Интерстеллар (Interstellar, 2014)

«Совсем-совсем невозможно?» — переспросил режиссер. «Не знаю, — честно ответил Торн, — надо составить уравнения, посчитать». — «Посчитайте, — сказал режиссер, — только мне нужно, чтобы в фильме была ОДНА черная дыра, ОДНА кротовая нора и ОДНА нейтронная звезда».

Торн занялся расчетами, по результатам которых написал потом две научные статьи и упомянутую выше книгу. В книге Торн пишет, что никогда не получил бы этих сугубо научных результатов, если бы не Нолан с его требованиями, потому что ему не пришло бы в голову ради абсолютно неправдоподобного научного предположения исследовать астрофизические явления, создаваемые черной дырой, вращающейся с предельной для нее скоростью. В природе существование таких черных дыр настолько маловероятно, что никто из астрофизиков не стал бы по собственному желанию тратить на подобные расчеты ценное время суперкомпьютеров (да и свое тоже).

Дело в том, что эффекта, которого хотел достичь Нолан, действительно можно добиться, но лишь в случае, если черная дыра вращается так быстро, что ее горизонт событий, то есть то, что можно считать границей дыры, движется со скоростью, которая меньше скорости света всего на 0,01 миллиметра в секунду! Только тогда пространство-время вокруг нее искривляется и закручивается столь странным образом, что и время замедляется в сто раз, с точки зрения удаленного наблюдателя, и гравитационное поле уравновешивается центробежной силой, благодаря чему и тело астронавта, и корпус космического корабля не испытывают чудовищных перегрузок. В любом другом случае астронавта ждала бы неминуемая гибель.
...
В принципе возможно и такое, но лишь чуть более вероятно, чем безумно быстрое вращение черной дыры. И всё же, если режиссеру надо... Теоретически задача решаема, что физики под руководством Торна и доказали: рассчитали, как будет выглядеть со стороны сверхслабый диск около сверхбыстро вращающейся сверхмассивной черной дыры. Это были очень сложные расчеты, поскольку пришлось решать уравнения Эйнштейна для чрезвычайно экстравагантного случая. С научной точки зрения была проделана интереснейшая работа, и изображение диска было получено. Правда, в фильме этот эпизод занял меньше минуты, но зритель наверняка запомнил странную фигуру, представшую перед Купером и его спутниками. Форма диска действительно получилась очень необычной, она имеет мало общего с дисками вокруг релятивистских объектов, известных по многочисленным прежним расчетам не вращающихся или медленно вращающихся черных дыр. И джетов, кстати, Купер тоже не увидел — откуда им взяться при таком сверхслабом диске? Зрителю, однако, не сообщают об этих особенностях Гаргантюа, и можно подумать, что эффекты, показанные в фильме, — явление для черных дыр обычное. Нет, конечно.
...
Но вот что интересно: даже рассчитанная по сложнейшим формулам картина, которая показана зрителям, — неправильная! В фильме об этом, конечно, нет ни слова, а Торн, не желая умалять достоинства чрезвычайно сложных расчетов, в своей книге коротко написал: уравнения оказались такими сложными, что пришлось сделать кое-какие упрощения, иначе считать пришлось бы многие тысячи часов. Дело в том, что, когда диск вращается с субсветовой скоростью, одна его часть приближается к наблюдателю, а другая удаляется очень быстро. Возникающий при этом эффект Допплера совершенно меняет видимую картину. Купер (и зритель в зале) видит яркий объект оранжевого цвета, но на самом деле одна часть диска (допустим, левая) приближается к нему с субсветовой скоростью, и ее излучение должно быть далеко смещено в голубую часть спектра — возможно, даже в ультрафиолетовую. А другая (правая) часть диска от него очень быстро удаляется, и ее излучение смещается в красную сторону — она будет выглядеть не оранжевой, как на экране, а красной или даже вообще станет невидимой, уйдя в инфракрасную область...
...
Торн рассчитал, что для гравитационного маневра Купер должен пролететь вблизи еще одной черной дыры, не такой массивной, как Гаргантюа, но в тысячу раз массивнее Солнца. Черные дыры таких промежуточных масс пока в природе не обнаружены, даже теоретически их образование астрофизики считают чрезвычайно маловероятным, но если режиссеру нужно... Да, но режиссеру было нужно, чтобы в фильме не было ДВУХ черных дыр, а только ОДНА. И ОДНА нейтронная звезда, поле тяжести которой, по расчетам Торна, никак не могло помочь модулю осуществить гравитационный маневр и перелететь с планеты Миллера на планету Манна! Что делать?

Да ничего. Расчеты так и остались расчетами: чрезвычайно сложными, очень интересными с точки зрения физики, но для фильма — бесполезными, поскольку противоречили замыслу режиссера. Поэтому зритель видит на экране, как астронавты покидают негостеприимную планету Миллера, а в следующем кадре уже летят над планетой Манна и Купер готовится посадить модуль.

Сложнейшие расчеты Торна пропали втуне. Во всяком случае, зритель наверняка не стал задумываться над тем, как «Ranger» оказался вдруг у планеты Манна. Это ж все-таки не с Земли на Луну...

 

Черная дыра в кинематографе

Продолжая тему фильма «Интерстеллар» (см. «Химию и жизнь», 2015, №2, Путешествие «Эндюранса»), мы рассматриваем вопрос, широко обсуждаемый в СМИ и соцсетях: правда ли, что в фильме полно ошибок, или его создатели сумели примирить законы жанра с законами физики? На этот вопрос отвечает астрофизик и писатель-фантаст Павел Амнуэль. Вышедший в прошлом году на экраны фильм Кристофера Нолана «Interstellar» многие критики и зрители назвали одним из лучших научно-фантастических фильмов последних десятилетий. Вот краткий сюжет фильма. // Дальше — elementy.ru