В Центральной физической аудитории физфака Московского государственного университета в среду, 27 мая 2015 года, собралось огромное количество студентов и выпускников Университета. Все они пришли послушать одного из известнейших физиков-теоретиков современности — Кипа Торна (Kip Thorne), который приехал в Россию, чтобы прочитать лекцию о своей работе над фильмом "Интерстеллар".
Голливудский блокбастер 2014 года с Мэттью Макконахи в главной роли поразил воображение миллионов людей по всему миру и многие из них задались вопросом "Неужели космос и правда такой?". Именно на этот вопрос теоретик Торн и решил ответить слушателям своей лекции "Interstellar — физика за кадром".
"Интерстеллар", по словам учёного, задумывался как научно-фантастический фильм, где все детали были бы показаны с высокой точностью с научной точки зрения. Эта картина должна была рассказать широкой аудитории о космических загадках, над которыми астрономы бьются десятилетиями. Разумеется, без художественных домыслов не обошлось.
Идея снять такой фильм пришла к Торну ещё в 2006 году, когда он по воле случая оказался на свидании вслепую с голливудским кинопродюсером Линдой Обст (Lynda Obst). Вместо романтических отношений эта встреча переросла в крепкое деловое партнёрство: Обст и Торн твёрдо решили снять фильм, который рассказал бы общественности о том, насколько загадочен и многогранен космос.
На роль режиссёра изначально пригласили Стивена Спилберга, и хотя ему очень понравилась идея, позднее ему пришлось отказаться от участия в проекте. Тогда учёный познакомился с братьями Кристофером и Джонатаном Ноланом. Джонатан написал несколько десятков черновиков сценария, при работе над которыми он постоянно советовался с физиком Торном. Сюжет, герои и другие детали постоянно видоизменялись, и даже сами создатели уже не могут вспомнить, каким был первоначальный план сценария.
По словам Торна, с Кристофером Ноланом он решил работать неслучайно. "У этого режиссёра есть удивительный нюх на науку", — пояснил астрофизик. Вместе они прорабатывали различные детали, которые могли бы повлиять как на развитие сюжета, так и на визуальную составляющую кинокартины.
Две главные концепции, на которых зиждется физика "Интерстеллар", это чёрная дыра и червоточина. Гаргантюа — гигантская чёрная дыра в далёкой галактике, близ которой герои фильма ищут пригодную для жизни планету — представляет собой продуманный научно-фантастический объект.
Прежде всего, Торн рассчитал различные параметры объекта. Он решил, что масса Гаргантюа должна составлять около 100 миллионов масс Солнца, а размер её должен не превышать размеров Земли: с такой огромной плотностью небесное тело действительно может демонстрировать удивительные "фокусы" по искривлению пространства-времени.
Согласно сюжету, рядом с Гаргантюа находится некая планета Миллера, которая может стать следующим домом для человечества. "Один час на этой планете равен семи земным годам", — рассказывается в фильме. Это странное свойство планеты объясняется её близостью к чёрной дыре, и по той же причине она всегда обращена к ней одной стороной.
Причина, по которой герои поняли, что планета Миллера всё же непригодна для жизни — гигантская волна-цунами. Её высоту Торн также рассчитывал вручную: какова будет приливная сила чёрной дыры Гаргантюа, если известна плотность и масса этого космического объекта? В результате учёный отдал команду художникам отрисовать волну, высота которой составит около километра.
Внешний облик самой чёрной дыры, которую герои фильма наблюдают из иллюминаторов своего космического корабля, также был продуман до мелочей ("Вести.Наука" писали об этом в подробностях). В кадре виден гигантский тёмный шар, окружённый, словно кольцом Сатурна, светящимся диском, который также видно сверху и снизу.
"Светящееся кольцо — это аккреционный диск чёрной дыры, то есть всё то множество объектов, которое она засасывает с гигантской скоростью. Свечение сверху и снизу чёрной дыры — это искривлённый свет, идущий из-за неё. В данном случае Гаргантюа выступает в роли гравитационной линзы и искажает световые волны, идущие по направлению к наблюдателю", — рассказывает Торн.
Проектируя образ чёрной дыры для "Интерстеллар", пришлось пренебречь одной важной научной деталью, признался учёный. Дело в том, что аккреционный диск, состоящий из материи, движущейся на скоростях, близких к световым, для наблюдателя демонстрировал бы доплеровское смещение: приближающиеся к нему объекты казались бы синеватыми, а отдаляющиеся — густо-красными.
Кристоферу Нолану идея показать чёрную дыру с эффектом Доплера показалась неудачной. "Наш фильм посмотрят сто миллионов человек, и 90% аудитории просто не поймут этого образа", — заявил режиссёр картины. Решено было оставить свет белым.
Однако Нолан попросил художников и учёных ещё немного доработать образ чёрной дыры: она должна выглядеть не так, как бы её увидел человек напрямую, а так, какой бы она выглядела через объектив камеры IMAX. Художники прорисовали рассеяние света, исходящего от аккреционного диска чёрной дыры, и изображение получилось несколько размытым — именно таким бы его увидела камера.
Работая над "дизайном" червоточин, Торн прорисовал три возможных образа этого гипотетического объекта. Он изменял длину и ширину канала, а также продумывал, как можно удерживать кротовую нору открытой (при помощи отрицательной энергии). Режиссёр выбрал один из образов — с максимально коротким каналом, однако ему совершенно не понравилось компьютерное моделирование прохождения наблюдателя сквозь такую кротовую нору, уж слишком оно было прозаичным.
Поэтому художники решили совместить свойства "короткоствольной" и "длинноствольной" червоточин так, чтобы герои на трясущемся космическом корабле могли проходить через него на протяжении нескольких минут, затаив дыхание. Так и получилось.
Что же касается концовки фильма, то, несмотря на массу предложенных идей, Кристофер Нолан предпочёл оставить её открытой.
"Ему очень нравится концепция Стенли Кубрика из культового фильма "2001 год: Космическая одиссея" — открытая концовка. Поэтому Нолан решил предоставить зрителям самостоятельно решать, что же всё-таки произошло в конце фильма с героями и что с ними будет дальше", — рассказывает Торн.
Впрочем, как отметил учёный, главной концепцией физики "Интерстеллар" можно считать некое пятое измерение, которое открывается главному герою, когда тот ныряет внутрь чёрной дыры. Разумеется, эта концепция — чисто фантастическая, и пока учёные уверены, что если космонавт действительно решится повторить поступок Купера, то его растянет на атомы, словно длинную спагетти.
Кип Торн, работая над фильмом, написал книгу "Наука за кадром Интерстеллар" (Science of Interstellar), которую порекомендовал прочитать всем, кому интересно углубиться в теоретические идеи современной астрофизики, граничащие с фантастикой.
