планету Манн: ледяные облака

Геологические данные доктора Манна

20. «Эндюранс»

Приливная гравитация и конструкция «Эндюранс»

Взрыв на орбите вокруг планеты Манн

VI. Экстремальная физика

21. Четвертое и пятое измерения

Время как четвертое измерение

Есть ли балк на свете

Пятое измерение

22. Сущности из балка

Двумерная брана и трехмерный балк

Четырехмерные сущности, проходящие сквозь трехмерную брану

Природа сущностей из балка и их гравитация

Сущности из балка в «Интерстеллар»

23. Ограничение гравитации

Проблема гравитации в пяти измерениях

Может быть, пятое измерение свернуто?

«Туда – обратно»: искривление анти-де-Ситтера

AdS-бутерброд: в балке становится просторно

Внимание! Внимание! Бутерброд нестабилен!

Путешествие сквозь AdS-слой

24. Гравитационные аномалии

Аномальная прецессия орбиты Меркурия

Аномальные орбиты галактик

Аномальное ускорение расширения Вселенной

Гравитационные аномалии в «Интерстеллар»

25. Уравнение профессора

Блокнот Мёрф, блокнот профессора и доски в кабинете

Источник аномалий – пятое измерение

Поля балка управляют силой гравитации

Как не дать червоточине схлопнуться

Как спасти Вселенную

И наконец, уравнение профессора!

26. Сингулярности и квантовая гравитация

Приоритет квантовых законов

Сингулярности: область квантовой гравитации

Голые сингулярности?

БХЛ-сингулярность

Падающие и вылетающие сингулярности

VII. Кульминация

27. Кромка кратера

Приливная гравитация: «Эндюранс» улетает от планеты Манн

Критическая орбита и аналогия с вулканом

Аналогия с вулканом: гравитационная и центробежная энергии

Критическая орбита: равновесие центробежных и гравитационных сил

ТАРС и Купер «падают с кромки кратера»

Запуск «Эндюранс» к планете Эдмундс

28. Внутрь Гаргантюа

Немного о смене убеждений

Через горизонт событий

Между сингулярностями

Что видит Купер внутри Гаргантюа

Спасительный тессеракт

29. Тессеракт

Точка – линия – квадрат – куб – тессеракт

Купер путешествует в тессеракте

Стыковка со спальней Мёрф

Усложненный тессеракт Нолана

30. Передача сообщений в прошлое

Набор правил для зрителя

Правила Кристофера Нолана о путешествиях во времени

Сообщения для Мёрф

Путешествие во времени без балка: что я об этом (кажется) знаю

Путешествие во времени через балк

Сообщения для Мёрф: интерпретация физика

Прикасаясь к Брэнд через пятое измерение

31. Эвакуация колоний с Земли

Некоторые мысли на прощание

Где узнать больше?

Глава 1. Ученый в Голливуде: зарождение замысла «Интерстеллар»

Глава 2. Вкратце о Вселенной

Глава 3. Законы, управляющие Вселенной

Глава 4. Искривления пространства и времени, приливная гравитация

Глава 5. Черные дыры

Глава 6. Анатомия Гаргантюа

Глава 7. Гравитационные пращи

Глава 8. Внешний вид Гаргантюа

Глава 9. Диски и джеты

Глава 10. Случай – краеугольный камень эволюции

Глава 11. Болезнь растений

Глава 12. Задыхаясь без кислорода

Глава 13. Межзвездный перелет

Глава 14. Червоточины

Глава 15. Внешний вид червоточины в «Интерстеллар»

Глава 16. Обнаружение червоточины: гравитационные волны

Глава 17. Планета Миллер

Глава 18. Вибрации Гаргантюа

Глава 21. Четвертое и пятое измерения

Глава 22. Сущности из балка

Глава 23. Ограничение гравитации

Глава 24. Гравитационные аномалии

Глава 25. Уравнение профессора

Глава 26. Сингулярности и квантовая гравитация

Глава 27. Кромка кратера

Глава 28. Внутрь Гаргантюа

Глава 29. Тессеракт

Глава 30. Передача сообщений в прошлое

Глава 31. Эвакуация колоний с Земли

Некоторые технические примечания

Глава 4. Искривления пространства и времени, приливная гравитация

Глава 6. Анатомия Гаргантюа

Глава 8. Внешний вид Гаргантюа

Глава 12. Задыхаясь без кислорода

Глава 15. Внешний вид червоточины в «Интерстеллар»

Глава 17. Планета Миллер

Глава 25. Уравнение профессора

Глава 27. Кромка кратера

Глава 30. Передача сообщений в прошлое

Благодарности

Библиография

Отрывок из книги

Одной из величайших радостей при работе над фильмом «Интерстеллар» было для меня общение с Кипом Торном. С первой же нашей встречи я оценил его заразительный энтузиазм ученого – равно как и нежелание давать сырые, неоформившиеся суждения. К любым вопросам по сюжету, которые я ему подбрасывал, Кип всегда подходил неторопливо, взвешенно, а главное – по-научному. Стараясь удержать меня в рамках правдоподобия, он всегда сохранял хладнокровие, если я не спешил прислушаться к его мнению (лишь однажды, когда я в течение двух недель оспаривал запрет Кипа на сверхсветовые скорости, он, по-моему, не смог удержаться от деликатного вздоха).

Он видел себя не «цензором от науки», а соавтором – без устали выискивая в научных журналах и академических публикациях выходы из сюжетных тупиков, в которые я себя загонял. Кип познакомил меня с важнейшим качеством ученого – смирением перед лицом сюрпризов, преподносимых природой. Его отношение позволило ему насладиться возможностями спекулятивной фантастики, подходя к разрешению парадоксов и проблемам непознаваемого с нового ракурса: с позиции рассказчика. Эта книга – свидетельство живого воображения Кипа и его неустанного стремления сделать науку доступной тем из нас, кто не обладает столь мощным интеллектом и столь обширными познаниями, как он сам. Кип хочет, чтобы люди осознали потрясающие истины Вселенной и восхитились ими. Книга построена так, чтобы читатель мог погрузиться в предмет настолько глубоко, насколько позволяют его способности: никто не останется в стороне, каждый в той или иной мере сможет испытать то удовольствие, что получил я, стараясь не отставать от живой мысли Кипа.

.....

Другое письмо, от Энн Хэтэуэй, играющей Амелию Брэнд, пришло через несколько недель. «Привет, Кип! Надеюсь, это письмо дойдет без проблем… Эмма Томас дала мне твой адрес на случай, если будут вопросы. Что ж, тема непростая, и вопросы у меня есть!.. Мы можем побеседовать? Большое спасибо, Энни».

Мы поговорили по телефону, поскольку в наших расписаниях не нашлось окон для личной встречи. Она сказала, что немного увлекается физикой и что ее героиня, Брэнд, должна знать физику назубок, а затем выдала ряд на удивление сложных вопросов: Какая связь между временем и гравитацией? Почему мы считаем возможными измерения высшего порядка? Проводились ли эксперименты в области квантовой гравитации?.. Лишь в самом конце она позволила разговору уклониться от темы, и мы поболтали о музыке: в школе она играла на трубе, а я – на саксофоне и кларнете.

.....