Cooper spadne do černé díry, ocitne se za knihovnou v dětském pokoji své dcery a posílá jí vzkazy pohybem vteřinové ručičky. Takový konec filmu Interstellar zní jako pohádka. Jenže simulace černé díry, do které padá, vyšla v únoru 2015 jako vědecká studie v recenzovaném fyzikálním časopise a jeden z jejích autorů dostal o dva roky později Nobelovu cenu. Tentýž fyzik zároveň nahlas řekl, která část finále je ověřená věda a která jen sázka.
Černá díra z filmu prošla stejnou kontrolou jako běžný fyzikální výzkum
Studie s názvem Gravitational Lensing by Spinning Black Holes in Astrophysics, and in the Movie Interstellar vyšla 13. února 2015 v časopise Classical and Quantum Gravity. Podepsali ji tři lidé z trikového studia Double Negative, vědecký šéf Oliver James, vedoucí počítačové grafiky Eugénie von Tunzelmann a vedoucí vizuálních efektů Paul Franklin. Čtvrtým autorem je teoretický fyzik Kip Thorne, u filmu výkonný producent a vědecký konzultant. Text popisuje program DNGR, který podle rovnic obecné relativity sleduje, jak gravitace rotující černé díry ohýbá paprsky světla. Kód vznikal zhruba rok pod vedením Thorna a Jamese.
Černá díra Gargantua se ve filmových simulacích otáčí na 99,9 procenta maximální možné rychlosti. Studie ale nestojí jen na filmu. Hlavní část zkoumá, jak se světlo ohýbá pro kameru, která je přímo u černé díry, a ne daleko od ní jako ve většině starších prací, a jak v takovém pohledu vznikají a zanikají vícenásobné obrazy hvězd. Kapitolu o akrečním disku, tedy prstenci rozžhavené hmoty kolem díry, autoři sami označili za pasáž bez nových astrofyzikálních poznatků, která může zaujmout spíš fanoušky filmu.
Právě ohyb světla dal Gargantui její typický vzhled. Disk je vidět nad černou dírou, pod ní i před ní, protože gravitace díry jeho světlo stáčí. Úplná novinka to přitom nebyla, podobné obrázky podle APS News, zpravodaje Americké fyzikální společnosti, počítal Jean-Pierre Luminet už v sedmdesátých letech.
Thorne dostal Nobelovu cenu za fyziku v roce 2017 spolu s Rainerem Weissem a Barrym Barishem, a to za rozhodující přínos k detektoru LIGO a k pozorování gravitačních vln. S filmem ta cena přímo nesouvisí. Konec Interstellaru ale stojí právě na gravitaci, a tak má Thornův výklad finále jinou váhu než teorie z fanouškovských fór. Druhá společná studie tvůrců a Thorna, o průchodu červí dírou, vyšla v časopise American Journal of Physics.
Jedno zkreslení si tvůrci dovolili schválně
Ani filmová Gargantua není přesně taková, jakou ji spočítal kód. Kvůli Dopplerovu jevu by u skutečné rotující černé díry měla jedna strana disku modřejší barvu a byla by mnohem jasnější, druhá by byla červenější a tmavší. Thorne v rozhovoru pro APS News vysvětlil, že běžné publikum by z takového obrazu bylo úplně zmatené. „Takže padlo vědomé rozhodnutí Dopplerův posun vynechat,“ řekl. Totéž uvádí i mezinárodní projekt Event Horizon Telescope v odpovědích na otázky veřejnosti.
Tahle výjimka je vidět právě proto, že jinak platila přísná pravidla. Thorne na prvním setkání s režisérem Christopherem Nolanem navrhl dvě zásady: nic ve filmu nesmí porušit pevně ustavené fyzikální zákony a všechny spekulace, i ty divoké, musí vycházet ze skutečné vědy. Podle IMDb pak strávil dva týdny tím, že Nolanovi rozmlouval nápad s cestováním rychleji než světlo.
Data z černé díry řadí Thorne mezi spekulace
Ve finále se Cooper po pádu do Gargantuy ocitne v teseraktu, čtyřrozměrné obdobě krychle, a skrz knihovnu vidí do pokoje dcery Murph. Pochopí, že on sám byl „duchem“ z jejího dětství. Morseovou abecedou vyťuká „zůstaň“, v prachu na podlaze zakóduje souřadnice základny NASA a nakonec pohybem vteřinové ručičky na Murphiných hodinkách předá kvantová data. Ta posbíral TARS uvnitř černé díry a Murph podle nich dořeší gravitační rovnici.
Thorne ve své knize The Science of Interstellar značí každou myšlenku filmu jako pravdu, kvalifikovaný odhad, nebo spekulaci, a právě tohle rozlišení chtěl podle vlastních slov naučit i veřejnost. Pravda podle něj musí stát na dobře ustavených fyzikálních zákonech. Prostor vyšších dimenzí, kterému film i fyzici říkají bulk, je pro něj kvalifikovaný odhad, a k tomu dodává: „Zdaleka si nejsme jisti, že bulk vůbec existuje.“ Zákony kvantové gravitace, které TARS z nitra díry vytáhne, řadí mezi spekulace. Pro Coopera se z odhadu stane pravda až ve chvíli, kdy v teseraktu skutečně visí.
Samotný tvar teseraktu vybral Nolan. Jak Thorne řekl v podcastu StarTalk, který moderuje Neil deGrasse Tyson, režisér chtěl čtyřrozměrnou krychli, ne čtyřrozměrnou kouli. Co se v ní fyzikálně odehrává, podle Thorna divák z filmu nepozná, dokud si nepřečte jeho knihu.
Gravitace jako posel je nejodvážnější sázka finále
Celý konec drží pohromadě jediný předpoklad, totiž že gravitace dokáže nést zprávu přes dimenze i čas. Thorne to v knize rozvádí přes gravitační anomálie, kterými se bytosti z bulku ve vzdálené budoucnosti pokoušejí domluvit s lidmi 21. století. Podle shrnutí knihy na blogu Scotta Aaronsona Thorne zároveň připomíná, že žádná přesvědčivá gravitační anomálie se na Zemi nikdy nepozorovala. Samotné anomálie a jejich využití označuje za poměrně extrémní spekulaci.
Proto má Thornovo jméno pod Gargantuou větší cenu, než se na první pohled zdá. Část filmu, kterou šlo spočítat, se spočítat nechala a obstála v odborném časopise. Část, kterou spočítat nejde, Thorne nevydává za vědu, ale pojmenuje ji jako sázku a řekne, z jaké teorie vychází. Nobelovu cenu přitom dostal za pozorování gravitačních vln, kdežto finále filmu chce po gravitaci o krok víc a posílá jejím prostřednictvím vzkaz do minulosti.
Finále věnuje Thornova kniha dvě samostatné kapitoly, o teseraktu a o posílání vzkazů do minulosti, obě v části o vyvrcholení filmu. Právě tam Thorne popisuje, jak se teserakt a vzkazy dceři podle něj dají vyložit. Film byl nominován na pět Oscarů a ten za vizuální efekty, postavené na kódu z recenzované studie, získal.
