Интерстеллар и физика
Nov. 18th, 2014 12:55 am![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
krazzzer.livejournal.com posting in ![[community profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/community.png){kind=small}
engineering_ruОригинал взят у ![[livejournal.com profile]](https://www.dreamwidth.org/img/external/lj-userinfo.gif)
krazzzer в Интерстеллар и физика
krazzzer в Интерстеллар и физикаКак кино "Интерстеллар" великолепен. Это на моей памяти первая драма, которая завязана на проблемах пространства-времени. В условиях заданного мира все очень логично и связно, ни одна сюжетная линия не провисает, все шнурочки заправлены. Это потом все приестся, а сейчас очень даже смотрибельно.
Но это с точки зрения кино, а вот с точки зрения науки все не так радужно.
Ну что же, давайте глянем...
1. Грибок. Тот самый грибок, который в кино не только поел пшеницу с картошкой и подбирается к кукурузе (интересно, как это вообще возможно), но и сжирает азот воздуха...
Вот что я скажу - сейчас биологи молятся, чтобы такой азотный грибок появился.
Дело в том, что растения строят свою клетчатку с целлюлозой не только из воды и углекислого газа. Растениям еще нужен азот, фосфор и кучу
микроэлементов. Но азота нужно много и поэтому сейчас одно из главных удобрений это селитра.
И тут проблема - азот ну очччень не любит связанного состояния. А растения не любят его связывать, потому что слишком затратно энергетически, на связывание одного грамма атмосферного азота требуется 10 грам глюкозы. Поэтому сами растения это не делают, это делают разве что клубеньковые бактерии. Ну и еще при гниении органики образовывается аммиак, который много проще бактериям связывать (перегной поэтому удобрение).
Естественно, натуральной селитры не хватает. И, естественно, человек придумал химическую, для которой нужен цикл Габера, который работает при температуре 500 градусов и давлении в 300 атмосфер. И в котором для производства 1 тонны аммиака требуется энергия сжигания 4-х тонн нефти.
И тут... какой-то грибок.. на пустом месте... Да за этот связанный азот ему нужно памятник поставить!
Хочу такой грибок, я с ним стану миллиардером через пару лет!!
Так что если бы такой грибок появился - то тут же вывели бы растения, резистентные к нему.
И были бы фермы, на которых он плодится, и фермы, которые используют результаты его жизнедеятельности.
Сельское хозяйство получило бы такой толчок, которого не было со дня открытия селитры как удобрения!
Нефть перестали бы качать, все перешли бы на биодизель из рапса, который бы в цене сильно упал. И да - ездили бы все не на электромобилях, а на таких вот старых пикапах, как в кино. И, возможно, даже глобальное потепление бы закончилось, потому что растения резко бы разрослись и пожрали бы углекислый газ из атмосферы. Планета была бы не пустыней - планета превратилась бы в сплошные джунгли!
И еще один побочный эффект. Те пыльные бури и та пыль, которая показана в фильме, состояла бы из селитры и клеток погибших грибков. До рецепта черного пороха не хватает только серы, но и это, поверьте, вспыхивать будет со страшной силой.
Вывод: такой грибок будет скорее благом, чем злом.
2. Космический полет более-менее вменяемо показан до прибытия к сингулярности возле Сатурна.
Вопросы, кто строил сам корабль и поддерживал его на орбите вокруг Земли, оставляем за кадром, в конце концов ничего принципиально невозможного тут нет.
Но вот за сингулярностью...
Туда улетело 12 кораблей. И, как выясняется, каждый полетел к своей звездной системе. Они что там, на расстоянии Луны от Земли??
Каким образом они на химическом топливе так быстро добрались к другим звездам, если тут до несчастной Альфа Центавра (всего 4.7 световых года) никак не достаться? При этом отправилась не одна экспедиция, а 12? При этом корабль, который с нашими героями прилетел с Земли, побывал в трех звездных системах??
И что самое интересное - на третью систему он добрался на остатках топлива, отложенных для обратного полета (то есть от Сатурна на Землю).
Это, вообще, как???
Там за сингулярностью законы физики иные? Химический двигатель тянет круче фотонного?
Вывод: для того, чтобы провести исследовательский полет, который произошел до начала фильма, нужны были технологии, полученные в конце фильма.
3. Но это еще не все. На первой водяной планете сила тяжести 1.3g. И тут вступает в дело формула Циолковского о массе ракеты. Ведь на любой
планете удельный импульс химического двигателя мало меняется, а первая космическая заметно возрастает. 1.3g близко к ситуации, когда конструктивно такую громадную ракету просто невозможно построить.
И что?
Вместо гигантского ракето-носителя, в несколько раз больше современных ракет, мы видим копеечную игрушку у которой "вода в дюзы затекла"!
Ну как, как такая мелкая хреновина на химическом топливе может выйти на орбиту вообще где-нибудь?
Но и это не все. Планета ведь находится очень близко к черной дыре, и чтобы не только выйти на ее орбиту, но и в конце вообще уйти от черной дыры, нам нужно набрать третью космическую. А она для условий, когда тяготение сжимает семь лет до одного часа... Мне страшно представить, какая нужна скорость. Да там ракета нужна размером со всю эту планету!!
Не верите? Ну тогда чуть посчитаем. Замедление времени 7 лет за один час это замедление времени в чуть больше чем 61 тысячу раз.
Следовательно, для того чтобы уйти оттуда, скорость должна быть больше, чем 0.9999999 скорости света.
Но и это не все.
НИКАКАЯ планета в этих условиях не уцелеет. Просто потому, что время на ее стороне, обращенной к черной дыре будет идти в разы медленней, чем на стороне, противоположной черный дыре. Ее разорвет просто во время первого оборота.
Вывод: Замедление времени 7 лет за час настолько чудовищно, что его не выдержит ни планета, ни корабль. И не существует никакой возможности вернуться с того места, где настолько медленно течет время.
4. Когда герои сидели на первой планете и проскакивали семь лет за час, на большом космическом корабле время шло как надо.
Мне вот интересно - а на каком расстоянии корабль должен был находится от планеты? Световой год? Два световых года?
Это же черная дыра, там чудовищная гравитация!
Вывод: Создатели фильма просто брали правильные физические законы, но никто не удосужился посчитать числа, которые должны были получиться при тех вводных.
5. На второй планете нет поверхности. Она все состоит из замерзшего аммиака и прочей мути.
Однако, на ней сильные ветра. А на дюнах - явные следы эрозии, понятно что временами теплеет и какие-то вещества там превращаются в жидкости.
Так вот - эти ветра рано или поздно посдували бы это все в кучу и за считанные миллионы лет образовалась бы классическая поверхность.
Гравитация бы постаралась, никуда бы не делись.
Вывод: Все тела в космосе стремятся к шарообразности, даже комета Чурюмова-Герасименко. Но режиссерам не дают спать спокойно висячие сады Аватара.
6. Ну и очень порадовал эпизод, когда корабль сбрасывал в горизонт событий робота и главного героя.
Тут возникает несколько интересных вопросов.
Я даже не буду разбирать ситуацию, что твердое тело в цельном виде не может приблизится к горизонту событий. При этом "в НЕ цельном виде" это чтобы не то, чтобы на атомы разорвало, а с атомов электроны посдувало (гуглим "спагеттификация").
Вопрос в том, что горизонт событий - это орбита, на которой первая космическая будет равна скорости света. Свет при этом вырваться не может - вот и "черная дыра". Соответственно, на той орбите, которая показана в фильме, скорость корабля на орбите будет... ну скажем 0.999999999999 световой. А чтобы уйти от этой дыры (что корабль и сделал), соответственно, нужно больше.
0.99999999999 скорости света на химическом топливе? Вы шутите?
Да плевать на какой скорости, разве это вообще возможно для макроскопического объекта, а не протона в ускорителе??
Но интересно другое - а какое замедление времени будет при такой скорости? Семь лет за один час - мелочь. Есть подозрение, что по возвращению главный герой будет выглядеть примерно как для нас живой динозавр. Но беспокоится не стоит, кормить его в зоопарке будут хорошо.
Вывод: Фильм построен на замедлении времени, но самое основное замедление времени из сценария почему-то выпало. Как всегда, не удосужились посчитать реальные цифры.
P.S. Я бы это все не писал, если бы "Интерстеллар" не продвигали как "научно верное кино", у него не было бы научного консультанта (Кип Торн) и даже не снимали ролики на эту тему, например:
Или вот, где про физику в фильме рассказывает директор планетария в Нью-Йорке:
P.P.S. Я не замечал мелкие нестыковки. Например, как человек, надышавшийся аммиаком через полминуты будет вести космический корабль? Что за анабиоз в воде комнатной температуры? Как живые организмы выжили возле аккреционного диска черной дыры?
В конце концов, герои могут быть ГМО-организмами, только внешне похожими на людей. :D
Я поднимал только вопросы, на которые просто ОБЯЗАН был ответить Кип Торн, как научный консультант. Деньги-то ему наверняка уплачены.
Но это с точки зрения кино, а вот с точки зрения науки все не так радужно.
Ну что же, давайте глянем...
1. Грибок. Тот самый грибок, который в кино не только поел пшеницу с картошкой и подбирается к кукурузе (интересно, как это вообще возможно), но и сжирает азот воздуха...
Вот что я скажу - сейчас биологи молятся, чтобы такой азотный грибок появился.
Дело в том, что растения строят свою клетчатку с целлюлозой не только из воды и углекислого газа. Растениям еще нужен азот, фосфор и кучу
микроэлементов. Но азота нужно много и поэтому сейчас одно из главных удобрений это селитра.
И тут проблема - азот ну очччень не любит связанного состояния. А растения не любят его связывать, потому что слишком затратно энергетически, на связывание одного грамма атмосферного азота требуется 10 грам глюкозы. Поэтому сами растения это не делают, это делают разве что клубеньковые бактерии. Ну и еще при гниении органики образовывается аммиак, который много проще бактериям связывать (перегной поэтому удобрение).
Естественно, натуральной селитры не хватает. И, естественно, человек придумал химическую, для которой нужен цикл Габера, который работает при температуре 500 градусов и давлении в 300 атмосфер. И в котором для производства 1 тонны аммиака требуется энергия сжигания 4-х тонн нефти.
И тут... какой-то грибок.. на пустом месте... Да за этот связанный азот ему нужно памятник поставить!
Хочу такой грибок, я с ним стану миллиардером через пару лет!!
Так что если бы такой грибок появился - то тут же вывели бы растения, резистентные к нему.
И были бы фермы, на которых он плодится, и фермы, которые используют результаты его жизнедеятельности.
Сельское хозяйство получило бы такой толчок, которого не было со дня открытия селитры как удобрения!
Нефть перестали бы качать, все перешли бы на биодизель из рапса, который бы в цене сильно упал. И да - ездили бы все не на электромобилях, а на таких вот старых пикапах, как в кино. И, возможно, даже глобальное потепление бы закончилось, потому что растения резко бы разрослись и пожрали бы углекислый газ из атмосферы. Планета была бы не пустыней - планета превратилась бы в сплошные джунгли!
И еще один побочный эффект. Те пыльные бури и та пыль, которая показана в фильме, состояла бы из селитры и клеток погибших грибков. До рецепта черного пороха не хватает только серы, но и это, поверьте, вспыхивать будет со страшной силой.
Вывод: такой грибок будет скорее благом, чем злом.
2. Космический полет более-менее вменяемо показан до прибытия к сингулярности возле Сатурна.
Вопросы, кто строил сам корабль и поддерживал его на орбите вокруг Земли, оставляем за кадром, в конце концов ничего принципиально невозможного тут нет.
Но вот за сингулярностью...
Туда улетело 12 кораблей. И, как выясняется, каждый полетел к своей звездной системе. Они что там, на расстоянии Луны от Земли??
Каким образом они на химическом топливе так быстро добрались к другим звездам, если тут до несчастной Альфа Центавра (всего 4.7 световых года) никак не достаться? При этом отправилась не одна экспедиция, а 12? При этом корабль, который с нашими героями прилетел с Земли, побывал в трех звездных системах??
И что самое интересное - на третью систему он добрался на остатках топлива, отложенных для обратного полета (то есть от Сатурна на Землю).
Это, вообще, как???
Там за сингулярностью законы физики иные? Химический двигатель тянет круче фотонного?
Вывод: для того, чтобы провести исследовательский полет, который произошел до начала фильма, нужны были технологии, полученные в конце фильма.
3. Но это еще не все. На первой водяной планете сила тяжести 1.3g. И тут вступает в дело формула Циолковского о массе ракеты. Ведь на любой
планете удельный импульс химического двигателя мало меняется, а первая космическая заметно возрастает. 1.3g близко к ситуации, когда конструктивно такую громадную ракету просто невозможно построить.
И что?
Вместо гигантского ракето-носителя, в несколько раз больше современных ракет, мы видим копеечную игрушку у которой "вода в дюзы затекла"!
Ну как, как такая мелкая хреновина на химическом топливе может выйти на орбиту вообще где-нибудь?
Но и это не все. Планета ведь находится очень близко к черной дыре, и чтобы не только выйти на ее орбиту, но и в конце вообще уйти от черной дыры, нам нужно набрать третью космическую. А она для условий, когда тяготение сжимает семь лет до одного часа... Мне страшно представить, какая нужна скорость. Да там ракета нужна размером со всю эту планету!!
Не верите? Ну тогда чуть посчитаем. Замедление времени 7 лет за один час это замедление времени в чуть больше чем 61 тысячу раз.
Следовательно, для того чтобы уйти оттуда, скорость должна быть больше, чем 0.9999999 скорости света.
Но и это не все.
НИКАКАЯ планета в этих условиях не уцелеет. Просто потому, что время на ее стороне, обращенной к черной дыре будет идти в разы медленней, чем на стороне, противоположной черный дыре. Ее разорвет просто во время первого оборота.
Вывод: Замедление времени 7 лет за час настолько чудовищно, что его не выдержит ни планета, ни корабль. И не существует никакой возможности вернуться с того места, где настолько медленно течет время.
4. Когда герои сидели на первой планете и проскакивали семь лет за час, на большом космическом корабле время шло как надо.
Мне вот интересно - а на каком расстоянии корабль должен был находится от планеты? Световой год? Два световых года?
Это же черная дыра, там чудовищная гравитация!
Вывод: Создатели фильма просто брали правильные физические законы, но никто не удосужился посчитать числа, которые должны были получиться при тех вводных.
5. На второй планете нет поверхности. Она все состоит из замерзшего аммиака и прочей мути.
Однако, на ней сильные ветра. А на дюнах - явные следы эрозии, понятно что временами теплеет и какие-то вещества там превращаются в жидкости.
Так вот - эти ветра рано или поздно посдували бы это все в кучу и за считанные миллионы лет образовалась бы классическая поверхность.
Гравитация бы постаралась, никуда бы не делись.
Вывод: Все тела в космосе стремятся к шарообразности, даже комета Чурюмова-Герасименко. Но режиссерам не дают спать спокойно висячие сады Аватара.
6. Ну и очень порадовал эпизод, когда корабль сбрасывал в горизонт событий робота и главного героя.
Тут возникает несколько интересных вопросов.
Я даже не буду разбирать ситуацию, что твердое тело в цельном виде не может приблизится к горизонту событий. При этом "в НЕ цельном виде" это чтобы не то, чтобы на атомы разорвало, а с атомов электроны посдувало (гуглим "спагеттификация").
Вопрос в том, что горизонт событий - это орбита, на которой первая космическая будет равна скорости света. Свет при этом вырваться не может - вот и "черная дыра". Соответственно, на той орбите, которая показана в фильме, скорость корабля на орбите будет... ну скажем 0.999999999999 световой. А чтобы уйти от этой дыры (что корабль и сделал), соответственно, нужно больше.
0.99999999999 скорости света на химическом топливе? Вы шутите?
Да плевать на какой скорости, разве это вообще возможно для макроскопического объекта, а не протона в ускорителе??
Но интересно другое - а какое замедление времени будет при такой скорости? Семь лет за один час - мелочь. Есть подозрение, что по возвращению главный герой будет выглядеть примерно как для нас живой динозавр. Но беспокоится не стоит, кормить его в зоопарке будут хорошо.
Вывод: Фильм построен на замедлении времени, но самое основное замедление времени из сценария почему-то выпало. Как всегда, не удосужились посчитать реальные цифры.
P.S. Я бы это все не писал, если бы "Интерстеллар" не продвигали как "научно верное кино", у него не было бы научного консультанта (Кип Торн) и даже не снимали ролики на эту тему, например:
Или вот, где про физику в фильме рассказывает директор планетария в Нью-Йорке:
P.P.S. Я не замечал мелкие нестыковки. Например, как человек, надышавшийся аммиаком через полминуты будет вести космический корабль? Что за анабиоз в воде комнатной температуры? Как живые организмы выжили возле аккреционного диска черной дыры?
В конце концов, герои могут быть ГМО-организмами, только внешне похожими на людей. :D
Я поднимал только вопросы, на которые просто ОБЯЗАН был ответить Кип Торн, как научный консультант. Деньги-то ему наверняка уплачены.
![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
no subject
Date: 2014-11-18 07:37 am (UTC)Смотрел на английском, но по непонятной мне причине разобрать бухтение про грибок в начале фильма было трудно. Напишу с конца.
1. "Законы физики" не существуют в природе. В природе существует некая структура, которую законы физики пытаются описывать математически, и в результате всегда получается апроксимация. У Ньютона была одна апроксимация, у Эйнштейна другая, а состыковать КМ и ТО до сих пор не могут. В сингулярности КМ и ТО объединены -- сделайте для себя вывод "за пределами" ли это законов физики, или ещё "перед".
2. К звёздам корабли полетели через червоточину. Гуглите wormhole. Это гипотеза, поэтому она стерпит абсолютно всё, вплоть до полётов через неё в одном скафандре -- никто не сможет доказать что это невозможно, потому что пункт 1.
3. Про двигатель корабля. В фильме не сказано что он химический, а минимально знакомым с темой заранее известно что он не химический, а значит ядерный. Других вариантов нет. Если хотите, пусть он будет ядерным газофазным -- вполне достаточно, чтобы так летать. Ему нужно неядерное рабочее тело, которое и можно считать пределом времени его работы в фильме.
Дальше писать не стану, лучше вы начните читать про всё что вас смутило, начиная с чёрных дыр. Гравитация не мешает звёздам летать вокруг них. А звёзды -- это такие шарики из газа и плазмы, которые при малейшей возможности разлетелись бы во все стороны, но своя собственная гравитация держит их и позволяет светить триллионы лет. Твёрдые планеты гораздо прочнее механически, хотя и слабее гравитационно. Вот вам реальные шарики вокруг сингулярности:
no subject
Date: 2014-11-18 08:49 am (UTC)no subject
Date: 2014-11-18 09:12 am (UTC)>>Приливные силы около горизонта событий значительно слабее из-за того, что центральная сингулярность расположена так далеко от горизонта, что гипотетический космонавт, путешествующий к центру чёрной дыры, не почувствует воздействия экстремальных приливных сил до тех пор, пока не погрузится в неё очень глубоко.
Так что герой фильма вполне мог свалиться туда и наблюдать некторое время, если не брать во внимание излучение от аккреционного диска
no subject
Date: 2014-11-18 09:43 am (UTC)no subject
Date: 2014-11-18 09:43 am (UTC)2.К главной черной дыре они полетели через червоточину, но посетили там ТРИ звездные системы. На химических двигателях. Не подскажите как?
3. В фильме отчетливо слышен крик главного героя "подавай кислород". Если это не химический двигатель, то что?
НО! Если двигатель ядерный, то что у него служит реактивной массой? Ему же за пределами планеты требовалось набрать вторую космическую, чтобы хотя бы с орбиты планеты выйти на орбиту дыры (где его ждет основной корабль)
no subject
Date: 2014-11-18 10:36 am (UTC)И ещё раз повторю: не нужно придираться к каждой мелочи -- научная фантастика невозможна без допущений, и если вас это беспокоит, есть жанр "почти реальности", где допущений минимум. Меня вот напрягло что камеры криосна в космическом корабле облеплены кафельной плиткой(!). Напрягло, но быстро отпустило -- этот пустяк не причина лишать себя удовольствия от фильма.
no subject
Date: 2014-11-18 10:56 am (UTC)Реактивную массу никто не отменял.
А учитывая, что скорость надо набрать адскую, то где эта масса?
P.S. Никто не запрещал актеру кричать "пускайте плазму", но он кричал именно "пускайте кислород", за что сейчас пинаем.
no subject
Date: 2014-11-18 03:04 pm (UTC)Но разве это делает фантастику Лема менее научной и менее значимой?
Умейте делать допущения. Будьте немного снисходительней.
Научной фантастики такого уровня не было очень давно.
Возможно, в этот жанр теперь придут серьезные деньги и в него будут вкладываться охотнее.
И меня, например, дико радует тот факт, что фильм окупился и заслужил высокий рейтинг.
Рейтинг, на мой взгляд, абсолютно оправдан.
Это - исследовательская фантастика. Фантастика, которая, как казалось, похоронена кучей комиксоидного или псевдонаучного шлака.
no subject
Date: 2014-11-18 03:07 pm (UTC)У Лема он садится на бороводороде, но не взлетает. Потому что Лем знал, что взлететь на нем не получится, а режиссер Интерстеллара нет.
P.S. Фильм действительно хороший и смотрибельный. Вот только что мешало им при той же картинке озвучить другие допущения? Ну вот чуть-чуть повыбрасывать совсем левые невозможности?
no subject
Date: 2014-11-18 03:16 pm (UTC)Как астронавты прилетают на тот же Солярис, вообще - загадка. Лем не загоняется особо на эту тему.
Прилетают, и все тут..
А обьяснение, что океан удерживает орбиту Соляриса стабильной в двойной звездной системе, согласитесь, вообще не выдерживает никакой критики.
Но мы же не морщимся. Мы читаем.
Просто потому, что книга совсем о другом. О внеземной жизни. О ее чуждости нам. Это философия. Размышления.
И что же. Несмотря на все условности, это, одно из величайших произведений НФ.
Вот и фильм, он ведь не о звездолетах или черной дыре. Он совсем о другом.
no subject
Date: 2014-11-18 03:31 pm (UTC)А тут - сказали "а" (запуск на орбиту трехступенчатой ракеты), так не надо говорить "б" (взлет с 1.3g на мелком самолетике).
Нарушена логика ВНУТРИ повествования.
Разница небольшая, но существенная.
no subject
Date: 2015-01-13 01:21 pm (UTC)"Подавай кислород" - это для продувки сопел.
no subject
Date: 2014-11-18 10:01 am (UTC)no subject
Date: 2014-11-18 10:28 am (UTC)no subject
Date: 2014-11-18 10:59 am (UTC)no subject
Date: 2014-11-18 11:14 am (UTC)no subject
Date: 2015-04-24 05:48 pm (UTC)no subject
Date: 2014-11-18 11:15 am (UTC)no subject
Date: 2014-11-18 11:41 am (UTC)no subject
Date: 2014-11-18 12:07 pm (UTC)no subject
Date: 2014-11-18 12:41 pm (UTC)