Četvrti deo
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 

Kada se priključio projektu filma „Interstellar,“ režiser Kristofer Nolan je navodno odmah agresivno pitao: “Ko je taj Kip Torn? Hoće li on da mi kaže šta ne smem da radim?!?”

Kako se ispostavilo, filmski umetnik i fizičar su brzo našli zajednički jezik i razvili saradnju i uzajamno poštovanje za svoje respektivne sposobnosti. Rezultat je film u kome su na najbolji način do sada prikazane crne rupe i njihov dramatični efekat na okolni svemir.

“Interstelar” je u stvari počeo od Kipa Torna. Zajedno sa holivudskom producentkinjom Lindom Obst, koja je između svojih drugih lepih filmova bila i jedan od producenata filma “Kontakt,” Kip je napisao takozvani “tretman”, što je po pravilima Holivuda prvi korak u razvoju svakog filma. Tako je počeo deceniju dug proces, uobičajen za filmsku industriju, kroz koji početna ideja kruži između potencijalnih producenata, režisera, i scenarista, a ponekad i zainteresovanih glumaca, dok konačno ne dostigne fazu produkcije. (Najveći broj ideja pa čak i gotovih scenarija nikada ne stigne do te faze.)

Holivud ima obilje umetničkog talenta a u poslednje dve i po decenije i moćnu industriju za specijalne efekte. “Interstelar” je međutim pokazao da i dalje postoji jaz koji se razvio u prošlom veku između naše naučno-tehničke i umetničke kulture. Svako uključen je želeo uspeh filma ali su uglovi gledanja bili drugačiji. Kipov cilj je bio da se predstave fascinatne mogućnosti o našem svemiru. Scenarista Džonatan Nolan je stvarao priču koja angažuje gledaoce. Režiser Kristofer Nolan, koji je sarađivao i na scenariju, uvek je imao na umu da prikaže ono što je vizuelno razumljivo. Producenti su želeli komercijalni uspeh filma u koji su bila uložena ogromna sredstva. U tako kompleksnom okruženju dobro su došle one karakteristike Kipa Torna zbog kojih se i u krugu relativista i astrofizičara kao i na njegovom univerzitetu na njega gleda kao na prirodnog lidera sa integritetom: retka i vredna sposobnost da sasluša i razume svakog sagovornika a isto vreme da diplomatski odlučno brani ono što veruje da je ispravno.

Svako ko je video film ima svoj utisak koliko je on uspešan i takvim diskusijama obično nema kraja.  (Upozorenje za one koji ga nisu još videli: ovaj članak objašnjava šta se u filmu događa.) Recimo samo da u celini, to je jedan od onih filmova koje vredi videti više od jedanput pa pogledajmo malo detaljnije neke od onih dobrih scena gde se vidi lepa fizika.

Tu je prvo sam svemirski brod “Izdržljivi” (“Endurance”). U starijim filmovima i serijama svemirski brodovi obično imaju aerodinamički oblik. To je naravno nepotrebno u bezvazdušnom svemiru. S druge strane, većina filmova zaobilazi činjenicu da su u svemirskom brodu astronauti u bestežinskom stanju. Ponekad se u pozadini bez objašnjenja provuče neka fraza o “veštačkoj gravitaciji” da bi se objasnilo kako je moguće da se astronauti normalno kreću kroz svemirski brod i to je sve.

 

Međuzvezdani svemirski brod “Izdržljivi” (“Endurance”) kojim akteri putuju u filmu “Interstelar.” Videti tekst za objašnjenje.

Kip Torn i Kristofer Nolan nisu pobegli od izazova. Adaptirali su logičnu ideju svemirske stanice koju je formulisao jedan od pionira astronautike Verner for Braun i koja je maestralno iskorišćena u Kjubrikovoj “2001: Odiseja u svemiru.”  Međuzvezdani svemirski brod “Izdržljivi” je u obliku točka koji rotira. Centrifugalna sila koja nastaje usled te rotacije ima isti efekat kao i sila teže koja deluje normalno na osu rotacije. Astronauti onda mogu potpuno normalno, bez dramatičnih adaptacija, da žive i obavljaju svoje dužnosti u jednoj od dvanaest “soba” po obodu točka, baš kao da su na Zemlji. (Možete li da zamislite gde su im glave a gde noge?) Sam svemirski brod kao celina kreće se duž ose točka, koristeći pogon montiran na neke od “soba” kako se vidi na naslovnoj slici gore.

(Veoma je ohrabrujuće što je je ova prosta i logična ideja ostavila utisak na Holivud pa je tako dizajniran i svemirski brod koji smo videli u filmu “Marsovac” Ridlija Skota. Nadajmo da će Holivud nastaviti da prikazuje svemirska putovanja na realističniji način.)

Naredna lepa ilustracija fizike je prikaz ulaza u prostorni tunel. Uobičajena reprezantacija tunela je kao na slici dole, pa zato (verovatno) u svim prethodnim filmovima i serijama gde se govori o tunelima, ulaz u tunel se prikazuje kao ulaz u levak. Takav je slučaj na primer u inače veoma dobroj seriji“Zvezdane staze – sledeća generacija” (“Star Trek – TNG”).

Uobičajeni prikaz tunela kroz prostor (“wormhole” na engleskom) Izvor. Za detaljnije objašnjenje pogledati prethodni članak.

Treba međutim imati na umu da gornja ilustracija prikazuje naš trodimenzionalni svemir kao dvodimenzioni list. Činjenica da na toj ilustraciji može da se uđe u tunel iz bilo kog pravca u dve dimenzije znači da u u tunel u našem trodimenzionalnom prostoru može takođe da se uđe iz bilo kog pravca! Takav ulaz onda mora da izgleda kao sfera a ne kao otvor levka!

Korektan prikaz u filmu “Interstelar” kao izgleda ulaz u prostorni tunel. Izvor.

To je korektno i veoma efektno prikazano u filmu kako se vidi na slici gore. Objašnjenje koje je pritom dao karakter u filmu Dr. Romili vredi ponovo saslušati i razumeti.

Ova ilustracija veoma lepo prikazuje još jedno svojstvo prostornih tunela: svetlost neometano prolazi kroz takav tunel, a pošto je dužina tunela relativno mala (u tome je poenta njihove koristi!) mi lako vidimo kroz tunel zvezde ili galaksije u dalekom svemiru gde je drugi ulaz! (To svojstvo tunela je par puta korektno korišćeno u seriji “Zvezdane staze – TNG”.)

Tako dolazimo do ključnog momenta u filmu, susreta sa supermasivnom crnom rupom koja je dobila ime Gargantua!

Osnovne ideje filma su potekle od Kipa Torna, ali kada su scenarista i režiser razvili priču njen tok je postavio zahteve na okruženje u kome se ona odvija. Veran svojoj nameri da film odrazi realnost koja je moguća prema teoriji relativnosti, Kip je tako dobio zadatak da dizajnira crnu rupu čija svojstva kreiraju situacija u kojoj realistično može da su odigra radnja filma kako su je zamislili Džonatan i Kristofer Nolan! Ta crna rupa je Gargantua!

Supermasivna crna rupa, u filmu nazvana Gargantua. Vide se akrecioni disk, efekti gravitacionog sočiva, i planeta u bliskoj orbiti, u filmu nazvana Milerova planeta. Videti tekst za bliža objašnjenja. Izvor.

Ta crna rupa se lepo vidi i na naslovnom snimku ali na ovom gore vidimo malo više detalja. Kip je uvideo da za potrebe priče masa Gargantue treba da bude oko 100 miliona masa Sunca! (Videćemo za momenat zašto.)  Tako masivne crne rupe ne mogu da nastanu eksplozijom zvezda već se formiraju u centru galaksija, u ranoj fazi njihovog formiranja. (Ovo hipoteza je poslednjih godina potvrđena u fascinantnim numeričkim simulacijama formiranja galaksija, što je posebna priča.)

Kao i svaka crna rupa, Gargantua je “crna” zbog relativističkog efekta da svaka masa rasteže vreme, utoliko više ukoliko smo joj bliži. U slučaju ove crne rupe na rastojanju od oko 150 miliona kilometara od centra, što je otprilike radijus Zemljine orbite oko Sunca, rastezanje vremena postaje formalno beskonačno veliko. To znači da je potrebno beskonačno dugo vreme da do nas spolja stigne svetlost iz te oblasti, ili oblasti unutra, tako da sada i u svako konačno vreme u budućnosti mi ne vidimo nikakvu svetlost odatle. Taj region zato izgleda “crn”, kao što se vidi na slici. Površina sa koje usled rastezanja vremena svetlost putuje beskonačno dugo do nas po našem časovniku je takozvani horizont ili površina crne rupe.

Mi znamo iz astronomskih posmatranja da oko supermasivnih crnih rupa u centrima galaksija za dugo vreme posle njihovog formiranja još uvek rotira disk prašine, gasa, pa čak i zvezda koje usled međusobnog trenja gube brzinu i padaju u crnu rupu. Taj takozvani akrecioni disk, nazvan po engleskom izrazu za nešto što se nagomilava sloj po sloj, je opet usled trenja vreo, i emituje ogromnu količinu energije, više nego sve zvezde te galaksije zajedno! Taj ogromni sjaj akrecionog diska je ono što mi iz daljine vidimo kao sjaj kvazara!

Pošto priča filma zahteva da astronati priđu blizu crne rupe, Kip je dizajnirao Gargantuu kao staru crnu rupu, na koju je već pao najveći deo orignalnog akrecionog diska. Zato na ilustraciji vidimo samo umereno sjajan disk, bez ubistvenog gama ili rendgenskog zračenja, gde je topli gas prošaran tamnim oblacima međuzvezdane prašine. Iz istog razloga Gargantua nema mlazeve materije duž svoje rotacione ose koje često vidimo kod aktivnih galaksija: u relativno anemičnom akrecionom disku više nema dovoljno jonizovane plazme da stvori i održi magnetno polje koje – koliko astrofizičari razumeju – kolimira i stabilizuje te mlazeve. U tom smislu, i pored svoje gromne mase, Gargantua je slična crnim rupama kakva je ona u centru naše Galaksije, oko kojih više nema tako mnogo energetske aktivnosti.

Efekat koji veoma fascinira gledaoce je što Gargantua kao da ima svetli oreol! Šta više na detaljnoj ilustraciji gore može da se zapazi da je taj oreol takođe prošaran tamnim prugama, baš kao i akrecioni disk. Zapažanje je tačno, jer oreol je slika akrecionog diska!

U pitanju je takozvani efekat gravitacionog sočiva, kako je ilustrovano na slici dole.

Ekstremni efekat gravitacionog sočiva u blizini crne rupe (“BH”) dovodi do toga da posmatrač levo (“camera”) vidi deo akrecionog diska koji je pozadi crne rupe! Žute linije prikazuju savijene putanje tih zraka. Izvor.

Svaka masa rasteže proctor i usporava vreme. Oba efekta su utoliko veća ukoliko smo bliže masi. Kao rezultat, putanja svetlosti blizu velikih masa osetno otstupa od prave linije. U ovom slučaju deo svetlosti sa akrecionog diska pozadi Gargantue sledi putanje pokazane žutim linijam na slici gore i tako dolazi do kamere koja je sa prednje strane crne rupe. Kamera i gledalac tako vide zadnji deo akrecionog diska kao svetli oreol oko crne rupe, baš kao što vidimo na ilustraciji Gargantue gore!

Kip Torn je znao za taj efekat, jer je bio odavno izračunat i čak ilustrovan, ali nikada ovako dobro! Kompanije za specijalne efekte su pune fizičara koji su odgovorni za realizam u filmovima i kompjuterskim igrama, bilo da se radi o dlakama mačka Garfilda, o okeanu u “Supermenu”, ili kao ovde o izgledu crne rupe. Kip je veoma dobro sarađivao sa fizičarima, programerima, i grafičkim umetnicima kompanije Double Negative koja je odradila specijalne efekte za “Interstelar,” tako da su čak objavili i nekoliko tehničkih članaka gde su objasnili šta su i kako uradili i u kojoj meri to ilustruje svojstva crnih rupa.

Kako se ispostavilo, fizika je pokazala da bi astronautima Gargantua u stvari izgledala kao na slici dole:

 

Kip Torn je sračunao kako bi Gargantua realistično izgledala astronautima a eksperti kompanije Double Negative za specijalne efekta su kreirali odgovarajuću sliku. Izvor.

Interesantno je uporediti tu sliku (koja nije prikazana u filmu) sa onom gore, koja je iskorišćena u filmu. Razlika je delom u takozvanom gravitacionom crvenom pomeranju, što je samo drugo ime za rastezanje vremena, ali prevashodno u tome što je Kip konstruisao da Gargantua brzo rotira (videćemo zašto) što dovodi do velikog Doplerovog effekta i osetne razlike u boji levog i desnog dela akrecionog diska, kao i do razlike u njihovom sjaju. Kristofer Nolan je smatrao da bi ovakva realistična slika zbunila gledaoce pa posle diskusija Kip i grafički umetnici su se složili da prikažu Gargantuu onako kako smo je videli u filmu, na drugoj slici gore.

Svako može da proceni za sebe da li je to bila dobra odluka. U svakom slučaju, bar za ljubitelje astronomije, dobro je znati pozadinu i celu priču.

 

---

O filmu Interstelar M. Mijić

---

| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |  U sledećem nastavku: Kako pobeći iz crne rupe, koliko je teška fizika, i Štokholm