Теоретичният астрофизик Кип Торн, работещ с Джесика Частейн на снимачната площадка на Interstellar(Кредит: Kip Thorne чрез Wired Magazine)
В продължение на век, откакто Алберт Айнщайн публикува за първи път своята новаторска обща теория на относителността, световните умове се стремят да открият дали прогнозите, произтичащи от неговата теория, са верни. Един от тези умове, Кип Торн, е прекарал кариерата си, разследвайки твърдението на Айнщайн, че гравитационните вълни съществуват и се счита за водещ световен експерт по въпроса. Сега Торн е на прага на един от най-стряскащите научни пробиви в съвременната човешка история: откриване на тези вълни .
Като професор по теоретична физика в Калифорнийския технологичен институт, Торн публикува множество книги и статии по гравитационна теория. През 1984 г. Торн е съосновател на проекта LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory), който използва лазери за измерване на малки изкривявания в тъканта на пространство-времето - изкривявания, които могат да бъдат причинени от гравитационни вълни.
През 1994 г. той пише наградената Черни дупки и Time Warps: Скандалното наследство на Айнщайн, книга, която свързва основната аудитория със сложната му област на изследване. Десетилетие по-късно Торн стана научен съветник по Междузвезден и предостави математиката, необходима за точното предоставяне на великите визуални ефекти на филма. Той също публикува Науката за междузвездното с нападател от Кристофър Нолан.
На 14 септември 2015 г. учени, работещи в двойни детекторни обекти LIGO в Ливингстън, Луизиана и Ханфорд, Вашингтон, се заклеха в тайна, след като първоначалните данни показват откриването на насилствено космическо събитие, което се е случило отдавна. След месеци на проверка и повторна проверка на данните и след като новините започнаха да изтичат в обществеността, изследователи от лабораториите LIGO, управлявани от CalTech и MIT, обявиха извънредното откриване на гравитационни вълни. Като нов прозорец към Вселената, вълните разкриха сливането на две черни дупки преди почти 1,3 милиарда години.
Наблюдателят седна с Кип Торн преди неговия мултимедийно сътрудничество с VFX майстор Пол Франклин и носител на Оскар композитор Ханс Цимер на Изкривена страна на Вселената , да обсъдим Айнщайн, гравитационните вълни и работата му по Междузвезден .
Каква е теорията на Айнщайн за общата теория на относителността?
Това е рамка за всички закони на физиката, с изключение на квантовите закони. Хората обикновено казват добре, това е неговата теория за гравитацията, но е далеч отвъд това. Той построи тази теория, за да обясни гравитацията, но всъщност тази теория прави много повече от това. Разказва ви как всички останали природни закони се вписват в пространството и времето.
Това е най-точният начин, по който знаем да опишем природата в това, което бихме нарекли класически домейн, което е всичко, освен когато стигнете до съвсем малките - неща като атоми и молекули.
Как се свързва теорията на Айнщайн гравитационни вълни ?
Айнщайн формулира своята обща теория на относителността в много интензивни усилия, продължили от 1905 до 1915 г. и той завършва теорията през ноември 1915 г. - само преди малко повече от сто години. След това той започва да използва теорията или тези закони, които е разработил, за да прави прогнози. Едно от най-важните предсказания и последното голямо предсказание, което той направи, беше, че гравитационните вълни трябва да съществуват. Той предсказа, че през юни 1916 г., така че сега говорим, говорим само два месеца от стогодишнината от предсказанието на гравитационната вълна.
Той погледна прогнозите, погледна технологията на деня и погледна неща, които биха могли да предизвикат гравитационни вълни във Вселената, и заключи, че е безнадеждно, че някога ще ги видим. Просто никога не бихме имали достатъчно точна технология.
Той сгреши. Видяхме ги за първи път миналия септември.
В хронологията от предсказанията на Айнщайн до неотдавнашното откритие на гравитационните вълни, каква беше повратната точка, която доведе до пробив?
Ами имаше няколко повратни точки. Двете най-важни повратни точки дойдоха от двама конкретни хора. Джоузеф Уебър, около 1960 г., измисля подход, който изглежда, че може да бъде способен да вижда гравитационни вълни, и той предприема усилията да ги намери. Той беше първият човек, който постави под въпрос изречението на Айнщайн, че няма да разполагаме с технологията за това. Уебър не видя гравитационни вълни. Мислеше, че го е направил за известно време, но всъщност не ги е видял. Вълните са по-слаби, отколкото той се надяваше, но той пречупи лоджата на хората, които мислят, че просто не можеш да го направиш и вдъхнови другите. Включително и мен.
Втората повратна точка е изобретение на Рей Вайс от MIT но със семената на тази идея, идващи по-рано от Михаил Герценщайн и Владислав Пустовойт в Москва, Русия. Рей Вайс е изобретил тази техника, която сега използваме и тя се различава от техниката на Вебер. Ние го наричаме интерферометър за откриване на гравитационни вълни и се основава на гравитационни вълни, бутащи огледалата напред-назад. Измервате повечето огледала с лазерни лъчи.
Вайс измисли това и след това анализира всички основни източници на шум, с които ще трябва да се сблъскате, и описа как да се справите с тях. През 1972 г. той предоставя план за напредъка с този вид дизайн. Това беше план, който беше модифициран по различни начини, но не особено. Това наистина беше дизайн, който издържа изпитанието на времето в продължение на десетилетия като ориентир за начин да се направи това. Това беше най-голямата повратна точка.
Доста интересно е, защото Рей е скромен човек и той е имал идеята да не публикува това в обикновената литература, докато не е открил гравитационни вълни. Затова той написа този документ, който според мен е най-мощният технически документ, който някога съм чел. Той го написа и публикува във вътрешна серия от доклади на MIT. Беше лесно достъпен за хора като мен, които се интересуваха от темата. Трябваше да го търсите, защото не беше наличен в обикновената литература.
Какво следва за това поле сега, когато са открити гравитационни вълни?
Ами това всъщност е само началото. Когато Галилей за пръв път тренира оптичния си телескоп на небесата и отвори съвременната оптична астрономия, това беше първият от електромагнитните прозорци извън Вселената: светлината. Използваме фразата „прозорец“, за да означаваме определени технологии, които използваме, за да търсим радиация с определен регион с дължина на вълната. През 40-те години се ражда радиоастрономията - гледаща с радиовълни вместо със светлина. През 60-те години се ражда рентгеновата астрономия. През 70-те години се ражда астрономия с гама-лъчи. Инфрачервената астрономия също се ражда през 60-те години.
Скоро имахме всички тези различни прозорци, които всички изглеждаха с електромагнитни вълни, но с различни дължини на вълните. Вселената изглежда много по-различно чрез радиотелескоп и рентгенов телескоп, отколкото при светлината. Същото се случва и с астрономията с гравитационни вълни.
Ще бъдат ли използвани гравитационни вълни за изследване на Вселената?
Това е, което правим сега. Правим го сега в LIGO. Обявихме откриването на две сблъскващи се черни дупки. Ще има още и ще видим много други видове явления, но ги виждаме само с гравитационни вълни, които имат определен период на трептене. Период от няколко милисекунди. През следващите 20 години ще видим гравитационни вълни с периоди от часове. 
Лабораторията LIGO в Ливингстън, Луизиана (вляво) е използвана за откриване на гравитационни вълни, излъчвани от сблъсъка на две черни дупки (илюстрирано вдясно).Кредити: LIGO
С детектори, подобни на LIGO, които летят в космоса, вероятно през следващите 5 години ще видим гравитационни вълни, които обхващат години, използвайки техника от радиоастрономията, която включва проследяване на това, което наричаме пулсари.
Ще видим вероятно през следващите 5 години - със сигурност през следващите 10 години, гравитационни вълни с периоди, почти толкова дълги, колкото възрастта на Вселената. Чрез модели, които те правят в небето, които ние наричаме космически микровълнов фон.
Ще имаме четири различни прозореца с гравитационни вълни отворени през следващите 20 години и всеки от тях ще види нещо различно. С това ще изследваме раждането на Вселената. Така наречената „инфлационна ера“ на Вселената. Ще изследваме раждането на основните сили и как те са възникнали. Ще ги гледаме как се раждат в най-ранните моменти на Вселената, използвайки гравитационни вълни. Ще наблюдаваме как се сблъскват черни дупки, което правим сега, но огромни черни дупки се сблъскват. Ще гледаме как звездите се разкъсват от черни дупки.
Ще видим просто фантастична гама от неща, които никога досега не сме виждали и това ще продължи векове наред, както оптичната астрономия продължава векове наред. Това е само началото.
Работили сте с Кристофър Нолан и Пол Франклин да изгради науката и визуалните ефекти отзад Междузвезден. Колко точна беше черната дупка във филма, Гаргантюа?
Това е най-точното представяне, което се появи в холивудски филм. Оливър Джеймс, който е главен учен в Пол Франклин Компания Двойно отрицателно , с известно настояване от мен измисли съвсем нов начин за правене на изображения. Той създава изображения, които са по-гладки и по-точни в този смисъл. Това е, което ви трябва за филм от IMAX.
Използвахме нов набор от техники, но използвайки по-стар набор от техники, астрофизикът изграждаше образи като образа на Гаргантюа от 1980 г. Това беше направено за пръв път от Жан-Пиер Лумине във Франция. Има изображения на черни дупки, които приличат на Гаргантуа, но рядко сте ги виждали в астрофизичната литература. Това не е нещо, което астрономите всъщност виждат с телескопите си. 
Гаргантюа, измислената черна дупка, изобразена във филма „Междузвезда“.(Кредит: Warner Bros.)
Това е версията с най-висока разделителна способност, най-завладяващата версия и най-завладяващата версия. Но точни изображения са правени от астрофизици и преди.
Във филма професор Бранд обяснява, че докато Купър се върне от междузвездното си пътуване, той ще е решил проблема с гравитацията. Какъв беше този проблем?
Във филма Земята умира биологично и са останали само няколко милиона души. Търсенето на професор Бранд и хората, работещи с него, е да разберат дали е възможно да се издигнат останалите хора от Земята в космически колонии. Те не разполагаха с ракетна мощност за това. Те имаха силата да изграждат космически колонии на Земята, но нямаха ракетната мощ, за да ги издигнат.
Във филма има гравитационни аномалии, които са възникнали съвсем внезапно и тази странност относно гравитацията, която е започнала да се случва, подсказва на професор Бранд, че може да е възможно да се контролира гравитацията или да се промени нейното поведение.
Това, което той искаше да направи, беше да намали гравитационното привличане на земята достатъчно дълго, за да използва малка ракетна мощ, за да ни вдигне. Тогава въпросът беше научаването как да се овладеят тези аномалии. Виждате пример за аномалията в спалнята на Мърф - падащия модел на прах. Можете ли да се възползвате от тези аномалии и всъщност да намалите гравитацията на Земята?
Колко далеч е човечеството от междузвездното пътуване?
Мисля, че вероятно ще го направим, но не по-малко от около три века. Много е трудно
Има идеи как можете да го направите, като обикновено включвате настаняване на хора в космически колонии, които продължават поколения. Има идеи за задвижване, които хората са имали, които ме карат да мисля, че това ще бъде постигнато от хората след три от четири века.
Прочетете интервюто ни с носителя на Оскар художник на визуални ефекти отзад Междузвезден , Пол Франклин.
Робин Сиемангал се фокусира върху НАСА и застъпничеството за изследване на космоса. Той е роден и израснал в Бруклин, където в момента живее. Намери го на Instagram за повече свързано с пространството съдържание: @not_gatsby.
