En aquest lliurament, intentaré explicar els fenòmens associats a l’planeta de Miller (si, el de les onades gegants) sense fer servir ni una sola equació. Vegem si sóc capaç de fer-ho comprensible.
Quan els tripulants de la Endurance travessen el forat de cuc, el primer planeta que decideixen visitar és el planeta de Miller, que orbita al voltant d’un gegantí forat negre (Gargantua) . Aquest planeta té dues coses curioses. D’una banda, el temps en la superfície de la planeta transcorre moltíssim més a poc a poc del que els humans tenen per costum (una hora en la seva superfície equival a set anys terrestres). L’altre fenomen curiós és que en la superfície de la planeta es generen unes onades gegants (al voltant d’un quilòmetre d’altura) que recorren tota la superfície. Sota el meu punt de vista, tots dos successos estan connectats i tenen a veure amb la curvatura de l’espai-generada per la presència d’un objecte supermassiu (en aquest cas, el forat negre). Cordeu-vos els cinturons que comença el bo.
Al començament de segle XX, Albert Einstein va desenvolupar la teoria de la relativitat general. Sense entrar en molt detall, es podria veure la relativitat general com una teoria que unifica els conceptes de la mecànica gravitatòria (és a dir, les lleis de el moviment celeste) i la relativitat especial. La relativitat especial va ser introduïda, també per Einstein, uns anys abans, i pot resumir-se amb la idea que la velocitat de la llum en el buit és la mateixa en qualsevol sistema de referència inercial que puguem imaginar, cosa que fins aquell moment no estava gens clara. Un dels conceptes relativistes més interessants, sota el meu punt de vista, és el de espai-temps. El espai-consisteix a considerar que l’univers no només té tres dimensions (les tres dimensions espacials), sinó que està format per quatre dimensions (afegint el temps). Quines implicacions té aquesta consideració? Per començar, a l’introduir el temps com una dimensió més, els fenòmens físics afectaran tant a l’espai com a el temps, el que explica els fenòmens que veiem en Interstellar, que es deuen a la curvatura de l’espai-temps.
Curvatura de l’espai-
Imaginem l’espai com una xarxa, on els diferents cossos celestes poden “penjar”. Si mirem una zona buida de l’espai des de dalt, veuríem el següent:
les línies que conformen la xarxa serien les adreces X i Y (dues dimensions espacials). a l’mirar des de dalt a un sol pla, eliminem la component Z, i com estem veient un dibuix, també deixem a l’marge el temps. ¿què passa quan en lloc d’espai va buidar tenim un objecte? de la mateixa manera que a l’tirar una bala sobre un tros de tela aquesta s’enfonsa, en l’espai tindríem el següent:
a 
A la zona on es troba l’objecte (un planeta, 1 a estrella, un forat negre) la xarxa es veu modificada, es corba. Això és el que es coneix com la curvatura de l’espai, i és deguda a el camp gravitatori que generen tots els cossos. De la mateixa manera que un teixit es deforma més si sosté una bola de bitlles que si sosté una bala, l’espai es corba en major mesura al voltant dels objectes més grans, com poden ser les estrelles o els forats negres. Això ho podem veure a partir de l’esquema següent:
Com es pot observar, a mesura que estem més a prop de el forat negre , l’espai va corbant cada vegada més, a causa de l’abismal deformació provocada per la gran quantitat de massa que posseeix el forat negre. Just al centre, l’espai es replega sobre si mateix en el que s’anomena singularitat. Aquests exemples constitueixen una forma intuïtiva d’entendre la curvatura de l’espai en dues dimensions. No obstant això, els conceptes poden extrapolar-se a la tercera dimensió espacial i a el temps. En el cas de el temps, aquesta curvatura provoca que el temps transcorri de forma diferent (s’estira o es contrau, igual que l’espai) en zones properes a objectes amb molta massa, com passa al planeta de Miller.
Ara bé, ¿quins efectes té aquesta curvatura de l’espai-? Com deia abans, el temps comença a passar més a poc a poc. No obstant això, aquest no és l’únic efecte produït. A l’corbar l’espai, els objectes que estan sobre ell es veuen afectats. Imaginem que dues naus viatgen prop d’un forat negre, com en l’esquema anterior. Les dues naus porten trajectòries paral·leles a del principi, però cadascuna es troba a una distància diferent de l’forat negre:
Les trajectòries que segueixen les naus estan pintades en color taronja.Com a guia visual, he acolorit un parell de les línies que conformen la xarxa i he col·locat dues creus quan les trajectòries tallen aquestes línies:
Com es pot observar, a mesura que passa el temps, les trajectòries se separen (les creus cada vegada estan més lluny). Si teniu per casa un embut i una bala o bola petita, podeu fer la prova llançant la bala a diferents altures, veureu com en uns casos la bala va cap al fons i en altres s’escapa de l’embut. Es podria dir que en un cas la bola queda atrapada per la curvatura de l’embut i en l’altre cas s’escapa d’aquesta curvatura. Per al cas de les naus espacials, és el mateix però canviant l’embut pel espai-temps.
Imaginem ara altres dues trajectòries paral·leles, en aquest cas pintades de color verd.
de la mateixa manera que abans, les dues trajectòries comencen a desviar-se, només que ara en lloc de separar-se, tendeixen a ajuntar-se (la distància entre les creus disminueix).
Aquestes línies que he dibuixat de color vermell i morat, s’anomenen tendex lines (de el llatí tendiré, estirar). Són unes línies imaginàries que es poden dibuixar sortint o envoltant qualsevol cos que deforma l’espai-i il·lustren les forces que pateixen els cossos que es troben al voltant. Les línies morades, a mesura que passa el temps, fan que les trajectòries es separin, és a dir, hi ha una força que estira als cossos que es troben prop de l’forat negre. D’altra banda, les línies vermelles fan que les trajectòries s’ajuntin, és a dir, hi ha una força que contreu als cossos que es troben prop de l’forat negre.
Però, què té a veure tot això amb Interstellar? Doncs bé, tant les onades gegants com el retard de el temps són produïdes per les tendex lines que genera el forat negre, Gargantua.
Possiblement molts lectors estiguin familiaritzats amb les marees terrestres. L’explicació clàssica d’aquest fenomen és que la Lluna, a l’girar al voltant de la Terra, genera forces d’atracció gravitatòria diferents en les diferents parts de la planeta, de manera que els mars es veuen atrets en major o menor mesura pel satèl·lit i el nivell de l’aigua canvia. Il·lustrem aquesta idea.
Això serà la nostra Terra, amb la seva escorça i els mars per sobre:
Ara, considerem que apareix la Lluna. Com és ben sabut, la Lluna exerceix una atracció gravitatòria sobre la Terra, a causa de la seva massa. Aquesta atracció actua sobre tots els cossos de l’planeta, i va dirigida cap al centre de la Lluna. Per tant, l’aigua que cobreix la superfície terrestre es veurà atreta en direcció a centre de la Lluna:
Si descomponem aquestes forces en una component comú a tota la Terra, més una part diferent en cada punt, i restem la part comuna (si és igual en tots els punts de l’planeta, som incapaços de sentir aquesta força), tindríem un esquema tal que així :
Com l’aigua és un fluid, aquestes forces cap al centre de la planeta o cap a l’exterior provoquen que la massa d’aigua es deforme, generant les marees (que podem veure a l’vespre i a l’alba, quan la Lluna es “sobre” o es “allunya” de la costa).
Ara bé, en aquest últim esquema veiem que hi ha dues forces que rebreguen el planeta pel seu centre, i dues forces que el estiren per dalt i per baix, ¡igual que les forces generades per les tendex lines! Si considerem la Lluna com un cos que deforma l’espai-, podem fer aquest esquema:
Com he comentat abans, les línies morades estiren els cossos, mentre que les vermelles, els contrauen. Queda clar que la formulació proporcionada per la relativitat general és anàloga a la gravitació clàssica de Newton en aquest cas. Llavors, per què usar la relativitat, que resulta molt més complexa? Doncs la resposta és ben senzilla. L’altre fenomen que veiem en Interstellar és la contracció temporal, i això és una cosa que no està contemplat en la mecànica gravitatòria clàssica, mentre que en la relativitat general, aquestes tendex lines, també contrauen o dilaten el temps, explicant per què el planeta de Miller, que orbita a les rodalies d’un forat negre, té un transcórrer de el temps molt més lent que, per exemple, la Terra.
Tal com deia a el principi de l’entrada, aquests efectes de deformació de l’ espai-es deuen a el camp gravitatori dels cossos celestes. A major massa, el camp gravitatori generat per un objecte és més gran, de manera que aquest produeix una deformació més apreciable. Per comparar, el camp generat per la Lluna, que és un satétlite petit, és capaç de generar les marees terrestres.Si en lloc de la Lluna tinguéssim un cos amb una massa molt més gran, les marees serien molt més intenses. En el cas extrem d’un forat negre ( una massa increïblement gran concentrada en una regió extremadament petita ) , la deformació és tan gran que els efectes de les marees es veurien multiplicats , fins arribar al que podem veure en Interstellar . Podem concloure llavors , en què els fenòmens que veiem a la pel·lícula tenen una base científica acceptada , cosa poc comuna en l’actualitat venint de Hollywood.