Die teoretiese astrofisikus Kip Thorne werk saam met Jessica Chastain aan die stel Interstellar(Krediet: Kip Thorne via Wired Magazine)
Vir 'n eeu sedert Albert Einstein die eerste keer sy baanbrekende algemene relatiwiteitsteorie gepubliseer het, het die wêreld se voorste gedagtes probeer ontdek of die voorspellings wat uit sy teorie voortspruit, waar is. Een van hierdie gedagtes, Kip Thorne, het sy loopbaan bestudeer met die ondersoek na Einstein se bewering dat swaartekraggolwe wel bestaan en word beskou as die wêreld se voorste kenner op die gebied. Thorne is nou op die spits van een van die verrassendste wetenskaplike deurbrake in die moderne mensegeskiedenis: die opsporing van hierdie golwe .
As professor in teoretiese fisika aan die California Institute of Technology, publiseer Thorne talle boeke en artikels oor gravitasieteorie. In 1984 is Thorne mede-stigter van die LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) -projek, wat lasers gebruik om klein vervormings in die weefsel van ruimtetyd te meet - vervormings wat deur swaartekraggolwe veroorsaak kan word.
In 1994 skryf hy die bekroonde Black Holes and Time Warps: Einstein's Outrageous Legacy, 'n boek wat hoofstroomgehore verbind met sy ingewikkelde studieveld. 'N Dekade later word Thorne die wetenskaplike adviseur van Interstellêr en voorsien die wiskunde wat nodig is om die groot beeldmateriaal van die film akkuraat te verskaf. Hy publiseer ook Die wetenskap van interstellêr met 'n voorspeler van Christopher Nolan.
Op 14 September 2015 is wetenskaplikes wat by 'n tweeling-LIGO-opspoorderplekke in Livingston, Louisiana en Hanford, Washington, tot geheimhouding gesweer is nadat aanvanklike gegewens die opsporing van 'n gewelddadige kosmiese gebeurtenis aangedui het wat lank gelede plaasgevind het. Na maande se ondersoek van die data, en met nuus wat onder die publiek begin uitlek het, het navorsers van die CalTech- en MIT-LIGO-laboratoriums die buitengewone opsporing van swaartekraggolwe aangekondig. As 'n nuwe venster na die heelal het die golwe die samesmelting van twee swart gate byna 1,3 miljard jaar gelede aan die lig gebring.
Die waarnemer gaan sit met Kip Thorne voor syne multimedia-samewerking met VFX-meester Paul Franklin en Oscar-bekroonde komponis Hans Zimmer op Kromgetrekte kant van die heelal , om Einstein, gravitasiegolwe en sy werk aan te bespreek Interstellêr .
Wat is Einstein se teorie van algemene relatiwiteit?
Dit is 'n raamwerk vir al die wette van die fisika, behalwe die kwantumwette. Mense sê gewoonlik goed, dit is sy teorie oor swaartekrag, maar dit gaan veel verder. Hy het hierdie teorie gebou om swaartekrag te verklaar, maar in werklikheid doen die teorie veel meer as dit. Dit vertel hoe al die ander natuurwette in ruimte en tyd inpas.
Dit is die mees akkurate manier om die natuur te beskryf in wat ons die klassieke domein sou noem, wat alles is, behalwe as u tot die kleinste dinge kom - dinge soos atome en molekules.
Hoe sluit Einstein se teorie aan swaartekraggolwe ?
Einstein het sy algemene relatiwiteitsteorie geformuleer in 'n baie intense poging wat van 1905 tot 1915 geduur het, en hy het die teorie in November 1915 voltooi - net 'n bietjie meer as honderd jaar gelede. Daarna het hy die teorie of hierdie wette wat hy ontwikkel het begin gebruik - om voorspellings te maak. Een van die belangrikste voorspellings en die laaste groot voorspelling wat hy gemaak het, was dat swaartekraggolwe moes bestaan. Hy het voorspel dat ons in Junie van 1916 dus nou net twee maande van die honderdjarige herdenking van die swaartekragvoorspelling praat.
Hy het na die voorspellings gekyk, na die tegnologie van die dag gekyk en gekyk na dinge wat swaartekraggolwe in die heelal kan oplewer en tot die gevolgtrekking gekom dat dit hopeloos is dat ons dit ooit sal sien. Ons sal nooit akkuraat genoeg tegnologie hê nie.
Hy was verkeerd. Ons het hulle verlede September vir die eerste keer gesien.
Wat was die keerpunt wat gelei het tot 'n deurbraak in die tydlyn van Einstein se voorspellings tot die onlangse ontdekking van swaartekraggolwe?
Wel, daar was 'n paar keerpunte. Die twee belangrikste keerpunte kom van twee spesifieke mense. Joseph Weber, ongeveer 1960, het 'n benadering bedink wat lyk asof dit swaartekraggolwe kan sien, en hy het die poging aangewend om dit te vind. Hy was die eerste persoon wat Einstein se uitspraak bevraagteken het dat ons nie die tegnologie sou hê om dit te doen nie. Weber het nie swaartekraggolwe gesien nie. Hy het gedink dat hy 'n rukkie gedoen het, maar hulle nie eintlik gesien nie. Die golwe is swakker as wat hy gehoop het, maar hy het die loggam van mense gebreek deur te dink dat jy dit net nie kan doen nie en hy het ander geïnspireer. Ek insluitend.
Die tweede keerpunt was 'n uitvinding deur Ray Weiss by MIT maar met die saadjies van die idee wat vroeër van Mikhail Gertsenshtein en Vladislav Pustovoit in Moskou, Rusland, gekom het. Ray Weiss het hierdie tegniek uitgevind wat ons nou gebruik en dit was anders as Weber se tegniek. Ons noem dit interferometer gravitasiegolfdeteksie en dit is gebaseer op gravitasiegolwe wat spieëls heen en weer stoot. U meet die meeste spieëls met laserstrale.
Weiss het dit uitgevind en daarna het hy al die belangrikste bronne van geraas wat u moes trotseer, ontleed en beskryf hoe u dit moet hanteer. In 1972 het hy 'n bloudruk gegee vir die pad vorentoe met hierdie soort ontwerp. Dit was 'n bloudruk wat op verskillende maniere aangepas is, maar nie baie nie. Dit was regtig 'n ontwerp wat dekades lank die toets deurstaan het as 'n riglyn vir 'n manier om dit te doen. Dit was die grootste keerpunt.
Dit is nogal interessant, want Ray is 'n beskeie man en hy het die idee gehad dat hy dit nie in die gewone literatuur moes publiseer voordat hy swaartekraggolwe ontdek het nie. Daarom het hy hierdie artikel geskryf wat volgens my die kragtigste tegniese referaat is wat ek nog ooit gelees het. Hy het dit geskryf en gepubliseer in 'n interne MIT-verslagreeks. Dit was maklik beskikbaar vir mense soos ek wat belangstel in die onderwerp. U moes daarna gaan soek, want dit was nie in die gewone literatuur beskikbaar nie.
Wat is die volgende vir hierdie veld noudat swaartekraggolwe opgespoor is?
Dit is eintlik maar net die begin. Toe Galileo die eerste keer sy optiese teleskoop op die hemel opgelei en moderne optiese sterrekunde oopgemaak het, was dit die eerste van die elektromagnetiese vensters uit die heelal: lig. Ons gebruik die frase 'venster' om sekere tegnologieë te beteken wat ons gebruik om straling met 'n sekere golflengtegebied te soek. In die 1940's is radiosterrekunde gebore — kyk met radiogolwe in plaas van lig. In die 1960's is X-straal-sterrekunde gebore. In die 1970's is gammastraalsterrekunde gebore. Infrarooi sterrekunde is ook in die 1960's gebore.
Gou het ons al hierdie verskillende vensters gehad wat almal met elektromagnetiese golwe gelyk het, maar met verskillende golflengtes. Die heelal lyk deur 'n radioteleskoop en 'n x-straalteleskoop heel anders as met lig. Dieselfde gebeur met die swaartekraggolfsterrekunde.
Sal gravitasiegolwe gebruik word om die heelal te verken?
Dit is wat ons nou doen. Ons doen dit nou by LIGO. Ons het die ontdekking van twee botsende swart gate aangekondig. Daar sal meer wees en ons sal baie ander soorte verskynsels sien, maar ons sien dit slegs met swaartekraggolwe wat 'n sekere periode van oscillasie het. 'N Tydperk van enkele millisekondes. Ons sal binne die volgende 20 jaar gravitasiegolwe met ure sien. 
Die LIGO-laboratorium in Livingston, Louisiana (links) is gebruik om swaartekraggolwe op te spoor wat voortspruit uit die botsing van twee swart gate (afgebeeld regs).Krediete: LIGO
Met detektors soortgelyk aan LIGO wat in die ruimte vlieg, sal ons waarskynlik in die volgende vyf jaar swaartekraggolwe sien wat oor jare strek met behulp van 'n tegniek uit radio-sterrekunde wat die dop van wat ons noem Pulsars behels.
Ons sal waarskynlik binne die volgende vyf jaar - sekerlik die volgende tien jaar - gravitasiegolwe sien met periodes byna so lank as die ouderdom van die heelal. Deur patrone wat hulle in die lug maak, noem ons die kosmiese mikrogolfagtergrond.
Ons sal binne die volgende 20 jaar vier verskillende swaartekragvensters oopmaak en elkeen sal iets anders sien. Ons sal die geboorte van die heelal hiermee ondersoek. Die sogenaamde 'inflasionêre era' van die heelal. Ons sal die geboorte van die fundamentele kragte ondersoek en hoe dit ontstaan het. Ons sal sien hoe hulle in die vroegste oomblikke van die heelal gebore word deur swaartekraggolwe te gebruik. Ons sal kyk hoe swart gate bots wat ons nou doen, maar groot swart gate bots. Ons sal kyk hoe sterre deur swart gate verskeur word.
Ons sal net 'n fantastiese reeks dinge sien wat ons nog nooit gesien het nie, en dit sal eeue lank voortduur soos optiese sterrekunde al eeue aanhou. Dis net die begin.
Jy het saam met Christopher Nolan en Paul Franklin om die wetenskap en beeldmateriaal te bou agter Interstellêr. Hoe akkuraat was die swart gat in die film, Gargantua?
Dit is die akkuraatste voorstelling wat in 'n Hollywood-film verskyn het. Oliver James, wat hoofwetenskaplikes by Paul Franklin Se maatskappy Dubbel negatief , met 'n mate van aandrang van my, het 'n hele nuwe manier uitgevind om die beelding te doen. Dit lewer beelde wat gladder en akkurater is in daardie sin. Dit is wat jy nodig het vir 'n IMAX-film.
Ons het 'n nuwe stel tegnieke gebruik, maar deur 'n ouer stel tegnieke het astrofisikus beelde gebou soos die beeld van Gargantua wat teruggaan tot in 1980. Dit is die eerste keer deur Jean-Pierre Luminet in Frankryk gedoen. Beelde van swart gate wat soos Gargantua lyk, is daar, maar jy het dit selde in die astrofisika gesien. Dit is nie iets wat sterrekundiges met hul teleskope sien nie. 
Gargantua, die fiktiewe swart gat wat in die film Interstellar uitgebeeld word.(Krediet: Warner Bros.)
Dit is die weergawe met die hoogste resolusie, die mees boeiende weergawe en die mees boeiende weergawe. Maar akkurate uitbeeldings is voorheen deur astrofisici gedoen.
In die film verduidelik professor Brand dat teen die tyd dat Cooper terugkom van sy interstellêre reis, hy die probleem van swaartekrag sou opgelos het. Wat was die probleem?
In die film sterf die aarde biologies en is daar net 'n paar miljoen mense oor. Die strewe van professor Brand en die mense wat saam met hom werk, is om uit te vind of dit moontlik is om die oorblywende mense van die aarde in ruimtekolonies op te hef. Hulle het nie die vuurpylkrag gehad om dit te doen nie. Hulle het die mag gehad om ruimtekolonies op Aarde te bou, maar het nie die raketkrag gehad om hulle op te hef nie.
In die film is daar swaartekragafwykings wat skielik plaasgevind het, en hierdie vreemdheid oor swaartekrag wat begin het, het aan professor Brand voorgestel dat dit moontlik is om swaartekrag te beheer of die gedrag daarvan te verander.
Wat hy wou doen, was om die swaartekrag van die aarde lank genoeg af te draai om klein vuurpylkrag te gebruik om ons af te haal. Die probleem was toe om te leer hoe om hierdie afwykings te benut. U sien 'n voorbeeld van die anomalie in Murph se slaapkamer - die vallende patroon van stof. Kan u hierdie afwykings inspan en die swaartekrag van die aarde eintlik verlaag?
Hoe ver is die mensdom van die interstellêre reis?
Ek dink ons sal dit waarskynlik maar minder as drie eeue doen. Dit is baie baie moeilik.
Daar is idees oor hoe u dit kan doen, wat gewoonlik mense in ruimtekolonies insluit wat generasies lank duur. Daar is voortstuwingsidees wat mense gehad het wat my laat dink dat dit in drie of vier eeue deur mense bereik sal word.
Lees ons onderhoud met die Oscar-bekroonde kunstenaar vir visuele effekte Interstellêr , Paul Franklin.
Robin Seemangal fokus op NASA en voorspraak vir verkenning van die ruimte. Hy is gebore en getoë in Brooklyn, waar hy tans woon. Vind hom op Instagram vir meer ruimte-verwante inhoud: @not_gatsby.
