Кино и законы физики
Павел Амнуэль
«Сорок лет назад, посмотрев первый фильм киноэпопеи «Звёздные войны», я, помню, был сильно впечатлён...»
Какой грохот? Звуковые волны могут распространяться только в достаточно плотной среде, а в космосе вакуум, пустота. В межзвёздном пространстве плотность вещества хорошо если достигает 1—3 атомов в кубическом сантиметре. Не может быть в космосе звуков! Я не простил тогда Лукасу незнание законов физики. Ведь мог же кто-нибудь сведущий объяснить ему это, и тогда фильм, на мой взгляд физика, стал бы куда более правдоподобным.
Должен заметить, что звуки в космосе всё же распространяются, и в некоторых случаях плотности даже 1—3 атома в кубическом сантиметре достаточно, чтобы считать межзвёздную среду проводящей звук. Однако источником звука в таких случаях должна быть звезда, но никак не такое маленькое тело, как звездолёт. Колебания звёзд вызывают в межзвёздном газе настоящие звуковые волны, но частота этого звука чрезвычайно мала: если наше ухо воспринимает колебания воздуха с частотой выше трёх десятков колебаний в секунду, то звёзды заставляют межзвёздный газ колебаться с частотой одно колебание в тысячи и даже миллионы секунд! Такой «звук» невозможно услышать, и о том, как звучат звёзды, астрофизики судят по косвенным признакам.
Много лет спустя я прочитал в интервью Лукаса, что он знал, конечно: взрыв в космосе можно увидеть, но никак нельзя услышать. Знал, но пренебрёг законом физики ради зрелищности: «Это же так эффектно!» Но разве можно зрелищность ставить на первое место, а науку — на второе или даже десятое?
Потом я посмотрел множество хороших и плохих, интересных и занудных фантастических фильмов и сериалов и всякий раз, даже если действие было захватывающим, а персонажи — убедительными, взгляд (или слух) невольно цеплялся за какой-нибудь научный ляп. В фантастических фильмах законы физики нарушались и нарушаются так часто, что, в конце концов, перестаёшь верить в реальность происходящего. Я говорю не о фэнтези, где автор волен делать с законами природы что угодно и творить миры по своему усмотрению, — нет, речь идёт о фильмах, претендующих на определение «научно-фантастические». Казалось бы, в таких фильмах сценаристы и режиссёры должны в первую очередь думать о достоверности сюжета и видеоряда с научной точки зрения. Ведь реплика Станиславского «Не верю!» относится не только к игре актёров, но и к другим элементам спектакля или фильма.
В 2015 году на экраны вышел ещё один ставший очень популярным фантастический фильм — «Марсианин» режиссёра Ридли Скотта по роману Энди Вэйра. О романе писали, что он продолжает традиции Жюля Верна, дотошно и, главное, правильно с точки зрения науки описывает марсианскую робинзонаду главного героя — Марка Уотни. Фильм же, в свою очередь, достоверно показывает то, что описано в романе. И если, читая книгу, мы могли не обратить внимания на многочисленные научные ляпы, то в фильме они бросаются в глаза.
С чего начинается эта история? Американская экспедиция прилетает на Марс и приступает к изучению планеты. Марк Уотни удаляется от основной группы, и в это время начинается сильнейшая буря. Астронавты вынуждены немедленно возвращаться на Землю, иначе космический корабль разобьётся и экспедиция погибнет. Звездолёт улетает. Марк Уотни остаётся на Марсе один.
Известно, что пыльные бури на Марсе не редкость. Порой они бывают такими сильными, что на долгие месяцы огромные области планеты оказываются скрыты под завесой пыли. Можно представить, что в это время творится на самой планете! Автор романа Энди Вэйр и постановщик фильма Ридли Скотт очень выразительно показали это, но… совершенно неправильно, а потому роман и фильм начинаются с серьёзного физического ляпа. Дело в том, что атмосфера на Марсе чрезвычайно разрежена: вблизи поверхности давление в 160 раз меньше, чем нормальное атмосферное давление у поверхности Земли.
Если на Земле ураган «Катрина», обрушившийся в 2005 году на США, сметал дома, как игрушки, скорость ветра достигала 80 метров в секунду, то на Марсе при такой (и даже более высокой) скорости ветра пыль поднимется, но астронавты не почувствуют ни малейшего движения воздуха: слишком малы плотность атмосферы и давление. Мельчайшую пыль марсианский ураган поднимает, но не может сдвинуть с места легчайший лист бумаги. Астронавты бежали, бросив всё, забыв даже о живом участнике экспедиции. Между тем только по показаниям приборов и поднявшейся пыли они могли бы понять, что происходит самое эффектное, но безопасное явление марсианской природы…
Итак, уже в начале фильма перестаёшь верить в происходящее. Можно подумать, Скотт поверил автору романа и не пригласил консультантов-специалистов. Но это не так. Пригласил, причём очень авторитетных: директора НАСА по планетарным наукам Джеймса Грина и специалиста из отдела по изучению Марса Дэйва Лавери. Конечно, они рассказали, что на самом деле происходит на Марсе во время пыльной бури. Но режиссёр подумал и оставил всё, как было в романе. Эффектные кадры важнее научной правды… И теперь в умах миллионов людей, прочитавших книгу и посмотревших фильм, укрепилась мысль: «Какие же страшные ураганы бывают на Марсе! Может, туда и лететь не стоит?»
Ещё один научный ляп — то, что происходит при неожиданной разгерметизации жилища Марка Уотни. Струя воздуха бьёт в отверстие внутрь станции! А ведь давление снаружи, вспомним, во много раз меньше давления внутри. Что говорит на этот счёт школьная физика? Правильно: ветер дует от большего давления к меньшему. Воздух должен дуть изнутри станции наружу, а не наоборот.
Когда сейчас всерьёз обсуждают возможность марсианской экспедиции, учёные предупреждают: полёт почти наверняка окажется смертельным для экипажа по той причине, что, как только корабль окажется вне радиационных поясов Земли, на него обрушится вся мощь солнечного ветра и космических частиц. Здесь, на Земле, нас спасает магнитное поле планеты, захватывающее быстрые частицы и не позволяющее им достичь поверхности. В космосе нет такой защиты, поэтому корабль необходимо одеть в толстую свинцовую оболочку, которая сделает его таким массивным, что экспедиция вообще станет невозможной. А что происходит в фильме? Купол, под которым живёт Марк Уотни, — всего лишь плёнка, ни от чего не защищающая. Магнитного поля и радиационных поясов у Марса нет, нет и защиты от жёсткого излучения. Между тем Марк ходит в футболке, забыв, то есть не Марк, конечно, а авторы романа и фильма забыли (или не знали), что это верная и довольно быстрая смерть.
Есть в фильме и другие ляпы — нарушения законов физики и искажение известных науке сведений о Марсе.
Об американском фантастическом фильме 2013 года «Гравитация» режиссёра Альфонсо Куарона говорят, что это именно научно-фантастический фильм и уж в нём с законами физики всё в порядке. С гравитацией там, в принципе, действительно всё хорошо, а с законами динамики — в том числе небесной — большие проблемы. Вот центральный трагический момент: главные герои — Мэтт и Райан — «парят» в космосе. Скафандры их соединены фалом, и друг относительно друга персонажи неподвижны. Мэтт произносит слова прощания, а потом, невзирая на яростные протесты Райан, отцепляет карабин и… быстро удаляется в бездонное космическое пространство. А Райан так же быстро «летит» в противоположную сторону.
«Как же так?» — спросит любой школьник, учивший законы Ньютона. Первый из них: «Тело находится в покое или движется прямолинейно и равномерно, пока на него не действует внешняя сила». Райан и Мэтт находились в покое относительно друг друга. Внешняя сила на них не действовала (естественно, кроме гравитации). Единственное, что сделал Мэтт, — отсоединил свой скафандр от фала. Он и после этого должен был остаться «висеть» неподвижно относительно Райан.
Я уж не говорю о такой мелочи, как поведение жидкости в невесомости. Мы видим, как плачет Райан, и её слёзы капельками летают в кабине. Возможно такое в невесомости? Конечно, нет. Слёзы никуда не улетят, они будут скапливаться в глазах и мешать смотреть. Придётся смахивать их пальцем.
По сюжету фильма «Пассажиры» 2016 года режиссёра Мортена Тильдума к далёкой звезде летит огромный космический корабль со спящим экипажем. Лишь двое — мужчина и женщина — не спят и в течение всего фильма выясняют друг с другом отношения. Но это — психология. Нас же интересует, как в фильме обстоит дело с соблюдением законов физики. Ведь и этот фильм анонсирован как научная фантастика.
Невесомости в звездолёте, кстати, нет: корабль вращается вокруг продольной оси, и центробежная сила заменяет гравитацию. Вполне научный способ создания силы тяжести, давно описанный в фантастике. Теперь представьте: корабль вращается, а вы смотрите на звёзды в иллюминатор. Звёзды должны двигаться, верно? Ан нет — герой, Джим Престон, смотрит в иллюминатор на неподвижные звёзды! Так быть не может.
Более существенно другое. Звездолёт летит с субсветовой скоростью — это двести с лишним тысяч километров в секунду! В космосе, как известно, есть планеты, кометы, астероиды, камни крупные и мелкие, да ещё и пыль. Они-то, конечно, движутся со скоростями, намного меньшими: обычно это от десяти до ста километров в секунду относительно друг друга. А относительно звездолёта? Эта скорость колоссальна! Если даже мелкий камешек столкнётся с кораблём, летящим на субсветовой скорости, то выделение энергии будет таким огромным, что звездолёт (вместе с метеоритом, конечно) мгновенно испарится. В фильме же камешек пробивает обшивку — и всё, на большее он не способен. Такое может быть, если скорости движения камня и космического корабля почти одинаковы. Опять режиссёр (и сценарист?) пожертвовал законами физики ради эффектных кадров.
А вот сцена совсем невероятная. Джим вышел в открытый космос, чтобы устранить неисправность, и относительно корабля он неподвижен. Никакие силы на него не действуют. Что должно произойти, если на корабле вдруг включатся двигатели?
Легко представить похожую ситуацию на Земле: вы плаваете в море рядом с кораблём. На судне включают двигатели, оно начинает двигаться всё быстрее, удаляется от вас, а вы остаётесь в море один… Вот и Джим должен был увидеть, как звездолёт улетает и вскоре исчезает на фоне звёзд. Так должно быть, но в фильме Джим продолжает «висеть» рядом с кораблём. Фантастика! Только уже ненаучная…
На звание самого научного фантастического фильма, несомненно, претендует фильм «Интерстеллар» 2014 года. Режиссёр Кристофер Нолан изначально поставил цель сделать всё по науке — показать, как на самом деле выглядит вблизи чёрная дыра, продемонстрировать предсказываемые физикой эффекты, связанные с искривлением пространства и изменением хода времени. Нолан привлёк мощную команду физиков во главе с Кипом Торном — самым авторитетным специалистом по физике чёрных дыр (в 2017 году он получил Нобелевскую премию за участие в открытии гравитационных волн). Торн проделал сложнейшие расчёты, описал в действительности, как должна выглядеть очень быстро вращающаяся массивная чёрная дыра — точнее, не сама чёрная дыра, конечно, поскольку она в принципе невидима, а плазменный диск вокруг чёрной дыры. Рассчитал Торн и орбиты планет, вращающихся вокруг чёрной дыры, названной Гаргантюа. Как говорил сам физик, за такие сложнейшие расчёты он вряд ли когда-нибудь взялся бы, если бы не Нолан с его кинематографическими идеями.
Но что, по-вашему, выберет режиссёр, если перед ним стоит дилемма: пожертвовать наукой ради выразительного кадра или выразительным кадром ради научной точности?
Если вы видели фильм (надеюсь, вы его видели — фильм того стоит), то, конечно, обратили внимание на изображение чёрной дыры Гаргантюа. Всего полминуты герои фильма разглядывают на экране удивительное зрелище: плазменный диск, который окружает Гаргантюа, — на самом деле первое в истории не только кинематографа, но и науки «реальное», рассчитанное на суперкомпьютерах изображение диска вокруг быстро вращающейся массивной чёрной дыры. Торн написал об этом книгу и опубликовал свои расчёты в нескольких научных статьях в авторитетных физических журналах. Нолану есть чем гордиться: он первый и пока единственный показал в кино, как выглядит вблизи «настоящая» чёрная дыра, окружённая плазменным диском!
И здесь зрелищность кадра победила научную правду. Очертания диска изображены правильно. Но! Диск вращается вокруг чёрной дыры с огромной, почти световой скоростью. То есть одна часть диска (скажем, левая) к нам приближается, а другая (правая) удаляется. И скорость этого движения близка к скорости света! Вы не забыли об эффекте Доплера? Спектр излучения удаляющегося тела смещается в длинную сторону, а приближающегося — в короткую. Когда скорость близка к световой, это смещение огромно. Что же получается? Мы видим на экране диск красивого жёлтого цвета, а ведь на самом деле излучение левой (приближающейся к нам) части диска должно быть смещено далеко в ультрафиолетовую или даже в рентгеновскую часть спектра, а правая (удаляющаяся от нас) часть должна излучать в далёкой инфракрасной области. Вывод: мы вообще не сможем увидеть диск, разве только небольшой его участок, загораживающий от нас чёрную дыру. Зрелищный кадр длится всего тридцать секунд, но именно этот «неправильный кадр» вошёл во все публикации о фильме, во все рецензии, популярные издания и сайты.
В «Интерстелларе» — самом научно достоверном из всех когда-либо выходивших на экран научно-фантастических фильмов — на самом деле найдётся ещё немало научных ляпов, не так сильно бросающихся в глаза. Но зрителю, знакомому с физикой, они видны. Попробуйте пересмотреть фильм, следя не за развитием сюжета и приключениями, а за многочисленными физическими эффектами. Сколько ошибок, подобных описанной, вы обнаружите? Например, попробуйте объяснить, как Купер и его экипаж перелетали с планеты на планету…
Фильм «Армагеддон» 1998 года режиссёра Майкла Бэя видели, наверное, все. И многие иронизировали над тем, как в Голливуде представляют российского космонавта: телогрейка, кувалда… только живого медведя в кадре не хватает. Действительно, ни в какие ворота! Но нас сейчас интересуют просчёты сугубо научные.
Что на самом деле можно сделать, если астрономы обнаружат летящую к нашей планете каменную глыбу размером в сотню-другую метров? Ответ, к сожалению, на данный момент неутешительный: ничего мы сделать не сможем! Есть два варианта. Первый: взорвать в толще астероида (желательно, близко к его центру) мощную водородную бомбу, так чтобы астероид развалился на множество осколков. Второй: прикрепить к астероиду ракетную систему и изменить его орбиту, чтобы он пролетел мимо Земли.
Первый способ при всей видимой эффектности ни к чему хорошему не приведёт, и авторы фильма напрасно вселяют в зрителя надежду на благополучный исход. После взрыва к Земле полетит не одна большая глыба, а сотни или тысячи более мелких. Упадут они в самых разных местах земного шара, и предсказать, где именно, никто не успеет. Вместо одного огромного кратера на Земле образуются сотни кратеров помельче. А людей наверняка погибнет даже больше, чем если грохнется одна-единственная глыба. Нет, взрывать бомбу — не выход. Кстати, такой мощной бомбы (что бы ни утверждали авторы фильма), способной разрушить астероид размером 300 м, не существует.
Что касается второго способа — изменить орбиту астероида с помощью ракетных двигателей, — то о нём и говорить нечего: сейчас и близко нет двигателей, способных хоть как-то повлиять на орбиту небесного тела массой около 70 миллионов тонн (примерно такой массой обладает 300-метровый астероид).
***
Так, к сожалению, обстоит дело со всей (за очень редким исключением) космической кинофантастикой. Везде и всегда законы физики приносят в жертву зрелищности. И науку в целом — в жертву занимательности. Конечно, это только кино. Однако, глядя на экран, вспоминайте о законах физики, которые изучали или изучаете в школе.
Читайте в любое время
