Interstellar의 웜홀 시각화는 얼마나 정확합니까?
저는 인터 스텔라를 보고 있으며 거대한 중력 괴짜로서 그것을 좋아합니다. 웜홀 시각화의 정확성에 대해 약간의 의심이 있지만 영화를 만드는 동안 물리학 자들이 조언을했다고 들었 기 때문에 다시 확인하고 싶습니다.
웜홀에있는 장면 중 일부는 마치 터널처럼 느껴지려고하는 것처럼 비현실적으로 보이지만 그게 제가 묻고 싶은 것이 아닙니다. 들어가기 전에 외부에서 웜홀을 바라 보는 샷에 대해 이야기하고 싶습니다. 여기 에서 전체 장면을 볼 수 있습니다 .
내 주된 문제는 웜홀의 지평선 근처에서 사물의 중복 이미지를 볼 것으로 예상된다는 것입니다. 당신의 눈이 수평선에 가까워지면 웜홀의 양쪽에서 무한히 많은 복사본을 볼 수 있어야하지만 복사본은 점점 작아집니다. 대신 수평선은 영화에서 검은 색으로 보입니다.
일부 설명은 복사본이 너무 작거나 너무 어둡거나 빛이 우리가 볼 수없는 주파수 대역으로 늘어났기 때문일 수 있습니다. 지평선이 검게 보이는 이유가 있습니까? 아니면 이것이 영화의 부정확 한 것입니까?
이제 생각해 보면 웜홀 근처에서 모든 것이 빨간색으로 이동하고 파란색으로 이동 한 것처럼 보이지 않아야합니까? 색상이 사실적이라면 추악하게 보일 수 있기 때문에 문제가 적습니다. 색상과는 정확하지만별로 좋지 않은 빛의 느린 속도 라는 특수 상대성 이론에 대한 비디오 게임이 있습니다 .
답변
TL; DR : 웜홀은 전적으로 투기 적이므로 많은 여유를 가질 수있었습니다. 특히, 그들은 그것이 실제로 존재하는 방법을 설명하는 메커니즘없이 웜홀 측정법을 고안했습니다 (5 차원을 향한 손으로 물결 치는 고개를 넘어서). 그들은 빛의 근원으로 어느 정도 상상의 천체 물체를 넣습니다. 때로는 밝기와 색상을 조정 / 퍼지하여 상황을 더 재미있게 만듭니다. 그러나 이러한 조건을 고려할 때 광자 궤적은 매우 정확하게 모델링되었습니다.
영화를 만드는 동안 물리학 자들이 조언을했다고 들었는데
예. 실제로 노벨상 수상자 인 킵 손 은 영화 제작 팀의 절반이었으며 최종 결과물에 대한 총괄 프로듀서이자 과학 컨설턴트이자 The Science of Interstellar 의 저자였습니다 . 그는 또한 웜홀 이론에 대한 세계 최고의 권위자 중 한 명이며 시각 효과 팀과 협력하여 시각 효과 팀과 협력하여 시각 효과가 현재 알려진 물리학과 본질적으로 일치하는지 확인했습니다. 피어 검토 가능한 용지있어 여기 (관심을 가질 수있는 또 다른 여기에 ).
Thorne은 저의 PhD지도 교수 중 한 명이었고 당시 영화 개발 초기 단계에 있었기 때문에 그 과정에 대해 약간의 통찰력을 얻었습니다. 나는 특히 그가 현재의 물리학 지식에 의해 특별히 금지되지 않은 환상적인 현상을 제시하는 것이 목적이라고 말했던 것을 기억합니다.
나는 웜홀의 지평선 근처에서 사물의 중복 이미지를 볼 것으로 예상했습니다. 당신의 눈이 수평선에 가까워지면 웜홀의 양쪽에서 무한히 많은 복사본을 볼 수 있어야합니다.
아마도 여러 개의 이미지가있을 수 있지만 너무 많이 진행되어 눈에 띄기 어렵거나 실제로 두 개 이상에 걸쳐 있지 않은 근접 촬영 만 볼 수 있습니다. 특정 프레임을주의 깊게 살펴보면 자연스럽게 상당히 왜곡 된 특정 물체의 이미지가 여러 개 있다고 스스로 설득 할 수 있습니다. 아인슈타인 반지를 쉽게 볼 수 있습니다. 별이 그 주위를 둘러싸고 있고 아마도 여러 번 렌즈가 장착되어있을 것입니다. 중복 된 빛의 지점을 찾아 내기는 어렵습니다. 또한 시각 효과 개발에 관한 논문 은 여러 곳에서 여러 이미지를 보여주고 설명합니다. 그러나이 논문은 토성이 지배하는 장면을 보여줌으로써 그것들을 보여 주므로 여러 이미지를 고르는 것이 쉽습니다. 영화에는 모호한 요소가 너무 많아서 무엇이 무엇인지 식별하기가 더 어렵습니다. 또한 영화의 다른 부분에서 여러 이미지가 명확하게 보이는 부착 디스크가있는 블랙홀을 볼 수 있습니다.
이제 생각해 보면 웜홀 근처에서 모든 것이 빨간색으로 이동하고 파란색으로 이동 한 것처럼 보이지 않아야합니까?
무슨 말인지 잘 모르겠지만 반드시 그런 것은 아닙니다. 여기에는 확실히 몇 가지 효과가 있지만, 광자가 수평선에 가깝게지나 간다고해서 완전히 다른 에너지 (따라서 파장의 변화)로 끝나는 것은 아닙니다. 먼 별이 방출하는 광자가 일반 (Schwarzschild) 블랙홀에 가깝게지나 가서 먼 관측자가 관찰하기 위해 탈출한다고 상상해보십시오. 별, 블랙홀 및 관찰자가 기본적으로 서로에 대해 모두 안정되어 있다면 관찰 된 광자는 방출되었을 때와 기본적으로 동일한 파장을 갖거나 블랙홀 근처를 전혀 통과하지 않았을 경우 — 블랙홀을 향해 이동하면서 얻은 에너지는 무엇이든 잃어 버리기 때문입니다. 블랙홀이 매우 빠르게 회전하거나 방사체 또는 관찰자에 비해 매우 빠르게 움직이는 경우 광자가 순 에너지를 얻을 수 있습니다.
관찰자가 실제로 수평선 가까이 지나가거나 (또는 웜홀에 들어가는 경우) 관찰자도 영향을 받고 있음을 기억하는 것이 중요합니다. 예를 들어, 블랙홀쪽으로 떨어질 때 관찰자는 가속됩니다. 즉, 광자에게 주어질 수있는 청색 편이의 대부분은 관찰자의 움직임으로 인해 적색 편이에 의해 상쇄됩니다.
색상이 사실적이라면 추악하게 보일 수 있습니다.
완전히 정확한 버전이 미학적으로 덜 만족 스럽거나 더 혼란 스러웠 기 때문에 강도와 색상이 항상 과학적으로 정확하지는 않았습니다. 이것은 문서의 섹션 VI에서 논의됩니다 . 여기에 부착 디스크가있는 블랙홀의 맥락에서 이에 대한 유익한 블로그 게시물도 있습니다 .
별이 2D 표면에 인쇄 된 것처럼 보인다는 사실이 사실적이라고 생각합니다. 그것들은 모두 너무 멀리 떨어져있어 시차를 볼 수 없지만 중력 렌즈에서 시간에 따른 왜곡을 볼 수 있습니다. 당신의 두뇌는 아마도 그것을 2D 표면으로 해석 할 것입니다. (지구의 밤하늘은 시변 왜곡 없이도 구체처럼 보입니다.)
눈에 띄는 도플러 이동이없는 것도 정당하다고 생각합니다. 잠재적으로 치명적일 수 있기 때문에 큰 도플러 이동 이있을 수 없습니다 . 도플러 시프트가 작은 값으로 제한 될 수 있다면, 볼 수 없을 정도로 너무 작은 값으로 제한 될 수 있습니다. 특히 우리가 원하는 시공간 기하학을 마술처럼 생성 할 수있는 정맥혈을 다룰 때 특히 그렇습니다.
순회 가능한 웜홀은 블랙홀이 아닙니다. 블랙홀은 홀을 임의로 여러 번 맴돌며 무한히 많은 배경 물체의 이미지를 생성하는 가벼운 측지선을 가지고 있지만 횡단 가능한 웜홀의 경우에는 그럴 필요가 없다고 생각합니다.
하지만 유튜브 비디오를 보면 다른 여러 가지 문제가 있습니다.
0시 25 분에 한 사람은 "구형입니다"라고 말하고 다른 사람은 "물론 그렇습니다"라고 말한 다음 접힌 종이 조각과 2D 비유에서 원이라고 설명합니다. 따라서 3D의 구입니다. 그 설명은 정확하지만 웜홀이 구형 일 것으로 예상 할 이유가 없으며 그렇지 않을 것이라고 예상 할 충분한 이유가 있습니다. 구형 대칭은 웜홀을 통과하는 모든 경로가 이국적인 물질을 통과해야 함을 의미합니다. , 제자리에 유지하는 데 필요한 모든 인프라를 통해. 우주선과 함께 따라가는 경로에서 이국적인 물질을 멀리하는 구성을 갖는 것이 더 합리적입니다. Thorne 등이 논문에서 구형 대칭을 가정 한 유일한 이유는 수학을 단순화하기 위해서였습니다.
이와 관련하여, 웜홀을 유지하는 데 필요한 모든 것이 절대적으로 보이지 않을 것이라는 것은 그다지 그럴듯 해 보이지 않습니다. 다시 말하지만 이것은 실제 순회 가능한 웜홀의 예상 속성이 아니라 논문의 단순한 가정 일뿐입니다.
그들은 입 주위를 아주 빠르게 도는 것으로 보이지만, 일단 "안쪽"에 들어가면 더 이상 각운동량이 큰 것으로 보이지 않습니다. 나는 그들이 시공간 측지선을 따르고 있는지 의심합니다. 사람들이 생각했던 특수 효과가 흥미로워 보일 것이라고 생각하는 비측 지적 경로 일 것입니다.
2:34에 마치 웜홀에 들어가는 정확한 순간에있는 것처럼 갑작스런 빛의 섬광이 있습니다. 모든 것이 점진적이고 연속적이어야합니다. 이러한 종류의 순회 가능한 웜홀 솔루션에는 이벤트 지평선이 없으며 외부와 내부 사이에 잘 정의 된 경계가 없습니다. 수평선이 있어도 눈에 띄는 일이 일어나지 않을 것입니다.
또한 그 순간 배 자체에 눈에 띄는 왜곡이있는 것 같습니다. 이와 같은 왜곡은 무해한 광학 효과가 아닙니다. 마치 난파 구를 배에 가져가는 것과 거의 같습니다. 이 웜홀 솔루션의 요점은 심각한 국부 왜곡이 없다는 것입니다.
내부에있을 때 실제 물리학에 의해 동기 부여되지 않은 번개와 같은 효과가 있습니다.
2시 58 분에 한 남자가 "우리는 대량을 통과하고 있습니다"라고 말합니다. Thorne 등의 웜홀에는 "대량"이 없습니다. 일반 상대성 이론의 시공간은 고차원의 평평한 공간에 내재되어 있지 않습니다. 그들이 brane-world 모델이나 더 높은 차원의 시공간이있는 그런 종류에 대해 이야기하고 있다면, 그들은 여전히 평상시보다 더 "대량"이 아닐 것입니다. 그들이 만든 양성자와 전자는 브레인에 붙어 있습니다. 그들은 그것을 떠날 수 없습니다. (광자가 브레인에 붙어 있기 때문에 벌크를 볼 수도 없습니다.)
같은 사람이 "컨트롤이 여기서 작동하지 않는다"고 말합니다. 다시 말하지만, 웜홀의 시공간은 다른 모든 곳의 시공간과 동일합니다. 그것이 요점이고, 그것이 안전하게 횡단하는 것을 만드는 것입니다. 악기가 약간 혼란 스러울 수 있지만 여전히 추진 기나 그 사람이하려는 모든 것을 발사 할 수 있습니다.
3시 16 분부터 우주선 내부에 광학 왜곡이 있습니다 (그리고 그것과 관련하여 어떻게 든 완벽하게 고정되어 있습니다). 한 우주 비행사는 "왜곡 된 시공간"이라고 말하고 우리는 그가 옳다고 가정해야한다고 생각합니다. 또 다른 우주 비행사가 손을 뻗어 왜곡을 만졌습니다. 어리석은 사람은 애초에 우주 비행사가 될 자격이 없기 때문입니다. 그녀의 손가락이 눈에 띄게 왜곡됩니다. 빛을 구부리는 것이 그녀의 손가락을 부수거나 부수거나 파쇄하지 않을 방법이 없습니다.