Astrofizicianul teoretic Kip Thorne lucrează cu Jessica Chastain la platoul de la Interstellar(Credit: Kip Thorne prin revista Wired)
Timp de un secol de când Albert Einstein și-a publicat pentru prima oară revoluționara teorie generală a relativității, mințile de top ale lumii au încercat să descopere dacă predicțiile care decurg din teoria sa sunt valabile. Una dintre aceste minți, Kip Thorne, și-a petrecut cariera investigând afirmația lui Einstein că undele gravitaționale există și este considerat cel mai important expert mondial în această privință. Thorne se află acum pe vârful uneia dintre cele mai uimitoare descoperiri științifice din istoria umană modernă: detectarea acestor unde .
În calitate de profesor de fizică teoretică la Institutul de Tehnologie din California, Thorne a publicat numeroase cărți și lucrări despre teoria gravitațională. În 1984, Thorne a co-fondat proiectul LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) care utilizează lasere pentru a măsura mici distorsiuni în țesătura spațiu-timp - distorsiuni care ar putea fi cauzate de undele gravitaționale.
În 1994, a scris premiatul Black Holes and Time Warps: Einstein’s Outrageous Legacy, o carte care conectează publicul de masă la domeniul său complex de studiu. Un deceniu mai târziu, Thorne a devenit consilierul științific pe Interstelar și a furnizat matematica necesară pentru a oferi cu precizie marile imagini ale filmului. A publicat și el Știința interstelarului cu un atacant al lui Christopher Nolan.
La 14 septembrie 2015, oamenii de știință care lucrau la locațiile de detectare gemene LIGO din Livingston, Louisiana și Hanford, Washington au fost jurate să păstreze secretul după ce datele inițiale au indicat detectarea unui eveniment cosmic violent care a avut loc cu mult timp în urmă. După luni întregi de verificare și verificare a datelor și cu știri care încep să se scurgă publicului, cercetătorii de la laboratoarele LIGO CalTech și MIT au anunțat detectarea extraordinară a undelor gravitaționale. Ca o nouă fereastră către univers, valurile au dezvăluit fuziunea a două găuri negre în urmă cu aproape 1,3 miliarde de ani.
Observatorul s-a așezat cu Kip Thorne în fața lui colaborare multimedia cu maestrul VFX Paul Franklin și compozitorul premiat cu Oscar Hans Zimmer Latura deformată a Universului , pentru a discuta despre Einstein, undele gravitaționale și lucrările sale Interstelar .
Care este teoria relativității generale a lui Einstein?
Este un cadru pentru toate legile fizicii, cu excepția legilor cuantice. Oamenii spun de obicei bine, este teoria gravitației sale, dar este cu mult dincolo de asta. El a construit această teorie pentru a explica gravitația, dar, de fapt, teoria face mult mai mult decât atât. Vă spune cum toate celelalte legi ale naturii se încadrează în spațiu și timp.
Este cel mai precis mod pe care îl cunoaștem pentru a descrie natura în ceea ce am numi domeniul clasic, care este totul, cu excepția cazului în care ajungeți la cele mai mici - lucruri precum atomii și moleculele.
Cum se conectează teoria lui Einstein valuri gravitationale ?
Einstein și-a formulat teoria generală a relativității într-un efort foarte intens care a durat din 1905 până în 1915 și a finalizat teoria în noiembrie 1915 - cu puțin mai mult de o sută de ani în urmă. Apoi a început să folosească teoria sau aceste legi pe care le-a dezvoltat - pentru a face predicții. Una dintre cele mai importante previziuni și ultima predicție majoră pe care a făcut-o a fost că undele gravitaționale ar trebui să existe. El a prezis că în iunie 1916, așa că vorbim acum la doar două luni de la centenarul predicției undelor gravitaționale.
S-a uitat la predicții, s-a uitat la tehnologia zilei și a privit lucrurile care ar putea produce unde gravitaționale în univers și a concluzionat că este fără speranță că le vom vedea vreodată. Pur și simplu nu am avea niciodată o tehnologie suficient de precisă.
El a greșit. Le-am văzut pentru prima dată în septembrie anul trecut.
În linia cronologică de la predicțiile lui Einstein până la descoperirea recentă a undelor gravitaționale, care a fost punctul de cotitură care a dus la o descoperire?
Ei bine, au existat câteva puncte de cotitură. Cele două puncte de cotitură cele mai importante au venit de la doi oameni anumiți. Joseph Weber, în jurul anului 1960, a conceput o abordare care părea că ar putea fi capabilă să vadă unde gravitaționale și s-a angajat în efortul de a le găsi. El a fost prima persoană care a pus la îndoială dictatura lui Einstein conform căreia nu vom avea tehnologia pentru ao face. Weber nu a văzut unde gravitaționale. A crezut că a făcut-o o vreme, dar nu i-a văzut de fapt. Valurile sunt mai slabe decât spera el, dar a spart logjam-ul oamenilor crezând că pur și simplu nu o poți face și i-a inspirat pe alții. Inclusiv eu.
Al doilea punct de cotitură a fost o invenție de Ray Weiss la MIT dar cu semințele acestei idei venite mai devreme de la Mihail Gertsenshtein și Vladislav Pustovoit la Moscova, Rusia. Ray Weiss a inventat această tehnică pe care o folosim acum și a fost diferită de tehnica lui Weber. Îi spunem detectarea undelor gravitaționale interferometrice și se bazează pe undele gravitaționale care împing oglinzile înainte și înapoi. Măsurați majoritatea oglinzilor cu raze laser.
Weiss a inventat acest lucru și apoi a analizat toate sursele majore de zgomot cu care ar trebui să te confrunți și a descris cum să le faci față. În 1972, el a oferit un plan pentru calea de urmat cu acest tip de design. A fost un plan care a fost modificat în diferite moduri, dar nu foarte mult. A fost într-adevăr un design care a rezistat testului timpului de zeci de ani ca ghid pentru o modalitate de a face acest lucru. Acesta a fost cel mai mare punct de cotitură.
Este destul de interesant, deoarece Ray este un tip modest și a avut ideea că nu ar trebui să publice acest lucru în literatura obișnuită până când nu a descoperit unde gravitaționale. Așa că a scris această lucrare care cred că este cea mai puternică lucrare tehnică pe care am citit-o vreodată. El a scris-o și a publicat-o într-o serie de rapoarte interne a MIT. Era ușor disponibil pentru oameni ca mine care erau interesați de subiect. Trebuia să o căutați, deoarece nu era disponibilă în literatura obișnuită.
Ce urmează pentru acest câmp acum când au fost detectate unde gravitaționale?
Ei bine, acesta este chiar începutul. Când Galileo și-a pregătit pentru prima oară telescopul optic asupra cerului și a deschis astronomia optică modernă, aceasta a fost prima dintre ferestrele electromagnetice din univers: lumina. Folosim expresia „fereastră” pentru a însemna anumite tehnologii pe care le folosim pentru a căuta radiații cu o anumită regiune de lungime de undă. În anii 1940, s-a născut radioastronomia - căutând cu unde radio în loc de lumină. În anii 1960, s-a născut astronomia cu raze X. În anii 1970, s-a născut astronomia cu raze gamma. Astronomia în infraroșu s-a născut și în anii 1960.
În curând am avut toate aceste ferestre diferite, care arătau cu unde electromagnetice, dar cu lungimi de undă diferite. Universul arată foarte diferit printr-un radiotelescop și un telescop cu raze X decât arată cu lumina. Același lucru se întâmplă și cu astronomia cu unde gravitaționale.
Vor fi utilizate undele gravitaționale pentru a explora universul?
Asta facem acum. O facem acum la LIGO. Am anunțat descoperirea a două găuri negre care se ciocnesc. Vor fi mai multe și vom vedea multe alte tipuri de fenomen, dar le vedem doar cu unde gravitaționale care au o anumită perioadă de oscilație. O perioadă de câteva milisecunde. Vom vedea, în următorii 20 de ani, unde de gravitație care au perioade de ore. 
Laboratorul LIGO din Livingston, Louisiana (stânga) a fost folosit pentru a detecta undele gravitaționale care emit din coliziunea a două găuri negre (ilustrat în dreapta).Credite: LIGO
Cu detectoare similare LIGO care zboară în spațiu, vom vedea, probabil, în următorii 5 ani, unde gravitaționale care se întind pe ani folosind o tehnică din radioastronomie care implică urmărirea a ceea ce numim pulsari.
Vom vedea probabil în următorii 5 ani - cu siguranță în următorii 10 ani, unde gravitaționale cu perioade aproape la fel de lungi ca epoca universului. Prin modele pe care le fac pe cer, pe care le numim fundalul cosmic cu microunde.
Vom avea patru ferestre cu unde gravitaționale diferite deschise în următorii 20 de ani și fiecare dintre ele va vedea ceva diferit. Vom cerceta nașterea universului cu asta. Așa-numita „eră inflaționistă” a universului. Vom cerceta nașterea forțelor fundamentale și modul în care acestea au apărut. Îi vom urmări născându-se în primele momente ale universului folosind unde gravitaționale. Vom urmări coliziunile găurilor negre pe care le facem acum, dar găurile negre uriașe se ciocnesc. Vom vedea stelele sfâșiate de găuri negre.
Vom vedea doar o gamă fantastică de lucruri pe care nu le-am mai văzut până acum și acest lucru va continua timp de secole, așa cum a continuat astronomia optică de secole. Acesta este doar începutul.
Ai lucrat cu Christopher Nolan și Paul Franklin să construiască știința și imaginea in spate Interstelar. Cât de precisă a fost gaura neagră din film, Gargantua?
Este cea mai exactă reprezentare care a apărut într-un film de la Hollywood. Oliver James, care este științific șef la Paul Franklin Compania lui Dublu negativ , cu o oarecare insistență de la mine, am inventat un mod cu totul nou de a face imagistica. Produce imagini mai fluide și mai exacte în acest sens. De asta aveți nevoie pentru un film IMAX.
Am folosit un nou set de tehnici, dar folosind un set mai vechi de tehnici, astrofizicianul a construit imagini precum imaginea lui Gargantua din 1980. A fost realizată pentru prima dată de Jean-Pierre Luminet în Franța. Există imagini cu găuri negre care seamănă cu Gargantua, dar le-ați văzut rareori în literatura astrofizică. Asta nu este ceva ce astronomii văd de fapt cu telescoapele lor. 
Gargantua, gaura neagră fictivă descrisă în filmul Interstellar.(Credit: Warner Bros.)
Aceasta este cea mai înaltă rezoluție, cea mai convingătoare versiune și cea mai captivantă versiune. Însă descrierile exacte au fost făcute anterior de astrofizicieni.
În film, profesorul Brand explică faptul că, în momentul în care Cooper se întoarce din călătoria sa interstelară, el ar fi rezolvat problema gravitației. Care a fost acea problemă?
În film, Pământul moare din punct de vedere biologic și rămân doar câteva milioane de oameni. Căutarea profesorului Brand și a oamenilor care lucrează cu el este de a afla dacă este posibil să îi ridici pe acei oameni rămași de pe Pământ în coloniile spațiale. Nu aveau puterea rachetei de a face asta. Ei aveau puterea de a construi colonii spațiale pe Pământ, dar nu aveau puterea rachetei de a le ridica.
În film, există anomalii gravitaționale care s-au produs destul de brusc și această ciudățenie despre gravitație care a început să apară i-a sugerat profesorului Brand că ar putea fi posibilă controlul gravitației sau schimbarea comportamentului acesteia.
Ceea ce voia să facă era să refuze atracția gravitațională a pământului suficient de mult timp pentru a folosi puterea mică a rachetei pentru a ne ridica. Problema era atunci învățarea modului de valorificare a acestor anomalii. Vedeți un exemplu de anomalie în dormitorul lui Murph - modelul de praf care cade. Poți să valorifici aceste anomalii și să refuzi gravitatea Pământului?
Cât de departe este omenirea de călătoriile interstelare?
Cred că probabil, dar nu în mai puțin de aproximativ trei secole. Este foarte foarte dificil.
Există idei despre cum ați putea face acest lucru, implicând în general plasarea oamenilor în colonii spațiale care durează generații. Există idei de propulsie pe care oamenii le-au avut, care mă fac să cred că va fi atins de ființele umane în trei sau patru secole.
Citiți interviul nostru cu artistul de efecte vizuale premiat cu Oscar Interstelar , Paul Franklin.
Robin Seemangal se concentrează pe NASA și pledoaria pentru explorarea spațiului. S-a născut și a crescut în Brooklyn, unde locuiește în prezent. Găsește-l pe Instagram pentru mai mult conținut legat de spațiu: @not_gatsby.
