Tähtitiede

Onko olemassa planeettaa tai mustaa aukkoa, jossa voisimme kokea ajan laajentumisen, kuten elokuvassa Interstellar?

Onko olemassa planeettaa tai mustaa aukkoa, jossa voisimme kokea ajan laajentumisen, kuten elokuvassa Interstellar?

Kuten tähtienvälisessä elokuvassa nähtiin, Kupari menee planeetalle, jossa hän koki ajan laajenemisen, joka oli tunnin oleskelu tällä planeetalla maksaa seitsemän vuotta maan päällä. Joten, onko olemassa planeettaa tai mustaa aukkoa, jossa aika melkein käyttäytyy näin? Koska aurinkokuntamme planeetoilla on hyvin vähän eroja.


Voit varmasti naarmuttaa kaikki planeettoja, koska niiden painovoimakenttä ei ole tarpeeksi vahva. Jopa hyvin tiheä neutronitähti ei tuota paljon vaikutusta, sikäli kuin tiedän.

Mitä mustiin reikiin, pohjimmiltaan minkä tahansa musta aukko antaa tämän vaikutuksen. Ne ovat kuitenkin liian kaukana tavoitettavissa nykyisillä keinoillamme.

Turvallista matkaa!


Huomioi maailmankaikkeuden ikä kiertäessäsi mustaa aukkoa

Kuvittele, että planeetalla X kehittyy sivilisaatio, joka kiertää mustaa aukkoa (tai vastaavaa painovoimalla massiivista esinettä). Kun otetaan huomioon ajan laajeneminen niin massiivisen kohteen lähellä, mittaavatko planeetan X asukkaat maailmankaikkeuden ikää väärin? Näkyykö maailmankaikkeus paljon vanhempi heille?

Onko jatkokysymyksenä tapa mitata maailmankaikkeuden ikä tarkkailijan olosuhteista riippumatta? Entä planeetan äärimmäinen (ja epätodennäköinen) tapaus ympäröimä mustien aukkojen kautta?


Tuhannet planeetat voisivat kiertää erittäin massiivisia mustia aukkoja

  • Japanilaisten tähtitieteilijöiden mukaan planeetat voivat muodostua levylle mustan aukon ympärille
  • He ennustavat, että erittäin massiivinen musta aukko voi asua tuhansille planeetoille
  • Planeetat, jotka kiertävät mustaa aukkoa, olisivat noin kymmenen kertaa maapallon massaa
  • Tutkijoiden mukaan heidän olisi muodostettava noin 10 valovuotta mustasta aukosta

Japanilaisten tutkijoiden mukaan tuhannet massiiviset kiviset planeetat voisivat kiertää supermassiivisia mustia aukkoja samalla tavalla kuin Maa kiertää aurinkoa.

Nykyiset planeetan muodostumisteoriat viittaavat siihen, että ne muodostuvat pörröisistä pölypaloista nuorta tähteä ympäröivässä materiaalilevyssä.

Nuoret tähdet eivät ole ainoita esineitä, joilla on pölylevyjä ja # 8211 ne löytyvät myös supermassiivisten mustien aukkojen ympäriltä.

Tutkijat keskittyivät näihin raskaisiin materiaalilevyihin ja tulivat siihen tulokseen, että mustia aukkolevyjä sisältävästä pörröisestä pölystä voi muodostua planeettoja.

& # 8216Tämä tutkimus voi avata uuden tähtitieteen kentän ja # 8217 tutkijoiden kanssa, jotka tutkivat mustaa aukkoa ympäröiviä pölyrenkaita, sanovat Japanin Kagoshiman yliopiston asiantuntijat.

Nuoret tähdet eivät ole ainoita esineitä, joilla on pölylevyt. Tutkijat keskittyivät raskaiden levyjen joukkoon erittäin massiivisten mustien aukkojen ympärillä ja tulivat siihen tulokseen, että ne voivat johtaa planeettojen muodostumiseen

Supermassiivinen musta aukko & # 8211, kuten Jousimies A * Linnunradan keskellä & # 8211, muodostui todennäköisesti supermassiivisen tähden räjähdyksestä maailmankaikkeuden alkuvuosina.

Joidenkin supermassiivisten mustien aukkojen ympärillä on suuria määriä ainetta raskaan, tiheän levyn muodossa.

Yksi näistä levyistä voi sisältää jopa 100 000 kertaa auringon massaa tai miljardi kertaa nuoren tähden ympärillä olevan pölylevyn pölyä.

Mustan aukon ympärillä oleva pölykiekko on niin tiheä, että keskialueen voimakas säteily estetään ja muodostuu matalan lämpötilan alueita & # 8217, sanoi tutkimusryhmää johtava professori Keiichi Wada.

Erittäin massiivinen musta aukko & # 8211, kuten Jousimies A * Linnunradan keskellä & # 8211, muodostui todennäköisesti supermassiivisen tähden räjähdyksestä maailmankaikkeuden alkuvuosina

Tutkijat soveltivat teoriaa siitä, kuinka planeetat muodostuvat normaalin tähden ympärille, mustan aukon ympärillä oleviin jättimäisiin pölykiekkoihin ja havaitsivat, että planeettoja saattoi muodostua matalien lämpötilojen vyöhykkeisiin useiden satojen miljoonien vuosien ajan.

& # 8216Laskelmamme osoittavat, että kymmeniä tuhansia planeettoja, joiden massa on 10 kertaa maapallon, voitaisiin muodostaa noin 10 valovuoden ajan mustasta aukosta, & # 8217 kertoo Eiichiro Kokubo, Japanin kansallisen tähtitieteellisen observatorion professori.

Mustien aukkojen ympärillä voi olla hämmästyttävän suuria planeettajärjestelmiä. & # 8217

Tutkijat soveltivat teoriaa siitä, kuinka planeetat muodostuvat normaalin tähden ympärille, mustan aukon ympärillä oleviin jättimäisiin pölykiekkoihin ja havaitsivat, että planeettoja saattoi muodostua matalan lämpötilan vyöhykkeille useiden satojen miljoonien vuosien ajan

Tutkijoiden mukaan tämä on kaikki teoria tällä hetkellä, koska ei ole mitään tapaa havaita mustan aukon ympärillä olevia planeettajärjestelmiä eikä mitään keinoa tietää, ovatko planeetat muodostuneet.

Ajatus planeetoista, jotka kiertävät mustaa aukkoa, ei ole uusi. Vuonna 2014 julkaistussa elokuvassa Tähtienvälinen Matthew McConaughey & # 8217s -hahmo lentää matoaukon läpi Saturnuksen lähellä etsimään uutta kotia, johon ihmiset pääsisivät pakenemaan maapallon muuttuessa asumattomaksi.

Hän löytää itsensä lähellä supermassiivista mustaa aukkoa ja tutkii useita planeettoja, jotka kiertävät kuolleen tähden ympärillä ja jotka saattavat olla asutettavia ihmiselämälle.

Ajatus planeetoista, jotka kiertävät mustaa aukkoa, ei ole uusi. Vuonna 2014 julkaistussa elokuvassa Tähtienvälinen Matthew McConaughey & # 8217s -hahmo lentää matoaukon läpi Saturnuksen lähellä etsimään uutta kotia, johon ihmiset pääsisivät pakenemaan maapallon muuttuessa asumattomaksi

Elokuva keskittyy voimakkaasti mustan aukon aikalaajennusvaikutuksiin.

Kun McConaughey palaa aurinkokuntaamme, tyttärensä, joka oli kymmenen vuotta poistuessaan, oli vanha nainen, jolla oli oma perhe.

Tutkijat eivät kuitenkaan usko, että mustaa aukkoa kiertävä planeetta kärsisi ajan laajentumisvaikutuksista, koska ne olisivat todennäköisesti yli 10 valovuoden päässä tähtikohteesta.

Tutkimus on julkaistu Astrophysical Journal -lehdessä.

MIKÄ & # 8217S MUSTAN Reiän sisällä?

Mustat aukot ovat outoja esineitä maailmankaikkeudessa, jotka saavat nimensä siitä, että mikään ei voi paeta niiden painovoimasta, ei edes valo.

Jos lähdet liian lähelle ja ylität niin sanotun tapahtumahorisontin, pisteen, josta ei pääse valoa, sinut myös jää loukkuun tai tuhoutuu.

Pienille mustille aukoille et koskaan selviä niin läheisestä lähestymistavasta.

Tapahtumahorisontin lähellä olevat vuorovedet ovat riittäviä venyttämään mitä tahansa asiaa, kunnes se on vain jono atomia, prosessin aikana fyysikot kutsuvat & # 8216spaghettification & # 8217: ksi.

Suurten mustien aukkojen, kuten Linnunradan kaltaisten galaksien ytimessä olevien supermassiivisten esineiden, jotka painavat kymmeniä miljoonia, ellei miljardeja kertoja tähden massaan, tapahtumahorisontin ylittäminen olisi tapahtumatonta.

Koska pitäisi olla mahdollista selviytyä siirtymästä maailmastamme mustan aukon maailmaan, fyysikot ja matemaatikot ovat jo kauan miettineet, miltä tuo maailma näyttäisi.

He ovat kääntyneet Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian yhtälöiden puoleen ennustaakseen mustan aukon sisällä olevan maailman.

Nämä yhtälöt toimivat hyvin, kunnes tarkkailija saavuttaa keskipisteen tai singulariteetin, jossa teoreettisissa laskelmissa aika-ajan kaarevuudesta tulee ääretön.


Onko voittamaton & # 039: n ulkomaalaisen ajan laajentumisessa mitään totuutta? Tiede kaunokirjallisuuden takana

Mitä on aika? Ajattelemme sitä jotain, ellei fyysistä, niin ainakin todellista. Tiedämme, että menneisyys oli olemassa, koska muistan sen, ja uskomme tulevaisuuden olevan, koska jokaiselle toistaiseksi kokemallemme hetkelle on seurannut toinen. Sanotaan, että se lentää, kun pidät hauskaa tai seisoo paikallaan emotionaalisesti tärkeinä hetkinä. Mutta suurimmaksi osaksi se liikkuu aina eteenpäin nopeudella sekunti sekunnissa. Me jokainen meistä olemme arkipäiväisiä ja hitaasti liikkuvia ajan myötä.

Ongelmana on, ettei sekunti ole aina sama kuin toinen. Aika liikkuu eri nopeuksilla riippuen yksilön tai kohteen olosuhteista. Se on ajatus, että tieteiskirjallisuudella voi olla kenttäpäivä, kuten nähdään uudessa Amazonin supersankarisarjassa Voittamaton.

Lisää tiedettä kaunokirjallisuuden takana

** Spoilerit jaksolle 2 / Voittamaton alla.**

Elokuvan toisessa jaksossa Voittamaton, Robert Kirkmanin samannimisen sarjakuvan perusteella ulkomaalaiset saapuvat portaalin kautta hyökkäämään maapalloa vastaan. Pieni joukko sankareita yrittää pidättää heitä, mutta on nopeasti selvää, että he menettävät. Muukalaisia ​​vain tulee ja heidän tekniikkansa on liian vaikuttava. Sitten jotain muuttuu. Alien-sotilaat kutistuvat ja heikentyvät ikään kuin jonkin kemiallisen aseen vaikutuksesta. He vetäytyvät portaaliensa kautta ja katoavat.

Tutkimus paljastaa, että toksiinit eivät ole voittaneet ulkomaalaisia, eikä maapallon ilmakehä, bakteerit, vesi tai mikään muu tavallinen syyllinen. Aika voitti heidät. Erityisesti aika kuluu heille nopeammin. He yksinkertaisesti putosivat vanhuuteen ennen taistelun päättymistä.

Siellä on heittoviittaus "takyoneihin", tieteiskirjallisuuden suosikki ajalliseen selitykseen, mutta muuten hyväksytään nimellisarvolla, että aika kulkee eri nopeudella riippumatta siitä, mistä he tulevat, ja sen vaikutus seurasi heitä.

Tieteiskirjallisuus tykkää heittää muodostettuja sanoja tai sekaisin, tieteellisesti kuulostavaa ammattikieltä, mutta tämä ei ole yksi niistä. Vaikka takyonit ovat laillinen tieteellinen käsite, niitä ei ole vielä noudatettu.

Suhteellisuussuhde vaatii, että säännöllinen aine ei voi ylittää valon nopeutta tyhjiössä. Aineen lähestyessä valon nopeutta kiihdytys vaikeutuu ja vaatii lisää energiaa, kunnes siitä tulee ääretön. Hiukkaset, joilla ei ole massaa, voivat kulkea valon nopeudella, mutta eivät ylitä sitä, paitsi hyvin erityisissä olosuhteissa. Tachyonit käyttäytyvät päinvastoin, jos niitä on. Ne ylittävät aina valon nopeuden ja vaatisivat loputtoman energian hidastumiseen. Tällainen hiukkanen kääntäisi syy-yhteyden, joka ilmestyi ennen sen luomista, ainakin näkökulmastamme.

Vaikka valon nopeus tyhjiössä on kiinteä - eräänlainen yleinen nopeusrajoitus - valo hidastuu matkustettaessa eri väliaineiden läpi. Esimerkiksi veden läpi kulkiessaan valo hidastuu noin 75 prosenttiin tavallisesta nopeudestaan. Siksi vesisäiliössä olevan objektin kuva taittuu, kuten murtunut olki lasissa. Vesisäiliössä oleva varautunut hiukkanen voi kulkea nopeammin kuin samassa säiliössä oleva valo. Kun näin tapahtuu, hiukkanen on ylittänyt valon nopeuden. Eräänlainen. Se ei riko suhteellisuusteoriaa, mutta tekee mielenkiintoisia vuorovaikutuksia.

Kun varautunut partikkeli liikkuu väliaineen läpi nopeammin kuin paikallinen valonopeus, se säteilee takakartiossa. Voit visualisoida tämän samanlaisena kuin äänipuomi, vain valolla. Tuloksena oleva säteily, joka tunnetaan nimellä Cerenkov-säteily, hehkuu pehmeästi sinisenä.

Tämä vuorovaikutus voisi antaa meille todisteita takyoneista, jos niitä todella on. Tällaisen hiukkasen, joka kulkee nopeammin kuin valon nopeus, pitäisi aiheuttaa sama Cerenkov-säteily myös tyhjiössä. Tähän mennessä tällaista vuorovaikutusta ei ole havaittu.

Jos takyonien olemassaolo vahvistettaisiin, se muuttaisi sitä, miten ymmärrämme maailmankaikkeuden, mutta niillä ei olisi mitään yhteyttä yksilön subjektiiviseen ajankokemukseen. Jos takyonit eivät vaikuta subjektiiviseen ajankokemukseemme, mitä?

Nopeus ja painovoima

Olemme tutkineet aikalaajennusta nopeuden avulla aiemmin, emmekä tee sitä uudelleen täällä, koska sillä ei ole oikeastaan ​​merkitystä tässä tilanteessa. Muukalaisten vastustajien kokoonpano on yksi sijainnista, johon painovoima voi vaikuttaa.

Se auttaa ajattelemaan, että aika ei ole jotain erillistä avaruudesta, vaan jotain luontaisesti toisiinsa kietoutunutta. Painovoima vääristää tilaa, ja kun vääristät tilaa, vääristät myös aikaa. Mitä suurempi painovoima vaikuttaa, sitä kauemmin kello napsahtaa.

Toisin kuin tachyoneilla, tätä käsitystä tukee muu kuin matematiikka. Kello korkean rakennuksen yläosassa toimii nopeammin kuin kello maanpinnan tasolla. Vaikutus on vähäinen, mutta todellinen. Se ei ole jotain, jonka huomaat päivittäisessä liikkeessäsi, mutta riittää, että joudumme ottamaan sen huomioon tietyissä tilanteissa.

Satoja mailia maanpinnan yläpuolella kiertävät GPS-satelliitit kokevat ajan nopeammin kuin me maan päällä (koko totuus on hieman monimutkaisempi, koska ne liikkuvat myös suurilla nopeuksilla). Ottaen huomioon, että nämä satelliitit ovat riippuvaisia ​​tarkoista laskelmista voidakseen toimia oikein, mahdolliset aikaerot aiheuttavat ongelmia, erityisesti ekstrapoloituina pitkiä aikoja. Ajan laajentumisen vaikutusten torjumiseksi näiden satelliittien on korjattava laajentuminen.

Gravitaatiokentät ovat vaihtelevia koko avaruudessa. Mitä suurempi planeetta, tähti tai musta aukko on ja mitä lähempänä olet heitä, sitä suurempi painovoima heillä on läheisiin kohteisiin. Kun lähestyt, aika hidastuu. Siksi Matthew McConaughey oli niin itkeä Tähtienvälinen. Kun hän oli siellä yrittäessään pelastaa ihmiskuntaa aikakirjastossa, kotona olevat kellot tikittivät.

Yksinkertaisesti sanottuna mitä vahvempi painovoimakenttä, sitä hitaammin aika etenee. Ilmeisesti päinvastoin on totta. Tämän seurauksena muukalainen rotu planeetalta, joka on dramaattisesti vähemmän tiheä kuin Maan ja jolla ei ole muita merkittäviä painovoiman vaikutuksia, kokisi ajan nopeammin kuin me maan päällä. Vaikka ei riittävän erilaisella vauhdilla ottamaan huomioon näytöllä näkymämme. Jopa uskomattoman pienellä planeetalla olisi tarpeeksi painovoimavarianssia merkittäväksi.

Silloin on mahdollista, että ne ulkomaalaiset viholliset, palattuaan kotiin portaaliensa kautta, voisivat kokea subjektiivisempaa aikaa kuin me, mutta se ei olisi paljon, eikä tuo vaikutus seuraisi heitä maan päälle. Saapuessaan heihin kohdistuu sama aika-ajan vääristymä kuin me. Jaettu painovoima ja suhteellinen liike tarkoittavat yhteistä ajankokemusta.

Meidän on potkaistava heidän muukalaisia ​​peput tavalliseen tapaan. Heidän ikääntymisen odottaminen ei ole vaihtoehto.


Vastaukset ja vastaukset

Mutta tämä ketju on niin täynnä muita juttuja, että toinen erityispiirteisiin perustuva ketju saattaa olla perusteltua. Ajattelin ketjua maan tuhosta. Voisiko ympäristön tuhoaminen todella pahentua niin, että joudumme lähtemään planeetalta hengissä?

Re Bob: Näyttää siltä, ​​että mustalla aukolla on erittäin epätasainen valonheijastus - joten kaksi samalla etäisyydellä olevaa planeettaa saattaa saada hyvin erilaisia ​​valoja gargantualta. Tämä plus pilvet ja ionosfääri voivat johtaa siihen, mitä näimme - mutta tuossa maailmassa ei olisi yötä.

Kun otetaan huomioon Gargantuan koko, planeetan kiertäminen sen ympärillä kestää todennäköisesti vuosisatoja tai vuosituhansia. Se olisi kuin aurinko kiertäisi maitomaista tietä.

Paitsi minkä tahansa kohteen, jolla on niin merkittävä aikalaajennus, voidaan katsoa (pyörimättömästä lepokehyksestä) liikkuvaksi pisteessä c, ja kun otetaan huomioon, että mustan aukon tapahtumahorisontti skaalautuu lineaarisesti massansa kanssa, se ei todellakaan kiertoradan on oltava hyvin pitkä. Ollenkaan.

100 M aurinkomassoja = jotain 300 Mkm: n halkaisijaltaan, ja ulkopuolisen näkökulmasta lähellä olevan kiertoradan loppuunsaattamisen pitäisi kestää jonkin verran 3140: tä, mikä pyörivän kohteen näkökulmasta kuten vesiplaneetalla, jonka aikalaajennuskerroin on 60 000, olisi 0,052 s? Ehkä ruuvataan lepokehykseni.


Aikamatka elokuvissa, selitetty

Aikamatka on monien suosikkielokuvien katkottua osa. Mutta entä kaikki tiede tapahtuu, kun räjähdät menneisyyteen? Kuinka paljon siitä, mitä näemme hopeanäytöllä, on todella mahdollista ja tieteellisesti tarkkaa?

Päätimme selvittää. Fysiikan ja tähtitieteen professori Shane Larson istui kanssamme, ja me valitsimme hänen aivonsa vastausten löytämiseksi elokuviin liittyviin aikamatkakysymyksiimme.

Ennen kaikkea - onko todella mahdollista matkustaa ajassa?

Larson sanoo, että ihmiset kysyvät sitä aina häneltä.

"Vastaus on kyllä", hän sanoi. "Koska sinä ja minä pääsimme juuri eilen. Matkustimme tulevaisuuteen. "

Joo, joo, me tiedämme. Mutta aikamatka on paljon monimutkaisempi, ja Larsonin mukaan on hyviä syitä sille, miksi pohdimme sitä sekä vapaa-ajatuksissamme että elokuvissa.

"Sitä teemme koko ajan päämme. Tarkastelemme menneisyyttämme ja sanomme: "Vau, oliko se todella parasta mitä voisin tehdä?", Larson sanoi. "Ajamatkalle ajatteleminen antaa sinulle mahdollisuuden tutkia sitä etenkin elokuvien yhteydessä. Siksi tämä keskustelu vetoaa meihin. Se vetoaa meihin. koska me kaikki haluamme sulattaa aivomme. "

Joten, ilman lisäajaa, tässä on se, mitä opimme aikamatkasta hopeanäytöllä.

Odottaa elokuvan spoilereita Tähtienvälinen, Harry Potter ja Azkabanin vanki, Ottaa yhteyttä ja Avengers: Loppupeli!

Tähtienvälinen (2014)

Aloitamme siitä, mitä pidetään esimerkkinä siitä, mistä "hyvä elokuvatiede" on kyse. Tuottaja: Nobel-palkittu fyysikko Kip Thorne, joka toimi myös elokuvan tieteellisenä konsulttina, Tähtienvälinen saa paljon oikein. Professori Larson oli postdoc Thornen tutkimusryhmässä ja menisi seulontaan Tähtienvälinen tehdä Q & ampAs.

”Yleensä. kaikki tuossa elokuvassa on hienoa ja todella tarkkaa, eikä kovinkaan spekulatiivista koko ajan ja vakavuuden kannalta ", Larson sanoi." Siihen asti, kunnes [Cooperin] avaruusalus putoaa mustaan ​​aukkoon. Kun [Cooper putoaa mustaan ​​aukkoon], [tiede on] keinotteleva. "

Odota, joten on oikein, että Cooper ikääntyisi muutaman tunnin ja hänen tyttärensä ikääntyisi vuosikymmeniä, kun hän meni tälle planeetalle erittäin korkeilla aalloilla lähellä mustaa aukkoa?

Jep! Tämä kaikki johtuu ajan dilatatiosta ja Einsteinin yleisestä suhteellisuustasolakista, jonka parissa Einstein käytti vuosikymmenen ajan vuosina 1905–1915. Massiiviset esineet, kuten tähdet ja mustat aukot ja (jopa erittäin vähäisessä määrin) ihmiset taivuttavat maailmankaikkeuden kangasta, eli avaruusaikaa.

"Koska tila ja aika ovat osa aika-aikaa, kun massiiviset esineet, kuten mustat aukot, taivuttavat tilaa erittäin voimakkaasti, niiden on taivutettava myös aikaa erittäin voimakkaasti", Larson sanoi.

Tämä ajan taipuminen itsessään aiheuttaa ajan hidastumisen suhteellinen tarkkailijoille, jotka eivät ole tuon voimakkaan painovoiman läsnäollessa. Suhteessa Cooperiin, joka on lähellä mustan aukon valtavaa painovoimaa, hänen tyttärensä Murph kokee ajan kuluvan nopeammin. Ja juuri näin tapahtuu elokuvassa - näemme Murphin lähetyksen Cooperille, kun hän on aikuinen, ikääntyvä vuosikymmeniä, mikä on vain pari tuntia Cooperille.

Joten mitä mustan aukon kohtauksessa tapahtuu?

On tärkeää tietää, että mustan aukon muodostuu äärettömän tiheyden piste, jota kutsutaan singulariteetiksi, jonka painovoima on niin voimakas, että mikään, ei edes valo, voi paeta. Ihminen, joka tulee lähemmäksi ja lähemmäs singulariteettia, spagettistettaisiin, mikä olisi houkutteleva tekninen termi, jonka avulla painovoima repisi sen pitkiksi "spagettisäikeiksi" johtuen uskomattomasta painovoiman erosta jalkojesi painovoiman ja pään välillä. Elokuvassa Cooper ei ole spagettoitu - mutta tämä ei ole tiede hajoamassa. Larsonin mukaan spagettoitumista ei tapahtuisi välittömästi, jos musta aukko on riittävän massiivinen, kuten yksi aukko Tähtienvälinen. Lopulta Cooper lähestyi singulariteettia ja spagettistui, mutta ei vielä täysin.

On kuitenkin tapa välttää spagettoutuminen ja teoreettinen kulkeminen ajan läpi - pudota vain Reissner-Nordströmin mustaan ​​aukkoon, johon on kiinnitetty sähkövaraus. Näiden mustien aukkojen avulla tapahtumahorisontin - tai pisteen, jonka yli valo ei pääse mustan aukon painovoimasta - ohittamisen jälkeen voit ohjata avaruusalustasi välttääkseen ja "lentämään singulariteetin ohi" spagetoimatta. Se tekee mustan aukon sisäosasta tunnelin, joka tulee ulos muualta.

Tämä tunnelin pää olisi valkoinen aukko. Mutta teoriassa tämä on mahdollista. Lisäksi pyöriviä mustia aukkoja (kutsutaan Kerrin mustiksi aukoiksi) pidetään yleisimmin mustina aukkoina luonnossa. He voisivat myös sallia matkan "mustan aukon" tunnelin läpi. Kuulostaa järkyttävältä? Olemme samaa mieltä. Vaikka niiden olemassaolosta luonnossa ei vielä ole todisteita, nämä valkoiset aukot voivat olla kannattava tapa "paeta" mustasta aukosta.

Sikäli kuin mitä todella tapahtui, kun Cooper putosi mustaan ​​aukkoon?

"Tähtienvälisessä tapahtumassa on kyse korkeamman ulottuvuuden liiketoiminnasta", Larson sanoi. "Mikä voi olla tai ei välttämättä maailman tapaa."

Toisin sanoen ylimääräisiä mittoja voi olla tai ei. Jos vain Tähtienvälinen oli mennyt valkoisen reitin reittiä.

Harry Potter ja Azkabanin vanki(2004)

Harry Potter -sarjan kolmannessa erässä ajan matkustaminen pelastaa päivän. Kolmannen tylypahkansa aikana Hermione Granger käytti aikakääntäjänä kutsuttua laitetta palatakseen ajassa taaksepäin ja käymään useammilla luokilla (JA on DNA: ssa). Elokuvan lopussa hän vie Harryn ajassa taaksepäin kääntäjän kautta pelastaakseen Harryn kummisetä Sirius Blackin menemästä velhovankilaan Azkabaniin.

Sama kohtaus näytetään kahdesti, kerran Harryn, Ronin ja Hermionen ohi ja kerran Harryn ja Hermionen näkökulmasta, kun he matkustavat ajassa taaksepäin ja näkevät itsensä. On yksi hetki, jolloin dementorit hyökkäävät Harryn kimppuun, ja hän olisi kärsinyt "dementorin suudelmasta" (jota kirjassa kuvataan kuolemaa pahempana kohtalona), ellei kukaan heittäisi suojelijaloitsua lähettämään dementorit pois. Harry uskoo, että se on hänen isänsä, mutta kun hän matkustaa ajassa taaksepäin, hän tajuaa, ettei hänen isäänsä ollut koskaan siellä. Hänen on heitettävä suojelija pelastamaan itsensä.

Mutta tällä ei voi olla järkeä, eikö? Jos Harryn isää ei koskaan ollut siellä, kuinka Harry selviytyi palatakseen ajassa taaksepäin ja pelastaakseen itsensä? Kuka pelasti hänet ensimmäistä kertaa?

"Nämä ovat loputtomia silmukoita", Larson sanoi. "Se mitä ajattelet menneisyydestä, on jo rakentanut siihen tosiasian, että palasit takaisin."

Okei, palataan takaisin. Muista, kun sanoimme, että tila ja aika ovat

? Sillä aikaa Tämä on totta, että tietämyksemme mukaan on tärkeä ero avaruuden ja ajan välillä - suunta. Esimerkiksi avaruudessa voit kävellä eteenpäin ja taaksepäin. Vaikka voimme edetä ajassa, ei ole todistettu, että voimme todella mennä taaksepäin.

Tätä kutsutaan kronologisen suojan oletukseksi - sitä ei ole osoitettu, mutta sitä ei ole kumottu. Larson sanoi, että Harry Potterissa kronologia on suojattu, koska heidän tulevaisuuden itsensä palaa aina takaisin.

”Harry pelasti joku, joka heitti todella voimakkaan polttoputken. Kuka tuo oli? Se oli tuleva Harry ”, Larson sanoi. "Ja hän oli aina paikalla ja pelasti aina nuoren Harryn, koska jos ei, nuori Harry ei olisi päässyt tulevaisuuteen palata takaisin ja pelastaa itsensä. Se ei ole paradoksi, se on välttämätöntä. "

Ottaa yhteyttä (1997)

Tämä elokuva, joka perustuu samannimiseen Carl Sagan -romaaniin, kertoo tutkija tri Ellie Arrowayn, joka sieppaa viestin maan ulkopuolisesta sivilisaatiosta lähellä Vegaa. Elokuvan huipentumassa Arroway astuu koneeseen, joka lähettää hänet madonreikien läpi vierailemaan ET-sivilisaatiossa. Kun hän matkustaa takaisin maahan, hänestä tulee tajuton ja herää, kun palo putoaa koneen alapuolelle olevaan turvaverkkoon. Huoneen tutkijoille näyttää siltä, ​​että Arrowayn palkka olisi yksinkertaisesti pudonnut koneen läpi, mutta Arroway uskoo, että 18 tuntia on kulunut. Vaikka muut eivät aluksi usko häntä, hänen äänityslaite oli teipannut 18 tuntia staattista.

Madonreikä on pohjimmiltaan tunneli, joka yhdistää kaksi eri paikkaa avaruudessa. Arrowaylle madonreikä yhdisti hänet tähtiin Vegaan. Jos hän ei matkustaisi madonreiän läpi, se olisi ottanut hänet paljon pidempään - Vega on noin 25 valovuoden päässä. Scientific Americanin mukaan jos Arroway matkustaisi nopeimmalla ihmisen tekemällä esineellä - Voyager-avaruusaluksella -, hänellä olisi kulunut noin 490 000 vuotta saavuttaakseen Vegan.

Mutta madonreiän avulla Arroway pääsee sinne murto-osassa aikaa. Kuvittele kaksi pistettä paperille. Voisit liikkua lineaarisesti toiselle, joka kulkee lineaarisesti sivun poikki, tai voit taittaa sivun ja tehdä reiän, joka yhdistää nämä kaksi pistettä. Vastaavasti, jos kuvitellaan palloa, voit siirtyä pisteestä toiseen pallon pinnan poikki - tai voit leikata tunnelin keskiosan läpi, mikä olisi paljon lyhyempi etäisyys. Nämä tunnelit suorittavat madonreikien tehtävän.

Kostajat: Loppupeli (2019)

Aikamatka sisään Loppupeli on "sotkuinen", Larsonin mukaan. Siitä huolimatta tieteellisestä näkökulmasta on olemassa mahdollisuus monien maailmojen hypoteesiin, jossa on näennäisesti ääretön määrä polkuja, joita todellisuutemme voi viedä. Mutta voimmeko hypätä yhdestä näistä haaroista toiseen? Elokuvassa Kostajat pystyvät tekemään niin, ja he käyttävät tätä tosiasiaa elokuvamaailmansa fysiikassa kerätäkseen Infinity Stones edellisiltä vuosilta ja paikoista rinnakkaisuniversumissa.

Huolimatta kuinka sotkuinen aika-matka on Endgamessa, Larson suhtautuu siihen voimakkaasti optimistisesti.

"Me vain pidämme tällaisista eksoottisista outoista paradoksaalisista tavaroista", Larson sanoi. "On vain hauskaa ajatella. On hienoa tehdä lauantai-iltapäivällä grilligrillin ympärillä. "

Totuus on, että meillä ei ole vielä tekniikkaa aikamatkoille ja yritämme edelleen ymmärtää sen fysiikkaa. On hullua ajatella, ja ehkä jonain päivänä sillä on järkeä. Mutta toistaiseksi voimme edelleen käydä elokuvissa ja katsella ihmisten kulkevan aikaa ruudulla, vaikka se onkin sekava.

"Olemme tiedon kasvun vaiheessa, kun yritämme vain ymmärtää", Larson sanoi. "Ja tässä on vaikea olla, mutta on hauska olla, koska voit puhua outoista asioista. Se sulaa aivosi. Mikä on asia, jonka sanoimme pitävän. "


Voisivatko ihmiset asuttaa planeetan mustan reiän reunalla?

Kuten voidaan odottaa minkä tahansa odotetun elokuvan julkaisun jälkeen arvostetulta ohjaajalta, Christopher NolanS Tähtienvälinen kohdattiin muutamilla ylistävillä arvosteluilla, mutta myös ankaralla kritiikillä. Kaikki merkkikysymykset syrjään, monet ihmiset ovat pyrkineet elokuvan tieteeseen. Vaikuttaa oudolta, että tällaista valvontaa annetaan elokuvalle, kun ohjaajan edellisessä elokuvassa oli mukana lepakoksi pukeutunut miljardööri rikollisuuden torjunnassa, joka onnistui myös parantamaan murtuneen selän köydellä ja joitain työntöjä julkistamattomassa helvetissä. vankila, jossa on vain oma CNN-syöte ja hullu vanki pitämään hänet seurassa, mutta sinä menet.

Itse asiassa kaikki tieteen leikkaus Tähtienvälinen kehotti julkkis astrofyysikko Neil DeGrasse Tyson tarjota tukea elokuvan tieteellisille aiheille. Hän varmasti nautti elokuvasta ja oli valmis antamaan anteeksi useille tieteiskirjallisuuskysymyksille, mutta meidän on muistettava, että CBS: n haastattelijat kysyvät eroa mustan aukon ja madonreiän välillä, joten hänen tarvitsemiaan vastauksia on jonkin verran mykistetty. Tyson väittää myös Ottaa yhteyttä olla hänen suosikki ja realistisin science fiction -elokuva, jonka hän on koskaan nähnyt, joten meidän on pohdittava, ajaaako hän vain McConaissancea ennen kaikkea.

Sen sijaan, että keskityttäisiin koko tieteen laajaan tarkasteluun vuonna Tähtienvälinen, Minun täytyy miettiä yhtä osaa, ja annetaan iso, lihava SPOILER-HÄLYTYS ennen kuin pääset siihen. Jos et ole nähnyt Tähtienvälinen, luultavasti haluat tehdä sen ennen tämän lukemista, koska juonesta ja jopa elokuvan lopusta sanotaan paljon.

Tässä ihmettelen: Millerin planeetta. Jos etsit uutta asutuskotia, olisiko jopa mahdollista mennä maailman kanssa mustan aukon reunaa pitkin. Oliko koskaan hyvä ajatus käydä Millerin planeetalla ollenkaan?

Vastaus: Ei koskaan ihmisille, mutta on mahdollista, että joku muu sitä ajatteli.

Millerin planeetta kiertää mustaa aukkoa, joka tunnetaan nimellä Gargantua, mikä aiheutti kaikenlaisia ​​ongelmia laskeutumisryhmälle. Sen lisäksi, että se vastasi nousevista vuorovesivoimista kahden jalan valtameressään, joka loi satoja metrejä korkeita aaltoja, massiivinen painovoimakenttä aiheutti myös ajan laajentumisen. Tämä ei todellakaan ole uusi käsite tieteiskirjallisuudelle. Tähtiportti SG-1 käytti tätä käsitettä rutiininomaisesti. Se on kuitenkin yksi harvoista kerroista, kun tämä on sitoutunut menestyselokuvanäyttöön.

Yksinkertaisesti sanottuna massiiviset painovoimakentät saavat ajan hidastumaan lähellä olevien kappaleiden kohdalla, mikä on Kestävyys joukkue kokenut. Jokainen tunti planeetalla tarkoitti seitsemän vuotta kuluneen painovoimakentän ulkopuolella. Se on 61 320 pakkauskerroin, joka riittää pitämään Matthew McConaughey näyttää ikuisesti nuorelta.

Tyson ehdottaa, että vierailu planeetalla mustan aukon laidalla on kauhea idea, twiittimällä: "Henkilökohtaisesti pysyisin niin helvettissä poissa mustista reikistä kuin pystyn." Tämä johtuu siitä, että ajan laajentumisen lisäksi mustilla aukoilla voi olla arvaamaton vaikutus avaruuteen. Ne ovat ilmiö, josta meillä on hyvin vähän suoraa tietoa, ja vaikka Romilly (David Gyasi) oli 23 vuotta aikaa opiskella yhtä lähietäisyydeltä odottaessaan Cooperia (McConaughey) ja Brandia (Anne Hathaway) palataksemme, on paljon niistä, joita emme koskaan ymmärrä lähitulevaisuudessa.

Yksi huoli Millerin planeetasta olisi, pitäisikö sillä pysyä vakaa kiertorata pitkällä aikavälillä. Mustat aukot imevät jatkuvasti ympäröivää ainetta, mikä aiheuttaa elokuvassa olevan singulariteetin ympärillä nähdyn kirkkaan kasvun levyn. Tämä rengas on viimeinen normaalin avaruuden etuvartio, ennen kuin aine imeytyy mustan aukon tapahtumahorisontin ohi. Se pyörii nopeasti ja voi tuottaa sähkömagneettista säteilyä (pääasiassa röntgensäteinä) ennen katoamista ikuisesti. Tietenkin tämän asian on mentävä jonnekin, joka on itse mustaan ​​aukkoon, kasvattamalla jatkuvasti massaa. Kuinka kauan Millerin planeetta kestäisi mustan aukon huulilla, ennen kuin syöksyi kasvulevyyn ja lähetti ihmiskunnan taas pakenemaan?

Tämä voi olla mahdollinen selitys sille, mistä kaikki auringonvalo tulee Millerin planeetalta, Tyson ehdottaa. Hän ehdottaa kuitenkin, että tämä jätettiin selittämättömäksi.

Vaikka järjestelmässä voisi olla toinen aurinko, jota kukaan ei maininnut, koska ne olivat niin kiinnittyneet Gargantualle, tämä oli epätodennäköistä. Vaikka binääritähtijärjestelmillä kiertäviä planeettoja on olemassa, aurinkojen on oltava suhteellisen lähellä toisiaan ja kohtuullisen lähellä. Muuten painovoimat tekisivät planeetan vaikeaksi saavuttaa vakaa kiertorata.

Silti, vaikka Millerin alus olisi onnistunut saavuttamaan planeetan…

Kuinka he olisivat edes saaneet Millerin viestin?

Elokuvassa selitetään, että monimutkaista tietoa ei voitu lähettää takaisin maapallolle madonreiän kautta. Sen sijaan heidän täytyi luottaa alkeellisiin pingeihin ja signaaleihin. Aikaa laajentava tekijä tulee kuitenkin esiin myös tässä. Aikaa hidastaisi kerroin 61 320, joten se vaikuttaa planeetan pinnan signaaliin. Tämä tekisi pingistä enemmän kuin piiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii, vain sanan ollessa suunnilleen niin kauan kuin käsikirjoitus Tähtienvälinen.

Pingin lähettäminen avaruuden yli ei ole mitään tapaa. It would be done with a form of electromagnetic radiation. While the speed of light would remain constant, the gravity would dramatically increase a ping’s wavelength and decrease its frequency. Had the original ping been sent back as a 30 GHz EHF signal used in radio astronomy, it would have dropped down to the AM radio band range. Had it been sent as a visible light laser signal, it would have dropped down into radio frequency range. The question then becomes whether anyone would receive that signal? And if they did, surely someone would have noticed something was wrong.

In any case, as the astronauts contemplate the time dilation on Miller’s planet prior to landing, not one of these genius scientists take into account that Miller herself is already experiencing the phenomenon. While she had been sent there a decade before, it was pretty obvious from their own math that she would have landed only an hour or so ago. Sure, they figure this out once they encounter the tidal waves and head back to their ship, but it was pretty clear on the onset this would happen.

So if Miller’s planet was such a terrible choice, and it would have been nearly impossible to communicate even with rudimentary pings…

Who would have sent them there?

The film makes it pretty clear that humanity in its highly evolved, multidimensional future state was responsible for sending back messages and constructing a way for humanity to travel to another world. However, there’s another possibility, and it also has to do with Miller’s planet.

When the astronauts arrive on Miller’s planet – both Miller herself and the Endurance crew – they land in the ocean to face lethal tidal waves. Two astronauts are left behind, literally dead in the water: Doyle (Wes Bentley) and Miller.

However, a dead body is more than just a dead body. Human beings are a cesspool of bacteria and other microscopic organisms. When a person dies, those microbes don’t just die with it. Some of them will literally start to feed off the body itself, which is one of the reasons bodies rot so effectively. The suits of the two dead astronauts in the ocean of Miller’s planet would quickly be torn apart by the tidal waves and release trillions of microbes into the sea.

It is possible that many of those bacteria would eventually die on the barren world. However, bacteria can be persistent, and they can also be hardened and surprisingly resilient in the harsh conditions of space. Add to this the unpredictable effects of evolution so near a black hole, and it is conceivable that the dead bodies of Miller and Doyle seeded the planet with life.

Fast-forward billions of years, and it might be possible that intelligent life evolved on Miller’s planet. Perhaps this intelligent life transcended three dimensions and used its powers to bring these bald apes from Earth through a wormhole to a planet unsuitable to save humanity on the outer edge of a black hole. Unlike the future humans who would have no business luring astronauts to such a hostile world, these beings would find it implicitly necessary to have Miller and the Endurance mission land.


What Interstellar Got Right and Wrong About Science

I f you&rsquore one of the estimated 3 gajillion people who have seen or will see Chris Nolan&rsquos blockbuster movie Interstellar, one thing is already clear to you: this is not a documentary. That means it&rsquos fiction, specifically science fiction, which is how you get the sci and the fi in the sci-fi pairing. So if you go into the movie looking for a lot of scientific ‘gotcha&rsquo moments, let&rsquos stipulate up front that you&rsquore going to find some.

That said, part of Interstellar&rsquos considerable appeal is that it does go heavy on the science part of things. Nolan enlisted Caltech cosmologist Kip Thorne as the film’s technical adviser, and Thorne kept a whip hand on the production, ensuring that the storyline hewed as closely as possible to the head-crackingly complex physics that govern the universe.

So where did Interstellar play it absolutely straight and where did it take the occasional narrative liberty? Here are a few of the key plot points and the verdict from the scientists (warning, there may be spoilers ahead):

1. A worm hole could open in space, providing a short cut from one side of the universe to the other. Verdict: Mostly true

Worm holes are a pretty well-accepted part of modern cosmology and it&rsquos Thorne&rsquos theorems that have helped make them that way. The idea is that if you think of space-time less as a void than as a sort of fabric&mdashwhich it is&mdashit could, under the right circumstances fold over on itself. Punching the necessary holes in that fabric so that you could make your universe-transiting trip would be a bit more difficult. That would require what&rsquos known as negative energy&mdashan energetic state less than zero&mdashto create the portal and keep it open, says Princeton cosmologist J. Richard Gott. There have been attempts to create such conditions in the lab, which is a long way from a real wormhole but at least helps prove the theory.

One bit of license the Interstellar story did take concerns how the wormhole came to be. It takes a massive object to generate a gravity field sufficient to fold space-time in half, and the one in the movie would have to be the equivalent of 100 million of our suns, says Gott. Depending on where in the universe you placed an object with that kind of mass, it could make a real mess of the surrounding worlds&mdashbut it doesn&rsquot in the movie.

2. Getting too close to the gravity well of a massive object like a black hole causes time to move more slowly for you than it would for people on Earth. Verdict: True

For this one, stay with space-time as a fabric&mdasha stretched one, like a trampoline. Now place a 500-lb. cannon ball on it. That&rsquos your black hole with its massive gravity field. The vertical threads in the weave of the fabric are space, the horizontal ones are time, and the cannon ball can&rsquot distort one without distorting the other, too. That means that everything&mdashincluding how soon your next birthday comes&mdashwill be stretched out. Really, it&rsquos as simple as that&mdashunless you want to spend some time with the equations that prove the point, which, trust us, you don&rsquot.

3. It would be possible to communicate to Earth from within a black hole. Verdict: Maybe

The accepted truth about a black hole is that its gravitational grip is so powerful that not even light can escape&mdashwhich is how it got its name. But even physics may have loopholes, and one of them is something known as Hawking radiation, discovered by, well, guess who. When a particle falls into a black hole, the fact that it’s falling creates another form of negative energy. But nature hates when its books are unbalanced&mdasha negative without a corresponding positive is like a debit without a credit. So the black hole emits a particle to keep everything revenue- neutral. Zillions of those particles create a form of outflowing energy&mdashand energy can be encoded to carry information, which is how all forms of wireless communication work. That&rsquos hardly the same as being able to radio down to Houston from within a black hole&rsquos maw, but it takes you a big step closer.

4. It would be possible to survive the leap into the black hole from which you hope to do your communicating in the first place. Verdict: False&mdashexcept&hellip

Cosmologists vie for the best term to describe what would happen to you if you crossed over a black hole&rsquos so-called event horizon, or its light-gobbling threshold. The winner, in a linguistic landslide: spaghettification&mdashwhich does not sound good. But that nasty end may not happen immediately. &ldquoMost people would agree that a person who jumps into a black hole is doomed,&rdquo says Columbia University cosmologist and best-selling author Brian Greene, &ldquobut if the black hole is big enough, you wouldn&rsquot get spaghettified right away.&rdquo That’s small comfort, but for a good screenwriter, it’s all the wiggle room you need.

5. And finally: Anne Hathaway could move through time and space and help save all of humanity and her hair would still look fabulous. Verdict: Who cares? We wouldn&rsquot have it any other way.


Interstellar, Where No Movie Has Gone Before

T here is no reason at all you should care about the universe. For one thing, it doesn’t care a whit about you.

It’s huge, it’s cold, it’s soulless. It’s possessed of forces that would rip you to ribbons the second you dared to step off the tiny planetary beachhead it has permitted us. What’s more, it completely defies understanding, at least for anyone who’s not fluent in the language of singularities and space-time and wormholes and all the rest.

But never mind, because we believe in it all–and oh, how we love it. Big cosmology has become our secular religion, a church even atheists can join. It addresses many of the same questions religion does: Why are we here? How did it all begin? What comes next? And even if you can barely understand the answers when you get them, well, you’ve heard of a thing called faith, right?

Like religion, cosmology has its high priests: Einstein and Hawking–people who, like Muhammad and Jesus, don’t even need second names. It has lesser priests as well: Carl Sagan, Neil deGrasse Tyson–the great communicators. It has its storytellers too, none more powerful than those in Hollywood. And no moviemaker is currently more influential than Christopher Nolan, director of the coming-soon, don’t-miss, shrouded-in-secrecy Interstellar.

The premise of Interstellar is simple enough. Earth is dying from an unnamed blight, and it’s the job of a small band of astronauts (led by Matthew McConaughey and Anne Hathaway) and scientists (Jessica Chastain and Michael Caine) to look for a new world to colonize before it’s too late. So far, that could be the stuff of a Bruce Willis joy ride–a rocket-jock movie in which lots of things blow up and lots of people die.

But Interstellar has bigger ambitions–ambitions that go hard at the physics and at those cosmic questions. That’s not easy if you want to keep your movie entertaining. I watched Ron Howard successfully wrestle with the same challenges as he was making Apollo 13, a movie based on the book I co-authored with mission commander Jim Lovell. In some ways Nolan has it easier, because a sci-fi movie can take liberties a nonfiction tale like Apollo 13 couldn’t.

But in some ways he has it harder. It’s an awfully slippery slope once you start getting glib with your physics, and what starts with a Saturn V can end up with warp drive, and no one takes you seriously anymore. “[You can use] science fiction as an escape from the constraints of reality,” Nolan said during a sit-down with TIME, along with McConaughey, Chastain and Hathaway, in Los Angeles on Oct. 22. “But what we’re trying to do is observe those constraints and then move to the most extreme places we can with them.”

That opens up lots of narrative possibilities. Since time moves slower for a space traveler than it does for people on Earth, what of the commander (McConaughey) when he takes off on his humanity-saving mission? To him it’s an extended business trip, but by the time he gets home, his 10-year-old daughter could be middle-aged. If you fancy a wormhole in your film, exactly what should it look like? If you want a black hole, how does a real one behave? A deep dive into those questions isn’t typical popcorn-feature fare, but our appetite for it appears infinite.

Nolan believes our fascination is rooted in the fact that we can gaze at the universe we wonder about: it’s visible, if unreachable. “You can actually look up at the sky and see this stuff. That’s the prime thing,” says Nolan. “Looking up at the stars is the primal connection.”

That’s part of it, surely, but the other part is that unlike the millennia of humans who have previously gazed skyward, people of the modern era are actually puzzling out the cosmological physics. “The question I get more than any other when I talk about being in space is, ‘Did you see a black hole?'” says retired astronaut Marsha Ivins, a five-time shuttle veteran who served as a technical consultant on Interstellar. “Black holes are the dinosaurs of our era. If you could make a black-hole plush toy, it would be a big seller.”

So great is our hunger for a science film that can both entertain and edify that in the same week that Interstellar opens, so does David Marsh’s deeply moving film The Theory of Everything, a biopic about Stephen Hawking, which deals with much of the same science as Interstellar while telling Hawking’s personal tale. But the films are also linked in a less obvious way. Hawking’s lifetime goal, as described both in the movie and his books, has been to write a single, elegant equation that unites the large-scale universe–up at the level where stars and planets and galaxies live–with the quantum, or the province of bosons and quarks and other subatomic particles. Nolan is trying to do much the same, only in cinematic and human terms.

You could be forgiven for not liking Chris Nolan right away. Film-industry shorthand for him is that he’s cold, and his critics say his movies–which include the phantasmagoric dreamscape Inception and the Batman Dark Knight trilogy–are cold as well. It’s true that in the casual world of Hollywood, where every day on the set is dress-down day, Nolan is famously buttoned-up–rarely seen without a suit and tie. He once told London’s Sunday Telegraph that it’s a habit he adopted out of respect for the crew. That may be true, but it does nothing to make him seem more approachable. He has no cell phone and doesn’t use email either–again, either pose or preference, but hardly the behavior of a man who wants to be reached.

But the “cold” label doesn’t bear close scrutiny. He is a father of four, married to a woman he met when he was in college his wife Emma Thomas has been the co-producer of all his movies. And he can be playful with his stars, laughing easily and intimately with them, and he takes care to hand out credit whenever he can.

To keep Interstellar scientifically honest, Nolan signed on Kip Thorne, the celebrated theoretical physicist from Caltech who literally wrote the book–numerous books, actually–on much of the cosmology referenced in the movie. So central has Thorne been to cosmological science that he appears as a character in The Theory of Everything too. With such an eminence on the Interstellar set, the cast had to get up to speed on the science fast, all except Hathaway, who came to the movie already interested in and conversant with cosmology. But when she talks about that fact, she is almost apologetic, describing her understanding as “a grain of sand on Kip Thorne’s beach of knowledge.”

Nolan will have none of that. “You shouldn’t be so shy about your interest in science,” he says. “According to Kip, you know a lot about it. He’s on record.” Hathaway demurs: “I was very poor at math and science, but as I got older, it did start to make more sense.”

When it comes to the screenplay, Nolan is equally generous. One of the niftier details in the script involves the names of Hathaway’s and McConaughey’s characters–Brand and Cooper, the names of real astronauts. In McConaughey’s case the name is actually twice resonant, a hat tip to both NASA’s Gordon Cooper, whom everyone called Gordo, and to Hollywood’s Gary, whom people called Coop. The characters in Interstellar address McConaughey’s Cooper in the same abbreviated way, a little wormhole of its own that neatly links the lone commander stepping forward to save the planet in Interstellar and the lone sheriff doing the same for Hadleyville in High Noon. Sweet touch, but Nolan deflects credit to his brother Jonathan, who co-wrote the script.

The science, to hear cosmologists tell it, can be spot-on too. For all the merits of last year’s space adventure Gravity, it went soft on that part–particularly when it came to orbital mechanics, with the entire movie turning on an accident that could never happen. But for Interstellar, Thorne’s equations were even incorporated into the special effects to ensure that things look the way they should. “Kip has calculated the ray tracings going through the wormhole geometry,” says Princeton cosmologist J. Richard Gott. “What he determined is that a wormhole should look like a mirrored ball that might be sitting in your garden, except that when you looked through it you’d see a garden on Alpha Centauri.” And in Nolan’s hands, it does look like that.

It’s hard not to admire the respect Nolan has for the nonfiction history that informs this fictional film as well. At one point, the Interstellar plot calls for the spacecraft to begin spinning at 67 revolutions per minute, a speed that can lead to vertigo, and we see McConaughey’s and Chastain’s characters struggling not to black out. It’s a beautifully shot scene, and it could stand on that all by itself. But if you’re deep in NASA geekdom–which Nolan knows many of his viewers will be–the moment recalls a similar spin-up at almost exactly the same 67 r.p.m. aboard Gemini 8 in 1966, a mishap that nearly cost the lives of astronauts Neil Armstrong and Dave Scott. That parallel is no accident.

“I did add that to the script based on that Gemini story,” Nolan says. “Those are the missions we kept coming back to. That program felt the most raw and experimental.”

McConaughey’s performance plays into that too–the pilot out in here-be-dragons territory, trying whatever he can to keep his mission going. It’s similar to the way Lovell often described the Apollo 13 experience to me–turning over card after card in a mortal game of solitaire and playing each one the best way he could.

“Every hero doesn’t go do this great big hero thing,” McConaughey says. “They do the simple thing over and over and over. And they have endurance and they have persistence and they stick to it.” That hero remains necessary to human affairs whether he–or she–is a Western pioneer or a space explorer. “No matter how much technology has evolved,” says McConaughey, “it comes back to human will, human chutzpah, human resilience.”

There’s a similar authenticity to the part of Interstellar that takes place on Earth. The scourge that’s killing the planet wipes out crops and turns the world into one great dust bowl. Nolan employs the documentary trope here, with a few elderly earthlings looking into the camera and describing the wasteland their world has become. If it sounds eerily like those actors know exactly what they’re talking about, it’s because they do–and most of them aren’t actors. They’re survivors of the real 1930s Dust Bowl who were originally interviewed by Ken Burns for his 2012 documentary on those plague years.

“I was watching it for research and was so moved by it,” Nolan says. “We could not in the film make it as bad as it really was or people wouldn’t believe it.”

But the Interstellar dust bowl was bad enough, and that made the scene in which McConaughey leaves to save the world the most wrenching moment in the movie. No fool that 10-year-old daughter of his–played by Mackenzie Foy–who must stay behind on the earthly wasteland. She knows that Dad may be gone for decades. Dad, meanwhile, a frustrated rocketeer who was grounded after the blight hit and government space programs became an unaffordable luxury, suddenly sees his ticket to ride. So is it selfish to leave? (Yes.) But isn’t it selfless too, since he just might save the world–including his child? (Yes again.) Both father and daughter know all those painful truths, and call the director cold if you want, but the scene absolutely scalds.

“Cooper, in my mind, felt like he got screwed out of being what he was put here to be,” says McConaughey. “Now he has a chance to go experience his dream again, and on top of that, oh, he may save the species. But he also has to make his daughter feel safe. People will take action if it’s personal–in their house, in their kitchen.”

That dual perspective–the cosmos and the kitchen–is a big part of what sets Interstellar apart from the other movies to which it will be compared, particularly Stanley Kubrick’s 2001: A Space Odyssey. It speaks to the thematic hugeness and the emotional aridness of 2001 that the movie’s most memorable character is the HAL 9000 computer, who may have betrayed the crew but still breaks your heart when he pleads for forgiveness as astronaut Dave Bowman is shutting him down. Interstellar suffers from no such bloodlessness.

Chastain’s character spends much of the movie in a state of coiled–and sometimes uncoiled–rage. But when she’s at her blackboard, working on her equations, she relaxes–even exults. “She’s protected by the numbers,” Chastain says. “It’s an obsession for her. It’s a way not to feel, and it’s how she realizes that science and the spiritual world are the same thing.”

Nolan doesn’t hesitate to call that spirituality religion, and Hathaway, the science student in the Interstellar cast, sees things that way too. “I might botch the quote,” she says, “but I just kept thinking about Einstein saying, ‘Science without religion is lame religion without science is blind.'” For the record, she didn’t botch the quote.

Hathaway’s perfect recall of Einstein is a reminder that movies have become a real source of scientific inquiry for millions of people in an age when science itself can be too baffling and complicated to comprehend. Which is why the way Nolan treats the science is so reassuring. It wasn’t just the wormhole that was handled well it was the business of time dilation too. When the astronauts make a brief stop on a planet that is so close to the gravity well of a black hole that one hour spent on its surface is the equivalent of seven years on Earth, the device isn’t placed in the script just to create don’t-waste-a-second tension–though it does. It’s because that’s how the science would really work.

“One of the defining features of a black hole is that it imprints a gravitational field around it,” says cosmologist and best-selling author Brian Greene of Columbia University. “And gravity doesn’t just pull on matter–it pulls on time itself.” You can think of space and you can think of time, but if you think of them together as the horizontal and vertical threads in a weave, you realize that you can’t stretch one without stretching the other.

Just as true, if far trickier, is another aspect of black holes. It’s received wisdom that what happens in a black hole stays in a black hole. But suppose your plot requires information in the form of some kind of energy to come back out or the human species dies? As it happens, there’s a scientifically honest way to do that, thanks to something called Hawking radiation, which lets telltale particles break free, providing clues to what’s going on within.

“Information about whatever went into the black hole–stars, planets, Buicks, typewriters–is shredded,” says Princeton’s Gott. “But the Hawking radiation comes back out, so some of that information could come out too.” This left Nolan free to play within the mysterious world inside the black hole, and he does–to dizzying effect.

A critical part of what is likely to be the success of Interstellar is the mind-virus quality of so many of Nolan’s films. It was impossible to watch Inception and then go to bed without the mysteries of the dream world you were about to enter noodling at your thoughts. The same was true of your awareness of the fragility of memory–and the destruction of the self that can result when it’s lost–that came from watching 2000’s Memento, a mystery involving a man with anterograde amnesia.

Interstellar will unavoidably help us look at the cosmos more as cathedral than void–a place to contemplate the riddles of space and time, yes, but life, death and love too. That’s explicit in the movie. “My character is someone who tries to connect with love through science,” says Chastain. “And when she does, she blossoms.”

And it’s implicit too. It’s not for nothing that Hathaway’s astronaut character is a trained biologist and not, say, an engineer. She’s engaged with the science of life. “It sounds like, I don’t know, such a hippie thing,” she says. “But go stare at a leaf. You can draw molecular charts, you can talk about photosynthesis or decomposition. But just staring at it is such a treat.”

Both of those imponderables–the science and the treat–are things we can rarely wrestle with on our own. So we refract them through our philosophy and our faith and our equations too, trying to tease out the colors that will make them make sense. We need all the encouragement we can get to keep asking those questions, because their complexity can sometimes make us duck them entirely.

Long ago, in May 1969–more than a year before Nolan was born–the crew of Apollo 10 was orbiting the moon, preparing to take the lunar module out for a final test drive low over its jagged mountains in preparation for the first landing, which was just two months away. The night before that hair-raising ride, astronaut Gene Cernan looked out his spacecraft’s window at the clay-gray moon 60 miles below, and his thoughts and words were captured by the onboard voice recorder that operated throughout the entirety of all the Apollo missions.

“Where do you suppose a planet like this comes from?” he asked. “Do you suppose it broke away from the–away from the Earth like a lot of people say?”

“Don’t ask me, babe,” his crewmate John Young answered. “I ain’t no cosmologist. I don’t care nothing about that.”

“It sure looks different,” Cernan said, trailing off.

Cernan’s question hung unanswered in the air, and before long the men turned to other, more immediate matters. That chasm–between the machinist and the poet, the engineer and the philosopher–is one that has always existed between and within all of us. It is the job of stories like Interstellar to help us close the gap.


1 vastaus 1

You can get the time dilation factor by computing the redshift of a radial photon emitted by someone on a circular orbit, compared to the frequency measured by someone at rest at infinity. The derivation of this formula is a bit involved, but the answer is not too complicated: $ frac>=frac+a> ight)^<1/2>> $ This is for a prograde orbit, and I'm using units where $G=c=M=1$. For an extremal black hole, $a=1$ and the ISCO is at $r=1$, so you can see this factor diverges and you can get arbitrarily high redshifts coming from orbits near the horizon.

It's also interesting to consider the nearly extremal black hole, where $a=1-epsilon$. In that case the ISCO is located at (again, from a somewhat involved calculation): $r_ approx 1+(4epsilon)^<1/3>$ Using these formulas, we can compute the time dilation factor coming from the ISCO to lowest order: $frac>approxleft(frac<2>epsilon ight)^<1/3>$

So it is diverging as $epsilon ightarrow 0$, but it is doing so rather slowly. For example, say for some reason you wanted 1 hour in the orbit to correspond to 7 years at infinity, which is a factor of about $60000$. This requires an $epsilon approx 10^<-14>$, so it requires the black hole to be very close to extremal. Also if you consider Kip Thorne's bound that says astrophysical black holes can only ever reach $epsilonapprox .002$, the maximum time dilation factor you can achieve is around $10$.