Teoretisk astrofysiker Kip Thorne samarbeider med Jessica Chastain om settet med Interstellar(Kreditt: Kip Thorne via Wired Magazine)
I et århundre siden Albert Einstein første gang publiserte sin banebrytende generelle relativitetsteori, har verdens fremste hoder forsøkt å oppdage om spådommene som stammer fra hans teori holder til. En av disse sinnene, Kip Thorne, har brukt karrieren sin på å undersøke Einsteins påstand om at gravitasjonsbølger eksisterer og blir sett på som verdens ledende ekspert på emnet. Thorne er nå på slutten av et av de mest oppsiktsvekkende vitenskapelige gjennombrudd i moderne menneskets historie: påvisning av disse bølgene .
Som professor i teoretisk fysikk ved California Institute of Technology, publiserte Thorne en rekke bøker og artikler om gravitasjonsteori. I 1984 var Thorne medstifter av LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) Project som bruker lasere til å måle små forvrengninger i stoffet av romtid - forvrengninger som kan være forårsaket av gravitasjonsbølger.
I 1994 skrev han den prisbelønte Black Holes and Time Warps: Einstein’s Outrageous Legacy, en bok som forbinder vanlige publikum med hans komplekse studieretning. Et tiår senere ble Thorne vitenskapelig rådgiver den Interstellar og ga matematikken som trengs for å gi filmens storslåtte visuelle bilder nøyaktig. Han publiserte også The Science of Interstellar med en spiss fra Christopher Nolan.
14. september 2015 ble forskere som jobbet på to LIGO-detektorsider i Livingston, Louisiana og Hanford, Washington sverget til hemmelighold etter at første data indikerte påvisningen av en voldelig kosmisk hendelse som skjedde for lenge siden. Etter måneder med å sjekke og kontrollere dataene på nytt, og med nyheter som begynte å lekke ut til publikum, kunngjorde forskere ved CalTech og MIT-opererte LIGO-laboratorier den ekstraordinære påvisningen av gravitasjonsbølger. Som et nytt vindu mot universet har bølgene avslørt sammenslåingen av to sorte hull for nesten 1,3 milliarder år siden.
Braganca satte seg sammen med Kip Thorne før hans multimediasamarbeid med VFX-mester Paul Franklin og Oscar-vinnende komponist Hans Zimmer videre Warped Side of the Universe , å diskutere Einstein, gravitasjonsbølger og hans arbeid med Interstellar .
Hva er Einsteins generelle relativitetsteori?
Det er et rammeverk for alle fysikkens lover unntatt kvantelovene. Folk sier vanligvis godt, det er gravitasjonsteorien, men det er langt utover det. Han bygde denne teorien for å forklare tyngdekraften, men faktisk gjør den teorien mye mer enn det. Den forteller deg hvordan alle de andre naturlovene passer inn i rom og tid.
Det er den mest nøyaktige måten vi vet å beskrive naturen på det vi vil kalle det klassiske domenet, som er alt bortsett fra når du kommer ned til de små ting som atomer og molekyler.
Hvordan kobler Einsteins teori seg til gravitasjonsbølger ?
Einstein formulerte sin generelle relativitetsteori i en veldig intens innsats som varte fra 1905 til 1915, og han fullførte teorien i november 1915 - for bare litt over hundre år siden. Han begynte deretter å bruke teorien eller disse lovene han utviklet - for å komme med spådommer. En av de viktigste spådommene og den siste store spådommen han kom med, var at gravitasjonsbølger skulle eksistere. Han spådde at i juni 1916, så vi er nå, snakker vi bare to måneder fra hundreårsdagen for gravitasjonsbølgen.
Han så på spådommene, så på dagens teknologi og så på ting som kan produsere gravitasjonsbølger i universet og konkluderte med at det var håpløst at vi noen gang vil se dem. Vi ville aldri ha nøyaktig nok teknologi.
Han tok feil. Vi så dem for første gang i september i fjor.
Hva var vendepunktet i tidslinjen fra Einsteins spådommer til den nylige oppdagelsen av gravitasjonsbølger?
Vel, det var noen vendepunkter. De to mest avgjørende vendepunktene kom fra to bestemte personer. Joseph Weber, rundt 1960, utviklet en tilnærming som så ut som om den kunne være i stand til å se gravitasjonsbølger, og han startet arbeidet med å finne dem. Han var den første personen som satte spørsmålstegn ved Einsteins ordlyd om at vi ikke ville ha teknologien til å gjøre det. Weber så ikke gravitasjonsbølger. Han trodde han gjorde det en stund, men så dem faktisk ikke. Bølgene er svakere enn han hadde håpet, men han brøt logg av folk som trodde du bare ikke kan gjøre det, og han inspirerte andre. Inkludert meg.
Det andre vendepunktet var en oppfinnelse av Ray Weiss ved MIT men med frøene til den ideen som kom tidligere fra Mikhail Gertsenshtein og Vladislav Pustovoit i Moskva, Russland. Ray Weiss oppfant denne teknikken som vi nå bruker, og den var forskjellig fra Webers teknikk. Vi kaller det interferometer gravitasjonsbølgedeteksjon, og det er basert på gravitasjonsbølger som skyver speil frem og tilbake. Du måler de fleste speilene med laserstråler.
Weiss oppfant dette, og deretter analyserte han alle de store kildene til støy du måtte møte og beskrev hvordan du skal håndtere dem. I 1972 ga han en plan for veien videre med denne typen design. Det var en blåkopi som ble endret på forskjellige måter, men ikke enormt. Det var virkelig et design som stod tidstesten i flere tiår som en guide for en måte å gjøre dette på. Det var det største vendepunktet.
Det er ganske interessant fordi Ray er en beskjeden fyr, og han hadde ideen om at han ikke skulle publisere dette i vanlig litteratur før han hadde oppdaget gravitasjonsbølger. Så han skrev dette papiret som jeg synes er det kraftigste tekniske papiret jeg noen gang har lest. Han skrev den og publiserte den i en intern MIT-rapportserie. Det var lett tilgjengelig for folk som meg som var interessert i emnet. Du måtte søke etter den fordi den ikke var tilgjengelig i vanlig litteratur.
Hva er neste for dette feltet nå som gravitasjonsbølger har blitt oppdaget?
Vel, dette er egentlig bare begynnelsen. Da Galileo først trente sitt optiske teleskop på himmelen og åpnet moderne optisk astronomi, var det den første av de elektromagnetiske vinduene ut av universet: lys. Vi bruker uttrykket ‘vindu’ for å bety visse teknologier vi bruker for å lete etter stråling med et bestemt bølgelengdeområde. På 1940-tallet ble radioastronomi født - å se med radiobølger i stedet for lys. På 1960-tallet ble røntgenastronomi født. På 1970-tallet ble gammastråleastronomi født. Infrarød astronomi ble også født på 1960-tallet.
Snart hadde vi alle disse forskjellige vinduene som alle så ut med elektromagnetiske bølger, men med forskjellige bølgelengder. Universet ser veldig annerledes ut gjennom et radioteleskop og et røntgenteleskop enn det gjør med lys. Det samme skjer med gravitasjonsbølge-astronomi.
Vil gravitasjonsbølger brukes til å utforske universet?
Det er det vi gjør nå. Vi gjør det nå hos LIGO. Vi har kunngjort oppdagelsen av to sammenstøtende sorte hull. Det vil være flere, og vi vil se mange andre slags fenomener, men vi ser dem bare med gravitasjonsbølger som har en viss svingningsperiode. En periode på noen få millisekunder. Vi vil i løpet av de neste 20 årene se gravitasjonsbølger som har perioder med timer. 
LIGO-laboratoriet i Livingston, Louisiana (til venstre) ble brukt til å oppdage gravitasjonsbølger som sendes ut av kollisjonen mellom to sorte hull (illustrert til høyre).Studiepoeng: LIGO
Med detektorer som ligner på LIGO som flyr i verdensrommet, vil vi, sannsynligvis de neste 5 årene, se gravitasjonsbølger som spenner over år ved hjelp av en teknikk fra radioastronomi som innebærer sporing av det vi kaller Pulsars.
Vi vil sannsynligvis se de neste 10 årene — sikkert de neste 10 årene, gravitasjonsbølger med perioder nesten like lange som universets alder. Gjennom mønstre de lager på himmelen som vi kaller den kosmiske mikrobølgebakgrunnen.
Vi vil ha fire forskjellige gravitasjonsbølgevinduer åpne i løpet av de neste 20 årene, og hver av dem vil se noe annerledes. Vi vil undersøke universets fødsel med dette. Den såkalte ‘inflasjonstiden’ i universet. Vi vil undersøke fødselen av de grunnleggende kreftene og hvordan de ble til. Vi vil se dem bli født i de tidligste øyeblikkene i universet ved hjelp av gravitasjonsbølger. Vi vil se sorte hull kollidere som vi nå gjør, men store sorte hull kolliderer. Vi vil se stjerner bli revet fra hverandre av sorte hull.
Vi vil bare se et fantastisk utvalg av ting som vi aldri har sett før, og dette vil fortsette i århundrer som optisk astronomi har pågått i århundrer. Dette er bare begynnelsen.
Du jobbet med Christopher Nolan og Paul Franklin for å bygge vitenskap og grafikk bak Interstellar. Hvor nøyaktig var det sorte hullet i filmen, Gargantua?
Det er den mest nøyaktige representasjonen som har dukket opp i en Hollywood-film. Oliver James, som er sjefforsker ved Paul Franklin Selskap Dobbelt negativ , med en viss insistering fra meg, oppfant en helt ny måte å gjøre bildebehandlingen på. Det produserer bilder som er mer glatte og mer nøyaktige i så måte. Det er det du trenger for en IMAX-film.
Vi brukte et nytt sett med teknikker, men ved hjelp av et eldre sett med teknikker har astrofysiker bygd bilder som bildet av Gargantua tilbake til 1980. Det ble først gjort av Jean-Pierre Luminet i Frankrike. Bilder av sorte hull som ligner Gargantua er der, men du så dem sjelden i astrofysikklitteraturen. Dette er ikke noe astronomer faktisk ser med teleskopene sine. 
Gargantua, det fiktive sorte hullet som er avbildet i filmen Interstellar.(Kreditt: Warner Bros.)
Dette er den høyeste oppløsningen, den mest overbevisende versjonen og den mest fengslende versjonen. Men nøyaktige skildringer har tidligere blitt gjort av astrofysikere.
I filmen forklarer professor Brand at da Cooper kom tilbake fra sin interstellare reise, ville han ha løst tyngdeproblemet. Hva var det problemet?
I filmen dør jorden biologisk, og det er bare noen få millioner mennesker igjen. Oppgaven til professor Brand og menneskene som jobber med ham er å finne ut om det er mulig å løfte de gjenværende menneskene fra jorden i romkolonier. De hadde ikke rakettmakt til å gjøre det. De hadde makten til å bygge romkolonier på jorden, men hadde ikke rakettmakten til å løfte dem av.
I filmen er det gravitasjonsavvik som har oppstått ganske plutselig, og denne underlige om tyngdekraften som har begynt å oppstå, foreslo for professor Brand at det kan være mulig å kontrollere tyngdekraften eller endre oppførselen.
Det han ønsket å gjøre var å skru ned gravitasjonstrekket på jorden lenge nok til å bruke liten rakettkraft for å løfte oss av. Problemet var da å lære å utnytte disse avvikene. Du ser et eksempel på anomali på soverommet til Murph - det fallende støvmønsteret. Kan du utnytte disse avvikene og faktisk skru ned jordens tyngdekraft?
Hvor langt er menneskeheten fra interstellare reiser?
Jeg tror vi sannsynligvis vil gjøre det, men ikke på under tre århundrer. Det er veldig vanskelig.
Det er ideer for hvordan du kan gjøre det, generelt involverer å sette mennesker i romkolonier som varer i generasjoner. Det er fremdriftsideer som folk har hatt som får meg til å tro at det vil bli oppnådd av mennesker i tre av fire århundrer.
Les intervjuet vårt med den Oscar-vinnende artisten bak visuelle effekter Interstellar , Paul Franklin.
Robin Seemangal fokuserer på NASA og talsmann for romforskning. Han er født og oppvokst i Brooklyn, der han for tiden bor. Finn ham på Instagram for mer plassrelatert innhold: @not_gatsby.
