Головна » Кіно » Факти теоретичної фізики в фільмі Інтерстеллар

    Факти теоретичної фізики в фільмі Інтерстеллар


    1. В даний час найсприятливіші для людини подорожі в часі створені на орбіті Землі. Чим довше космонавти і астронавти перебувають на борту Міжнародної космічної станції, що обертається зі швидкістю понад семи кілометрів на секунду навколо планети, тим повільніше (в порівнянні з землянами на поверхні) вони старіють. Рекорд подорожей у часі належить Сергію Крикальову, який за понад 803 діб перемістився в майбутнє на приблизно 0,02 секунди.

    2. Планка довжина дорівнює приблизно 1,62х10-35 метрам, що в 2х1020 разів менше "діаметра" протона. Чисельне значення планківських одиниць (довжини, маси, часу та інших) виходить з чотирьох фундаментальних фізичних констант і окреслює кордон застосовності сучасної фізики.
    Вважається, що подібну Кротова нору можна зловити в квантовій піні, а потім розширити і зробити потенційно придатної для подорожей через гіперпростір. Така піна являє собою флуктуації простору на планківських масштабах довжин, де закони класичної ОТО не працюють, оскільки необхідний облік квантових ефектів.

    3. Вперше рішення рівнянь ЗТВ типу кротові нори відкрив в 1916 році Людвіг Фламм. У 1930-х роках ними зацікавилися Альберт Ейнштейн і Натан Розен, а пізніше - Джон Уілер. Однак всі ці червоточини були непрохідними. Тільки в 1986 році Кіп Торн запропонував рішення з прохідною кротові норою.
    З математичної точки зору Кротова нора являє собою гіпотетичний об'єкт, що отримується як особливе несінгулярное (кінцеве і має фізичний зміст) рішення рівнянь загальної теорії відносності (ЗТВ) Альберта Ейнштейна. Зазвичай червоточини зображують у вигляді зігнутої двовимірної поверхні. Потрапити з одного її боку на іншу можна, переміщаючись звичайним способом. А можна зробити отвір і з'єднати тунелем обидві сторони. У наочному випадку двовимірного простору видно, що це дозволяє істотно скоротити відстань.

    4. Ейнштейн в основу ОТО поклав локальну еквівалентність полів прискорення і тяжіння. Її просто проілюструвати на прикладі лабораторії всередині падаючого ліфта. Всі предмети всередині такого ліфта будуть падати разом з ним з однаковим прискоренням, а їх відносні прискорення дорівнюватимуть нулю. В цьому випадку ситуацію можна описати в двох системах відліку. У першій, інерційної і пов'язаної з Землею, ліфт падає під дією гравітації Землі. У другій, пов'язаної з ліфтом (неінерціальної), поля тяжіння немає. Якщо всередині ліфта знаходиться спостерігач, то він не в змозі визначити, в якому поле: прискорення або гравітації, він знаходиться. Виходить, що в локальному сенсі (коли прискорення вільного падіння має приблизно однакові значення в заданій області простору, тобто гравітаційне поле однорідно) інерція і гравітація еквівалентні.

    5. Математично поняття про фізичну гіперпросторі виникло наприкінці 1910, коли Теодор Калуца ​​вклав чотиривимірний простір ОТО в пятімерном, і тим самим ввів новий вимір. Зазвичай в теоріях з додатковими вимірами розміри спостерігається всесвіту уздовж нових вимірів настільки малі, що вони майже не впливають на інші чотири.
    ОТО допускає можливість рішень рівнянь Ейнштейна, наприклад, у формі метрики Керра, аналітичні властивості яких дозволяють піти від сингулярності. Такі рішення мають незвичайні властивості, зокрема з них слід можливість існування всередині чорної діри особливих просторово-часових траєкторій, що порушують звичайні причинно-наслідкові зв'язки.

    6. Випромінювання Грибова-Хокінга передбачає випаровування чорної діри внаслідок квантових флуктуацій, пов'язаних з утворенням пар віртуальних частинок. Одна частка з такої пари відлітає від чорної діри, а інша - з негативною енергією - "падає" в неї. Вперше про можливість такого явища висловлювався радянський фізик-теоретик Володимир Грибов. А в першій половині 1970-х років, після візиту в СРСР, Стівен Хокінг опублікував роботу, в якій передбачив існування випромінювання чорних дір (зване випромінюванням Хокінга в англомовній літературі або Грибова-Хокінга в російськомовній).