Интерстеллар: наука за кадром

Чтобы гравитация в нашей Вселенной с высокой точностью подчинялась ньютоновскому закону обратных квадратов, наша брана должна быть заключена между двух ограничительных бран с AdS-слоем между ними (см. главу 23). Однако ограничительные браны находятся под давлением[77] и подвержены короблению, словно игральные карты, зажатые между пальцев (рис. 23.8). Согласно теории относительности, все будет именно так, а не иначе.

Если этому короблению ничего не препятствует, произойдет столкновение ограничительных бран с нашей браной — с нашей Вселенной (рис. 25.6)[78]. И Вселенная неизбежно погибнет!

Очевидно, что наша Вселенная не разрушилась, отмечает профессор в Кип-экстраполяции. Значит, что-то должно предохранять ограничительные браны от коробления. Единственное, что, по мнению профессора, подходит для этого, — поля балка. Как только ограничительная брана начинает прогибаться, поля балка должны каким-то образом на нее воздействовать, возвращая ей прямизну.

^{Рис. 25.6. Столкновение бран}

^{Рис. 25.7. Уравнение профессора Брэнда} 

И наконец, уравнение профессора!

Законы физики описываются языком математики. Еще до того, как Купер встретил профессора Брэнда (в Кип-версий), профессор пытался составить математическое описание полей балка и их проявлений — того, как они порождают аномалии, как изменяют гравитационную постоянную G в нашей Вселенной, как удерживают червоточину открытой и как защищают нашу брану от столкновений.

Составляя это описание, профессор руководствовался данными наблюдений, собранных его командой, и эйнштейновскими законами физики, расширенными на пятое измерение.

Профессор выразил все свои идеи в одном уравнении, «том самом» уравнении, которое он записал на одной из досок в своем кабинете (рис. 25.7)[79]

. Купер видит это уравнение во время первого визита в NASA, и оно все там же десятки лет спустя — когда Мёрф выросла, стала выдающимся физиком и помощницей профессора.

Для подобных уравнений применяют термин «действие». Есть хорошо известная (физикам) математическая процедура — взять действие и вывести все следующие из него неквантовые физические законы. Из уравнения профессора, в сущности, можно вывести абсолютно все неквантовые законы. Но чтобы это были верные законы — законы, безошибочно описывающие, как возникают аномалии, как червоточина остается открытой, как изменяется G и что защищает Вселенную, — уравнение должно иметь надлежащую математическую форму. Профессор не знает, что это за форма. Он пытается угадать. Он делает обоснованные предположения, но это тем не менее лишь предположения.

Его уравнение содержит множество членов (таких, как U(Q), Н_ij(Q), W_ij и М (поля стандартной модели)), значение которых неизвестно (рис. 25.7). Эти члены касаются природы силовых линий полей балка, того, как они влияют на нашу брану и как поля нашей браны влияют на них. (Более подробные разъяснения см. в приложении

«Некоторые технические примечания» в конце книги.)

Когда профессор и его сотрудники говорят «решить уравнение», в Кип-версий они имеют в виду две вещи. Во-первых, выяснить значения всех этих U(Q), Н_ij(Q), W_ij и М. Во-вторых, вывести из уравнения все необходимые сведения о нашей Вселенной, об аномалиях и, что особенно важно, о том, как управлять аномалиями, чтобы эвакуировать людей с Земли.

Когда персонажи фильма говорят «решить гравитацию», они подразумевают то же самое.

Ближе к концу фильма мы видим, как постаревший профессор и повзрослевшая Мёрф пытаются решить его уравнение перебором вариантов. На досках перед ними — перечень возможных значений для неизвестных величин (я записал там эти значения прямо перед началом съемок, рис. 25.8 и 25.9). Затем, в Кип-версий, Мёрф вводит каждый из вариантов в сложную компьютерную программу, написанную специально ради этого.

^{Рис. 25.7. Я записываю варианты значений для членов уравнения на доске профессора}

^{Рис. 25.7. Мёрф изучает перечень вариантов (Кадр Из «Интерстеллар», с разрешения «Уорнер Бразерс».)} 

Программа, пользуясь введенным значением, показывает, какие законы следуют в этом случае из формулы профессора, а также как при этом должны себя вести гравитационные аномалии.

В Кип-версий ни одна из попыток не дает поведения аномалий, хотя бы немного похожего на наблюдаемые. Однако в фильме профессор и Мёрф упорно продолжают действовать методом перебора: берут вариант, смотрят на результат, отметают вариант, переходят к следующему и т. д., пока не выбьются из сил. И на следующий день — то же самое.