Главни Иновација Физичар Кип Тхорне расправља о гравитационим таласима, науци која стоји иза „Међузвезданог“

Физичар Кип Тхорне расправља о гравитационим таласима, науци која стоји иза „Међузвезданог“

Који Филм Да Видите?
 
Теоретски астрофизичар Кип Тхорне ради са Јессицом Цхастаин на снимању филма Интерстеллар

Теоретски астрофизичар Кип Тхорне ради са Јессицом Цхастаин на снимању филма Интерстеллар(Заслуга: Кип Тхорне преко часописа Виред)



Век откако је Алберт Ајнштајн први пут објавио своју револуционарну општу теорију релативности, светски умови су покушавали да открију да ли предвиђања која проистичу из његове теорије тачно остају. Један од ових умова, Кип Тхорне, провео је своју каријеру истражујући Ајнштајнову тврдњу да гравитациони таласи постоје и сматра се водећим светским стручњаком за ту тему. Торн је сада на врхунцу једног од најстрашнијих научних достигнућа у модерној људској историји: откривање ових таласа .

Као професор теоријске физике на Калифорнијском институту за технологију, Торн је објавио бројне књиге и радове о теорији гравитације. Тхорне је 1984. године био суоснивач пројекта ЛИГО (Ласер Интерферометер Гравитатионал Ваве Обсерватори) који користи ласере за мерење ситних изобличења у ткиву простора-времена - изобличења која би могла бити узрокована гравитационим таласима.

1994. године написао је награђивану Црне рупе и временске основе: Ајнштајново нечувено наслеђе, књига која повезује главну публику са његовим сложеним подручјем студија. Деценију касније, Торн је постао научни саветник за Интерстеллар и пружио математику потребну за тачно пружање великих визуелних слика филма. Такође је објавио Наука о међузвездама са нападачем Цхристопхера Нолана.

14. септембра 2015, научници који раде на двоструким локацијама ЛИГО детектора у Ливингстону, Луизијани и Ханфорду у Вашингтону положили су заклетву у тајности након што су почетни подаци указивали на откривање насилног космичког догађаја који се догодио давно. После вишемесечне провере и поновне провере података, и с вестима које су почеле да пролазе у јавност, истраживачи у лабораторијама ЛИГО, којима су управљали ЦалТецх и МИТ, најавили су изванредно откривање гравитационих таласа. Као нови прозор у свемир, таласи су открили спајање две црне рупе пре скоро 1,3 милијарде година.

Посматрач је сео пред Кипа Торна мултимедијална сарадња са ВФКС мајстором Полом Франклином и оскаром награђеним композитором Хансом Зиммером Искривљена страна универзума , да разговарају о Ајнштајну, гравитационим таласима и његовом раду на Интерстеллар .

Шта је Ајнштајнова теорија опште релативности?

То је оквир за све законе физике, осим квантних закона. Људи обично кажу добро, то је његова теорија гравитације, али она је далеко изнад тога. Изградио је ову теорију да би објаснио гравитацију, али заправо та теорија чини много више од тога. Говори вам како се сви остали закони природе уклапају у простор и време.

То је најтачнији начин на који знамо да опишемо природу у ономе што бисмо назвали класичним доменом, а то је све осим када се спустите на врло мале - ствари попут атома и молекула.

Како се повезује Ајнштајнова теорија гравитациони таласи ?

Ајнштајн је своју општу теорију релативности формулисао у врло интензивном напору који је трајао од 1905. до 1915. године, а теорију је довршио у новембру 1915. године - пре само нешто више од сто година. Тада је почео да користи теорију или ове законе које је развио - за прогнозирање. Једно од најважнијих предвиђања и последње велико предвиђање које је дао било је да би морали постојати гравитациони таласи. Предвидео је да ћемо у јуну 1916. године, дакле сада, разговарати само два месеца од стогодишњице предвиђања гравитационог таласа.

Погледао је предвиђања, погледао технологију дана и погледао ствари које би могле да произведу гравитационе таласе у свемиру и закључио да је безнадежно да ћемо их икада видети. Једноставно никада не бисмо имали довољно тачну технологију.

Погрешио је. Први пут смо их видели прошлог септембра.

У временском следу од Ајнштајнових предвиђања до недавног открића гравитационих таласа, која је прекретница довела до продора?

Па било је неколико прекретница. Две најважније прекретнице дошле су од двоје људи. Јосепх Вебер, око 1960. године, осмислио је приступ који је изгледао као да може бити способан да види гравитационе таласе и започео је напор да их пронађе. Био је прва особа која је довела у питање Ајнштајнову изреку да не бисмо имали технологију да то урадимо. Вебер није видео гравитационе таласе. Мислио је да јесте неко време, али их заправо није видео. Таласи су слабији него што се надао, али сломио је брдо људи мислећи да то једноставно не можете и надахнуо је друге. Укључујући и мене.

Друга прекретница био је изум Раи Веисс на МИТ-у али са семеном те идеје која је раније дошла од Михаила Герценштајна и Владислава Пустовоита из Москве у Русији. Раи Веисс је изумео ову технику коју сада користимо и она се разликовала од Веберове технике. Зовемо га интерферометарска гравитациона детекција и заснива се на гравитационим таласима који гурају огледала напред-назад. Већину огледала мерите ласерским зракама.

Веисс је ово измислио, а затим је анализирао све главне изворе буке са којима бисте се морали суочити и описао како се носити с њима. 1972. године пружио је нацрт за напредак са овом врстом дизајна. Био је то нацрт који је модификован на разне начине, али не у великој мери. То је заиста био дизајн који је деценијама био тест времена као водич за начин на који се то може учинити. То је била највећа прекретница.

Прилично је занимљиво јер је Реј скроман момак и имао је идеју да ово не би требало да објављује у редовној литератури док не открије гравитационе таласе. Па је написао овај рад за који мислим да је најмоћнији технички чланак који сам икад прочитао. Написао га је и објавио у интерној серији извештаја МИТ-а. Било је лако доступно људима попут мене који су били заинтересовани за ту тему. Морали сте да га потражите јер није био доступан у редовној литератури.

Шта је следеће за ово поље сада када су откривени гравитациони таласи?

Па ово је стварно само почетак. Када је Галилео први пут тренирао свој оптички телескоп на небесима и отворио модерну оптичку астрономију, то је био први од електромагнетних прозора из свемира: светлост. Фразу „прозор“ означавамо одређене технологије које користимо за тражење зрачења са одређеним регионом таласних дужина. Четрдесетих година је рођена радио астрономија - гледајући са радио таласима уместо са светлошћу. Шездесетих је рођена астрономија Кс-зрака. Седамдесетих година рођена је астрономија гама зрака. Инфрацрвена астрономија је такође рођена 1960-их.

Убрзо смо имали све ове различите прозоре који су сви изгледали са електромагнетним таласима, али са различитим таласним дужинама. Свемир кроз радио телескоп и рентгенски телескоп изгледа сасвим другачије него што изгледа са светлошћу. Иста ствар се дешава са астрономијом гравитационих таласа.

Да ли ће гравитациони таласи бити коришћени за истраживање свемира?

То је оно што сада радимо. То радимо сада у ЛИГО-у. Најавили смо откриће две црне рупе у судару. Биће их још и видећемо многе друге врсте појава, али видимо их само са гравитационим таласима који имају одређени период осциловања. Период од неколико милисекунди. У наредних 20 година видећемо гравитационе таласе који имају периоде сати. Лабораторија ЛИГО у Ливингстону у Луизијани (лево) коришћена је за откривање гравитационих таласа који емитују судар две црне рупе (илустровано десно).

Лабораторија ЛИГО у Ливингстону у Луизијани (лево) коришћена је за откривање гравитационих таласа који емитују судар две црне рупе (илустровано десно).Кредити: ЛИГО








Са детекторима сличним ЛИГО-у који лете у свемиру, вероватно ћемо у наредних 5 година видети гравитационе таласе који се протежу годинама користећи технику из радио астрономије која укључује праћење онога што називамо пулсарима.

Видећемо вероватно у наредних 5 година - сигурно у наредних 10 година, гравитационе таласе са периодима готово дугим као и старост свемира. Кроз обрасце које праве на небу које називамо космичком микроталасном позадином.

У наредних 20 година отворићемо четири различита прозора гравитационих таласа и сваки од њих ће видети нешто другачије. Овим ћемо испитивати рађање универзума. Такозвана „инфлаторна ера“ свемира. Испитаћемо рођење основних сила и како су оне настале. Гледаћемо како се рађају у најранијим тренуцима свемира користећи гравитационе таласе. Гледаћемо како се црне рупе сударају, што и сада радимо, али огромне црне рупе се сударају. Гледаћемо како звезде растурају црне рупе.

Видећемо само фантастичан низ ствари које никада раније нисмо видели и ово ће трајати вековима као што оптичка астрономија траје вековима. Ово је тек почетак.

Радили сте са Цхристопхером Ноланом и Паул Франклин да гради науку и визуелне слике иза Интерстеллар. Колико је тачна била црна рупа у филму, Гаргантуа?

То је најтачнији приказ који се појавио у холивудском филму. Оливер Јамес, који је главни научник у Паул Франклин Је компанија Доубле Негативе , уз извесно моје инсистирање, изумео сам сасвим нови начин за снимање. Ствара слике које су у том смислу углађеније и тачније. То је оно што вам треба за ИМАКС филм.

Користили смо нови сет техника, али користећи старији низ техника, астрофизичар је градио слике попут лика Гаргантуе још од 1980. године. То је први урадио Јеан-Пиерре Луминет у Француској. Постоје слике црних рупа које личе на Гаргантуу, али сте их ретко видели у астрофизичкој литератури. То астрономи заправо не виде својим телескопима. Гаргантуа, измишљена црна рупа приказана у филму Интерстеллар.

Гаргантуа, измишљена црна рупа приказана у филму Интерстеллар.(Заслуга: Варнер Брос.)



Ово је верзија са највећом резолуцијом, најупечатљивија и најзанимљивија верзија. Али тачне приказе астрофизичари су радили раније.

У филму, професор Бранд објашњава да би до тренутка када се Цоопер врати са свог међузвезданог путовања већ решио проблем гравитације. У чему је био проблем?

У филму Земља умире биолошки и остало је само неколико милиона људи. Потрага професора Бранда и људи који раде с њим је да се утврди да ли је могуће оне преостале људе подићи са Земље у свемирским колонијама. Нису имали ракетну снагу за то. Имали су моћ да граде космичке колоније на Земљи, али нису имали ракетну снагу да их подигну.

У филму постоје гравитационе аномалије које су се догодиле прилично изненада и ова необичност гравитације која се почела јављати сугерисала је професору Бранду да би могло бити могуће контролисати гравитацију или променити њено понашање.

Оно што је желео је да одбије гравитационо привлачење земље довољно дуго да нас употреби малом ракетном снагом. Питање је тада било учење како се искористити ове аномалије. Видите пример аномалије у Мурпх-овој спаваћој соби - образац пада прашине. Можете ли искористити ове аномалије и заправо одбити гравитацију Земље?

Колико је човечанство удаљено од међузвезданих путовања?

Мислим да хоћемо, али не за мање од отприлике три века. Веома је тешко.

Постоје идеје о томе како то можете да урадите, углавном укључују смештај људи у свемирске колоније које трају генерацијама. Постоје идеје о погону које су људи имали због којих мислим да ће их људи постићи за три од четири века.

Прочитајте наш интервју са Оскаром награђеним уметником визуелних ефеката Интерстеллар , Паул Франклин.

Робин Сеемангал се фокусира на НАСА-у и заговарање истраживања свемира. Рођен је и одрастао у Бруклину, где тренутно борави. Нађите га инстаграм за више садржаја везаних за простор: @нот_гатсби.

Чланци Које Вам Се Могу Свидети :