Teoretisk astrofysiker Kip Thorne, der arbejder med Jessica Chastain på sættet Interstellar(Kredit: Kip Thorne via Wired Magazine)
I et århundrede, siden Albert Einstein første gang offentliggjorde sin banebrydende generelle relativitetsteori, har verdens største sind forsøgt at finde ud af, om forudsigelserne fra hans teori holder. En af disse sind, Kip Thorne, har brugt sin karriere på at undersøge Einsteins påstand om, at der findes gravitationsbølger og betragtes som verdens førende ekspert i emnet. Thorne er nu i spidsen for et af de mest overraskende videnskabelige gennembrud i den moderne menneskelige historie: påvisning af disse bølger .
Som professor i teoretisk fysik ved California Institute of Technology udgav Thorne adskillige bøger og artikler om tyngdekraftsteori. I 1984 var Thorne medstifter af LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) -projektet, der bruger lasere til at måle små forvrængninger i stoffets rumtid - forvrængninger, der kan være forårsaget af tyngdebølger.
I 1994 skrev han den prisvindende Black Holes and Time Warps: Einsteins Outrageous Legacy, en bog, der forbinder almindelige publikum med hans komplekse studieretning. Et årti senere blev Thorne den videnskabelige rådgiver Interstellar og forudsat den matematik, der var nødvendig for nøjagtigt at levere filmens store visuals. Han offentliggjorde også Videnskaben om det interstellære med et angreb fra Christopher Nolan.
Den 14. september 2015 blev forskere, der arbejdede på to LIGO-detektorsteder i Livingston, Louisiana og Hanford, Washington svoret til hemmeligholdelse, efter at de første data viste, at der var fundet en voldelig kosmisk begivenhed, der fandt sted for længe siden. Efter flere måneders kontrol og kontrol af dataene og med nyheder, der begyndte at lække for offentligheden, meddelte forskere ved de CalTech- og MIT-opererede LIGO-laboratorier den ekstraordinære påvisning af tyngdekraftsbølger. Som et nyt vindue til universet har bølgerne afsløret sammensmeltningen af to sorte huller for næsten 1,3 milliarder år siden.
Bragancaen satte sig sammen med Kip Thorne før hans multimediesamarbejde med VFX-mester Paul Franklin og Oscar-vindende komponist Hans Zimmer videre Forvrænget side af universet , at diskutere Einstein, gravitationsbølger og hans arbejde med Interstellar .
Hvad er Einsteins generelle relativitetsteori?
Det er en ramme for alle fysikens love undtagen kvanteloven. Folk siger normalt godt, det er hans gravitationsteori, men det er langt ud over det. Han byggede denne teori for at forklare tyngdekraften, men faktisk gør teorien meget mere end det. Det fortæller dig, hvordan alle de andre naturlove passer ind i rum og tid.
Det er den mest nøjagtige måde, vi ved at beskrive naturen på, hvad vi vil kalde det klassiske domæne, som er alt undtagen når du kommer ned til de meget små ting som atomer og molekyler.
Hvordan forbinder Einsteins teori sig med gravitationsbølger ?
Einstein formulerede sin generelle relativitetsteori i en meget intens indsats, der varede fra 1905 til 1915, og han afsluttede teorien i november 1915 - for lidt mere end hundrede år siden. Derefter begyndte han at bruge teorien eller disse love, som han udviklede - til at forudsige. En af de vigtigste forudsigelser og den sidste store forudsigelse, han fremsatte, var at gravitationsbølger skulle eksistere. Han forudsagde det i juni 1916, så vi taler nu bare to måneder fra hundredeårsdagen for forudsigelsen af gravitationsbølgen.
Han kiggede på forudsigelserne, kiggede på dagens teknologi og kiggede på ting, der kunne producere tyngdekraftsbølger i universet og konkluderede, at det var håbløst, at vi nogensinde vil se dem. Vi ville bare aldrig have nøjagtig teknologi nok.
Han tog fejl. Vi så dem for første gang i september sidste år.
Hvad var vendepunktet i tidslinjen fra Einsteins forudsigelser til den nylige opdagelse af tyngdebølger, der førte til et gennembrud?
Der var et par vendepunkter. De to mest afgørende vendepunkter kom fra to bestemte personer. Joseph Weber, omkring 1960, udtænkte en tilgang, der så ud til at være i stand til at se tyngdebølger, og han gik i gang med at finde dem. Han var den første person til at sætte spørgsmålstegn ved Einsteins ordlyd om, at vi ikke ville have teknologien til at gøre det. Weber så ikke tyngdekraftsbølger. Han troede, at han gjorde det i et stykke tid, men så dem faktisk ikke. Bølgerne er svagere, end han havde håbet på, men han brækkede logjam for mennesker, der troede, at du bare ikke kan gøre det, og han inspirerede andre. Inklusiv mig.
Det andet vendepunkt var en opfindelse af Ray Weiss på MIT men med frøene til denne idé, der kom tidligere fra Mikhail Gertsenshtein og Vladislav Pustovoit i Moskva, Rusland. Ray Weiss opfandt denne teknik, som vi nu bruger, og den var forskellig fra Webers teknik. Vi kalder det detektion af interferometer gravitationsbølger, og det er baseret på tyngdekraftsbølger, der skubber spejle frem og tilbage. Du måler de fleste spejle med laserstråler.
Weiss opfandt dette, og derefter analyserede han alle de største kilder til støj, som du skulle stå over for, og beskrev, hvordan du skal håndtere dem. I 1972 leverede han en plan for vejen frem med denne form for design. Det var en plan, der blev ændret på forskellige måder, men ikke enormt. Det var virkelig et design, der stod tidstesten i årtier som en guide til en måde at gøre dette på. Det var det største vendepunkt.
Det er ret interessant, fordi Ray er en beskeden fyr, og han havde ideen om, at han ikke skulle offentliggøre dette i den almindelige litteratur, før han havde opdaget tyngdebølger. Så han skrev dette papir, som jeg synes er det mest magtfulde tekniske papir, jeg nogensinde har læst. Han skrev det og offentliggjorde det i en intern MIT-rapportserie. Det var let tilgængeligt for folk som mig, der var interesserede i emnet. Du var nødt til at søge efter det, fordi det ikke var tilgængeligt i den almindelige litteratur.
Hvad er det næste for dette felt nu, hvor tyngdebølger er blevet opdaget?
Nå, dette er virkelig kun begyndelsen. Da Galileo først trænede sit optiske teleskop på himlen og åbnede moderne optisk astronomi, var det den første af de elektromagnetiske vinduer ud af universet: lys. Vi bruger udtrykket 'vindue' til at betyde bestemte teknologier, vi bruger til at lede efter stråling med et bestemt bølgelængdeområde. I 1940'erne blev radioastronomi født - med radiobølger i stedet for lys. I 1960'erne blev røntgenastronomi født. I 1970'erne blev gammastråleinstronomi født. Infrarød astronomi blev også født i 1960'erne.
Snart havde vi alle disse forskellige vinduer, der alle så ud med elektromagnetiske bølger, men med forskellige bølgelængder. Universet ser meget anderledes ud gennem et radioteleskop og et røntgenteleskop, end det gør med lys. Den samme ting sker med tyngdekraftsbølge-astronomi.
Vil gravitationsbølger blive brugt til at udforske universet?
Det er hvad vi laver nu. Vi gør det nu hos LIGO. Vi har meddelt opdagelsen af to kolliderende sorte huller. Der vil være flere, og vi vil se mange andre slags fænomener, men vi ser dem kun med tyngdekraftsbølger, der har en vis svingningsperiode. En periode på et par millisekunder. Vi vil inden for de næste 20 år se gravitationsbølger, der har perioder med timer. 
LIGO-laboratoriet i Livingston, Louisiana (til venstre) blev brugt til at detektere tyngdebølger, der udsendes fra kollisionen med to sorte huller (illustreret til højre).Kreditter: LIGO
Med detektorer svarende til LIGO, der flyver i rummet, vil vi sandsynligvis i de næste 5 år se tyngdebølger, der spænder over år, ved hjælp af en teknik fra radioastronomi, der involverer sporing af det, vi kalder Pulsarer.
Vi vil sandsynligvis se inden for de næste 5 år - helt sikkert de næste 10 år, tyngdebølger med perioder næsten lige så lange som universets alder. Gennem mønstre, de laver på himlen, som vi kalder den kosmiske mikrobølgebaggrund.
Vi har fire forskellige gravitationsbølgevinduer åbne inden for de næste 20 år, og hver af dem vil se noget andet. Vi undersøger universets fødsel med dette. Den såkaldte 'inflationære æra' i universet. Vi vil undersøge fødslen af de grundlæggende kræfter, og hvordan de blev til. Vi ser dem blive født i de tidligste øjeblikke i universet ved hjælp af tyngdebølger. Vi vil se sorte huller kollidere, hvilket vi nu laver, men store sorte huller kolliderer. Vi vil se stjerner blive revet fra hinanden af sorte huller.
Vi vil bare se et fantastisk udvalg af ting, som vi aldrig har set før, og dette vil fortsætte i århundreder, da optisk astronomi har været i århundreder. Dette er blot begyndelsen.
Du arbejdede med Christopher Nolan og Paul Franklin til at opbygge videnskab og grafik bag Interstellar. Hvor nøjagtigt var det sorte hul i filmen, Gargantua?
Det er den mest nøjagtige repræsentation, der har været med i en Hollywood-film. Oliver James, der er chefforsker ved Paul Franklin Virksomhed Dobbelt negativ , med en vis insistering fra mig opfandt en helt ny måde at gøre billeddannelsen på. Det producerer billeder, der er mere glatte og mere nøjagtige i den forstand. Det er hvad du har brug for til en IMAX-film.
Vi brugte et nyt sæt teknikker, men ved hjælp af et ældre sæt teknikker har astrofysiker opbygget billeder som billedet af Gargantua tilbage til 1980. Det blev først udført af Jean-Pierre Luminet i Frankrig. Billeder af sorte huller, der ligner Gargantua, er der, men du så sjældent dem i astrofysiklitteraturen. Dette er ikke noget, astronomer faktisk ser med deres teleskoper. 
Gargantua, det fiktive sorte hul afbildet i filmen Interstellar.(Kredit: Warner Bros.)
Dette er den højeste opløsning, den mest overbevisende version og den mest fængslende version. Men nøjagtige skildringer er tidligere blevet gjort af astrofysikere.
I filmen forklarer professor Brand, at da Cooper kom tilbage fra sin interstellære rejse, ville han have løst tyngdeproblemet. Hvad var det problem?
I filmen dør jorden biologisk, og der er kun få millioner mennesker tilbage. Professor Brand og de mennesker, der arbejder sammen med ham, er at finde ud af, om det er muligt at løfte de resterende mennesker fra Jorden i rumkolonier. De havde ikke raketkraften til at gøre det. De havde magten til at opbygge rumkolonier på Jorden, men havde ikke raketkraften til at løfte dem væk.
I filmen er der gravitationsanomalier, der er sket ganske pludseligt, og denne underlige om tyngdekraft, der er begyndt at forekomme, foreslog professor Brand, at det måske var muligt at kontrollere tyngdekraften eller ændre dens adfærd.
Hvad han ønskede at gøre var at skrue ned på tyngdekraften på jorden længe nok til at bruge lille raketkraft til at løfte os væk. Spørgsmålet var derefter at lære at udnytte disse uregelmæssigheder. Du ser et eksempel på anomali i Murphs soveværelse - det faldende støvmønster. Kan du udnytte disse uregelmæssigheder og faktisk skrue ned for jordens tyngdekraft?
Hvor langt er menneskeheden fra den interstellære rejse?
Jeg tror, vi sandsynligvis vil, men ikke i mindre end omkring tre århundreder. Det er meget meget svært.
Der er ideer til, hvordan du kan gøre det, generelt involverer at placere mennesker i rumkolonier, der varer i generationer. Der er fremdriftsideer, som folk har haft, der får mig til at tro, at det vil blive opnået af mennesker i tre af fire århundreder.
Læs vores interview med den Oscar-vindende kunstner bag visuelle effekter Interstellar , Paul Franklin.
Robin Seemangal fokuserer på NASA og talsmand for udforskning af rummet. Han er født og opvokset i Brooklyn, hvor han i øjeblikket bor. Find ham på Instagram for mere pladsrelateret indhold: @not_gatsby.
