Teoretický astrofyzik Kip Thorne spolupracujúci s Jessicou Chastain na scéne Interstellar(Poďakovanie: Kip Thorne prostredníctvom časopisu Wired Magazine)
Po sto rokov, odkedy Albert Einstein prvýkrát zverejnil svoju priekopnícku všeobecnú teóriu relativity, sa špičkové mysle sveta snažili zistiť, či predpovede vychádzajúce z jeho teórie platia. Jedna z týchto myslí, Kip Thorne, strávil svoju kariéru vyšetrovaním Einsteinovho tvrdenia, že gravitačné vlny existujú, a je považovaný za popredného svetového odborníka v tejto oblasti. Thorne je teraz na pokraji jedného z najpozoruhodnejších vedeckých prelomov v moderných dejinách ľudstva: detekcia týchto vĺn .
Ako profesor teoretickej fyziky na Kalifornskom technologickom inštitúte vydal Thorne množstvo kníh a článkov o gravitačnej teórii. V roku 1984 Thorne spoluzaložil projekt LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory), ktorý pomocou laserov meria malé skreslenia v štruktúre časopriestoru - skreslenia, ktoré by mohli byť spôsobené gravitačnými vlnami.
V roku 1994 napísal ocenenú knihu Black Holes and Time Warps: Einstein’s Outrageous Legacy, kniha, ktorá spája mainstreamové publikum s jeho zložitým študijným odborom. O desať rokov neskôr sa Thorne stal vedeckým poradcom pre Medzihviezdny a poskytli matematiku potrebnú na presné poskytnutie skvelého vizuálu filmu. Tiež publikoval The Science of Interstellar s útočníkom od Christophera Nolana.
14. septembra 2015 boli vedci pracujúci na dvojitých detekčných pracoviskách LIGO v Livingstone v Louisiane a Hanforde vo Washingtone prísahou utajení po tom, čo prvé údaje naznačili odhalenie násilnej vesmírnej udalosti, ku ktorej došlo už dávno. Po mesiacoch kontroly a opätovnej kontroly dát a so správami, ktoré začali unikať na verejnosť, oznámili vedci z laboratórií LIGO prevádzkovaných CalTech a MIT mimoriadne detekciu gravitačných vĺn. Ako nové okno do vesmíru odhalili vlny zlúčenie dvoch čiernych dier pred takmer 1,3 miliardami rokov.
Pozorovateľ si sadol s Kipom Thornom pred jeho multimediálna spolupráca s pánom VFX Paulom Franklinom a oscarovým skladateľom Hansom Zimmerom Pokrivená strana vesmíru , diskutovať o Einsteinovi, gravitačných vlnách a jeho práci na Medzihviezdny .
Aká je Einsteinova teória všeobecnej relativity?
Je to rámec pre všetky zákony fyziky okrem kvantových zákonov. Ľudia zvyčajne hovoria dobre, je to jeho gravitačná teória, ale je to oveľa ďalej. Túto teóriu postavil preto, aby vysvetlil gravitáciu, ale v skutočnosti táto teória robí oveľa viac. Hovorí vám, ako všetky ostatné prírodné zákony zapadajú do priestoru a času.
Je to najpresnejší spôsob, ako vieme, opísať prírodu v tom, čo by sme nazvali klasickou doménou, ktorou je všetko, okrem prípadov, keď sa dostanete k úplne malému - veci ako atómy a molekuly.
Ako sa spája Einsteinova teória gravitačné vlny ?
Einstein formuloval svoju všeobecnú teóriu relativity vo veľmi intenzívnom úsilí, ktoré trvalo od roku 1905 do roku 1915, a teóriu dokončil v novembri 1915 - len pred niečo viac ako sto rokmi. Potom začal používať teóriu alebo tieto zákony, ktoré vyvinul - na predpovedanie. Jednou z najdôležitejších predpovedí a poslednou veľkou predikciou, ktorú urobil, bolo, že by mali existovať gravitačné vlny. Predpovedal to v júni 1916, takže teraz hovoríme len dva mesiace od stého výročia predpovede gravitačných vĺn.
Pozrel sa na predpovede, pozrel sa na vtedajšiu technológiu a pozrel sa na veci, ktoré by mohli vytvárať gravitačné vlny vo vesmíre, a dospel k záveru, že je beznádejné, že ich niekedy uvidíme. Len by sme nikdy nemali dosť presnú technológiu.
Mýlil sa. Prvýkrát sme ich videli vlani v septembri.
Aký bol bod obratu, ktorý viedol k prielomu na časovej osi od Einsteinových predpovedí po nedávny objav gravitačných vĺn?
No bolo tu niekoľko zlomových bodov. Dva najdôležitejšie body obratu prišli od dvoch konkrétnych ľudí. Joseph Weber okolo roku 1960 navrhol prístup, ktorý vyzeral, že by mohol byť schopný vidieť gravitačné vlny, a pustil sa do úsilia ich nájsť. Bol prvým človekom, ktorý spochybnil Einsteinove výroky, že na to nebudeme mať technológiu. Weber nevidel gravitačné vlny. Myslel si, že to chvíľu robil, ale v skutočnosti ich nevidel. Vlny sú slabšie, ako dúfal, ale zlomil logjam ľudí, ktorí si mysleli, že to jednoducho nedokážeš, a inšpiroval ostatných. Vrátane mňa.
Druhým zlomom bol vynález od Ray Weiss na MIT ale s pôvodom tejto myšlienky skôr od Michaila Gertsenshteina a Vladislava Pustovoita v ruskej Moskve. Ray Weiss vynašiel túto techniku, ktorú teraz používame, a líšila sa od Weberovej techniky. Hovoríme tomu interferometrová detekcia gravitačných vĺn a je založená na gravitačných vlnách tlačiacich zrkadlá tam a späť. Väčšinu zrkadiel meriate laserovými lúčmi.
Weiss to vynašiel a potom analyzoval všetky hlavné zdroje hluku, ktorým by ste museli čeliť, a popísal, ako s nimi zaobchádzať. V roku 1972 poskytol návrh postupu vpred s týmto druhom dizajnu. Bol to plán, ktorý bol upravovaný rôznymi spôsobmi, ale nie veľmi. Bol to skutočne dizajn, ktorý po celé desaťročia obstál v skúške času ako sprievodca spôsobom, ako to dosiahnuť. To bol najväčší zlom.
Je to celkom zaujímavé, pretože Ray je skromný človek a mal predstavu, že by to nemal publikovať v bežnej literatúre, kým neobjaví gravitačné vlny. Napísal teda tento článok, ktorý je podľa mňa najsilnejším technickým dokumentom, aký som kedy čítal. Napísal ju a zverejnil v internej sérii správ MIT. Bol ľahko dostupný pre ľudí ako ja, ktorí sa o túto tému zaujímali. Museli ste to hľadať, pretože to nebolo dostupné v bežnej literatúre.
Čo ďalej s týmto poľom teraz, keď boli zistené gravitačné vlny?
Toto je skutočne iba začiatok. Keď Galileo prvýkrát trénoval svoj optický ďalekohľad na nebesiach a otvoril modernú optickú astronómiu, bolo to prvé z elektromagnetických okien z vesmíru: svetlo. Slovné spojenie „okno“ používame na označenie určitých technológií, ktoré používame na hľadanie žiarenia s určitou oblasťou vlnových dĺžok. V 40. rokoch sa zrodila rádioastronómia - ktorá namiesto svetla hľadela na rádiové vlny. V 60. rokoch sa zrodila röntgenová astronómia. V 70. rokoch sa zrodila astronómia gama žiarenia. V šesťdesiatych rokoch sa zrodila aj infračervená astronómia.
Čoskoro sme mali všetky tieto rôzne okná, ktoré vyzerali s elektromagnetickými vlnami, ale s rôznymi vlnovými dĺžkami. Vesmír vyzerá prostredníctvom rádioteleskopu a röntgenového ďalekohľadu veľmi odlišne ako od svetla. To isté sa deje s astronómiou gravitačných vĺn.
Budú sa na skúmanie vesmíru používať gravitačné vlny?
To je to, čo teraz robíme. Robíme to teraz v LIGO. Ohlásili sme objav dvoch zrážajúcich sa čiernych dier. Bude ich viac a uvidíme mnoho ďalších druhov javov, ale uvidíme ich iba s gravitačnými vlnami, ktoré majú určité obdobie kmitania. Obdobie niekoľkých milisekúnd. V priebehu nasledujúcich 20 rokov uvidíme gravitačné vlny, ktoré majú hodiny. 
Laboratórium LIGO v Livingstone v Louisiane (vľavo) bolo použité na detekciu gravitačných vĺn vyžarujúcich zrážku dvoch čiernych dier (znázornené vpravo).Kredity: LIGO
S detektormi podobnými LIGO, ktoré lietajú vo vesmíre, uvidíme, pravdepodobne v nasledujúcich 5 rokoch, gravitačné vlny, ktoré trvajú roky pomocou techniky z rádioastronómie, ktorá zahŕňa sledovanie toho, čo nazývame Pulsars.
Pravdepodobne v priebehu nasledujúcich 5 rokov - určite ďalších 10 rokov - uvidíme gravitačné vlny s obdobiami takmer rovnako dlhými ako vek vesmíru. Prostredníctvom vzorov, ktoré vytvárajú na oblohe, nazývame kozmické mikrovlnné pozadie.
V priebehu nasledujúcich 20 rokov budeme mať otvorené štyri rôzne okná gravitačných vĺn a každé z nich uvidí niečo iné. Týmto budeme skúmať zrod vesmíru. Takzvaná „inflačná éra“ vesmíru. Budeme skúmať zrod základných síl a ich vznik. Budeme ich sledovať ako sa narodia v najskorších okamihoch vesmíru pomocou gravitačných vĺn. Budeme sledovať zrážky čiernych dier, ktoré teraz robíme, ale obrovské čierne diery sa zrazia. Budeme sledovať hviezdy, ktoré sú roztrhané čiernymi dierami.
Uvidíme len fantastickú škálu vecí, ktoré sme nikdy predtým nevideli, a bude to pokračovať po celé storočia, pretože optická astronómia pokračovala po celé storočia. Toto je len začiatok.
Pracovali ste s Christopherom Nolanom a Paul Franklin budovať vedu a vizuál vzadu Medzihviezdny. Aká presná bola čierna diera vo filme, Gargantua?
Je to najpresnejšie znázornenie, aké sa objavilo v hollywoodskom filme. Oliver James, ktorý je hlavným vedcom spoločnosti Paul Franklin Spoločnosti Double Negative , s určitým trvaním na mne, vynašiel úplne nový spôsob, ako robiť zobrazovanie. Produkuje obrázky, ktoré sú v tomto zmysle hladšie a presnejšie. To je to, čo potrebujete pre film IMAX.
Použili sme nový súbor techník, ale pomocou staršieho súboru techník astrofyzik vytváral obrazy, ako je obraz Gargantua z roku 1980. Prvýkrát to urobil Jean-Pierre Luminet vo Francúzsku. Obrazy čiernych dier, ktoré sa podobajú na Gargantua, sú tam, ale v astrofyzikálnej literatúre ste ich videli len zriedka. To nie je niečo, čo by astronómovia v skutočnosti videli svojimi ďalekohľadmi. 
Gargantua, fiktívna čierna diera zobrazená vo filme Interstellar.(Poďakovanie: Warner Bros.)
Toto je verzia s najvyšším rozlíšením, najpútavejšia verzia a najpútavejšia verzia. Ale presné vyobrazenia už astrofyzici robili predtým.
Profesor Brand vo filme vysvetľuje, že kým sa Cooper vráti zo svojej medzihviezdnej cesty, vyriešil by problém gravitácie. V čom bol ten problém?
Vo filme Zem zomiera biologicky a zostáva už len pár miliónov ľudí. Úlohou profesora Branda a ľudí, ktorí s ním pracujú, je zistiť, či je možné týchto zvyšných ľudí zdvihnúť zo Zeme vo vesmírnych kolóniách. Nemali na to raketovú silu. Mali silu budovať vesmírne kolónie na Zemi, ale nemali raketovú silu na to, aby ich zdvihli.
Vo filme existujú gravitačné anomálie, ktoré sa vyskytli pomerne náhle, a táto čudnosť okolo gravitácie, ktorá sa začala vyskytovať, naznačovala profesorovi Brandovi, že je možné gravitáciu riadiť alebo zmeniť jej správanie.
To, čo chcel urobiť, bolo potlačiť gravitačné pôsobenie Zeme na dostatočne dlhú dobu, aby nás pomocou malej raketovej sily zodvihol. Potom išlo o to, naučiť sa, ako tieto anomálie využiť. Vidíte príklad anomálie v Murphovej spálni - klesajúci prach. Dokážete využiť tieto anomálie a skutočne znížiť gravitáciu Zeme?
Ako ďaleko je ľudstvo od medzihviezdneho cestovania?
Myslím, že to pravdepodobne budeme, ale nie skôr ako za tri storočia. Je to veľmi ťažké.
Existujú nápady, ako to urobiť, obvykle zahŕňajúce umiestňovanie ľudí do vesmírnych kolónií, ktoré trvajú celé generácie. Ľudia majú nápady na pohon, vďaka ktorým si myslím, že to ľudia dosiahnu za tri alebo štyri storočia.
Prečítajte si náš rozhovor s oscarovým umelcom vizuálnych efektov, ktorý stojí za ním Medzihviezdny , Paul Franklin.
Robin Seemangal sa zameriava na NASA a obhajobu prieskumu vesmíru. Narodil sa a vyrastal v Brooklyne, kde v súčasnosti žije. Nájdite ho na Instagram ďalší obsah súvisiaci s priestorom: @not_gatsby.
