Η επιστήμη του "Interstellar"

Στην ταινία του Κρίστοφερ Νόλαν που προβάλλεται εδώ και λίγες ημέρες στις κινηματογραφικές αίθουσες το τέλος του κόσμου δεν έχει έρθει ακριβώς, αλλά επίκειται.




Οι σοδειές καταρρέουν σε όλον τον κόσμο και η τελευταία γενιά της ανθρωπότητας έχει ήδη γεννηθεί. Πρέπει να φύγουμε από αυτόν τον πλανήτη. Και ο προορισμός μας δεν μπορεί να είναι απλώς ένας δορυφόρος του ηλιακού μας συστήματος. Πρέπει να πάμε σε άλλες αστρικές γειτονιές – το ταξίδι μας θα είναι… «Interstellar».

Κάτι τέτοιο ωστόσο απαιτεί αρκετή σοβαρή επιστήμη.

Η ταινία έχει «σκληρά» επιστημονικά διαπιστευτήρια – εγγύηση γι” αυτό αποτελεί η επιλογή ως επιστημονικού συμβούλου και παραγωγού του Κιπ Θορν, ενός από τους κορυφαίους στον κόσμο ειδικούς στη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν. «Τα πράγματα που μου αποκάλυψε ήταν πολύ πιο εξωτικά και συναρπαστικά από οτιδήποτε θα μπορούσα να φανταστώ ως σεναριογράφος» δήλωσε ο κ. Νόλαν στο «New Scientist».

Ορισμένοι κριτικοί κινηματογράφου στο εξωτερικό είπαν ότι θα ήθελαν να είχαν ξεσκονίσει λίγο τη Φυσική τους προτού δουν την ταινία – σας παρουσιάζουμε λοιπόν έναν οδηγό χωρίς «spoiler» για όλα όσα θα πρέπει να γνωρίζετε βλέποντας το «Interstellar».

Τι είναι αυτή η «σκόνη» που απειλεί τις προμήθειες τροφίμων της Γης;

Ο παράγοντας της καταστροφής είναι ένας βλαβερός μύκητας. Στην ταινία, η οποία εκτυλίσσεται στη Γη στο εγγύς μέλλον, η ασθένεια εξαπλώνεται ραγδαία σε όλον τον κόσμο και έχει ήδη αφανίσει ως σοδειές το σιτάρι και την μπάμια.

Στον πραγματικό κόσμο ασθένειες των φυτών που προκαλούνται από μύκητες αποτελούν πράγματι μια σοβαρή απειλή: μια τέτοια είναι π.χ. η ερυσίβη ή περονόσπορος – η οποία υπήρξε μεταξύ άλλων υπεύθυνη για τον λιμό της πατάτας στην Ιρλανδία – ενώ ένας άλλος μύκητας, ο Ug99, απειλεί σήμερα το σιτάρι.

Ο Νόρμαν Μπόρλογκ, επονομαζόμενος και «πατέρας της Πράσινης Επανάστασης», έχει επισημάνει ότι «ο Ug99 έχει τεράστιες δυνατότητες κοινωνικής και ανθρώπινης καταστροφής».

Ο Κρίστοφερ Νόλαν επηρεάστηκε από την πραγματική οικολογική καταστροφή που προκάλεσαν στη Βόρεια Αμερική στη δεκαετία του 1930 οι αμμοθύελλες (Dust Bowl), οι οποίες «φύσηξαν» και αποξήραναν το πλούσιο και απαραίτητο για τη γεωργία ανώτερο στρώμα χώματος του εδάφους ερημώνοντας τεράστιες εκτάσεις και προκαλώντας πείνα και μαζικές εκτοπίσεις πληθυσμών – μια κατάσταση η οποία θα μπορούσε να επαναληφθεί με την ξηρασία που πλήττει αυτόν τον καιρό τις Ηνωμένες Πολιτείες.

Μην αποθαρρύνεστε όμως. Σκεφτείτε το σλόγκαν της ταινίας: το τέλος της Γης δεν θα είναι το τέλος μας.

Πώς μπορούμε να εξασφαλίσουμε την επιβίωση του ανθρώπινου είδους;

Το να εποικίσουμε τους γειτονικούς μας πλανήτες και τους δορυφόρους τους θα είναι το πρώτο βήμα. Από τη στιγμή που θα έχουμε φθάσει στο καινούργιο σπίτι μας θα χρειαστεί να καλλιεργήσουμε σοδειές (επιστήμονες έχουν ξεκινήσει εδώ και καιρό μελέτες για την ανάπτυξη θερμοκηπίων κατάλληλων για τον Αρη) και να εγκαταστήσουμε έναν βιώσιμο πληθυσμό.

Η καημένη η Αν Χάθαγουεϊ, η οποία παίζει τη μοναδική γυναίκα-αστροναύτη του «Interstellar», την Αμίλια Μπραντ, δεν είναι αναγκασμένη να το κάνει όλο αυτό μόνη της – έχει πάρει μαζί της ένα ολόκληρο φορτίο από κατεψυγμένα ανθρώπινα έμβρυα. Υποθέτουμε και μερικές τεχνητές μήτρες.

Όπως όμως έχει υποστηρίξει ο Στίβεν Χόκινγκ, η μακροπρόθεσμη επιβίωση του είδους μας εξαρτάται από το αν θα αναπτύξουμε τα διαστρικά ταξίδια.

Ακόμη και αν δεν καταστήσουμε τον πλανήτη μας μη κατοικήσιμο ο Ήλιος κάποια στιγμή θα διογκωθεί και θα «καταπιεί» τη Γη. Αυτό δεν θα συμβεί προτού περάσουν 5 δισ. χρόνια, παρ” όλα αυτά ο ήρωας που ενσαρκώνει στην ταινία ο Μάικλ Κέιν – και ο οποίος βασίζεται στον κ. Θορν – επιμένει ότι θα πρέπει να ταξιδέψουμε μέσα από μια σκουληκότρυπα σε έναν άλλον γαλαξία. «Πρέπει να αντιμετωπίσουμε την πραγματικότητα ότι τίποτε στο ηλιακό μας σύστημα δεν μπορεί να μας βοηθήσει» λέει.

Πώς θα μπορούσαμε να ταξιδέψουμε σε πλανήτες πέρα από το ηλιακό μας σύστημα;

Ο δρόμος ως τους κοντινότερους εξωπλανήτες είναι πολύ μακρύς. Οι επιλογές που μας προσφέρονται για να φθάσουμε ως εκεί χωρίς να χρειαστεί να ταξιδεύουμε για χιλιάδες χρόνια είναι περιορισμένες. Η Φυσική δεν μας επιτρέπει να κινηθούμε ταχύτερα από την ταχύτητα του φωτός, μας αφήνει όμως να κόψουμε δρόμο με ορισμένους ριζοσπαστικούς τρόπους.

Ερευνητές της NASA προσπαθούν να αναπτύξουν συστήματα προώθησης με κινητήρες δίνης (warp drives) εμπνευσμένα από το «Σταρ Τρεκ», ακόμη όμως και αν τέτοιου είδους συστήματα επιτευχθούν γιατροί που έχουν εξετάσει το ζήτημα υποστηρίζουν ότι τα ταξίδια του είδους θα είναι μάλλον θανατηφόρα. Αυτό αφήνει μία μόνο βασική επιλογή: τις σκουληκότρυπες.

Οι σκουληκότρυπες είναι υποθετικές σήραγγες μέσα στον χωροχρόνο – προβλέπονται από τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν – οι οποίες συνδέουν τμήματα του Σύμπαντος που βρίσκονται μακριά το ένα από το άλλο.

Μέχρι πρόσφατα οι σκουληκότρυπες εθεωρούντο ένα εξωτικό και μη λειτουργικό περίεργο. Αυτό όμως τώρα έχει αλλάξει. Οι φυσικοί έχουν περιγράψει πώς μπορεί κάποιος να φτιάξει μια σκουληκότρυπα αρκετά μεγάλη ώστε να περάσει από μέσα της ένα μήνυμα (ο Λουκ Μπούτσερ από το Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ προτείνει την τοποθέτηση παράλληλων μεταλλικών πλακών στο κενό του χωροχρόνου) ή ένα διαστημόπλοιο (οι Μπούρκχαρντ Κλάιχαους και Γιούτα Κουντς από το Πανεπιστήμιο του Ολντενμπουργκ στη Γερμανία και η Παναγιώτα Καντή από το Πανεπιστήμιο των Ιωαννίνων έδειξαν ότι για την κατασκευή τους δεν απαιτείται η εξωτική και μάλλον ανύπαρκτη «αρνητική ενέργεια»).

Αμερικανοί και καναδοί επιστήμονες μπόρεσαν μάλιστα να ξανασμίξουν έναν κβαντικό Ρωμαίο και μια κβαντική Ιουλιέτα που οι οικογένειές τους είχαν χωρίσει στέλνοντάς τους σε μακρινά άστρα προτείνοντας μια θεωρία που υποστηρίζει ότι οι σκουληκότρυπες προκύπτουν μέσω της κβαντικής διεμπλοκής.

Μπορούμε ακόμη και να οπτικοποιήσουμε το πώς θα είναι να ταξιδεύουμε μέσα από μια σκουληκότρυπα – ο Αντριου Χάμιλτον, αστροφυσικός από το Πανεπιστήμιο του Κολοράντο στο Μπόλντερ, έχει κάνει ένα σχετικό βίντεο: αν και η παραγωγή του είναι πολύ φθηνότερη από αυτή του «Interstellar», έχει απόλυτα επιστημονική βάση.

Παρ” όλα αυτά δεν πρόκειται να καταφέρουμε να φτιάξουμε σκουληκότρυπες για αρκετό καιρό ακόμη – κάτι τέτοιο απαιτεί έναν εξαιρετικά προηγμένο πολιτισμό. Αν ποτέ κατορθώσουμε να περάσουμε μέσα από μια, ποιος ξέρει τι θα βρούμε βγαίνοντας από αυτήν; Το πλήρωμα του Endurance, του διαστημοπλοίου του «Interstellar», ανακαλύπτει στην άλλη πλευρά ένα ανεπιθύμητο τέρας, μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα.

Ποιοι είναι οι πραγματικοί κίνδυνοι που διατρέχει κάποιος πλησιάζοντας μια μαύρη τρύπα;

Η ωραία μαύρη τρύπα στο «Interstellar» δεν είναι απλώς εκπληκτική ως θέαμα, είναι επίσης επιστημονικά ακριβής. Στην καρδιά μιας μαύρης τρύπας βρίσκεται μια μοναδικότητα (singularity), ένα σημείο άπειρης πυκνότητας.

Αυτή ασκεί τεράστια βαρυτική έλξη, η οποία τραβάει την ύλη προς το μέρος της κάνοντάς τη να στροβιλίζεται μέσα στην τρύπα σε έναν πελώριο στρόβιλο ο οποίος ονομάζεται δίσκος προσαύξησης (accretion disc).

Ο Κιπ Θορν υπολόγισε μαθηματικά τι συμβαίνει στον δίσκο προσαύξησης και ανακάλυψε ότι η έντονη βαρύτητα στρεβλώνει τον δίσκο γύρω από τη μαύρη τρύπα δημιουργώντας τη θεαματική άλω που αποτελεί ένα από τα δυνατά «οπτικά» σημεία της ταινίας. Πρόκειται για ένα καταπληκτικό επίτευγμα.

Αν πέσετε μέσα στη μαύρη τρύπα ή αν βρεθείτε υπερβολικά κοντά στην έντονη βαρύτητά της (και με κάποιον τρόπο επιζήσετε) θα παρατηρήσετε ότι παράξενα πράγματα συμβαίνουν στον χρόνο. Αυτό είναι ένα από τα αγαπημένα θέματα του Κρίστοφερ Νόλαν, το οποίο έχει επίσης χρησιμοποιήσει στην ταινία «Inception», όπου ο χρόνος κινούνταν με διαφορετικές ταχύτητες ανάλογα με την κατάσταση ονείρου στην οποία βρίσκονταν οι ήρωες.

Η στρέβλωση του χρόνου που προκαλεί η βαρύτητα παίρνει μια σπαρακτική διάσταση στον συγκινητικό χωρισμό ανάμεσα στον ήρωα που παίζει ο Μάθιου Μακ Κόναχι, τον Κούπερ, και στη δεκάχρονη κόρη του, την οποία αφήνει πίσω στη Γη.

Οι ηλικίες των δίδυμων αδελφών αστροναυτών Μαρκ και Σκοτ Κέλι απέκλιναν μεταξύ τους κατά περίπου 10 χιλιοστά του δευτερολέπτου όταν ο ένας εξ αυτών έμεινε για ένα διάστημα στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, ο Κούπερ όμως δεν μπορεί να ξέρει πόσων χρόνων θα είναι η κόρη του αν ποτέ γυρίσει ξανά στη Γη.

Ο Μάθιου Μακ Κόναχι έχει δηλώσει πως το γεγονός ότι ήταν μακριά από τη δική του κόρη τον έκανε να νιώσει ακόμη εντονότερα αυτό το συναίσθημα. «Κάτι τέτοιο συμβαίνει συνεχώς, είτε όταν αφήνεις τα παιδιά σου στο σχολείο είτε όταν πηγαίνουν διακοπές» είπε. «Αυτή είναι η πιο ακραία μορφή του. Είναι ένας πατέρας που φεύγει για πολύ καιρό. Το εισιτήριο της επιστροφής του δεν είναι εγγυημένο».

Πηγή: Το Βήμα science