Фильм Кристофера Нолана «Интерстеллар» многие называют самым научным в современной кинофантастике, но и претензии ему предъявляют по всей строгости. Споры о достоинствах и недостатках этой картины заставляют людей зарываться с головой в учебники физики, попробуем и мы разобраться, как «Интерстеллар» стал таким, каков он есть, и что в нем строго научно, а что — не совсем.
Часть из показанного в фильме — чистая правда, другая часть основана на научных предположениях, а ещё часть — чистой воды спекуляция.
Кип Торн
ЧЕЛОВЕК, ПРИДУМАВШИЙ ВСЁ
Имя известного физика Кипа Торна всплывает в каждом споре о научности картины Нолана. Учёный сыграл в создании фильма огромную роль. Торн не ограничивался ролью научного консультанта — по сути, именно он придумал «Интерстеллар». Более тридцати лет назад знаменитый Стивен Хокинг устроил своему другу, молодому физику и одинокому отцу Кипу Торну свидание вслепую с Линдой Обет, редактором раздела науки журнала The New York Times Magazine и начинающим телепродюсером. Романа у парочки так и не вышло, зато завязалась крепкая дружба. Лет десять назад Линда и Кип загорелись идеей создать фильм, основанный на достижениях современной науки. Они написали восьмистраничный набросок, где фигурировали, помимо прочего, целых шесть кротовых нор, пять чёрных дыр и загадочная раса инопланетян, живущих в «балке» — пространстве, имеющем минимум пять измерений. Одним из героев должен был стать Стивен Хокинг, который лично отправлялся в космос. Предлагая свою идею киностудии, Торн поставил условие: все сюжетные ходы в фильме должны быть научно достоверны или хотя бы основаны на допустимых теориях и спекуляциях.
Идеей заинтересовалась студия Paramount, а в режиссёрское кресло уселся сам Стивен Спилберг. Сценарий поручили младшему брату Кристофера Нолана Джонатану. Но затем начались трудности: из-за забастовки Гильдии сценаристов Джон прекратил работу над фильмом, затем ему пришлось переключиться на «Темного рыцаря», а Спилберг что-то не поделил с боссами Paramount и покинул проект. Торн пал было духом, но Линда не отчаялась и за пару недель нашла нового режиссёра — Кристофера Нолана.
Отношения между соавторами строились так: Нолан рассказывал какую сцену хотел снять, а Торн решал как объяснить её с научной точки зрения
Старший Нолан привнёс в «Интерстеллар» немало нового. Крис переписал сценарий, объединив его с собственными идеями, изначально предназначавшимися для совсем другого проекта. Финальный вариант был совсем не похож на изначальный восьмистраничный набросок, но Кип не расстроился, поскольку, с его точки зрения Нолан почти всегда придерживался озвученного Торном принципа. Торн категорически возразил режиссёру лишь один раз — когда Крис придумал сцену, где герои двигались быстрее света. Кип две недели доказывал, почему это совершенно невозможно, и добился своего.
Вместе с тем Кип понимал, что Крис снимает художественное кино, поэтому то и дело закрывал глаза на мелкие неточности, нужные для усиления драматизма, и следил лишь за тем, чтобы фантазию Нолана не уносило слишком далеко. Получилось ли у него? Давайте разберёмся.
О БЕДНЫЙ, ПЫЛЬНЫЙ МИР
Начало «Интерстеллара» разворачивается на Земле будущего, которая выглядит крайне малопривлекательно. новый патоген уничтожил все сельхозкультуры, кроме кукурузы, возникла угроза голода, правительства распустили армии и научные центры, а простые люди вынуждены становиться фермерами, чтобы прокормить себя. Словно этого мало, жители страдают от регулярных пылевых бурь, а патоген уничтожает запасы кислорода в воздухе, замещая его азотом. Так что те, кто не умрёт от голода, банально задохнутся.
ПРЕТЕНЗИЯ:
Постойте! Как один-единственный патоген мог уничтожить всю растительную жизнь? Как правило, подобные вещи влияют только на определённые виды растений, полностью выкашивая их популяцию. Те же заболевания, которые затрагивают сразу несколько видов, как правило, не настолько сильны.
История Земли знает примеры массовых вымираний, когда из-за резко изменившихся условий погибала большая часть живых существ. Так произошло, когда возникли цианобактерии, выделявшие кислород, который в те времена был настоящим ядом для большинства видов. Сейчас вполне может развиться похожий микроорганизм, который, например, будет выделять в атмосферу азот.
Есть и другой возможный сценарий: появление нового заболевания, которое поражает те основные разновидности растений, от которых мы зависим больше всего. Биологи не исключают такую возможность, хотя и находят её крайне маловероятной.
КОНТРАРГУМЕНТ:
Но зачем в такой ситуации сокращать расходы на науку? Их, наоборот, надо увеличивать, чтобы биологи вывели новые растительные культуры, обладающие иммунитетом к вирусу, изобрели прививку, противоядие или другой способ борьбы с напастью. Ведь именно так сейчас мы боремся с любой болезнью, имеющей даже малейший шанс вызвать пандемию. Помимо прочего, это же гигантский бизнес, где можно заработать огромные деньги. Куда выгоднее, чем выращивать кукурузу в Канзасе.
Возможно, такие попытки были, но потерпели неудачу. Даже сейчас есть болезни, вакцины от которых до сих пор не нашли, хотя разработки ведутся уже лет тридцать. Допустим, поначалу государства действительно тратили на поиски лекарства сотни миллионов, но затем поступления в казну прекратились, бюджеты иссякли, и финансирование пришлось отменить.
Показанная в фильме ситуация с пыльными бурями для Америки не в новинку. В тридцатые в прериях США и Канады разразилась серия катастрофических пыльных бурь. Регион, ставший их центром — западная часть Канзаса, юг Колорадо, Техаса, Оклахомы и Нью-Мексико — прозвали «Пылевым котлом»
КОНТРАРГУМЕНТ:
Но кислород-то куда из воздуха денется?
Кислород в атмосфере в основном появляется благодаря фотосинтезу растении. Если новый патоген повлияет именно на этот процесс, кислород перестанет быть возобновляемым ресурсом. Теперь посмотрим, как образуется углекислый газ: либо в процессе дыхания всех живых существ, либо в результате гниения органики, либо в виде промышленных выбросов предприятий и выхлопов автомобилей. Даже если после голода и экономического кризиса
сократится население и уменьшатся выбросы в атмосферу, погибающая растительность будет гнить на полях. По некоторым оценкам, в процессе гниения будет поглощено около процента от оставшихся запасов кислорода. На его место придёт угарный газ, который затруднит дыхание чувствительным людям и поднимет температуру воздуха градусов на десять. Не смертельно, конечно, но приятного мало.
Надо признать, подобный вариант развития событий маловероятен и используется в фильме не как предсказание будущего, а как сюжетный поворот, призванный заставить персонажей выполнить то, что должно. Ну и вдумайтесь, насколько прекрасен лозунг «Человечество возникло на Земле, но вовсе не обязано умирать вместе с планетой»!
КОНТРАРГУМЕНТ:
Поразительная самоуверенность! Скорее уж всё произойдёт наоборот: человечество погибнет, а Земля прекрасно справится без нас. Не стоит забывать, что первые формы жизни зародились на планете задолго до того, как наши предки слезли с дерева. А сам человек по геологическим меркам появился только вчера, но уже успел всем надоесть.
ВПЕРЁД, К ЗВЁЗДАМ!
Воспользовавшись удачно подвернувшейся кротовой норой, NASA снаряжает межзвёздную экспедицию на корабле «Эндюрано» в поисках нового дома для человечества. Хорошо, что возле Сатурна есть нора! Ведь в мире Купера путешествия со скоростью света невозможны, и к звёздам пришлось бы лететь тысячи лет.
ПРЕТЕНЗИЯ:
Разве кротовые норы реальны? Неужели физики зарегистрировали хотя бы одну подобную аномалию?
Нет, но наука допускает их существование или, по крайней мере, не отрицает его. А что не запрещено… В последнее время не без участия мистера Торна в космологии набирает популярность идея, что пространство — это не бескрайняя пустота, а своего рода материал, который поддаётся изменению, были бы нужные инструменты.
КОНТРАРГУМЕНТ:
Допустим. Но откуда они берутся, за счёт чего существуют и, главное, какого они размера? Ведь существование нор по сей день не может быть доказано как раз из-за их небольшого размера. Кроме того, для поддержания норы в рабочем состоянии требуется немалое количество отрицательной или экзотической материи. Да и для открытия норы требуется источник огромной гравитации типа Гаргантюа, а появление подобного в Солнечной системе погрузило бы её в хаос. Но даже если бы кротовая нора появилась например, из-за влияния Гаргантюа на время и пространство, — то была бы дорогой с одностороннем движением, так как для обратного путешествия потребовался бы аналогичный источник гравитации с другой стороны.
Да, само появление норы — это необходимая вольность. В фильме герои предполагали, что кротовая нора была создана существами, живущими в пятимерном пространстве, чтобы указали нам путь к спасению.
КОНТРАРГУМЕНТ:
А прислать нам способы борьбы с патогеном или чертежи варп-двигателя — слишком просто, что ли?
Кроме того, профессор Бранд говорит, что кротовая пора появилась на орбите Сатурна за пятьдесят лет до событий «Интерстеллара». NASA разогнали за десять лет до начала фильма. То есть на протяжении сорока лет никто ничего не знал о появлении гравитационной аномалии в пределах Солнечной системы? Да толпы приверженцев теории струн выстроились бы очередями в Нобелевский комитет. Это же новость века!
С тех пор прошло полвека, о какой-то норе в космосе все успели забыть — проблем-то хватало. Помнит о ней только один сумасшедший дед. который живёт под землёй, косит под Кипа Торна и собирает космические корабли на коленке.
Наука признает сам факт существования кротовых нор. Будут ли они достаточно большими и стабильными, чтобы ими можно было пользоваться для путешествий туда и обратно на огромные рассюяния — совсем другой вопрос
ПРЕТЕНЗИЯ:
Кстати, о корабле! Зачем ракета-носитель выводила его на орбиту, если ему оказалось под силу взлетать с планет Миллер и Манна?
Во-первых, на орбиту выходил «Эндюранс», а на планеты космонавты садились в «Рейнджере» — челноке, пристыкованном к «Эндюранс». Во-вторых, на пути от Земли до Гаргантюа заправок нет, так что топливо надо экономить.
КОНТАРГУМЕНТ:
Кстати, о топливе. На такую дорогу его требуется очень много. Почему ни на одном кадре с «Эндюранс» мы не видим гигантских топливных баков?
А вы уверены, что камера показана все отсеки? Зачем, к примеру, показывать грузовые трюмы, где ничего не происходит? Кроме того, на пути к Сатурну члены экспедиции могли экономить топливо при помощи гравитационных манёвров — разгоняться, замедляться или менять направление полёта под действием гравитации небесных тел. Примерно так в конце девяностых годов NASA запускало зонд «Кассини». На его борту было недостаточно топлива, чтобы добраться до Сатурна, но в NASA рассчитали курс так, чтобы «Кассини» прошёл по касательной орбит Венеры, Земли и Юпитера. Каждым такой манёвр придавал зонду ускорение.
Чтобы добраться от Земли до Сатурна за два года, «Эндюранс» должен преодолевать в среднем 20 километров в секунду. Кип Торн считает, что с помощью манёвров и увеличения эффективности ракетного топлива к концу XXI века человечеству будет под силу достичь скорости в 300 километров в секунду. Так что долететь до Сатурна за такое время вполне реально.
На съемочной площадке Кип Торн сам писал на доске, принадлежащей героям, чтобы надписи были осмысленными
КОНТРАРГУМЕНТ:
Но как они затормозили на орбите Сатурна и не улетели дальше? Мощи корабельных носовых двигателей тут явно бы не хватило.
Самих по себе, может, и не хватило бы, но с помощью очередных коррекций курса на орбите Сатурна — почему нет? Кроме того, не стоить забывать о кротовой норе, которая вполне могла повлиять на расположение гравитационных полей.
ЖИЗНЬ НА ОРБИТЕ ЧЁРНОЙ ДЫРЫ
Пройдя через кротовую нору, Купер и остальные попадают в конечную точку своего путешествия — планетную систему возле огромной чёрной дыры Гаргантюа. Это небесное тело — предмет особой гордости как Кипа Торна, так и мастеров по спецэффектам. При изображении дыры использовались вычисления, сделанные Торном специально для фильма. Получившийся результат ошарашил самого Кипа. Он догадывался, как должны в реальности выглядеть чёрные дыры, но компьютерная анимация превзошла все его ожидания.
ПРЕТЕНЗИЯ:
Рядом с Гаргантюа не видно других небесных тел, кроме парочки планет. Откуда планеты Миллер, Эдмундса и Манна черпают тепло и свет?
Из аккреционного диска. Притяжение Гаргантюа так велико, что способно захватить целую звезду. Когда звезда движется прямо на чёрную дыру, её судьба плачевна и предсказуема. Если же её орбита пролегает рядом с Гаргантюа, то притяжение чёрной дыры попросту разрывает небесное тело на части, а большая часть материи ранее составлявшей тело звезды, попадает на орбиту Гаргантюа и формирует аккреционный диск. Он излучает свет, тепло и радиацию, так что вполне может заменить солнце.
КОНТРАРГУМЕНТ:
Выходит, жить на этих планетах нельзя из-за высоких температур и радиации. Как же экипаж «Эндюранс» не поджарился, просто пролетая мимо?
Возможно, с момента, когда последняя звезда попала в гравитационные тиски Гаргантюа, прошло несколько миллионов лет. Тогда газ, составляющий диск, остыл до температуры в несколько тысяч градусов и уже не излучает такую сильную радиацию, хотя продолжает давать достаточно света и тепла. Низкой температурой объясняется и блёклость диска.
На планету Миллер должны регулярно падать огромные метеориты. Гаргантюа не всегда сможет поглощать космический мусор, чаще он будет попадать на орбиту и вращаться там. Если траектория астероида изменится под воздействием другого небесного тела, возможны столкновения
КОНТРАРГУМЕНТ:
Радиация, отсутствие привычного источника света и тепла — планета Миллер не выглядит подходящим местом для жилья. Неужели нужно было в первую очередь лететь на неё и этой части экспедиции нельзя было избежать?
Разумеется, можно было, если бы Купер и его коллеги догадались использовать по назначению кучу научного оборудования, именно с этой целью доставленного на борт корабля. О непригодности планеты Миллер для жизни они могли узнать прямо с орбиты при помощи телескопов и прочих приборов. Тех самых, которыми Ромили четверть века изучал саму чёрную дыру, пока остальные боролись с цунами. Простой спектральный анализ здорово сэкономил бы топливо экспедиции и снизил бы накал страстей на экране. Кристоферу Нолану нужно было это замедление времени, чтобы показать, как растёт пропасть между отцом и дочерью.
В крайнем случае, если NASA так уж хотелось отправить на планету делегацию из мыслящих существ, можно было бы послать экипаж, состоящий из одних роботов. Они способны выжить почти в любых условиях (судя по фильму — даже в чёрной дыре), менее требовательны, не капризны и легче переносят одиночество.
ПРЕТЕНЗИЯ:
Откуда там вообще планеты взялись? Разве их не должно было засосать внутрь дыры?
Наука допускает существование возле гигантских чёрных дыр зон обычного времени и пространства, даже целых планетных систем, которые вращаются вокруг центральной сингулярости по сложным, но замкнутым орбитам.
ПРЕТЕНЗИЯ:
Аккреционный диск выглядит неправдоподобно. Он должен быть несколько сплющенным и несимметричным. Кроме того, модель не учитывает эффект Допплера: один край диска должен отдавать красным, другой — синим.
Да, тут Нолан специально пошёл против истины, чтобы не смущать зрителей. А ещё он специально занизил скорость вращения чёрной дыры. Кроме того, учитывая расстояние от чёрной дыры до планеты Миллер. Гаргантюа должен занимать половину небосвода, а планета при таком раскладе находилась бы внутри аккреционного диска, так что он в основном был бы виден только с противоположной дыре стороны планеты.
ПРЕТЕНЗИЯ:
Первым делом астронавты отправляются на планету Миллер. Время там идет замедленно — один час на поверхности равен семи земным годам. Такое возможно только вблизи объектов с огромной массой, например чёрной дыры. Но нужно находиться совсем рядом с дырой, практически над ёё поверхностью. А стабильная орбита вокруг чёрной дыры должна превышать диаметр Гаргантюа как минимум трижды. Иначе планету Миллер давно бы засосало внутрь. С учётом показанных в фильме кадров время на поверхности планеты должно течь медленнее, чем на Земле, всего процентов на двадцать.
Это верно в отношении невращающихся дыр. Но Гаргаитюа — сверхмассивная вращающаяся чёрная дыра, что несколько меняет её воздействие на окружающее пространство. При определённых условиях, скажем, если она будет вращаться очень быстро, а планета Миллер — располагаться близко к циркулярной орбите Гаргантюа, такое замедление времени возможно.
Правда, у вращающихся чёрных дыр есть предел скорости вращения, причём максимума они, как правило, не достигают. Чтобы на планете Миллер было такое замедление времени. Гаргантюа должна вращаться лишь чуточку меньше максимума. Это реально, но крайне маловероятно.
КОНТРАРГУМЕНТ:
А как быть с приливными волнами? Они возможны, только если разница в гравитационном притяжении чёрной дыры на разных сторонах планеты очень велика. Но тогда планету просто разорвало бы на части!
На самом деле нет. Благодаря гигантским размерам Гаргантюа разница в притяжении на разных сторонах планеты Миллер недостаточно велика. Тем не менее силы притяжения должно было хватить для деформирования планеты. Планета Миллер должна выглядеть как эллипсоид, сжатый по бокам и вытянутый в длину. Кроме того, если бы планета вращалась вокруг своей оси, то силы притяжения Гаргантюа действовали бы в нескольких направлениях в зависимости от положения орбит. По фильму же мы видим, что волны движутся примерно в одном направлении. Отсюда следует вывод, что планета Миллер всегда повёрнута к чёрной дыре одной и той же стороной.
Возможно и ещё одно объяснение: из-за деформации планеты и притяжения Гаргантюа постоянно проходят землетрясения, вызывающие гигантские цунами.
Невесомые облака на планете Манна — одна из «натяжек» фильма
ПРЕТЕНЗИЯ:
Оправданны ли манёвры Купера перед посадкой на планете Миллер, чтобы избежать замедления времени и притяжения чёрной дыры?
Замедления времени он не избежал бы в любом случае — оно возрастает обратно пропорционально расстоянию от чёрной дыры. Но сэкономить время путём корректировки курса корабля благодаря притяжению разных небесных тел ещё как можно. В фильме Купер решает избежать притяжения Гаргантюа, разогнавшись до огромной скорости, а затем резко затормозить, попав в зону притяжения нейтронной звезды. На деле подобным образом снизить скорость (и чтобы корабль и пассажиров при торможении не разорвало на кусочки) с помощью нейтронной звезды не удалось бы — для этого требуется небольшая чёрная дыра размером с Землю. Но Нолан был непреклонен насчёт количества чёрных дыр в фильме: одна, только одна!
ПРЕТЕНЗИЯ:
Перенесёмся на планету Манна. Действие разворачивается высоко над поверхностью, в небе которой висят гигантские ледяные облака. Как возможно существование подобных облаков и почему они не падают под собственным весом?
По-видимому, планета Манна вращается вокруг Гаргантюа по крайне сложной орбите и большую часть времени проводит вдали от чёрной дыры. Почему? Во-первых, до планеты Манна было чуть ли не дольше всего лететь, когда экипаж «Эндюранс» решал, откуда начать. Но ближе к концу взлетающий с неё «Рейнджер» оказывается совсем рядом с Гаргантюа. А во-вторых, на это намекают гигантские ледяные облака, которые замерзают на то время, пока планета удалена от аккреционного диска.
А не падают они благодаря особому виду магии. Киномагии. Конечно, они давно должны были рухнуть на поверхность.
ВЕЩАЮ ИЗ ГРОБНИЦЫ
ПРЕТЕНЗИЯ:
После взлёта с планеты Манна «Эндюранс» захватывает притяжением Гаргантюа. Куперу удаётся спасти основной модуль, но сам он, робот ТАРС и «Рейнджер» проходят сквозь горизонт событий и падают в чёрную дыру. Как они пережили весь процесс? Их должно было или убить радиацией и температурой аккреционного диска, или они должны были спагеттифицироваться (Спагеттификация — принятый в научном обиходе термин. Когда человека засасывает в черную дыру, разные части тела притягиваются с разной скоростью, отчего он превращается в длинную, вытянутую нить похожую на спагетти.).
По поводу радиации и тепла уже говорилось выше. Если Гаргантюа последний раз захватывал звёзды в свой гравитационный капкан миллионы лет назад, то диск стал безопасным для случайных путешественников (и бесполезным для жизни на планетах, к слову). Что до спагеттификации, она опять же возможна в маленьких и невращающихся чёрных дырах. Размеры и скорость вращения Гаргантюа сводят разницу притяжений различных частей тела к нулю, так что превращения в макаронину можно не опасаться.
КОНТРАРГУМЕНТ:
Разве это значит, что можно благополучно пережить падение в чёрную дыру?
Нет, конечно. Отправившись следом за ТАРСом, Купер подписал себе смертный приговор и сам это понимал.
КОНТРАРГУМЕНТ:
Допустим, каким-то чудом Купер остался жив. Как он рассчитывал передать сигнал обратно домой? Ведь они испытывали трудности даже с передачей сигнала через кротовую дыру. Что уж говорить о чёрной дыре, из которой, как известно, не сбегает ничто.
Считалось, что притяжения чёрной дыры не может избежать ничто, даже свет. Но Хокинг доказал, что и чёрные дыры могут излучать элементарные частицы, преимущественно фотоны. Некоторые теории подразумевают, что информацию в принципе невозможно остановить, но единого взгляда на этот вопрос у учёных нет. Тем не менее они едва ли согласятся с тем, что из чёрной дыры может транслироваться сигнал, так что это, конечно, преувеличение.
ПРЕТЕНЗИЯ:
Что это за гравитационные данные, без которых невозможно решение уравнения профессора Бранда?
Согласно фильму, данные были нужны профессору, чтобы подойти к пониманию гравитации и её взаимодействия с квантовой механикой. Впоследствии это помогло бы поднять с Земли новые человеческие колонии. Разумеется, для решения таких проблем в реальной жизни прыжок в чёрную дыру не понадобится. И вряд ли такие данные можно передать короткой последовательностью сигналов.
В первоначальной версии сценария, еще не переработанной Ноланом, фигурировали существа, живущие в пятимерном пространстве
ПРЕТЕНЗИЯ:
Пройдя горизонт событии, Купер оказывается в тессеракте, четырёхмерном гиперкубе, позволяющем измерять время как линейную величину и общаться с Мёрф на любом отрезке её жизни. Это тоже научно?
С момента прыжка в чёрную дыру и до конца фильма сценарий перестаёт ориентироваться на науку и оперирует чистой воды спекуляциями. Да, учёные допускают существование других измерений, но их познание в трёхмерном пространстве не представляется возможным. И уж конечно, нельзя научно доказать, что после прыжка в чёрную дыру неведомые силы перенесут человека в комнату его дочери. Все эти загадочные явления Нолан списывает на таинственных и загадочных «их», живущих в пятимерном пространстве.
***
Нолан снимал всё-таки фантастику, а не документальное кино, поэтому имел право игнорировать кое-какие детали. «Интерстеллар» порой становился жертвой художественного замысла, визуальные решения делались для удобства зрителей и съёмочной группы, а не для учёных. Тем не менее картина получилась куда более научной, чем большая часть современной кинофантастики. Задумайтесь: какой ещё фильм заставлял нас выяснять, как работает реальная астрофизика?
Источник: Мир Фантастики (Выпуск №137)