INTERSTELLAR: Wormholes

Kip Thorne i jego tunele

dnews-files-2014-10-kip-670x440-141029-jpg

Zacznijmy od zamkniętych krzywych czasopodobnych. Pojęcie to – z angielskiego znane jako closed timelike curve – jest jednym  z najważniejszych jakie występują we współczesnej fizyce matematycznej. W podstawowej teorii jest to po prostu – omijając w tym miejscu kilka komplikacji i trudnych nazw – tzw. linia świata ale taka, która jest zamknięta a więc zawsze w pewnym momencie wraca do punktu zerowego.

Sama linia świata to nic innego jak pewien zbiór punktów, z których każdy opisuje tzw. zdarzenie czasoprzestrzenne. Zdarzeniem takim może być na przykład wyruszenie ciała. Albo spotkanie się dwóch ciał na tej samej drodze. Kiedy dana masa spoczywa, linia świata jest równoległa do osi czasu (4 krzywa na wykresie). Gdy porusza się ze stałą prędkością, krzywa jest nachylona (1),(5). Kiedy ulega stałemu przyspieszeniu (ruch jednostajnie przyśpieszony), układa się ona w hiperbolę (2), a gdy ulega zmiennemu przyspieszeniu – w krzywą falistą. Wykresy przedstawiające linie świata często wykorzystuje się do badania równoczesności zjawisk w różnych układach odniesienia. Pozwalają na prześledzenie „historii” danego obiektu, sprawdzenie jak zmieniało się jego położenie wraz ze zmianą czasu.Image168

Odkrycie zamkniętych krzywych czasopodobnych stanowi dzisiaj  podstawę wszystkich teorii mówiących o możliwościach podróży w czasie. To w nich na przykład upatrujemy źródła takich anegdotek jak na przykład tzw.  paradoks dziadka – „jeśli ktoś podczas podróży w czasie wstecz zabije własnego dziadka przed poczęciem swojego ojca, to ten ktoś się nie narodzi i nie odbędzie podróży w czasie i nie zabije własnego dziadka, więc się narodzi i zabije własnego dziadka, więc istnieje paradoks”.  (via Wikipedia)

Jeżeli zwykła linia świata pozwala nam na obserwację zmiany położenia obiektu w czasie i przestrzeni, to zamknięta linia świata pozwoli nam na coś więcej: podróż przez całą naszą historię, zobaczenia jak będzie wyglądała przyszłość i powrót z powrotem do jakiegoś wybranego punktu x zero. Opierając się na zamkniętych krzywych czasopodobnych, opracowano między innymi teorię Cylindra Tiplera (wykorzystanie pętli czasoprzestrzennych) oraz tzw. tunele czasoprzestrzenne (wormholes, od robaczka, który wydrąża dziurkę w jabłku aby się wydostać z drugiej strony). I to właśnie te drugie będą nas dziś interesowały bardziej.

Tunele czasoprzestrzenne, czasem nazywane mostem Einsteina-Rosena (opierające się na teorii względności Einsteina) to swego rodzaju topologiczna własność czasoprzestrzeni, która umożliwia łączenie różnych wszechświatów (lub obiektów we wszechświecie) za pomocą „skrótu”. Skrót ten pozwoliłby na dotarcie w dane miejsce szybciej nawet od światła jednak bez konieczności faktycznego przekraczania prędkości światła przez podróżującego.

Żeby jednak jeszcze bardziej zamotać całą sprawę, nie da się objaśnić potencjalnego istnienia takich tuteli bez zrozumienia teorii grawitacji. Spróbujmy sobie wyobrazić cały Wszechświat jak wielką płachtę stworzoną z gumy. Kiedy położymy na niej kulę (Gwiazdę) naturalnie płachta ta się zakrzywi odpowiednio do fizycznych właściwości tej kuli. Kiedy jednak potoczymy po tej płaszczyźnie drugą, znacznie lżejszą kulę np. z papieru, tym razem tor po jakim poleci kula dostosuje się do zakrzywionej wcześniej już przestrzeni. Stoczy się do zagłębienia, które wytworzyła poprzednia kula.

interstellar.black_.hole_Wszystkie cztery wymiary – trzy przestrzenne i jeden czasowy – są „zakrzywialne”, elastyczne pod wpływem energii i materii. Jeżeli siedząc we własnym pokoju chcemy przyciągnąć do siebie (po dywanie) w krótkim czasie pewien obiekt (np. wielki mebel, szafę, cokolwiek), potrzebujemy do tego dużej ilości energii (siły, jaką musimy użyć aby np. przyciągnąć mebel liną do siebie, jak na lasso). Jeśli pociągniemy wystarczająco mocno – odległość skurczy się zmieniając się w masę pofałdowanego dywanu przed nami, chociaż my prawie w ogóle nie zmieniliśmy sami położenia.

No tak ale to wszystko – i kule, i mebel, to zaledwie przyciąganie w jedną stronę, przy niemożliwości ucieczki od podstawowych praw grawitacji. A jak uzyskać materię, która będzie odpychała masę zamiast przyciągać? Jak sprawić aby tunele nie zapadłyby się pod wpływem energii, zanim nie zdążyłyby być wykorzystane do czegokolwiek pożytecznego? W tym momencie na scenę wkracza amerykański astrofizyk Kip Thorne.

Wraz ze swoim ówczesnym studentem, Mike’m Morrisem, stworzył w 1968 roku teoretyczną odmianę zwykłego tunelu czasoprzestrzennego, w której tzw. egzotyczna materia powoduje stabilizację tunelu, uniemożliwiając jego zapadnięcie się. Materia taka miała by ujemną masę (nie antymasę, gdyż antymateria posiada masę dodatnią), która spowodowałyby odpychanie grawitacyjne ciał zbudowanych z materii egzotycznej w stronę ciał zbudowanych z materii zwykłej. Tak własnie – w dużym skrócie – powstał tzw. tunel Thorne’a-Morrisona.

74-letni Kip Thorne jest w świecie nauki postacią wybitną. Masa nagród i tytułów honorowych. Pozycja doradcy w NASA i w Kongresie USA. Członkostwo Narodowej Akademii Nauki w dziale kosmosu. Jego praca na temat Czarnych Dziur została przetłumaczona na 6 języków.

Dziś, w sytuacji bodajże bez precedensu, astrofizyk Thorne figuruje w napisach końcowych drogieInterstellar_ALT_Artowrkj hollywoodzkiej megaprodukcji jako jej producent wykonawczy. Posiada również oficjalną funkcję naukowego konsultanta dla reżysera. A filmem tym jest oczywiście „Interstellar” Christophera Nolana- gigantyczna pod względem skali opowieść o poszukiwaniu nowej planety dla Ziemian przez grupkę astronautów, którzy wykorzystują tunele czasoprzestrzenne aby przemierzyć granice Układu Słonecznego.

W czasie produkcji „Interstellar” Thorne opracował równania stanowiące podstawę dla pracy ludzi od efektów specjalnych, którzy po raz pierwszy w historii dokonali realistycznych symulacji wyglądu czarnych dziur oraz tuneli czasoprzestrzennych.  Rendering niektórych pojedynczych ujęć trwał nawet 100 godzin a ostatecznie cały film zajął jakieś 800 terabajtów danych (blisko 1 petabajta). Obserwując efekty pracy hollywoodzkich speców od CGI , Thorne mało nie oszalał z radości – „Tak to wygląda. Tak działa natura. To są moje naukowe obserwację. Będą z tego ze 2 naukowe artykuły”.

2 artykuły dla wybitnego naukowca, jeden film dla wizjonera, który ma na koncie „Memento”, „Incepcję” i najmądrzejsze Batmany – a dla widowni jedna przygoda, którą koniecznie trzeba przeżyć na największym możliwym ekranie, jaki mamy w zasięgu. Tak przynajmniej twierdzą amerykańscy recenzenci, którzy widzieli już film i tak można by śmiało wnioskować z jakości poprzednich filmów w reżyserii brytyjskiego reżysera.

7 listopada 2014 roku”Interstellar” wchodzi do kin w całej Polsce. 

szymalan

 
Advertisement

Reklamy

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Google+

Komentujesz korzystając z konta Google+. Wyloguj / Zmień )

Connecting to %s