Общество
Одним из лауреатов Нобелевской премии по физике этого года (присужденной за открытие предсказанных Эйнштейном гравитационных волн) стал Кип Торн — астрофизик, известный широкой публике как автор идеи, исполнительный продюсер и научный консультант фильма Кристофера Нолана «Интерстеллар». Торн мечтал о фильме, сценарий которого полностью соответствует физическим законам, поэтому за его достоверностью следили сразу несколько специалистов из разных областей. В числе научных консультантов картины была Елена Мурчикова, выпускница физического факультета МГУ, сотрудница Калифорнийского технологического института, в котором работает и сам Кип Торн. Елена рассказала The Insider о том, как проходил съемочный процесс, какие важные части сюжета «Интерстеллара» остались за кадром и как обнаружение гравитационных волн повлияет на наши представления о Вселенной.
Я познакомилась с Кипом Торном после того, как он дал мне работу на «Интерстелларе». Ему нужно было найти девушку с хорошим почерком, которая бы знала общую теорию относительности, гравитацию, теорию струн, суперсимметрию и петлевую квантовую гравитацию. Я написала e-mail, где со стыдом сказала, что я не знаю ничего о петлевой квантовой гравитации. Он спросил: а все остальное? Я понимаю, это была немножко шутка, потому что он не ожидал, что кто-то знает все это. Я ответила, что об остальном я имею некоторое представление. У меня были статьи по струнам, что было для него неожиданностью. Кип сказал: «Тогда возьми листочек у секретаря, заполни его формулами, чтобы я увидел твой почерк». Я это сделала, и он написал на следующий день, что работа моя.
Изначально им нужно было просто найти человека, который написал бы исследовательские тетрадки с формулами для персонажа Мерф, которую играла Джессика Честейн. Когда я уже почти сделала эти тетрадки, я помню, что разговаривала с кем-то из профессоров, и неожиданно в офис зашел человек, которого я никогда не видела, сказал: «Мне нужно поговорить с тобой о фильме», и вышел. И я поняла, что это был Кип Торн. Как я предполагаю, им так понравились мои тетрадки (смеется), что потом меня пригласили работать на площадке, когда они снимали сцены, связанные с наукой.
Когда снимает Кристофер Нолан, он может в любой момент решить, что эта сцена ему не нравится, он хочет ее переделать. Например, в фильме есть сцена, где Мерф бежит к доске и пишет формулу, когда она поняла, как работает гравитация. Этого не было в сценарии. И когда Нолан решил, что она должна сделать это, нужно было срочно понять, что писать на доске. Моей задачей было решить, какую формулу она будет писать, и научить актрису это делать. Она никогда в своей жизни не писала формулы. Для нее это как китайские иероглифы. Мы с ней тренировались, чтобы она могла написать их уверенно и в одну линию. Изначально идея была в том, что она должна ее запомнить, но на самом деле в фильме она бежит с бумажкой в руке — с той, на которой мы учились, просто чтобы она не ошиблась и не пришлось переснимать.
Мерф переписывает формулы с листа
Или был момент, когда она смотрит на часы, и записывает азбуку Морзе, которой ей папа шлет формулы. В нескольких дублях было видно ее руку и что она пишет. Моей работой было придумать, как закодировать формулы азбукой Морзе.
В какой-то длинной сцене Майклу Кейну было сложно запомнить слова. Поэтому перед ним лежала бумажка с текстом. Если бы свет вдруг упал так, что стало видно, что на ней написано, зритель увидел бы формулы, только вот между этими формулами были его слова. Он смотрел не на формулы, а на слова между ними. И формулы должны были относиться к тематике, по которой шел разговор.
Я могу сказать, что актеры на площадке страшно боялись ученых. Однажды мы с Кипом стояли вдвоем на съемочной площадке, и вдруг подходит женщина, в руке у нее фотоаппарат, и она очень дрожащим голосом, смущаясь, говорит: «Профессор Торн, Майкл Кейн хотел бы сделать фотографию с вами. Вы не возражаете?». Таким голосом, как когда люди подходят к актерам и спрашивают автографы. Кип говорит: «Конечно, не возражаю». Они идут делать фотографию с Майклом Кейном и его женой. Потом Кип возвращается ко мне и говорит: «Надеюсь, они мне копию пришлют. Я боялся даже попросить».
Майкл Кейн и Кип Торн на съемочной площадке
У меня было впечатление, что актеры — очень скромные, работящие люди. У них работа совершенно нечеловеческая, я не знаю, как они выживают. Если у них есть перерыв, они используют его, чтобы немножко размяться, или если свое отсняли, то готовятся к следующей сцене. Они очень-очень жестко работают. Дубль снимается каждые 3 минуты, без перерыва, пока сцену не закончат. 13-часовой рабочий день 7 дней в неделю.
Они говорили: «Ну, кто я? Я клоун. А вот наука — это вечно». Мы удивлялись: «Да что вы! Вы занимаетесь такими замечательными вещами». «Нет, вы не понимаете, я всегда мечтал быть...», - и далее: физиком, биологом, математиком, геологом... Трава всегда зеленее с другой стороны.
Все в фильме можно объяснить с научной точки зрения, но есть некоторые тонкости. Например, чтобы сделать планету, на которой 7 лет = 1 час, нужно, чтобы черная дыра быстро вращалась. Если черная дыра быстро вращается, то она выглядит уже не круглой, а деформированной. Картинка деформированной черной дыры очень странная для зрителя. Поэтому для визуальных эффектов черную дыру замедлили.
Опять же, мы знаем, что очень сложно взлететь с Земли. А эти ребята летают с одной планеты на другую, причем на маленьком космическом корабле. Как же у них это получается? Там на самом деле есть две другие черные дыры, которые летают между этими планетами. Они свою орбиту высчитывают таким образом, чтобы можно было сделать slingshot, когда используют гравитацию дополнительного объекта, чтобы разогнаться — делают петлю вокруг дыры и летят на другую планету. Но когда сделали графику с тремя черными дырами, она была визуально слишком сложная, и Нолан сказал: «Только одна черная дыра в моем фильме». Людям нужно осознать, что эта странная штука на картинке - это черная дыра. У них и так едет крыша. Если бы три черные дыры летали на фоне друг друга, они бы постоянно искажали изображение друг друга. Зрителю нужно видеть узнаваемую картинку, чтобы ассоциировать ее с фильмом, и она не должна каждый раз меняться. В оригинальном сценарии было, по-моему, 12 черных дыр. Но после обработки Нолана визуально в фильме осталась одна черная дыра, а для физики их три.
В Штатах люди любят спрашивать: «Почему изображение черной дыры в «Интерстелларе» лучше, чем у NASA?» Ответ прост: у NASA нет таких денег. Деньги, которые потратили на картинку черной дыры в фильме, огромные, NASA бы на них запустило спутник на Марс. Поэтому в фильме действительно лучшее изображение черной дыры, которое когда-либо было сделано.
Когда я была на площадке, реквизитор, его звали Ричи, попросил своего помощника Джона показать мне космические корабли. Мне дали погулять внутри каждого из них, я была в полном шоке. После экскурсии мы идем обратно, и там какая-то странная конструкция из книжных полок висит в углу под потолком так, чтобы свет с улицы на нее падал. Я спросила у Джона, что это, и он мне говорит: «Есть такая сцена, когда она маленькая девочка, и у нее с полки книжки выпадают. Она не знает этого, а это ее папа с обратной стороны ...». То есть в самом начале, когда я видела эти книжки в фильме, я уже понимала, что это ее папа посылает ей сигналы. Если бы мне сказали что угодно другое, любую другую часть истории, я бы смогла посмотреть фильм как зритель, но не в этом случае.
В кульминационной сцене фильма герой Мэттью Макконахи попадает в черную дыру, всем кажется, что он попал под горизонт, но это не так. Дыра в фильме керровская. У керровской дыры есть два горизонта. Настоящий горизонт, после которого не возвращаются, - это второй горизонт. Он провалился только под первый. Более того, - это еще одна часть сценария, которую подрезали, - есть некие существа, которые живут в пяти измерениях, это они его поймали, когда он летел в черную дыру. Он не путешествует в прошлое - ему показывают картинки прошлого и дают возможность переслать информацию. Не он сам находится за полками у своей дочки в комнате — это они передают его сигнал туда. Они дают ему возможность двигаться вдоль ее жизни и выбрать наилучший момент для передачи ей информации. И потом вынимают его из дыры и отправляют домой.
В оригинале фильм начинался с того, что LIGO обнаруживает гравитационное возмущение в районе Сатурна <LIGO - Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, — лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория - The Insider>. Однако этот эпизод убрали из сценария, потому что он не имеет никакого отношения к последующему сюжету, и это сделало бы съемки дороже. Это был бы, конечно, красивый момент. Когда картину снимали, LIGO еще не задетектировал никаких гравитационных волн, и Кипу хотелось, чтобы это было хотя бы в фильме.
LIGO был очень длительным проектом, его 30 лет финансировали <Кип Торн, Райнер Вайсс и Рональд Древер основали LIGO в начале 1980-х годов — The Insider>. Если бы не было Кипа, не было бы проекта, он очень его поддерживал. Это была красивая идея, но когда проект начали, технологии были не на том уровне, чтобы позволить задетектировать волны. В интерферометре было много шума. <Интерферометр - прибор, используемый LIGO для того, чтобы задетектировать гравитационные волны. Состоит из Г-образной системы двух трубок с высоким вакуумом внутри. Через эти трубы лазером пропускаются пучки электромагнитного излучения с определенной частотой - The Insider>
Интерферометр LIGO в Ливингстоне, штат Луизиана
Говорят, что все приходит вовремя для тех, кто умеет ждать. И они умели ждать, они ждали больше 30 лет. В их успех мало кто верил. Даже прямо перед тем, как LIGO задетектировал первые гравитационные волны, были статьи о том, что LIGO не справится и что другие методы задетектируют гравитационные волны быстрее.
Сейчас LIGO регистрирует события поштучно. Другие телескопы видят сотни, тысячи сигналов. В ближайшем будущем LIGO тоже будет регистрировать сотни и тысячи сигналов — это новое окно во Вселенную. Так, у нас было только реликтовое электромагнитное излучение, а скоро будет еще и реликтовое гравитационное, которое поможет заглянуть в еще более ранний период существования Вселенной.
У нас есть много взаимодействий: слабое, сильное, электромагнитное, а есть гравитационное. Есть теория, объединяющая вместе сильное, слабое и электромагнитное взаимодействия. Но мы не можем подсоединить туда гравитацию, мы не понимаем ее. Мы до сих пор не знаем, квантуется ли гравитация, то есть есть ли такая штука, как гравитон <элементарная частица, переносящая гравитационное взаимодействие — The Insider>. Нам кажется, что он должен быть, потому что все остальное квантуется. Но за 70 лет, или уже, наверное, больше, мы не можем проквантовать гравитацию. Это очень важная сила, если бы ее не было, мы бы с вами плавали где-то в космосе. Про гравитацию мы знаем только ее классический предел, то есть как она работает на больших расстояниях.
Вот мы сидим и думаем, что с точки зрения теории относительности невозможно путешествовать в прошлое, невозможно путешествовать в будущее, невозможно путешествовать со скоростями больше скорости света. И это все базируется на нашем понимании пространства-времени, которое приходит к нам от обеих теорий относительности — специальной и общей. Но обе эти теории — это приближенные теории. Приближения верны, когда взаимодействия не очень сильные. А гравитационные волны приходят из сильного режима. Когда две черные дыры сливаются, или две нейтронные звезды сливаются, тогда гравитационные силы гигантские. Если мы поймем, как работает гравитация в сильном режиме, возможно, мы узнаем, что такое гравитация на самом деле.
Слияние двух черных дыр, в результате которого возникают гравитационные волны
Я могу представить, что после получения Нобелевской премии Кип немного расстроился. Конечно, это очень приятно, признание и такая честь, но, с другой стороны, представьте, что вам немало лет, и вам хотелось бы часть своей жизни иметь для самого себя. Когда вы сами решаете, куда вы пойдете на завтрак, как вы проведете следующую неделю — встречаясь ли с семьей и друзьями, или в перелетах, выступая с лекциями. После открытия гравитационных волн Кип стал более известным, чем после фильма, а теперь еще более известным, чем тогда. У него все меньше и меньше времени на самого себя.
Кип сейчас на пенсии. Он вместе со Стивеном Хокингом занимается еще каким-то фильмом, но не говорит, о чем он. У него есть редкий талант — он очень любит писать. Многие ученые любят разбираться в научных проблемах, но не любят писать об этом, потому что это сложно объяснить другим. Разобрался сам, и хорошо. А Кип любит хорошо писать и объяснять. Помимо «Интерстеллар. Наука за кадром», у него есть еще книги, в том числе «Гравитация» <соавторы Торна — Ч.Мизнер и Дж.Уилер — The Insider> толщиной 1000 страниц, и только что вышла еще одна — Modern Classical Physics <соавтор Р. Бландфорд > — тоже 1000 страниц. Кип красиво пишет и красиво объясняет. А работа над фильмами для него — это как исследование новых территорий.