Почему без ученых никогда не был бы снят фильм «Интерстеллар»
Каким бы фантастическим, невероятным ни было искусство, оно неизбежно слабеет и вырождается, оказавшись в отрыве от реальности. Потому что человеческая фантазия ограничена и не может вместить Вселенную во всей ее полноте. И сценаристу, пишет ли он о хитросплетениях человеческих судеб или о чудесах воображаемых миров, приходится иной раз выглянуть в окно или позвонить знакомому астрофизику.
И современному кинематографу, вооруженному спецэффектами и компьютерной графикой, очевидно, становится тесно в рамках вымысла: он готов сцепиться с реальностью; если угодно, с фантазией Господа Бога.
За два года появились по крайней мере два фильма, сделанных с оглядкой на суровую реальность и с претензией на изрядную долю научной достоверности. Обе картины посвящены космосу.
Первый фильм — это «Гравитация» Альфонсо Куарона, космический триллер, предостерегающий нас о смертельной опасности космического мусора и напоминающий, что астронавты тоже плачут. Главных героев немного, их переживания просты, сильны и понятны, как и положено человеку на грани жизни и смерти. Назвать этот фильм фантастикой, конечно, нельзя, но он дает зрителю почувствовать космос: как там красиво, как бывает тяжело, как горит огонь и, главное, как эффектно и подчас неожиданно работают в пустоте законы сохранения классической механики. Уверен, сообразительный девятиклассник намного лучше сдаст выпускной экзамен по механике после просмотра такого фильма.
Но классическая механика — это XIX век! А а если подумать, то и XVII век. Что делать поколению, которое выросло в расширяющейся Вселенной, источенной квантовыми неопределенностями? Как показать жизнь в мире, где правит запутанное тяготение общей теории относительности, а то и вовсе неведомая квантовая гравитация?
Этот вызов тоже был принят, и буквально через год после «Гравитации» на экраны выходит эпическое полотно с не переведенным в отечественном прокате названием «Interstellar». Название можно было бы перевести как «Между звезд» или «Среди звезд», но как раз звезды в фильме мелькают только в качестве фона: даже далекие планеты обращаются не вокруг светила, подобного Солнцу, но около массивной черной дыры.
Режиссер Кристофер Нолан с самого начала поставил перед собой задачу создать нечто уровня «Космической одиссеи — 2001» Кубрика. И по масштабам, и по мастерству режиссуры, и по аккуратности научной составляющей. Естественно, подобный проект не мог обойтись без квалифицированного научного консультанта. И им стал крупный специалист по гравитации, черным дырам и кротовым норам, американский физик и астрофизик Кип Торн.
Астрофизикам он известен пределом вращения черной дыры, объектами Торна — Житков и работами по гравитационным волнам. Два года назад великий Кип Торн приезжал с визитом в МГУ. Рассказывал про то, как численно моделировать релятивистские поля тяготения, про загадочные «тендексы и вортексы» — вспомогательные величины, которые позволяют почувствовать структуру кривого пространства-времени.
И как бы невзначай обмолвился, что, будучи слишком стар для профессорской должности, сейчас пребывает вообще-то на пенсии, работает консультантом и сотрудничает с Голливудом. И вот, похоже, появился на свет результат этого сотрудничества.
Сюжет фильма — сочетание надвигающегося конца света, невероятной физики и семейной драмы. Земля не в состоянии удовлетворить потребности сельского хозяйства, болезни уничтожают урожай, Америку терроризируют пылевые бури — вот неполный список проблем, стоящих на повестке дня. У человечества остается один выход — поиск новой, еще не освоенной планеты.
В этом ему помогает появившаяся в районе орбиты Сатурна кротовая нора, ведущая в далекую галактику к странной планетной системе, где вместо солнца — черная дыра. Главный герой, в прошлом астронавт, оставляя на Земле несовершеннолетних детей, странным образом попадает на секретную базу NASA, входит в состав межзвездной экспедиции и возвращается на Землю только через много лет.
ِФизика среди звезд
Физическую часть фильма дополняет книга Торна «The science of `Interstellar`», выпуск которой приурочен к началу проката.
Для искушенного в науке зрителя главное новшество состоит в том, что впервые в художественном фильме можно увидеть настоящую черную дыру. Казалось бы, что сложного в том, чтобы нарисовать массивную точку, скрутившую вокруг себя пространство и остановившую время?
Но нет, и по крайней мере по двум причинам. Во-первых, гравитация искривляет траектории световых лучей, поэтому вид звездного неба, в котором появилась черная дыра, искажается. Во-вторых, на черную дыру падает вещество. И не просто падает, а, закручиваясь в спираль, образует сияющий аккреционный диск.
И хотя по форме аккреционный диск несильно отличается от, скажем, колец Сатурна (разве что чуть потолще и подинамичнее), мы видим его как этакую букву Θ (или, скажем, эмблему «Опеля»), где верхняя и нижняя дужки — два изображения дальней стороны диска, которые мы видим исключительно благодаря тяготению черной дыры.
То же тяготение может заставить фотон сделать и два, и три оборота вокруг массивного тела. И это тоже видно в фильме: вокруг темного диска Гаргантюа заметны тонкие полоски дополнительных изображений. Эффекты гравитационного линзирования (искривления лучей света полями тяготения) сделаны на совесть. При этом, к сожалению, совершенно проигнорированы другие важные эффекты — аберрация, благодаря которой одна сторона диска, приближающаяся к нам, должна выглядеть намного ярче, и эффект Допплера, смещающий видимые частоты. Скорее всего, настоящая черная дыра показалась больше похожей не на диск, а на серп.
Примерно такой, похожей на серп молодой луны, представляют себе астрофизики черную дыру в центре нашей Галактики.