Цікаві факти

Факти теоретичної фізики у фільмі «Интерстеллар»

Факти теоретичної фізики у фільмі «Интерстеллар»


1. В даний час найбільш сприятливі для людини подорожі в часі створені на орбіті Землі. Чим довше космонавти і астронавти знаходяться на борту Міжнародної космічної станції, що обертається зі швидкістю більше семи кілометрів на секунду навколо планети, тим повільніше (порівняно з землянами на поверхні) вони старіють. Рекорд подорожей у часі належить Сергію Крикалеву, який за більш 803 доби перемістився в майбутнє приблизно на 002 секунди.


2. Планковская довжина дорівнює приблизно 162х10-35 метрів, що в 2х1020 разів менше «діаметру» протона. Чисельне значення планківських одиниць (довжини, маси, часу та інших) виходить з чотирьох фундаментальних фізичних постійних і окреслює межу застосовності сучасної фізики.

Вважається, що подібну кротовую нору можна зловити в квантової піні, а потім розширити і зробити потенційно придатною 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 ВІД типу кротової нори відкрив у 1916 році Людвіг Фламм. У 1930-х роках ними зацікавилися Альберт Ейнштейн Натан Розен, а пізніше - Джон Уілер. Однак всі ці червоточини були непрохідними. Тільки в 1986 році Кіп Торн запропонував рішення з прохідною кротової норою.

З математичної точки зору кротова нора являє собою гіпотетичний об'єкт, що отримується як особливу несингулярное (кінцеве і має фізичний сенс) рішення рівнянь загальної теорії відносності (ЗТВ) Альберта Ейнштейна. Зазвичай червоточини зображують у вигляді зігнутої двовимірної поверхні. Потрапити з однієї її сторони на іншу можна, переміщаючись звичайним способом. А можна зробити отвір і з'єднати тунелем обидві сторони. В 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 будуть дорівнюють нулю. У цьому випадку ситуацію можна описати в двох системах відліку. У першій, інерціальної і пов'язаної з Землею, ліфт падає під дією гравітації Землі. У другій, пов'язаної з ліфтом (неинерциальной), поля тяжіння немає. Якщо усередині ліфта перебуває спостерігач, то він не в змозі визначити, в якому полі: прискорення або гравітації, вона знаходиться. Виходить, що в локальному розумінні (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 гиперпространстве виникло наприкінці 1910 коли Теодор Калуца вклав чотиривимірний простір ОТО в пятимерное, і тим самим ввів новий вимір. Зазвичай в теоріях з додатковими вимірами розміри спостережуваного всесвіту вздовж нових вимірів настільки малі, що вони майже не впливають на інші чотири.

У допускає можливість розв'язків рівнянь Ейнштейна, наприклад, у формі метрики Керра, аналітичні властивості яких дозволяють піти від сингулярності. Такі рішення володіють незвичайними властивостями, зокрема з них випливає 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 частинка 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 Грибів. А в першій половині 1970-х років, після візиту в СРСР, Стівен Хокінг опублікував роботу, в якій передбачив існування випромінювання чорних дірок (зване випромінюванням Хокінга в англомовній літературі або Грибова-Хокінга в російськомовній).