Breakthrough 2017: Πώς το Interstellar γίνεται “αλήθεια”

supermassive-black-hole-x-ray-jet

Νοέμβριος του 2014. Προβάλλεται η ταινία Interstellar με το Μάθιου ΜακΚόναχι. Η ανθρωπότητα μετράει αντίστροφα μέρες ζωής στη Γη λόγω έντονης ξηρασίας και εξετάζει το ενδεχόμενο να μετοικήσει σε κάποιο πλανήτη με ανάλογες συνθήκες. Το πρόβλημα είναι πως η αποστολή θα πρέπει να μεταφερθεί μέσω σκουληκότρυπας, η οποία εμφανίστηκε κοντά στον πλανήτη Κρόνο, με προορισμό κάποιο κοντινό γαλαξία. Το σενάριο ήταν, τουλάχιστον για τους μη ειδικούς, πολύ καινοτόμο και το όλο αποτέλεσμα πολύ θεαματικό. Ωστόσο, η ταινία δεν αποτελεί τελείως προϊόν φαντασίας. Μάλιστα, ο σκηνοθέτης Κρίστοφερ Νόλαν ζήτησε τις συμβουλές του θεωρητικού φυσικού Κιπ Θορν, ώστε να  αποδώσει όσο το δυνατόν πιο ρεαλιστικά και επιστημονικά σωστά το σενάριο και το περιβάλλον της μαύρης τρύπας. Ο Θορν καθοδήγησε και ανάγκασε το δύσμοιρο επιτελείο τεχνικών και βοηθών του Νόλαν να εμβαθύνει στη συμπεριφορά μιας μαύρης τρύπας, με οδηγό τις μαθηματικές εξισώσεις που τη διέπουν σύμφωνα με τη γενική θεωρία σχετικότητας. Σκοπός ήταν όλη η ουσία της ταινίας να πηγάζει από την επιστήμη και να μην παραβιάζει τις βασικές αρχές της φυσικής.

Και να που φτάνουμε στο σημείο να διαπιστώσουμε για ακόμη μια φορά το εξής γεγονός: όσο παράλογη και αν φαίνεται κάποιες φορές στα μάτια μας η επιστημονική φαντασία, δεν παύει ποτέ να αποτελεί, με τον τρόπο της, οδηγός για την επιστήμη. Όσο τροφοδοτεί η επιστήμη την επιστημονική φαντασία, άλλο τόσο ενισχύεται και η ίδια.

Οι μαύρες τρύπες αποτελούν ακραία κοσμολογικά γεγονότα. Είναι είδος «αστρικού πτώματος» και λαμβάνουν χώρο, όταν τα άστρα, εξασθενισμένα πλέον, υπόκεινται μόνο στην επίδραση της ίδιας τους της βαρύτητας και οι πυρήνες τους οδηγούνται στη λεγόμενη βαρυτική κατάρρευση. Στα τελευταία στάδια της ζωής του ένα άστρο «συμπιέζεται» στον πυρήνα του: συγκεντρώνεται πολύ μεγάλη ποσότητα μάζας σε πολύ μικρό χώρο, ώστε η πυκνότητα να λαμβάνει πάρα πολύ μεγάλες τιμές, σε σημείο που τα ηλεκτρόνια να ενώνονται με τα πρωτόνια και να σχηματίζουν νετρόνια. Εάν η μάζα του άστρου είναι πολύ μεγάλη, δεν αρκεί ούτε η κατάσταση πίεσης των νετρονίων για να αποτραπεί η βαρυτική κατάρρευση. Επομένως, δημιουργείται μια πολύ μικρή περιοχή με πάρα πολύ μεγάλη μάζα, η οποία με τη σειρά της ασκεί απίστευτα έντονη βαρυτική επίδραση, σε σημείο που η ταχύτητα διαφυγής, δηλαδή η αναγκαία ταχύτητα ενός σώματος για να ξεφύγει από την υφιστάμενη έλξη, να είναι μεγαλύτερη ακόμα και από αυτή του φωτός. Έτσι, ούτε το φως μπορεί να ξεφύγει από μια μαύρη τρύπα και για αυτό δεν μπορούμε να δούμε τι γίνεται στο εσωτερικό της.

Και τι θα γινόταν σε περίπτωση που κάποιος, π.χ. ένας αστροναύτης (όπως ο θαρραλέος ΜακΚόναχι) παρασύρονταν στο εσωτερικό μιας μαύρης τρύπας; Πότε θα έχανε την επαφή (αν την έχανε) με το γύρω περιβάλλον; Πώς μπορούμε να αντιληφθούμε τη γεωμετρία μιας τόσο ακραίας κατάστασης, όπου ουσιαστικά ο χωροχρόνος παύει να λειτουργεί με τρόπο που  να αντιλαμβανόμαστε; Αυτά είναι πάνω κάτω τα ερωτήματα που προσπάθησε να εξηγήσει, μεταξύ άλλων, ο φυσικός Τζόζεφ Πολτσίνσκι και που μάλιστα βραβεύτηκε με μέρος του βραβείου Breakthrough 2017, ένα βραβείο που θεσπίστηκε από το Ρώσο μεγιστάνα και φυσικό Γιούρι Μίλνερ το 2012 και η χρηματική αξία του οποίου ανέρχεται πολύ παραπάνω από αυτήν του βραβείου Νόμπελ. Κάθε χρόνο βραβεύονται εργασίες που αφορούν τους τομείς της θεμελιώδους φυσικής, των μαθηματικών και των επιστημών ζωής.

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΑΚΟΜΑ

Ο Πολτσίνσκι, που βραβεύτηκε μαζί με τους Άντριου Στρόμινγκερ και Κούμρουν Βάφα, προσπάθησε να εξετάσει τη συμπεριφορά μιας μαύρης τρύπας πάνω στο λεγόμενο ορίζοντα γεγονότων, δηλαδή μια περιοχή εντός της τρύπας όπου τα γεγονότα δεν μπορούν να επηρεάσουν έναν εξωτερικό παρατηρητή. Είναι ουσιαστικά η «περιοχή μηδέν», απ’όπου κι έπειτα η έλξη είναι τόσο μεγάλη και το σώμα που βρίσκεται εκεί δεν μπορεί με τίποτα να διαφύγει. Ο ορίζοντας είναι η οριακή κατάσταση που η ταχύτητα διαφυγής είναι ίση με την ταχύτητα του φωτός, επομένως, εφόσον το φως ευθύνεται για τη μεταφορά οπτικής πληροφορίας, εντός της μαύρης τρύπας δεν φαίνεται ουσιαστικά τίποτα, γιατί ούτε το φως μπόρεσε να ξεφύγει. Ο Πολτσίνσκι προσπάθησε να εξηγήσει το φαινόμενο με τη βοήθεια της έννοιας του «τείχους προστασίας» (ή τείχος AMPS, από τα αρχικά των ονομάτων των φυσικών που επινόησαν την έννοια το 2012: Ahmed Almheiri, Donald Marolf, Joseph Polchinski, και James Sully), οδηγώντας στο «παράδοξο του τείχους προστασίας».

Ποσό του βραβείου Breakthrough 2017 δόθηκε επίσης σε μεγάλη ομάδα φυσικών για το πείραμα LIGO, βάσει του οποίου επιβεβαιώθηκε πειραματικά η ύπαρξη των βαρυτικών κυμάτων. Από τους κύριους «εγκεφάλους» της υπόθεσης που έλαβε το βραβείο είναι και ο Κιπ Θορν, που πιο πάνω τον είδαμε να συμβουλεύει το Νόλαν για το Interstellar…

Οι εργασίες γύρω από τη βαρύτητα γίνονται όλο και πιο ενδιαφέρουσες, καθώς η βαρύτητα είναι μία εκ των τεσσάρων βασικών δυνάμεων της φύσης, ενώ ευθύνεται για την ύπαρξη του κόσμου όπως τον γνωρίζουμε και τον αντιλαμβανόμαστε. Από το πρώτο βήμα που έκανε ο Νεύτωνας το 1687 με το Principia του, το 1915 του Αϊνστάιν μέχρι και το Breakthrough του 2017 οι μελέτες γύρω από τη βαρύτητα συνεχίζουν να κεντρίζουν τους φυσικούς γιατί, ενώ είναι η πιο διαδεδομένη δύναμη στο σύμπαν, γνωρίζουμε πολύ λίγα. Σε κάθε περίπτωση, πάντως, γνωρίζουμε αρκετά ώστε να μπορούμε να σκηνοθετήσουμε σωστά μια ταινία της προκοπής και να μην κάνουμε τα κόκαλα όλων των μεγάλων ανδρών που ασχολήθηκαν με αυτή να τρίζουν στους τάφους τους.

(Περισσότερα για τα βραβεία Breakthrough στη διεύθυνση https://breakthroughprize.org)

(Επιπρόσθετα, μια πολύ όμορφη προσομοίωση της NASA για το πώς καταβροχθίζεται ένα άστρο από μια μαύρη τρύπα:)


Λίγα λόγια για τον συντάκτη

Αναστάσιος Φάκας Μπιτζιάδης

Γεννήθηκα το 1993 στη Θεσσαλονίκη, όπου σπούδασα κι έλαβα το πτυχίο μου από την Πολυτεχνική Σχολή του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου. Δεν μπορώ να συντονίσω 3 σκέψεις στο μυαλό μου με σειρά, αλλά προσπαθώ να πείσω τον εαυτό μου και τους γύρω ότι γράφω σαν άνθρωπος. Βιβλιοφάγος και περίεργος μέχρι βαθμό κακουργήματος, γιατί Timendi causa est nescire.

Εβδομαδιαία ενημέρωση απο το maxmag στο email σου

Η ενημέρωση σου, για όλα τα θέματα, επί παντός επιστητού, είναι προτεραιότητα για μας στο MAXMAG. Αυτός είναι κ ο λόγος, για τον οποίο κάθε εβδομάδα οι συντάκτες μας θα επιλέγουν τα 15 σημαντικότερα άρθρα, από όλες τις στήλες του περιοδικού και θα φροντίζουμε να τα λαμβάνεις απευθείας στο email σου. Όλες οι σημαντικές ειδήσεις θα σε περιμένουν να τις ανοίξεις. Το μόνο που χρειάζεται να κάνεις είναι μια εγγραφή στο Newsletter μας. Τι περιμένεις λοιπόν;