Er vitenskapen bak «Interstellar» troverdig? Vi ser nærmere på høstens storfilm

Filter-skribenter bidrar, gjennom Filters søsterselskap Newslab, med tekster om populærkultur og vitenskap på bloggen til National Geographic Channel, og siden vi syns det er godt stoff republiserer vi enkelte av artiklene her. Men obs: Filter tar ikke penger for å promotere National Geographic, dette er bare snakk om ren stoffutveksling.

—-

«Interstellar» hadde endelig premiere forrige helg. Det er en film som har all rett til å kalles nettopp «science fiction» – som tar vitenskapen seriøst og til og med bruker den aktivt for å drive handlingen og konflikten fremover.

I alle fall til et visst punkt. Her er vitenskapen bak en av årets definitivt største filmer.

NB: I første del av artikkelen vil vi unngå spoilere så langt det er mulig, utenom premisset for filmen, eller ting som blir avslørt i traileren. Deretter leser du videre på eget ansvar. Vi sier ifra.

I «Interstellar» er planeten vår i ferd med å bli ubeboelig. Sand og støv feier over de tørre landskapene, avlingene feiler. Menneskene er nødt til å se seg om etter et nytt hjem.

Eks-piloten og ingeniøren Cooper (Matthew McConaughey) blir dratt inn i en plan for å utforske beboelige planeter i en fjern galakse, som han og en liten gruppe astronauter skal nå gjennom et ormehull. Han må etterlate barna sine på jorda – men lover å komme tilbake.

Vitenskapelige teorier som relativitet, tidsdilatasjon, ormehull og svarte hull er helt sentrale i filmen. Her scorer «Interstellar» flust med poeng i vår bok, idet filmen viser at virkeligheten kan være like overraskende og spennende som vår villeste fantasi.

Regissør Christopher Nolan og resten av filmteamet har fått hjelp med vitenskapen av den pensjonerte fysikeren Kip Thorne (se videoen ovenfor). En av verdens fremste eksperter på effektene av Einsteins relativitetsteori.

Han er en mann som gjerne nevnes i samme åndedrag som Stephen Hawking og Carl Sagan. En mann som vet hva han snakker om.

Med hans hjelp har «Interstellar» blitt en film som er lang mer realistisk enn det meste vi ser i science fiction. Likevel er det til syvende og sist kreative hensyn som veier tyngst, ikke realismen. Reaksjonene fra både anmeldere og vitenskapsfolk har vært blandede.

Her er noen av grunnene …

Tidsdilatasjon

Relativitetsteorien er … rar. Spesielt rundt sorte hull. Der skjer det veldig mye merkelig.

«Interstellar» handler i stor grad om de praktiske konsekvensene av teoriene til Einstein. Spesielt viktig er fenomenet tidsdilatasjon, nemlig hvordan tiden forskyves og strekkes under sterke gravitasjonskrefter eller høy akselerasjon. Du kan se en lengre forklaring i videoen ovenfor.

Einstein viste nemlig at rom og tid kan bli sett som to sider av samme sak. Det vi oppfatter som tid er simpelthen ett aspekt av den firedimensjonale «romtiden». En konsekvens er at tiden bokstavelig talt er relativ.

Det er vanlig å visualisere romtiden som en flat, tøyelig overflate – for eksempel en trampoline. Et massivt objekt, som en stjerne eller et sort hull, har samme effekt på romtiden som en blytung kule vil ha på trampolinen. Stoffet synker ned og strekker seg.

Ikke bare rommet, men tiden strekkes, siden disse henger uløselig sammen. Om du for eksempel passerer nært et sort hull, kan tiden tøyes slik at det du opplever som noen få minutter, kan være dager og år for noen som er lenger unna. Dette er kanskje vanskelig å begripe, men det er ikke bare en vill påstand. Dette er bevist og etablert fakta.

Det er også noe «Interstellar» bruker til full effekt, idet det åpner for en rekke dilemmaer. For hva er vitsen med dette oppdraget om de – fra jordas synspunkt – bruker hundrevis av år, og menneskene dør ut i mellomtiden? Litt mer om dette lenger nede, når vi kan snakke mindre kryptisk.

Romskipet og reisen

Relativitetsteorien sier ikke bare at rom og tid er to sider av samme sak, men at tyngdekraft og akselerasjon også i prinsippet er det samme. Tidsdilatasjon skjer på samme måte enten du er i et gravitasjonsfelt eller i bevegelse.

Det gjør også at astronautene i «Interstellar» slipper å flyte rundt i vektløs tilstand. Skipet som Cooper og de andre bruker på reisen vekk fra jorda er sirkelformet, og spinner om sin egen akse. Denne bevegelsen gjør at astronautene innvendig opplever en tyngdekraft tilsvarende 1G, altså lik jordas overflate.

Dette er fullstendig troverdig. Det er samme prinsipp som om at du kan svinge et glass fullt av vann rundt hodet uten at vannet renner ut (uten at vi anbefaler deg å prøve dette hjemme …).

Et annet aspekt av reisen som er verd å nevne, er at astronautene ved flere anledninger går inn i kryosøvn – de ligger i dvale. Hvorvidt dette er mulig på ekte har vi tatt for oss tidligere i detalj, og det kan du lese om her.

Ormehull

Vi har aldri sett et ormehull i virkeligheten, og kan ikke bevise at de finnes. Men vi kan ikke motbevise dem heller. I filmen har et stabilt ormehull dukket opp utenfor Saturn, og leder til en fjern galakse.

En typisk forklaring – som også blir brukt i filmen – er denne: Se for deg at du setter et merke på hver side av et papirark. Arket representerer romtiden, eller universet slik vi kjenner det. Så lenge arket ligger flatt på bordet er korteste vei fra A til B å trekke en rett linje.

Et papirark er todimensjonalt. Dersom du legger til en tredje dimensjon, om du kan bøye og brette arket, da kan du få punktene til å møtes fysisk. Det er dette som skal skje i et ormehull. Selv om vi kun opplever fire dimensjoner, sier vitenskapen at det kan finnes flere. Et ormehull bøyer romtiden i en høyere dimensjon, og skaper en snarvei mellom to avsides punkter!

En «infographic» om ormehull og andre vitenskapelige fenomener fra «Interstellar» kan du forresten se hos Space.com (obs: spoilere).

Problemet med ormehullet i filmen, ifølge kosmologen J. Richard Gott, er at det ville hatt 100 millioner ganger massen til sola vår! Gravitasjonsfeltet fra hullet ville med andre ord kludret til solsystemet vårt en hel del.

Når det er sagt: Måten det vises er et kunststykke av digitale spesialeffekter. Denne sfæren som forvrenger lys er slik vi forestiller oss at det kan se ut på ekte. Det samme gjelder det sorte hullet og andre himmellegemer i filmen, de er skapt med bemerkelsesverdig kunstnerisk teft og vitenskapelig presisjon.

NB: Herfra er det litt mer risikabelt å lese hvis du vil vite minst mulig om filmen.

Sorte hull

Planetene de besøker i «Interstellar» befinner seg like ved et fiktivt, sort hull ved navn Gargantua. La oss bare si det sånn at de beveger seg svært nært det.

Gargantua er, etter hva vi forstår, et supermassivt sort hull, med 100 millioner ganger massen til sola. Samtidig er det et roterende sort hull. Begge disse tingene, massen og rotasjonen, har konsekvenser for hva som skjer i nærheten.

I alle tilfeller vil du ikke komme for nære ett av disse. Dersom du beveget deg forbi hendelseshorisonten på et sort hull i virkeligheten, venter en forferdelig skjebne med et fabelaktig navn. Nemlig spagettifisering.

Hendelseshorisonten er det punktet der ingenting – ikke en gang lys – kan unnslippe gravitasjonskraften. Sorte hull er ekstremt kompakte, og tidevannskreftene så sterke at dersom du faller inn med bena først, så trekker tyngdekraften mye sterkere på tærne dine enn de gjør på hodet. Resultatet er at du strekkes ut, til en tynn strimmel av partikler, som spagetti. Derav navnet.

Men så ville du nok ikke overlevd frem til da, uansett. I filmen er det sorte hullet omringet av en akkresjonsskive, en disk av materie som spinner hurtig rundt hullet på vei til å bli slukt. Skiven synes faktisk å være kilden til lys og varme for planetene (som i seg selv er fullt mulig). Men dette vil også gjøre skiven ekstremt varm, med en så sterk stråling at romskipet ville bli grillet før det kom frem. Noe vi ikke ser tegn til.

Planetene

Vi sa tidligere at tidsdilatasjon spiller en stor rolle i filmen. Først og fremst er dette et poeng når de skal besøke en planet som ligger svært nære Gargantua, med et så sterkt gravitasjonsfelt at hver time de tilbringer der, tilsvarer syv år på jorda.

Nede på planeten inntreffer ulykken. Mens Connor og de andre prøver å få i gang motorene og komme seg vekk, så passerer mer enn 20 år for astronauten som venter oppe i romskipet. I løpet av denne ene scenen har Coopers barn blitt voksne. Er dette virkelig mulig?

En planet i et slikt enormt gravitasjonsfelt er i utgangspunktet ikke spesielt troverdig. Med en slik tidsdilatasjon, ved et typisk sort hull, måtte planeten befinne seg kliss inntil hendelseshorisonten, og rutsjet ned i gravitasjonshullet som en klinkekule i nedoverbakke. Slukt før du rekker å si «hendelseshorisont».

Men siden Gargantua er et supermassivt, roterende sort hull er ligningen en annen. Det er Phil Plait hos Slate som har plukket opp denne detaljen, en skikkelig luring som Kip Thorne sikkert har pønsket ut. Det er tross alt få som har så god peiling som ham.

Når hullet spinner kjapt, og samtidig er så massivt, kan en planet potensielt gå i en stabil bane i trygg avstand til hendelseshorisonten, og likevel oppleve den ekstreme tidsdelatasjonen vi hører om i filmen.

Det oppsummerer egentlig «Interstellar» godt: På kanten til det utroverdige, men såpass gjennomtenkt og intrikat at det vekker interesse rundt disse spørsmålene, og rundt spennende vitenskap. Da er det en del usannsynligheter vi godt kan tilgi.

Forresten: Kip Thorne selv har sagt at det eneste som virkelig plager ham med filmen, sett fra et vitenskapelig perspektiv, er når de besøker en annen av planetene og kolliderer med en sky av is.

– Jeg tror ikke is er sterkt nok til å lage slike strukturer. Men hvis dette er den groveste overtredelsen av en fysisk lov i filmen, så synes jeg de har gjort en veldig, veldig god jobb, sier han.

«Interstellar» går på kino nå.