El universo está plagado de muchos misterios. La estructura y las características de varios, la posibilidad de viajes interplanetarios atraen la atención no solo de los científicos, sino también de los fanáticos de la ciencia ficción. Naturalmente, el más atractivo es el que tiene propiedades singulares, que por diversas circunstancias no ha sido suficientemente estudiado. Tales objetos incluyen agujeros negros.

Los agujeros negros tienen una densidad muy alta y una fuerza de gravedad increíblemente alta. Incluso los rayos de luz no pueden escapar de ellos. Es por eso que los científicos pueden "ver" un agujero negro solo debido a la acción que tiene sobre el espacio circundante. En las inmediaciones del agujero negro, la materia se calienta y se mueve a una velocidad muy alta. Esta sustancia gaseosa se llama disco de acreción, que parece una nube luminosa plana. Los científicos observan los rayos X del disco de acreción a través de telescopios de rayos X. También registran la tremenda velocidad de movimiento de las estrellas en sus órbitas, que se debe a la gran gravedad de un objeto invisible de gran masa. Los astrónomos distinguen tres clases de agujeros negros:

Agujeros negros con masa estelar

Agujeros negros de masa intermedia

Agujeros negros supermasivos.

Se considera que la masa estelar es de tres a cien masas solares. Se denominan agujeros negros supermasivos, que tienen desde cientos de miles hasta varios miles de millones de masas solares. Suelen encontrarse en el centro de las galaxias.

La segunda velocidad cósmica o velocidad de escape es la mínima que se debe alcanzar para superar la atracción gravitacional y traspasar la órbita de un cuerpo celeste dado. Para la Tierra, la velocidad de escape es de once kilómetros por segundo, y para un agujero negro es más de trescientos mil, ¡así de fuerte es su gravedad!

El límite del agujero negro se denomina horizonte de sucesos. Un objeto atrapado en su interior ya no puede salir de esta zona. El tamaño del horizonte de eventos es proporcional a la masa del agujero negro. Para mostrar cuán grande es la densidad de los agujeros negros, los científicos citan las siguientes cifras: un agujero negro con una masa 10 veces la masa solar tendría unos 60 km de diámetro y un agujero negro con la masa de nuestra Tierra, solo 2 cm. Pero estos son solo cálculos teóricos, ya que los científicos aún no han identificado los agujeros negros que no han alcanzado tres masas solares. Todo lo que entra en el horizonte de eventos se mueve hacia la singularidad. La Singularidad, en pocas palabras, es un lugar donde la densidad tiende al infinito. Es imposible trazar una línea geodésica que entre en él a través de una singularidad gravitacional. Un agujero negro se caracteriza por la curvatura de la estructura del espacio y el tiempo. Una línea recta, que en física representa la trayectoria del movimiento de la luz en el vacío, se convierte en una curva cerca de un agujero negro. Aún se desconoce qué leyes físicas funcionan cerca del punto de singularidad y directamente en él. Algunos investigadores, por ejemplo, hablan de la presencia de los llamados agujeros de gusano, o túneles espacio-temporales, en los agujeros negros. Pero no todos los científicos están de acuerdo en admitir la existencia de tales túneles de agujeros de gusano.

El tema de los viajes espaciales, los túneles espacio-temporales es una fuente de inspiración para escritores, guionistas y directores de ciencia ficción. En 2014 tuvo lugar el estreno de la película Interstellar. Todo un grupo de científicos trabajó en su creación. El conocido científico, experto en teoría de la gravedad, astrofísica, Kip Stephen Thorne se convirtió en su líder. Esta película es considerada una de las películas de ciencia ficción más científicas y, en consecuencia, tiene grandes exigencias. Ha habido mucho debate sobre hasta qué punto los distintos momentos de la película se ajustan a los hechos científicos. Incluso se publicó un libro, The Science of Interstellar, en el que el profesor Stephen Thorne explica científicamente varias escenas de la película. Habló sobre cuánto de la película se basa tanto en hechos científicos como en suposiciones científicas. Sin embargo, también existe solo ficción de ficción. Por ejemplo, el agujero negro de Gargantúa se representa como un disco luminoso que se dobla alrededor de la luz. Esto no está reñido con el conocimiento científico, ya que no es visible el agujero negro en sí, sino sólo el disco de acreción, y la luz no puede moverse en línea recta debido a la poderosa gravedad y la curvatura del espacio.

El agujero negro de Gargantúa contiene un agujero de gusano, que es un agujero de gusano o túnel que atraviesa el espacio y el tiempo. La existencia de tales túneles en los agujeros negros es solo una suposición científica con la que muchos científicos no están de acuerdo. La ficción es la capacidad de viajar a través de ese túnel y regresar.

El agujero negro de Gargantúa es una fantasía de los creadores de Interstellar, que en muchos sentidos corresponde a objetos espaciales reales. Por lo tanto, para los críticos especialmente feroces, me gustaría recordarles que la película es, sin embargo, ciencia ficción, no ciencia popular. Muestra la belleza y la grandeza del mundo que nos rodea, nos recuerda cuántos problemas aún sin resolver tenemos. Y exigir de una película de ciencia ficción un reflejo exacto de hechos científicamente probados es algo inapropiado e ingenuo.

Más recientemente, la ciencia ha llegado a conocer de forma fiable qué es un agujero negro. Pero tan pronto como los científicos descubrieron este fenómeno del Universo, cayó sobre ellos uno nuevo, mucho más complejo y confuso: un agujero negro supermasivo, que no puede llamarse negro, sino deslumbrantemente blanco. ¿Por qué? Pero porque esta es la definición que se le da al centro de cada galaxia, que brilla y brilla. Pero una vez que llegas allí, no queda nada más que oscuridad. ¿Qué tipo de rompecabezas es este?

Memo sobre los agujeros negros

Se sabe con certeza que un simple agujero negro es una estrella que alguna vez brilló. En cierta etapa de su existencia, comenzó a aumentar de manera irrazonable, mientras que el radio se mantuvo igual. Si antes la estrella estaba "estallando" y crecía, ahora las fuerzas concentradas en su núcleo comenzaban a atraer a todos los demás componentes. Sus bordes "caen" hacia el centro, formando un colapso increíble, que se convierte en un agujero negro. Tales "antiguas estrellas" ya no brillan, sino que son objetos del Universo absolutamente imperceptibles desde el exterior. Pero son bastante tangibles, ya que absorben literalmente todo lo que cae dentro de su radio gravitacional. No se sabe qué hay detrás de tal horizonte de eventos. Según los hechos, una gravedad tan enorme aplastará literalmente a cualquier cuerpo. Recientemente, sin embargo, no solo los escritores de ciencia ficción, sino también los científicos se adhieren a la idea de que estos pueden ser una especie de túneles espaciales para viajar largas distancias.

Que es un quasar

Un agujero negro supermasivo tiene propiedades similares, es decir, el núcleo galáctico, que tiene un campo gravitacional superpoderoso que existe debido a su masa (millones o miles de millones de masas solares). El principio de formación de agujeros negros supermasivos aún no se ha establecido. Según una versión, la causa de tal colapso son las nubes de gas sobrecomprimidas, en las que el gas está extremadamente enrarecido y la temperatura es increíblemente alta. La segunda versión es el incremento de las masas de varios pequeños agujeros negros, estrellas y nubes a un solo centro gravitacional.

Nuestra galaxia

El agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea no se encuentra entre los más poderosos. El hecho es que la propia galaxia tiene una estructura en espiral, lo que, a su vez, obliga a todos sus participantes a estar en un movimiento constante y bastante rápido. Así, las fuerzas gravitacionales, que podrían concentrarse exclusivamente en el quásar, parecen disiparse y aumentar uniformemente desde el borde hasta el núcleo. Es fácil adivinar que las cosas son al revés en las galaxias elípticas o, digamos, irregulares. En las "afueras" el espacio está extremadamente enrarecido, los planetas y las estrellas prácticamente no se mueven. Pero en el quásar mismo, la vida está literalmente en pleno apogeo.

Parámetros del quásar de la Vía Láctea

Usando radiointerferometría, los investigadores pudieron calcular la masa, el radio y la fuerza gravitacional del agujero negro supermasivo. Como se señaló anteriormente, nuestro cuásar es tenue, es difícil llamarlo superpoderoso, pero incluso los propios astrónomos no esperaban que los verdaderos resultados fueran así. Entonces, Sagitario A * (el llamado núcleo) se equipara a cuatro millones de masas solares. Además, según datos obvios, este agujero negro ni siquiera absorbe materia y los objetos de su entorno no se calientan. También se notó un hecho interesante: el quásar literalmente se ahoga en nubes de gas, cuya materia está extremadamente enrarecida. Quizás, en la actualidad, la evolución del agujero negro supermasivo de nuestra galaxia apenas está comenzando, y en miles de millones de años se convertirá en un verdadero gigante que atraerá no solo a los sistemas planetarios, sino también a otros más pequeños.

No importa cuán pequeña sea la masa de nuestro quásar, la mayoría de los científicos se sorprendieron por su radio. En teoría, esa distancia se puede cubrir en unos pocos años en una de las naves espaciales modernas. Las dimensiones del agujero negro supermasivo superan ligeramente la distancia media de la Tierra al Sol, es decir, 1,2 unidades astronómicas. El radio de gravedad de este quásar es 10 veces menor que el diámetro principal. Con tales indicadores, naturalmente, la materia simplemente no puede singularizarse hasta que cruza directamente el horizonte de eventos.

Hechos paradójicos

La galaxia pertenece a la categoría de cúmulos estelares jóvenes y nuevos. Esto se evidencia no solo por su edad, parámetros y posición en el mapa del cosmos conocido por el hombre, sino también por el poder que posee su agujero negro supermasivo. Sin embargo, resultó que no solo los jóvenes pueden tener parámetros "divertidos". Muchos cuásares, que tienen un poder y una gravedad increíbles, sorprenden con sus propiedades:

• El aire ordinario suele ser más denso que los agujeros negros supermasivos.
• Una vez en el horizonte de eventos, el cuerpo no experimentará fuerzas de marea. El caso es que el centro de la singularidad se encuentra lo suficientemente profundo, y para llegar a él tendrás que recorrer un largo camino, sin sospechar ni siquiera que no habrá vuelta atrás.

Los gigantes de nuestro universo

Uno de los objetos más voluminosos y más antiguos del espacio es el agujero negro supermasivo en el quásar OJ 287. Se trata de un BLL completo, ubicado en la constelación de Cáncer, que, por cierto, es muy poco visible desde la Tierra. Se basa en un sistema binario de agujeros negros, por lo tanto, hay dos horizontes de eventos y dos puntos de singularidad. El objeto más grande tiene una masa de 18 mil millones de masas solares, casi como una pequeña galaxia en toda regla. Este compañero es estático, solo los objetos que caen dentro de su radio gravitacional giran. El sistema más pequeño pesa 100 millones de masas solares y también tiene un período orbital de 12 años.

Barrio peligroso

Se ha descubierto que las galaxias OJ 287 y la Vía Láctea son vecinas, separadas por unos 3.500 millones de años luz. Los astrónomos no descartan la versión de que en un futuro cercano estos dos cuerpos cósmicos chocarán, formando una compleja estructura estelar. Según una versión, es precisamente debido al acercamiento a tal gigante gravitacional que el movimiento de los sistemas planetarios en nuestra galaxia se acelera constantemente y las estrellas se vuelven más calientes y activas.

Los agujeros negros supermasivos son en realidad blancos

Al principio del artículo, se planteó una cuestión muy delicada: el color en el que aparecen los cuásares más poderosos ante nosotros difícilmente puede llamarse negro. A simple vista, incluso la fotografía más simple de cualquier galaxia muestra que su centro es un enorme punto blanco. Entonces, ¿por qué pensamos que es un agujero negro supermasivo? Las fotos tomadas con telescopios nos muestran un enorme cúmulo de estrellas que son atraídas por el núcleo. Los planetas y asteroides que orbitan cerca se reflejan debido a la proximidad, multiplicando así toda la luz presente en las cercanías. Dado que los quásares no atraen a todos los objetos vecinos a la velocidad del rayo, sino que solo los mantienen en su radio gravitacional, no desaparecen, sino que comienzan a brillar aún más, porque su temperatura aumenta rápidamente. En cuanto a los agujeros negros ordinarios que existen en el espacio exterior, su nombre está plenamente justificado. Las dimensiones son relativamente pequeñas, pero la fuerza de la gravedad es colosal. Simplemente "comen" la luz, sin dejar escapar ni un cuanto de sus orillas.

Cinematografía y un agujero negro supermasivo

Gargantúa: este término fue ampliamente utilizado por la humanidad en relación con los agujeros negros después del lanzamiento de la película "Interstellar". Al mirar a través de esta imagen, es difícil entender por qué se eligió este nombre y dónde está la conexión. Pero en el escenario original, se planeó crear tres agujeros negros, dos de los cuales llevarían los nombres Gargantua y Pantagruel, tomados de la novela satírica. Después de los cambios, solo quedó un "agujero de conejo", cuyo primer nombre fue elegido. Vale la pena señalar que en la película el agujero negro se representa de la manera más realista posible. Por así decirlo, el científico Kip Thorne se dedicó al diseño de su apariencia, que se basó en las propiedades estudiadas de estos cuerpos cósmicos.

¿Cómo supimos de los agujeros negros?

Si no fuera por la teoría de la relatividad, propuesta por Albert Einstein a principios del siglo XX, probablemente nadie habría prestado atención a estos misteriosos objetos. Un agujero negro supermasivo sería considerado como un cúmulo ordinario de estrellas en el centro de la galaxia, mientras que los pequeños ordinarios pasarían completamente desapercibidos. Pero hoy, gracias a cálculos teóricos y observaciones que confirman su exactitud, podemos observar un fenómeno como la curvatura del espacio-tiempo. Los científicos modernos dicen que encontrar una "madriguera de conejo" no es tan difícil. La materia se comporta de manera antinatural alrededor de un objeto así, no solo se contrae, sino que a veces brilla. Se forma un halo brillante alrededor del punto negro, que es visible a través de un telescopio. De muchas formas, la naturaleza de los agujeros negros nos ayuda a comprender la historia de la formación del universo. En su centro hay un punto de singularidad, similar a aquel a partir del cual se desarrolló antes el mundo entero que nos rodea.

No se sabe con certeza qué le puede pasar a una persona que cruza el horizonte de eventos. ¿Lo aplastará la gravedad o terminará en un lugar completamente diferente? Lo único que se puede afirmar con total certeza es que la gargantúa ralentiza el tiempo, y en algún momento la manecilla del reloj se detiene definitiva e irrevocablemente.

Lanzado a principios de noviembre, Interstellar puede considerarse legítimamente el evento principal de la temporada. Y no solo cinematográfico. Los eventos que se muestran en la imagen (vuelos espaciales a través del hiperespacio, caídas en agujeros negros y viajes en el tiempo) han provocado acaloradas discusiones tanto entre los fanáticos de la ciencia ficción como en los círculos pseudocientíficos. No es sorprendente que el famoso físico teórico Kip Thorn actuara como consultor de la película. Y cuando se trata de la física teórica moderna, a menudo resulta que lo que ayer era una ficción salvaje hoy resulta ser una teoría científica respetable.
* Cuidado, hay spoilers en el texto.

Agujero de topo

Los principales acontecimientos de la película comienzan con el vuelo de los personajes principales a través de un agujero de gusano que se ha desarrollado junto a Saturno. Físicamente, es un túnel que conecta dos regiones distantes del espacio-tiempo. Estas áreas pueden estar en el mismo universo o conectar diferentes puntos de diferentes universos (dentro del marco del concepto de multiverso). Dependiendo de la posibilidad de volver por el agujero trasero, se dividen en transitables e intransitables. Los agujeros impenetrables se cierran rápidamente y evitan que un viajero potencial regrese.

Por primera vez, Ludwig Flamm descubrió en 1916 soluciones de las ecuaciones de la relatividad general del tipo agujero de gusano. En la década de 1930, Albert Einstein y Nathan Rosen, y más tarde John Wheeler, se interesaron por ellos. Sin embargo, todos estos agujeros de gusano eran intransitables. No fue hasta 1986 que Kip Thorne propuso una solución de agujero de gusano atravesable.

Desde un punto de vista matemático, un agujero de gusano es un objeto hipotético obtenido como una solución especial no singular (finita y físicamente significativa) de las ecuaciones de la teoría general de la relatividad (GR) de Albert Einstein. Normalmente, los agujeros de gusano se representan como una superficie bidimensional doblada. Puedes ir de un lado a otro moviéndote de la forma habitual. O puede hacer un agujero y conectar ambos lados con un túnel. En el caso ilustrativo del espacio bidimensional, se puede ver que esto puede reducir significativamente la distancia.

En dos dimensiones, los agujeros de gusano, los agujeros desde los que comienza y termina el túnel, tienen la forma de un círculo. En tres dimensiones (como en la película), la boca de un agujero de gusano parece una esfera. Dichos objetos se forman a partir de dos singularidades en diferentes regiones del espacio-tiempo, que en el hiperespacio (un espacio de mayor dimensión) se juntan para formar un agujero. Dado que el agujero es un túnel del espacio-tiempo, puede viajar a través de él no solo en el espacio, sino también en el tiempo.

En Interstellar, el agujero era atravesable y conectaba diferentes galaxias en el universo. Pero para volver a través de él, el agujero de gusano debe llenarse con materia con una densidad de masa promedio negativa, lo que evita el cierre del túnel. No hay partículas elementales conocidas por la ciencia que posean tales propiedades. Sin embargo, probablemente pueden ser parte de la materia oscura.

La longitud de Planck es de aproximadamente 1,62x10 -35 metros, que es 2x10 20 veces menor que el "diámetro" de un protón. El valor numérico de las unidades de Planck (longitud, masa, tiempo y otros) se obtiene a partir de cuatro constantes físicas fundamentales y describe el límite de aplicabilidad de la física moderna.

Se cree que un agujero de gusano de este tipo puede quedar atrapado en espuma cuántica y luego expandirse y volverse potencialmente adecuado para viajar a través del hiperespacio. Dicha espuma representa fluctuaciones espaciales en las escalas de longitud de Planck, donde las leyes de la relatividad general clásica no funcionan, ya que deben tenerse en cuenta los efectos cuánticos.

Otra forma de crear un agujero de gusano es estirar una región del espacio, formando un agujero con una singularidad que llega a otra región del espacio en el hiperespacio. Se propone mantener la pasabilidad del agujero en ambos casos pasando materia con una densidad de masa negativa a través de él. Tales proyectos no contradicen la relatividad general.

Exoplanetas y dilatación del tiempo

Después de volar a través del agujero de gusano, los viajeros espaciales son enviados a exoplanetas, potencialmente habitables según la información recibida de las misiones de reconocimiento. Para que un planeta sea al menos potencialmente adecuado para la vida humana, debe tener regímenes estables de luz, temperatura y gravitación similares a los de la Tierra. La presión en la atmósfera debería ser comparable a la de la tierra, y la composición química debería ser adecuada para la vida de al menos algunos organismos terrestres. Un requisito previo es la presencia de agua. Todo esto impone ciertas restricciones sobre la masa y volumen del planeta, así como su distancia a la estrella y los parámetros de la órbita.

Actualmente, el viaje en el tiempo más amigable para los humanos se ha creado en la órbita de la Tierra. Cuanto más tiempo están los astronautas y los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional, que gira a más de siete kilómetros por segundo alrededor del planeta, más lento (en comparación con los terrestres en la superficie) envejecen. El récord de viaje en el tiempo pertenece a Sergei Krikalev, quien se movió hacia el futuro en aproximadamente 0.02 segundos en más de 803 días.

En este caso, el primero de los planetas (Miller) estaba ubicado muy cerca del agujero negro supermasivo Gargantúa con una masa de 100 millones de soles y 10 mil millones de años luz de distancia de la Tierra. El radio del agujero es comparable al radio de la órbita de la Tierra alrededor del Sol, y el disco de acreción que lo rodea se extendería mucho más allá de la órbita de Marte. Debido al fuerte campo gravitacional del agujero negro, una hora pasada en la superficie del planeta de Miller equivale a siete años en la Tierra.

No es de extrañar, afirma la física teórica, que esto se deba al efecto de la dilatación del tiempo en el fuerte campo gravitacional del agujero negro en el que se encuentra el planeta. En la teoría de la relatividad especial (SRT), la teoría del movimiento de los cuerpos con velocidades cercanas a la de la luz, se observa una dilatación del tiempo en los objetos en movimiento. Y en la relatividad general, que es una generalización de la relatividad especial, teniendo en cuenta la gravitación, existe una equivalencia de inercia y gravitación, cuya consecuencia distante es la dilatación del tiempo gravitacional.

Agujero negro supermasivo

Después de misiones fallidas en exoplanetas, el héroe Matthew McConaughey (junto con el robot) es arrastrado al agujero negro supermasivo Gargantua. Y ni el héroe McConaughey, ni su robot, al acercarse al agujero, fueron destrozados por mil pequeños Matthew y robots de la monstruosa gravedad. Sin embargo, incluso aquí la física moderna tiene una explicación.

Einstein basó la GRT en la equivalencia local de los campos de aceleración y gravitación. Es fácil de ilustrar con el ejemplo de un laboratorio dentro de un ascensor que cae. Todos los objetos dentro de un ascensor de este tipo caerán con él con la misma aceleración, y sus aceleraciones relativas serán iguales a cero. En este caso, la situación se puede describir en dos marcos de referencia. En el primero, inercial y relacionado con la Tierra, el ascensor cae bajo la influencia de la gravedad terrestre. En el segundo, conectado con el ascensor (no inercial), no hay campo gravitacional. Si hay un observador dentro del ascensor, entonces no puede determinar en qué campo: aceleración o gravedad, se encuentra. Resulta que en el sentido local (cuando la aceleración de la gravedad tiene aproximadamente los mismos valores en una región determinada del espacio, es decir, el campo gravitacional es uniforme), la inercia y la gravedad son equivalentes.

Un agujero negro es un objeto masivo, cuya atracción gravitacional, según la versión clásica de la relatividad general, no permite que la materia salga de sus límites. El límite del agujero con el espacio circundante se llama horizonte de eventos. Pasando por él, se cree que el cuerpo no puede retroceder (al menos de la misma forma).

Hay varios escenarios para la formación de tales objetos. El mecanismo principal implica el colapso gravitacional de ciertos tipos de estrellas o materia en los centros de las galaxias. Además, su formación no está excluida durante la época del Big Bang y durante las reacciones de partículas elementales. La existencia de agujeros negros está fuera de toda duda para la mayoría de los científicos.

La fuerza del campo gravitacional (en otras palabras, el valor de la aceleración de la gravedad) de un agujero negro disminuye con la distancia a él. Esto es imperceptible a gran distancia, donde el campo de un agujero negro es local, homogéneo y significativo a distancias cortas: diferentes partes del mismo objeto extendido caen en el agujero con diferentes aceleraciones y el objeto se estira.

Así es como funciona la fuerza de marea de un agujero negro. Sin embargo, existe una laguna. La fuerza de marea es directamente proporcional a la masa del agujero negro e inversamente proporcional al cubo del radio del horizonte de sucesos. El radio del horizonte de sucesos del agujero crece en proporción a su masa. Por lo tanto, en orden de magnitud, la fuerza de la marea es inversamente proporcional al cuadrado de la masa del agujero. Para los agujeros negros ordinarios, se obtienen enormes valores de fuerzas de marea, mientras que para los supermasivos no son tan grandes, lo que fue utilizado por los héroes de Interstellar.

Hiperespacio

Dentro de un agujero negro giratorio, el héroe Matthew McConaughey (y su robot) descubrieron un universo de quinta dimensión. Y aquí, francamente, tuvieron suerte - si el agujero negro no estuviera rotando, los viajeros habrían seguido moviéndose hacia su centro - la singularidad, y en este caso el final de la película habría sido completamente diferente.

Matemáticamente, el concepto de hiperespacio físico surgió a fines de 1910, cuando Theodor Kaluza encerró el espacio tetradimensional de la relatividad general en el espacio de cinco dimensiones, y así introdujo una nueva dimensión. Por lo general, en las teorías con dimensiones adicionales, las dimensiones del universo observable a lo largo de las nuevas dimensiones son tan pequeñas que casi no tienen ningún efecto sobre las otras cuatro.

La relatividad general permite la posibilidad de resolver las ecuaciones de Einstein, por ejemplo, en forma de la métrica de Kerr, cuyas propiedades analíticas permiten escapar de la singularidad. Tales soluciones tienen propiedades inusuales, en particular, implican la posibilidad de la existencia dentro del agujero negro de trayectorias especiales de espacio-tiempo que violan las relaciones habituales de causa y efecto.

Se puede suponer que el héroe McConaughey (y su robot) lograron penetrar en tal agujero negro, escapar de su singularidad y viajar dentro de él a lo largo de una trayectoria especial que lo llevó a un nuevo universo. En él, la geometría resultó estar dispuesta localmente de modo que cuatro dimensiones son espaciales y unitemporales. Formalmente, esto no contradice la relatividad general.

Y aunque una persona, aparentemente, es capaz de percibir solo tres dimensiones espaciales y una temporal, en la película el personaje principal del nuevo universo no solo pudo viajar a lo largo de la dimensión temporal, sino también observar las proyecciones de las cuatro dimensiones. dimensional en el espacio tridimensional.

"Ecuación de gravedad"

Mientras Matthew McConaughey (junto con el robot) atraviesa exoplanetas y entra en un agujero negro, el profesor que permaneció en la tierra, interpretado por Michael Caine, está tratando de resolver una especie de "ecuación de la gravedad" que permitiría conectar la mecánica cuántica y la relatividad general en una teoría y, por lo tanto, comprender la física de un agujero de gusano y un agujero negro.

La radiación de Gribov-Hawking asume la evaporación de un agujero negro debido a fluctuaciones cuánticas asociadas con la formación de pares de partículas virtuales. Una partícula de ese par sale volando del agujero negro y la otra, con energía negativa, "cae" en él. Por primera vez, el físico teórico soviético Vladimir Gribov habló sobre la posibilidad de tal fenómeno. Y en la primera mitad de la década de 1970, tras una visita a la URSS, Stephen Hawking publicó un artículo en el que predijo la existencia de radiación procedente de agujeros negros (denominada radiación de Hawking en la literatura inglesa o Gribov-Hawking en ruso).

Y debo decir que el héroe de Michael Kane no está solo. La creación de una teoría universal que vincule la relatividad general y la mecánica cuántica es la tarea principal de la mayoría de los físicos matemáticos modernos, especialistas en teoría de cuerdas. La tarea principal de la teoría es combinar las cuatro interacciones conocidas: fuerte, débil, electromagnética y gravitacional. La descripción de los tres primeros trata de la teoría cuántica de campos (QFT), un modelo matemático de la física moderna de partículas elementales, el último, la relatividad general. En este caso, la relatividad general no contradice, en general, la QFT, ya que habla de fenómenos en otras escalas de longitudes y energías. Pero si la relatividad general se ocupa de objetos cosmológicos de grandes masas, entonces QFT es aplicable a nivel subatómico.

El problema es que ambas teorías entran en conflicto entre sí en la escala de Planck, ya que necesitan tener en cuenta las correcciones cuánticas en la relatividad general. Entonces, en un agujero negro, los efectos cuánticos conducen a su evaporación. La versión cuántica de la relatividad general, obtenida de manera similar a la QFT, resulta no renormalizable, es decir, las cantidades observadas no pueden hacerse finitas. La mayor parte de la investigación en esta área está dedicada a la solución de este problema. La misma teoría de cuerdas (teoría M) se basa en el supuesto de la existencia en la escala de Planck de objetos hipotéticos unidimensionales: cuerdas, cuyas excitaciones se interpretan como partículas elementales y sus interacciones.

En la película, exploradores intrépidos usan un agujero de gusano cerca de la órbita de Saturno para viajar a otro sistema planetario. Se muestra al espectador que el "agujero de gusano" es un túnel del espacio-tiempo a través del cual las personas pueden moverse casi instantáneamente a grandes distancias.

Si perforas una hoja de papel, un universo imaginario, en diferentes extremos y luego la doblas para que los dos agujeros estén uno frente al otro, entonces obtienes el mismo agujero de gusano.
Pero, ¿es posible un viaje instantáneo entre dos puntos distantes?

Profesor Barstow:

No creo que los agujeros de gusano existan realmente. Esto es algo fuera del ámbito de la ciencia ficción. No hay evidencia directa de la existencia de tales cosas en el universo. Sabemos qué son los agujeros negros, pero la posibilidad de una curvatura del espacio-tiempo apenas está comenzando a explorarse.

Lee Billings:

Me gustaría mucho esperar que haya agujeros de gusano en el espacio a través de los cuales pueda viajar en cinco dimensiones. Pero no tenemos idea de si existen agujeros de gusano estables a escala macroscópica. Parece mucho más fácil viajar a la antigua sin depender de un milagro; quizás las velas solares ayuden en este asunto. Y no hay necesidad de apresurarse a ninguna parte.

Una vez en un agujero negro, no puedes sobrevivir

En uno de los episodios clave de la película, uno de los personajes principales, dejando la nave espacial, cae en un agujero negro y luego sale de él. Pero, ¿es posible sobrevivir cayendo en un agujero negro?

No. El campo gravitacional de un agujero negro es extremadamente fuerte y cambia muy rápidamente. Todo lo que entra en él se estira por la gravedad y se convierte en una pasta larga y delgada. Por lo tanto, cualquier cosa que caiga en un agujero negro no tiene posibilidades de sobrevivir. Tampoco puedes transmitir señales desde allí.

Lee Billings:

Acercarse a un disco de acreción alrededor de un agujero negro supermasivo, como se muestra en la película, es una muy mala idea. Es un gran error pensar que la poderosa radiación de un material caliente le permitirá deslizarse a lo largo del horizonte de eventos y no derretirse. Los planetas habitados también se presentan aquí de manera diferente.

¿Es posible entrar en la órbita de un agujero negro?

El héroe de la película usa la órbita de un agujero negro para llegar a uno de los exoplanetas. ¿Es posible?

Puedes orbitar un agujero negro hasta que te acerques mucho a él. La astronomía nos muestra muchos sistemas en órbita alrededor de un agujero negro. Y, por regla general, se trata de sistemas con estrellas. Solo puede verlos cuando está dentro del horizonte de eventos.

Si existen planetas alrededor del agujero negro, probablemente no sean adecuados para la vida.

Los investigadores de la película visitan un sistema planetario que no solo está cerca del agujero negro, sino que también tiene planetas potencialmente habitables.

Nada prohíbe a los planetas girar alrededor de la órbita de un agujero negro, aunque todavía no existen tales ejemplos. El problema es la estabilidad de tales sistemas planetarios. Es probable que se consuma cualquier sistema planetario cercano al agujero negro.

Lee Billings:

Creo que Interstellar es una película para físicos, no para científicos planetarios. Hay muchas inconsistencias planetarias en la película.

Acerca de la "singularidad ligera"

El héroe de la película dice que dentro del agujero negro solo hay "luz", lo que puede explicar algunos de los eventos en el sistema planetario visitado por los investigadores. Pero, ¿existe algo parecido a la "singularidad ligera"?

Lo importante es que los agujeros negros pueden tener diferentes masas. La singularidad es el centro del agujero negro. Pero existe el concepto de que todos los agujeros negros tienen una masa finita que no desaparece en el espacio. Según él, en realidad los encontramos: la masa afecta el material circundante.

Matt Kaplan:

Sabemos poco sobre los procesos alrededor del agujero negro. Nadie sabe qué hay más allá del horizonte de eventos. Hasta ahora, nos basamos solo en la teoría.

El proceso de envejecimiento debido a la desaceleración del tiempo se muestra con precisión.

Los astronautas envejecen mucho más lentamente que sus contrapartes en la Tierra debido a los efectos de la dilatación del tiempo. Según la teoría, las personas que viajan a velocidades cercanas a la de la luz reducen el tiempo. Hay una confirmación experimental de esto.

Esto es bien conocido. La teoría de la relatividad de Einstein establece que las personas que viajan a diferentes velocidades experimentan el tiempo de diferentes maneras. Por ejemplo, los astronautas que volaron a la Luna envejecieron un poco menos que los que permanecieron en la Tierra, aunque esto apenas se notaba. Pero si alcanzas una velocidad cercana a la velocidad de la luz, lo cual es bastante difícil de lograr, esta diferencia será visible.

Puedes creer en la gravedad artificial de la nave espacial Endurance, pero no en su fantástico motor

Según los expertos, "Endurance" parecía bastante realista. Pero la sencillez con la que la nave espacial aterrizó en la superficie de los planetas y se elevó de ellos, la consideraron improbable.

Lee Billings:

Desde el punto de vista de la gravedad artificial, que evita la destrucción de huesos en gravedad cero, "Endurance" parece bastante plausible. Las dudas son causadas por el sistema de propulsión, que permitió ignorar la influencia de las fuerzas gravitacionales de los planetas, como resultado de lo cual los astronautas envejecieron diez años en una hora.

Matt Kaplan:

Creo que para una historia tan grande como esta, puedes hacer la vista gorda a algunas cosas.

Algo de lo que se muestra en la película es pura verdad, la otra parte se basa en suposiciones científicas y la otra parte es pura especulación.

La película de Christopher Nolan "Interstellar" es considerada por muchos como la más científica de la ciencia ficción del cine moderno, pero se le hacen afirmaciones al máximo. Las disputas sobre los méritos y deméritos de esta imagen hacen que la gente se sumerja de lleno en los libros de texto de física. Intentemos descubrir cómo Interstellar se convirtió en lo que es, y qué es estrictamente científico en él y qué no lo es del todo.

¡CON CUIDADO! ¡SPOILERS!

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El hombre que inventó Interstellar

El nombre del famoso físico Kip Thorne aparece en cada debate sobre la naturaleza científica de la pintura de Nolan. El científico jugó un papel muy importante en la realización de la película. Thorne no se limitó al papel de asesor científico; de hecho, fue él quien inventó Interstellar.

Dossier: Stephen Kip Thorne

Especialista en el campo de la teoría de la gravedad, astrofísica y teoría de la medición cuántica. Durante más de quince años fue profesor en el Instituto de Tecnología de California (Caltech). Uno de los mayores expertos del mundo en relatividad general. Divulgador de la ciencia. Un amigo cercano y colega de Stephen Hawking.

Hace treinta años, el famoso Stephen Hawking organizó una cita a ciegas para su amigo, el joven físico y padre soltero, Kip Thorne, con Linda Obst, editora científica de The New York Times Magazine y aspirante a productora de televisión. La pareja no tenía novela, pero se formó una fuerte amistad. Hace unos diez años, Linda y Kip tuvieron la idea de crear una película basada en los logros y el conocimiento de la ciencia moderna. Escribieron un boceto de ocho páginas que presentaba, entre otras cosas, hasta seis agujeros de gusano, cinco agujeros negros y una misteriosa raza de extraterrestres que viven en una "masa", un espacio que tiene al menos cinco dimensiones. Uno de los héroes iba a ser Stephen Hawking, quien personalmente fue al espacio.

Al proponer su idea para un estudio de cine, Thorne estableció una condición: todos los movimientos de la trama en la película deben ser científicamente confiables, o al menos estar basados ​​en teorías y especulaciones aceptables.

El estudio de Paramount se interesó por la idea y el propio Steven Spielberg se sentó en la silla del director. El guión fue asignado al hermano menor de Christopher Nolan, Jonathan. Pero luego comenzaron las dificultades: debido a la huelga del Gremio de Escritores, John dejó de trabajar en la película, luego tuvo que cambiarse a "El Caballero de la Noche", y Spielberg no compartió nada con los jefes de Paramount y abandonó el proyecto. Thorne estaba desanimado, pero Linda no se desesperó y en un par de semanas encontró un nuevo director: Christopher Nolan.

El anciano Nolan trajo muchas cosas nuevas a Interstellar. Chris reescribió el guión, combinándolo con sus propias ideas, originalmente pensadas para un proyecto completamente diferente. El borrador final no se parecía en nada al boceto original de ocho páginas, pero Kip no estaba molesto, ya que, en su opinión, Nolan casi siempre se adhirió al principio expresado por Thorne. Thorne se opuso categóricamente al director solo una vez, cuando a Chris se le ocurrió una escena en la que los personajes se movían más rápido que la luz. Kip pasó dos semanas discutiendo por qué era completamente imposible y se salió con la suya.

Al mismo tiempo, Kip entendió que Chris estaba haciendo un largometraje, por lo que de vez en cuando hacía la vista gorda ante las pequeñas inexactitudes necesarias para realzar el drama, y ​​solo miraba para que la fantasía de Nolan no llegara demasiado lejos. ¿Lo consiguió? Vamos a averiguarlo.

Mundo polvoriento y patógenos

El comienzo de Interstellar tiene lugar en la Tierra del futuro, que parece extremadamente poco atractiva. El nuevo patógeno ha destruido todos los cultivos excepto el maíz, ha surgido la amenaza de hambruna, los gobiernos han disuelto ejércitos y centros de investigación, y la gente corriente se ve obligada a convertirse en agricultores para poder alimentarse. Como si eso no fuera suficiente, los residentes sufren tormentas de polvo regulares que han convertido a gran parte de Estados Unidos en una "caldera de polvo". Peor aún, el patógeno destruye el oxígeno en el aire, reemplazándolo con nitrógeno, por lo que aquellos que no mueren de hambre simplemente se asfixian.

RECLAMO: ¡Espera! ¿Cómo podría un solo patógeno destruir toda la vida vegetal? Como regla general, tales cosas solo afectan a ciertos tipos de plantas, reduciendo por completo su población. Las mismas enfermedades que afectan a varias especies a la vez, por regla general, no son tan fuertes.

La historia de la Tierra conoce ejemplos de extinciones masivas, cuando la mayoría de las criaturas vivientes perecieron debido a cambios drásticos en las condiciones. Esto sucedió cuando surgieron cianobacterias que desprendían oxígeno, que en esos días era un verdadero veneno para la mayoría de las especies. Ahora bien, es posible que se desarrolle un microorganismo similar que, por ejemplo, liberará nitrógeno a la atmósfera.

Existe otro escenario posible: la aparición de una nueva enfermedad que afecta a las principales especies vegetales de las que más dependemos. Los biólogos no descartan esta posibilidad, aunque la encuentran extremadamente improbable.

CONTRATO: ¿Pero por qué recortar el gasto en ciencia en tal situación? Por el contrario, es necesario aumentarlos para que los biólogos desarrollen nuevos cultivos de plantas inmunes al virus, inventen una vacuna, un antídoto u otra forma de lidiar con la plaga. Después de todo, así es como ahora luchamos contra cualquier enfermedad que tenga la más mínima posibilidad de causar una pandemia. Entre otras cosas, este es un negocio gigante en el que puedes ganar mucho dinero. Mucho más rentable que cultivar maíz en Kansas.

Quizás hubo tales intentos, pero fracasaron. Incluso ahora hay enfermedades para las que aún no se han encontrado vacunas, aunque se han desarrollado desarrollos durante treinta años. Digamos que al principio los estados gastaron cientos de millones en la búsqueda de un medicamento, pero luego se detuvieron los recibos del tesoro, se agotaron los presupuestos y hubo que cancelar la financiación.

CONTRATO: Pero, ¿adónde saldrá el oxígeno del aire?

El oxígeno de la atmósfera se produce principalmente mediante la fotosíntesis de las plantas. Si un nuevo patógeno afecta este mismo proceso, el oxígeno dejará de ser un recurso renovable. Ahora veamos cómo se forma el dióxido de carbono: ya sea en el proceso de respiración de todos los seres vivos, o como resultado de la descomposición de la materia orgánica, o en forma de emisiones industriales de las empresas y los escapes de los automóviles. Incluso si las poblaciones y las emisiones atmosféricas disminuyen después de la hambruna y la crisis económica, la vegetación muerta se pudrirá en los campos. Según algunas estimaciones, alrededor de un por ciento del oxígeno restante se absorberá durante el proceso de descomposición. En su lugar vendrá el monóxido de carbono, que dificultará la respiración de las personas sensibles y elevará la temperatura del aire en diez grados. No es fatal, por supuesto, pero no lo suficientemente agradable.

Sin embargo, debe admitirse que tal escenario es poco probable. Se usa en la película no como una predicción del futuro, sino como un giro de la trama para forzar a los personajes a ir al espacio.

Agujero de gusano y resistencia

Aprovechando un agujero de gusano exitoso, la NASA equipa una expedición interestelar a bordo del Endurance en busca de un nuevo hogar para la humanidad. ¡Es bueno que haya un agujero cerca de Saturno! De hecho, en el mundo de Cooper, viajar a la velocidad de la luz es imposible y se necesitarían miles de años para volar a las estrellas.

RECLAMACIÓN: ¿Son reales los agujeros de gusano? ¿Los físicos han registrado al menos uno?

No, pero la ciencia admite su existencia, o al menos no la niega. Y lo que no está prohibido ... Recientemente, no sin la participación del señor Thorne en cosmología, está ganando popularidad la idea de que el espacio no es un vacío sin fin, sino una especie de material que se presta al cambio, habría lo necesario instrumentos.

CONTRATO: Vale. Pero mantener la madriguera en funcionamiento requiere cantidades considerables de materia negativa o exótica. Sí, y abrir el agujero requiere una fuente de enorme gravedad como Gargantúa, y la aparición de tal en el sistema solar lo hundiría en el caos.

E incluso si apareciera un agujero de gusano, por ejemplo, debido a la influencia de Gargantúa, sería un camino de un solo sentido. El viaje de regreso requeriría una fuente de gravedad similar en el otro lado.

Sí, la mera apariencia de una madriguera es una libertad necesaria. En la película, los personajes asumieron que el agujero de gusano fue creado por seres que viven en un espacio de cinco dimensiones para mostrarnos el camino hacia la salvación.

CONTRATO: El profesor Brand dice que el agujero de gusano apareció en la órbita de Saturno cincuenta años antes de los eventos de Interstellar. La NASA se separó diez años antes de que comenzara la película. Es decir, ¿durante cuarenta años nadie supo nada sobre la aparición de una anomalía gravitacional dentro del sistema solar? Multitudes de teóricos de cuerdas se alinearían para el comité del Nobel. ¡Esta es la noticia del siglo!

Ha pasado medio siglo desde entonces, y todo el mundo se ha olvidado de algún tipo de agujero en el espacio: había bastantes problemas. Solo un abuelo loco recuerda sobre ella, que vive bajo tierra, corta el césped debajo de Kip Thorn y recoge naves espaciales de rodillas.

RECLAMO: ¡Hablando del barco! ¿Por qué el vehículo de lanzamiento lo pondría en órbita si pudiera despegar de los planetas Miller y Mann?

Primero, el Endurance entró en órbita y los cosmonautas aterrizaron en los planetas del Ranger, un transbordador acoplado al Endurance. En segundo lugar, no hay gasolineras en el camino de la Tierra a Gargantua, por lo que se debe ahorrar combustible.

CONTARGUMENTO: Hablando de combustible. Se necesita mucho en ese camino. ¿Por qué no vemos tanques de combustible gigantes en ninguno de los cuadros Endurance?

¿Estás seguro de que la cámara ha mostrado todos los compartimentos? ¿Por qué, por ejemplo, mostrar bodegas de carga donde no pasa nada? Además, en el camino a Saturno, los miembros de la expedición podrían ahorrar combustible mediante el uso de maniobras gravitacionales, para acelerar, desacelerar o cambiar la dirección de vuelo bajo la influencia de la gravedad de los cuerpos celestes. Así es como la NASA lanzó la sonda Cassini a finales de los noventa. No había suficiente combustible a bordo para llegar a Saturno, pero la NASA calculó el curso para que la Cassini fuera tangencial a las órbitas de Venus, la Tierra y Júpiter. Cada una de estas maniobras le dio a la sonda una aceleración.

Para llegar de la Tierra a Saturno en dos años, el Endurance debe viajar una media de 20 kilómetros por segundo. Kip Thorne cree que con la ayuda de las maniobras y el aumento de la eficiencia del combustible de los cohetes, a finales del siglo XXI, la humanidad podrá alcanzar una velocidad de 300 kilómetros por segundo. Entonces, es muy posible volar a Saturno en ese tiempo.

CONTRATO: ¿Pero cómo desaceleraron en la órbita de Saturno y no volaron más lejos? La potencia de los motores de proa del barco obviamente no sería suficiente aquí.

Por sí solo, tal vez, no hubiera sido suficiente, pero con la ayuda de correcciones de rumbo regulares en la órbita de Saturno, ¿por qué no? Además, no te olvides del agujero de gusano, que bien podría afectar la ubicación de los campos gravitacionales.

Vida orbitando un agujero negro

Después de pasar por el agujero de gusano, Cooper y los demás se encuentran en el punto final de su viaje: un sistema planetario cerca del enorme agujero negro Gargantúa. Este cuerpo celeste es motivo de especial orgullo tanto para Kip Thorne como para los maestros de efectos especiales. El agujero utilizó cálculos hechos por Thorne específicamente para la película. El resultado resultante sorprendió al propio Kip. Adivinó cómo deberían ser los agujeros negros en realidad, pero la animación por computadora superó todas sus expectativas.

RECLAMACIÓN: No hay otros cuerpos celestes visibles cerca de Gargantúa, aparte de un par de planetas. ¿De dónde obtienen el calor y la luz los planetas Miller, Edmunds y Mann?

Del disco de acreción. El tirón de Gargantúa es tan grande que puede capturar una estrella entera. Cuando una estrella se mueve directamente hacia un agujero negro, su destino es terrible y predecible. Si su órbita se encuentra junto a Gargantúa, entonces la atracción del agujero negro simplemente desgarra el cuerpo celeste, y la mayor parte de la materia que anteriormente constituía el cuerpo de la estrella cae en la órbita de Gargantúa y forma un disco de acreción. Emite luz, calor y radiación, por lo que puede reemplazar fácilmente al sol.

CONTRATO: Resulta que es imposible vivir en estos planetas debido a las altas temperaturas y la radiación. ¿Cómo es que la tripulación del Endurance no se quemó con el simple hecho de pasar volando?

Es posible que hayan pasado varios millones de años desde que la última estrella cayó en el agarre gravitacional de Gargantúa. Luego, el gas que forma el disco se enfrió a una temperatura de varios miles de grados y ya no emite una radiación tan fuerte, aunque sigue dando suficiente luz y calor. La baja temperatura también explica la decoloración.

Gargantua es el agujero negro más auténtico de la historia del cine. Pero incluso es diferente del real.

RECLAMO: ¿De dónde vinieron los planetas? ¿No deberían haber sido succionados por el agujero?

De hecho, la ciencia admite la existencia de zonas de tiempo y espacio ordinarios cerca de agujeros negros gigantes, incluso sistemas planetarios enteros que giran alrededor de una singularidad central en órbitas complejas pero cerradas.

RECLAMACIÓN: El disco de acreción parece inverosímil. Debe quedar algo aplanado y asimétrico. Además, el modelo no tiene en cuenta el efecto Doppler: un borde del disco debe ser de color rojo y el otro de azul.

Sí, aquí Christopher Nolan fue deliberadamente en contra de la verdad para no avergonzar a la audiencia. También subestimó deliberadamente la velocidad de rotación del agujero negro. Además, dada la distancia desde el agujero negro al planeta de Miller, Gargantua debería ocupar la mitad del cielo, y el planeta en esta situación estaría dentro del disco de acreción, de modo que en su mayoría sería visible solo desde el lado opuesto del planeta. al agujero.

Planetas Miller y Mann

Lo primero que hacen los astronautas es ir al planeta de Miller. El tiempo pasa lentamente allí: una hora en su superficie equivale a siete años terrestres.

RECLAMACIÓN: Esto solo es posible cerca de objetos con una masa enorme, por ejemplo, en la órbita de un agujero negro. Pero debe estar muy cerca del agujero, casi por encima de su superficie. Y una órbita estable alrededor de un agujero negro debería tener al menos tres veces el diámetro de Gargantúa. De lo contrario, el planeta de Miller habría sido absorbido hace mucho tiempo. Teniendo en cuenta los fotogramas que se muestran en la película, el tiempo en la superficie del planeta debería fluir más lento que en la Tierra, solo en un veinte por ciento.

Esto es cierto para los agujeros negros no giratorios, pero es diferente con Gargantua. Gargantua es un agujero negro giratorio supermasivo, que cambia ligeramente su efecto en el espacio circundante. Bajo ciertas condiciones, digamos, si gira muy rápidamente y el planeta de Miller está ubicado lo suficientemente cerca de la órbita circular de Gargantúa, es posible que se produzca una desaceleración en el tiempo.

Es cierto que los agujeros negros giratorios tienen un límite en la velocidad de rotación y, por regla general, no alcanzan un máximo. Para que el planeta de Miller tenga esta dilatación temporal, Gargantúa necesitaría rotar un poco menos del máximo. Esto es real, aunque poco probable.

CONTRATO: ¿Qué pasa con los maremotos? Solo son posibles si la diferencia en la atracción gravitacional del agujero negro en diferentes lados del planeta es muy grande. ¡Pero en ese caso, el planeta simplemente sería destrozado!

Realmente no. Debido al gigantesco tamaño de Gargantúa, la diferencia en la atracción de un agujero negro en diferentes lados del planeta de Miller no es lo suficientemente grande. Sin embargo, la fuerza de la gravedad debería haber sido suficiente para deformar el planeta. El planeta de Miller debería haber parecido un elipsoide, comprimido lateralmente y alargado. Además, si el planeta girara sobre su eje, las fuerzas de gravedad de Gargantúa actuarían en varias direcciones, dependiendo de la posición de las órbitas. En la película, vemos que todas las ondas gigantes se mueven aproximadamente en la misma dirección. De ahí la conclusión de que el planeta de Miller siempre gira hacia el agujero negro por el mismo lado.

Otra explicación es posible: debido a la deformación del planeta y la atracción de Gargantúa, los terremotos ocurren constantemente en ciertas regiones, provocando tsunamis gigantes.

CONTRATO: Radiación, no es una fuente habitual de luz y calor. El planeta de Miller no parece un lugar adecuado para vivir. ¿Era realmente necesario volar hasta allí en primer lugar y era realmente imposible evitar esta parte de la expedición?

Por supuesto que era posible. Planet Miller nunca se habría convertido en el primer candidato para un nuevo hogar para la humanidad si Cooper o los otros miembros de la tripulación del Endurance hubieran adivinado usar un montón de equipo científico para este propósito, entregado a bordo del barco. La información sobre la idoneidad del planeta Miller para la vida podría obtenerse directamente desde la órbita utilizando telescopios y otros instrumentos. Los mismos con los que Romili estudió el agujero negro en sí durante casi un cuarto de siglo, mientras que los demás combatieron el tsunami.

Sin bajar al planeta, sería posible estudiarlo desde una distancia segura, donde el desfase temporal es mínimo. Un simple análisis espectral habría ahorrado mucho combustible a la expedición y habría reducido la emoción en pantalla. Christopher Nolan necesitaba esta dilatación temporal para mostrar cómo crecía la brecha entre padre e hija.

Como último recurso, si la NASA realmente quisiera enviar una delegación de criaturas pensantes al planeta, bien podría enviar una tripulación formada solo por robots a la expedición. Los robots pueden sobrevivir en casi cualquier condición (a juzgar por la película, incluso en un agujero negro), son menos exigentes, menos caprichosos y más fáciles de soportar la soledad.

RECLAMACIÓN: ¿Cuán justificadas son las maniobras de Cooper, que realizó antes de aterrizar en el planeta de Miller, para evitar la dilatación del tiempo y la atracción del agujero negro?

En cualquier caso, no habría escapado a la desaceleración del tiempo: aumenta en proporción inversa a la distancia desde el agujero negro. Pero para ahorrar tiempo ajustando el rumbo de la nave debido a la atracción gravitacional de diferentes cuerpos celestes tanto como sea posible. En la película, Cooper decide evitar la gravedad de Gargantúa acelerando a una velocidad tremenda y luego frenar bruscamente, cayendo en la zona de atracción de una estrella de neutrones.

De hecho, una estrella de neutrones no habría podido reducir la velocidad de esta manera (y para que el barco y los pasajeros no se hicieran pedazos durante una desaceleración brusca) con la ayuda de una estrella de neutrones; esto requiere un pequeño color negro. agujero del tamaño de la Tierra. Pero Nolan se mostró inflexible sobre la cantidad de agujeros negros en la película: ¡uno, solo uno!

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Avance rápido hasta el planeta Manna. La acción tiene lugar muy por encima de la superficie, en cuyo cielo cuelgan gigantescas nubes de hielo.

RECLAMO: ¿Cómo es posible que existan tales nubes? ¿Y por qué no caen por su propio peso?

Aparentemente, el planeta Manna gira alrededor de Gargantúa en una órbita extremadamente difícil y pasa la mayor parte del tiempo lejos del agujero negro. ¿Por qué? En primer lugar, fue casi el vuelo más largo al planeta Mann, cuando la tripulación del Endurance estaba decidiendo por dónde empezar. Pero cuando Cooper despega del planeta, "Ranger" está muy cerca de Gargantua. Y en segundo lugar, las nubes gigantes de hielo lo insinúan que se congelan mientras el planeta se retira del disco de acreción.

Y no caen debido a un tipo especial de magia. Magia del cine. De hecho, deberían haberse estrellado contra la superficie hace mucho tiempo.

Cayendo en un agujero negro

RECLAMO: Después de despegar del planeta Mann, el Endurance agarra a Gargantua. Cooper logra salvar el módulo principal, pero él mismo, el robot TARS y el Ranger atraviesan el horizonte de eventos y caen en un agujero negro. ¿Cómo superaron todo el proceso? Tuvieron que morir por la radiación y la temperatura del disco de acreción, o tuvieron que espaguetizarse, convertirse en un hilo alargado debido a la diferencia en la atracción de diferentes partes del cuerpo.

Si Gargantúa atrapó estrellas por última vez en su trampa gravitacional hace millones de años, entonces el disco se ha vuelto seguro para los viajeros ocasionales (e inútil para los planetas cercanos, por cierto). En lo que respecta a la espaguetificación, nuevamente es posible en agujeros negros pequeños que no giran. El tamaño y la velocidad de rotación de Gargantua reducen a cero la diferencia de atracción de diferentes partes del cuerpo, por lo que no hay que tener miedo de convertirse en espaguetis.

CONTRATO: ¿Significa esto que puede sobrevivir con seguridad a la caída en un agujero negro?

Por supuesto no. En busca de TARS, Cooper firmó su propia sentencia de muerte y lo sabía él mismo.

CONTRATO: Digamos, por algún milagro, Cooper sobrevivió. ¿Cómo esperaba enviar la señal de regreso a casa? Después de todo, tenían dificultades incluso para transmitir una señal a través de un agujero de gusano. ¿Qué podemos decir de un agujero negro, del que, como saben, nada se escapa?

Se creía que la atracción de un agujero negro no podía escapar a nada, ni siquiera a la luz. Pero Stephen Hawking demostró que los agujeros negros también pueden emitir partículas elementales, principalmente fotones. Algunas teorías implican que la información, en principio, no se puede detener, pero los científicos no tienen una visión única sobre este tema. Sin embargo, difícilmente estarían de acuerdo en que se pudiera transmitir una señal desde un agujero negro, por lo que esto es, por supuesto, una exageración.

RECLAMO: ¿Qué son estos datos gravitacionales, sin los cuales es imposible resolver la ecuación del profesor Brand?

Según la película, el profesor necesitaba los datos para ayudarlo a comprender la gravedad y cómo interactúa con la mecánica cuántica. Posteriormente, esto ayudaría a levantar nuevas colonias humanas de la Tierra. Por supuesto, no es necesario saltar a un agujero negro para resolver este tipo de problemas en la vida real. Y es poco probable que esos datos puedan transmitirse con una secuencia de señales tan corta.

RECLAMO: Después de pasar el horizonte de eventos, Cooper se encuentra en un tesseract, un hipercubo de cuatro dimensiones que le permite medir el tiempo como una cantidad lineal y le permite comunicarse con Murph en cualquier etapa de su vida. ¿Eso también es científico?

Desde el momento de saltar a un agujero negro hasta el final de la película, el guión deja de estar orientado hacia la ciencia y opera con pura especulación. Sí, los científicos admiten la existencia de otras dimensiones, pero su conocimiento en el espacio tridimensional no es posible. Y, por supuesto, es imposible probar científicamente que después de saltar a un agujero negro, fuerzas desconocidas trasladarán a una persona a la habitación de su hija. Nolan atribuye todos estos fenómenos misteriosos a los misteriosos y misteriosos "ellos" que viven en el espacio de la quinta dimensión.

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Nolan todavía estaba filmando ciencia ficción, no documentales, por lo que tenía derecho a ignorar algunos detalles. Interstellar a veces fue presa de la intención artística, las decisiones visuales se tomaron para la conveniencia de la audiencia y la tripulación, y no para los científicos. Sin embargo, la imagen resultó ser mucho más científica que la mayoría de las películas de ciencia ficción modernas. Piénsalo: ¿en qué otra sesión incluso necesitamos saber cómo funciona la astrofísica real?