«Интерстеллар» – очередное великолепное творение Джеймса Нолана. Космос всегда вызывал широкий интерес, особенно у кинорежиссёров, и на этот раз Нолану действительно удалось создать красивый космический приключенческий роман. Эпопея оставила после себя много вопросов: обсуждения не прекращаются по сей день. Мы решили побеседовать с доцентом кафедры общей физики Галиной Васильевной Маниловой, чтобы узнать точку зрения специалиста о космической киноленте.

Жить астрономией

Астрономией увлекаюсь с детства. Организовала в родной школе астрономический кружок. Ясными ночами мы с одноклассниками проводили астрономические наблюдения на крыше школы со школьным телескопом-рефлектором на экваториальной монтировке. В пятом классе упросила маму поехать на экскурсию в Специальную Астрофизическую Обсерваторию (Северный Кавказ), где на одном из отрогов г. Пастухово был установлен телескоп с диаметром зеркала шесть метров на азимутальной монтировке (Большой Телескоп Азимутальный, БТА), который долгие годы был самым крупным в мире. От посёлка на башню БТА поднимались с мамой 17 км по горному серпантину. Помню своё первое потрясение: огромный телескоп и маленькие люди внизу. Учёные казались мне небожителями. Могла ли я тогда мечтать, что через десять лет сама буду работать на основном звёздном спектрографе БТА, получать личное наблюдательное время для решения своих научных задач – фотографирования спектров затменно-двойных звёзд. Мои сказочные детские мечты сбылись!

Желаю этого нынешнему поколению студентов: пусть сбудутся самые дерзновенные мечты вашей юности.

«Интерстеллар» как наука

Приятно, что появляются такие фильмы, как «Интерстеллар». Наличие непомерного интереса среди зрителей и бурных обсуждений являются свидетельством его успешности.

Фильм – практическое воплощение мечты американского астрофизика Стивена Торна, близкого друга известного учёного Стивена Хокинга. Торн ответственно подошёл к работе над картиной: он реализовал свои идеи путём компьютерного моделирования, основанные на расчётах математических моделей, что позволило зрителям наблюдать за экзотическими природными явлениями в космосе с точки зрения современной астрофизики. Процесс создания кинокартины стимулировал Торна к написанию двух научных статей.

Один из рассмотренных в фильме классов объектов – чёрные дыры. Астрономы различают первичные чёрные дыры, родившиеся на заре возникновения нашей Вселенной, чёрные дыры как конечный этап эволюции массивных звёзд («могилы» тяжёлых звезд) и сверхмассивные чёрные дыры  в ядрах галактик, которых обнаружено уже 45 (в том числе и в нашей Галактике). Чёрная дыра второго типа создаёт такую сингулярность, что при пересечении горизонта событий будут иметь место масштабные приливные эффекты внутри неё. Поэтому любой космический корабль, решивший проверить свойства сингулярности, будет уничтожен. Однако в фильме показана чёрная дыра третьего типа – сверхмассивная чёрная дыра (СМЧД). Исследования последних лет показывают, что ядра галактик содержат сверхмассивные компактные объекты, по всей вероятности – чёрные дыры. Массы таких объектов в миллионы раз больше массы нашего Солнца (как, например, масса СМЧД в ядре нашей Галактики). Ввиду малого объёма, в котором выделяется гигантская энергия в ядрах галактик, астрономы привлекают новые объяснения механизмов энерговыделения. Одним из таких объяснений является аккреция (то есть выпадение) вещества на СМЧД в ядре галактики. Эффективность энерговыделения при такой аккреции на два порядка выше, чем при ядерных реакциях. Доказательством присутствия СМЧД является, в частности, систематическое отслеживание траекторий движения звёзд вблизи горизонта событий. СМЧД отличаются по своим свойствам: сингулярность в них расположена далеко от горизонта событий; средняя плотность таких объектов невелика (меньше плотности воды). Поэтому они создают мягкую сингулярность: пересечение горизонта событий  в таком случае не приводит к появлению сильных приливных эффектов, которые могли бы уничтожить космический корабль. Следовательно, показанная в фильме возможность успешного пересечения горизонта СМЧД имеет физический смысл.

В силу этих свойств СМЧД могут поглощать целые звёзды, не разрушая их структуру. Это может препятствовать образованию аккреционного диска и релятивистского аккреционного джета (струи газа), которые создают эффект квазара. Его энергетическая светимость превышает светимость целых галактик. Эти эффекты хорошо продемонстрированы в фильме.

В этом фильме Торн показал ещё один эффект, непосредственно следующий из общей теории относительности (ОТО) А. Эйнштейна, – замедление времени в сильном гравитационном потенциале. Поэтому вполне правдоподобно, что космонавт, находившийся в поле с гравитационным потенциалом СМЧД, вернулся к дочери, когда она стала глубокой старухой.

Создатели фильма сплели теорию относительности с теорией струн. В частности, теория струн позволяет интерпретировать многие гравитационные явления через многомерность. В фильме это принципиальный момент: главный герой, находясь в пятимерном кубе, передавал сообщения своей дочери в прошлое в специально смоделированном трёхмерном пространстве.

Следующий эффект ОТО – кротовые норы. Наличие кротовой норы у Сатурна позволяло космонавтам преодолеть гигантские межгалактические расстояния за короткое время. В фильме не показано возращение одного из героев на станцию Купер. Возникает вопрос: как он всё-таки выбрался из чёрной дыры? Дыра может создавать и непроходимую сингулярность. Объяснение этого эпизода остаётся за кадром и несколько ухудшает общее впечатление и подрывает доверие ко всем предыдущим экзотическим явлениям, реально встречающимся в природе и показанным в фильме.

Правильно показано вращение всех трёх планет вокруг их центра масс – чёрной дыры. Возьмём для примера планету-океан: наличие на неё поверхности волн огромной высоты обуславливается близостью к чёрной дыре. 

Эти грандиозные природные процессы, которые действительно происходят, замечательно показаны в «Интерстелларе». Да, здесь есть некоторые неточности, которые обуславливаются, в первую очередь, тем, что фильм художественный. Впрочем, я считаю, что научной правды здесь куда больше, чем выдумки.

Фильм можно с уверенностью рекомендовать к просмотру, так как он несомненно хорош – не только в эстетическом плане, но и в познавательном.

Беседу вёл Сергей Баюшкин