Источник: изображение сгенерировано при помощи сервиса «Шедеврум»
К съемкам фильмов о Большом адронном коллайдере или экшенов с его участием обычно привлекают научных консультантов. Те читают сценарии, порой даже участвуют в съемках. Однако это не спасает киноиндустрию от фактических ошибок в отображении БАК и появления мифов вокруг его работы. Развеять часть из них взялся директор Института искусственного интеллекта и цифровых наук ФКН НИУ ВШЭ Денис Деркач на лекции «Адронный коллайдер в фильмах и сериалах: о чем не расскажут зрителю?»
Искажения в фильмах, где упоминаются научные открытия или сложные технологии, встречаются нередко: не спасает даже детальное изучение описываемых устройств и привлечение научных консультантов. Причины могут быть разные: это и желание создать красивую картинку на экране, и катастрофическое мышление сценаристов с их стремлением нагнетать, и попытка философски взглянуть на законы физики, обожествляя науку. Допущения и искажения далеко не всегда невинны, порой они приводят к возникновению страшилок и устойчивых мифов, имеющим мало общего с реальностью.
Также по теме: Как интуиция и искусственный интеллект помогают математикам в решении задач
Коллайдер (от английского collide — «сталкиваться») — ускоритель частиц на встречных пучках, предназначенный для изучения продуктов их соударений. Для изучения физики элементарных частиц коллайдеры стали использоваться с середины 1950-х годов в СССР, США и Европе. Большой адронный коллайдер (Large Hadron Collider, LHC), предназначенный для разгона протонов и тяжёлых ионов (ионов свинца) и изучения продуктов их соударений, построен в ЦЕРНе, недалеко от Женевы, на границе Швейцарии и Франции.
В научно-популярном фильме-катастрофе “Конец Света”, снятом британской телекомпанией BBC в 2005 году, есть эпизод, посвященный Большому адронному коллайдеру (БАК).
В фильме моделируются различные варианты гибели человечества. Каждый вариант комментируют эксперты из разных научных областей с целью выяснить: может ли в реальности случиться подобная катастрофа или нет. Во фрагменте, посвященному БАК, диктор тревожным голосом рассказывает о черных дырах, которые могут разрушить адронный коллайдер своим гравитационным полем. В конце эпизода внутри коллайдера действительно появляется черная дыра: она уничтожает БАК, а следом и вся Земля проваливается внутрь бездонной пустоты…
В другом, уже фантастическом, фильме “Герои”, снятом Хансйоргом Турном в 2013, ученые во время неудачной попытки смоделировать “Большой Взрыв” создали черную дыру, которая грозит уничтожить человечество.
На самом деле это маловероятно. Даже если сам коллайдер выйдет из строя, катастрофы не произойдет. “Коллайдер, оказывается, может взорваться, и он с удовольствием сделал это в 2008 году”, — напомнил Денис Деркач.
“Когда его запустили, оказалось, что некоторые его части не совсем подходили друг к другу, возникла искра и взорвалась большая часть конструкций, что были внутри коллайдера, пришлось очень долго чинить”, – пояснил эксперт.
Внутри коллайдера не может образоваться самоподдерживающийся процесс, который бы привел к серьезному взрыву, а черные дыры внутри БАК не несут угрозу человечеству. “Как только коллайдер взорвется или выключится, например, из-за черной дыры, черные дыры сами по себе должны испариться”, — поясняет Денис Деркач.
Дело в том, что в адронном коллайдере изучаются микроскопические черные дыры, которые не могут существовать сами по себе. “В коллайдере энергии очень большие. Там сравнивают энергию от протона с энергией корабля в реальной жизни. Но её недостаточно для того, чтобы эти чёрные дыры были достаточно массивными, чтобы самоподдерживаться”, — говорит эксперт. В коллайдере исследуются частицы, испускаемые черными дырами, изучается причина их появления — ни взрыв коллайдера, ни черные дыры внутри него не несут серьезной угрозы человечеству.
В детективном триллере “Ангелы и Демоны”, снятом Роном Ховардом в 2009 году, есть сцена хищения антиматерии из адронного коллайдера. По сюжету, кражу антивещества затеял приемный сын Папы Римского Патрик Маккена, чтобы при помощи него инсценировать взрыв могилы Святого Петра и стать новым главой Ватикана.
Денис Деркач обращает внимание на сцену, где ученые разговаривают внутри коллайдера. Они обсуждают меры предосторожности в работе с антивеществом, которое может взорвать коллайдер. На самом деле ни такой диалог, ни предрекаемый в фильме взрыв в реальности невозможны.
Антиматерия производится внутри БАК. “У нас была теория: произошел Большой взрыв, после которого начали появляться разные частицы. Ученые считают, что куда-то улетела куча антиматерии, кто-то украл или что-то случилось. И по большому счету, кто украл — это самая главная вещь, которая нас волнует”, — подчеркивает эксперт.
Тут та же ситуация, что и с черными дырами — антиматерии внутри БАК производится ничтожно мало в целях безопасности. “Если бы этой самой антиматерии было очень много, то мы бы все взрывались, — поясняет Денис Дергач. — Но в коллайдере антиматерию производится столько, что взрывы незаметны даже на уровне маленькой частички”.
ЦЕРН (Conseil européenne pour la recherche nucléaire) — Европейский центр ядерных исследований. Является самым крупным на сегодняшний день центром фундаментальных исследований в области физики элементарных частиц. Расположен на территории Швейцарии и Франции. Исследования здесь проводятся с использованием Большого адронного коллайдера (БАК), а в экспериментах на базе ЦЕРН участвуют около 17 тыс. приглашенных ученых из 110 стран. Ожидается, что после завершения программы БАК после 2040 года, он будет заменен на Будущий кольцевой коллайдер ( Future Circular Collider или FCC) с периметром 100 км. Проект также международный и реализуется в ЦЕРНе.
Военные давно хотят использовать антиматерию в боевых целях, однако на данном этапе развития науки людям все еще очень трудно синтезировать и сдерживать даже молекулы антивещества. Единственное, что удалось сделать ученым ЦЕРНа, — синтезировать антиводород, который был стабилен всего несколько секунд. Потому взорваться коллайдер из-за антиматерии не может.
Еще одна задача коллайдера, помимо генерации антиматерии — воссоздание процесса Большого Взрыва. “Что пытается сделать коллайдер, это, собственно, впитывание энергии в точечку с помощью соударения двух частиц или двух ядер, чтобы посмотреть, что будет там внутри. Таким образом мы пытаемся воссоздать одну маленькую частичку от большого взрыва”, — отмечает Денис Дергач.
Именно за этим хотел попасть в коллайдер одаренный физик Шелдон Купер, герой популярного сериала "Теория большого взрыва", созданного Чаком Лорри и Биллом Преди в 2007 году. Ученые желают понять, почему мир стал таким, какой он есть сейчас, какие именно процессы привели к появлению известной нам Вселенной. В 2010 году ученым удалось создать в БАК микроскопическую часть большого взрыва. В результате столкновения ионов свинца получили кварк-глюонную плазму — состояние вещества, в котором Вселенная пребывала первые мгновения после своего возникновения. Как и с черными дырами, и с антиматерией, имитация большого взрыва проходит на уровне очень малых частиц, совершенно неопасных для планеты.
В фильме “Ангелы и демоны” конструкция большого адронного коллайдера передана достоверно, потому что часть съемок проходила непосредственно в ЦЕРНе, отмечает Денис Деркач. Однако есть несколько существенных отличий киношной версии от реальности.
Первое — контрольная комната находится на поверхности. Эксперт отмечает, что сценаристы намеренно переносят контрольную комнату к коллайдеру, чтобы создать интересный сюжет, которого иначе не будет.
Второе — не весь персонал ЦЕРНа разговаривает по-французски. Ученые между собой общаются на английском языке, так как они приезжают из разных стран, в то время как инженеры и рабочие по большей части местные и говорят на французском языке.
Сейчас почти вся работа адронного коллайдера автоматизирована, ученые ведут наблюдения и проводят статистические исследования. Но некоторые процессы, в частности контроль пучков частиц и ремонт реактора, все еще выполняются непосредственно сотрудниками ЦЕРНа.
Столкновение частиц в коллайдере порождает огромное количество событий, которые необходимо обработать и сопоставить с данными от столкновений, что произошли ранее. Современная физика основывается на большом количестве данных от множества наблюдений. Среди большого массива данных отбираются самые значимые, и уже ими ученые делятся с создателями фильмов, таких как “Ангелы и демоны”, поясняет эксперт.
Так, в фильме “Герои” была показана труба коллайдера. Между кусками трубы мерцал фиолетовый луч. Деркач объяснил, что подобное явление в целом может произойти: “Пучки, которые летят таким образом, летят в вакууме, но они при этом порождают очень серьезные магнитоэлектрические поля. И выбивают фотоны, электроны-позитроны из соседних материалов, из воздуха, из вакуума и так дальше. Для нас это должно выглядеть как свечение — освещение того, что происходит вокруг пучка. Но сам пучок, скорее всего, мы не увидим”. По словам эксперта, создатели фильма скорее всего вдохновлялись старыми трубами коллайдера, которые находятся в музее на поверхности в разрезе. Также вряд ли такой пучок энергии может образоваться в открытой среде, как показано в фильме. Тогда молекулы внутри коллайдера будут сталкиваться с частичками пыли, пояснил он.
В том же фильме “Герои” есть сцена, где девочка роняет кусок хлеба, а тот взмывает в воздух. Денис Деркач объясняет, что данное явление бывает внутри коллайдера: “Рабочие, случается, забывают, что мы работаем с магнитами, и когда магнит включается, все, что не прикреплено, начинает летать. В том числе и забытые отвертки, и другие инструменты”.
При этом в фильме верно подмечено, что запуск коллайдера — постепенный процесс: “Коллайдер, в первую очередь, это большое кольцо, в котором стоят множество магнитов. Магниты не умеют включаться быстро, они умеют тренироваться. Соответственно, у магнитов есть тренировки точно так же, как и у людей. Но тренируются они несколько недель, просто для того, чтобы коллайдер пришел в нормальное состояние. После чего туда запускаются какие-то частицы, и частицы начинают уже ходить по кругу”. Коллайдер далеко не сразу выходит на заданную мощность. Большой адронный коллайдер пришел к запланированной мощности через 5 лет после запуска.
В фильме “Суперколлайдер”, снятом Джеффри Скоттом Ландо в 2013 году, адронный коллайдер, построенный в США, взрывается во время испытаний и переносит главного героя в параллельный мир.
В одной из сцен ученые фиксируют разрыв в секундах по атомным часам в интервалах прохождения частиц по трубе коллайдера. Эта зарисовка была основана на одной реальной истории. В 2011 году один из детекторов частиц нейтрино OPERA в результате трех лет наблюдений зафиксировал, что частицы летят быстрее скорости света.
“Один из аспирантов измерял скорость нейтрино и обнаружил, что нейтрино проходят отрезок в 150 километров со скоростью быстрее скорости света, — рассказал Денис Деркач. — Вместе с научным руководителем они на протяжении нескольких месяцев писали статью (о своем научном открытии). Потом (работники ЦЕРНа) послали техника (внутрь коллайдера) и тот обнаружил, что там один из штекеров был не до конца вставлен. И получилось так, что они вместо 150 километров ровно, измеряли 150 километров и 1 сантиметр. Из-за этого оказалось, что частица летит быстрее, чем скорость света”. По этому поводу была написана масса статей, аспиранта уволили, но физика, основы которой чуть было не пошатнуло сенсационное “исследование”, все же устояла.
В уже упомянутом фильме “Герои” дети отправились на экскурсию в рабочий адронный коллайдер. Попасть внутрь коллайдера, не будучи инженером или ученым, возможно, но не так, как показано в фильме, поясняет Денис Деркач.
Коллайдер приостанавливает работу зимой, и, когда радиационный фон снижается, можно спуститься непосредственно к самому устройству. Также можно попасть и к рубке управления, однако внутрь вас не пустят. Во время экскурсии можно посетить мастерские, где производят сверхпроводящие магниты, без которых адронный коллайдер не сможет функционировать. Однако наибольший интерес для посетителей обычно представляет демонстрация старых комплектующих коллайдера в разрезе. Именно на их основе была сконструирована модель коллайдера в фильме “Герои”.
Далеко не всех пускают внутрь коллайдера. Некоторые люди с психическими проблемами могут создать угрозу целостности конструкции — например, начать крушить внутренности коллайдера. Деркач как аналогию приводит случай, когда в церковь, известную по фильму “Код Да Винчи”, снятому Роном Ховардом в 2006 году, как место захоронения Святого Грааля, ворвался неизвестный с кувалдой и разнес колонну. Чтобы не допустить попадания таких индивидов к коллайдеру, на входе сканер сетчатки глаза, в котором хранятся данные зарегистрированных в системе ученых и инженеров.
Кстати, коллайдер останавливают нередко: попеременно полгода проводят эксперимент, полгода считают, что получилось. В это время сотрудники спускаются внутрь и заменяют сгоревшие детали, что-то меняют или дополняют, в это время другая часть команды занимается статистическим исследованием.
В фильме “Суперколлайдер” изображена фантастическая ситуация — коллайдер спонсирует частная компания. На деле такое едва ли возможно. Бизнесу не интересен проект, который потребляет огромное количество ресурсов и денег, а результат работы будет виден минимум через 10 лет.
Финансирование коллайдера основывается в первую очередь на государственных деньгах и средствах филантропов. “Ни один бизнес науку не потянет”, — подчеркивает Денис Деркач, напоминая, что во всем мире фундаментальная наука финансируется в основном за счет государства.
В китайском сериале “Задача трех тел”, снятом Леон Яном в 2023 году, приводятся, в частности, две гипотезы — Гипотеза Стрелка и Гипотеза Фермера. В первой некий стрелок оставлял дыры в мишени на определенном расстоянии друг от друга. Раса двухмерных существ, живущих на поверхности мишени, приняла прихоть стрелка, как закон Вселенной — через равные промежутки обязательно будет существовать дыра. Во второй гипотезе индюшка-ученый, живущая на ферме, предположила, что ежедневная кормежка птиц — это их закон Вселенной. Но наступил День Благодарения и фермер вместо подачи зерна пришел и зарезал всех индюшек.
Так, в сериале поднимается вопрос фундаментальности знаний: действительно ли открытые физиками законы являются фундаментальными для всей Вселенной, а не только для той части, в которой находимся мы сами? На этот по большей части философский вопрос сам Денис Деркач ответил следующее: “В реальности развитие, особенно физики, происходит очень поступательно. И мы хорошо понимаем, вернее, мы знаем, что все теории, которые мы делаем, они неправильные”. Просто потому что со временем новые данные корректируют прежние представления. Чем ближе ученые изучают мельчайшие частицы, тем сложнее становятся теории.
Деркач также обратил внимание, что в сериале верно изображен случай, когда пересечение людей из разных научных сред приводят к получению новых данных или открытий: “Внезапно, это на самом деле неожиданно для всех, физики чистые пришли к астрофизикам и начали рассказывать про свои проблемы. Оказалось, что физики и астрофизики решают одни и те же проблемы. Познание мира для макрообъектов и микрообъектов замкнулось”. Объединение людей из разных профессий может действительно помочь лучше узнать, как работает наша галактика.
Сможет ли адронный коллайдер достичь поставленных целей?
“Коллайдер, — отмечает Денис Деркач, — сейчас сам по себе выдал некоторые результаты, которые задели наши теории. И это очень хорошо. Часть своих задач он уже выполнил: у него такие особенности, что в короткое время открылось очень много частиц, а потом открывалось довольно мало. Есть мнение, что наша стандартная модель элементарных частиц как теория, условно говоря, закончилась. В том смысле, что мы не можем найти ничего нового”. У немецкого физика Сабины Хоссенфельдер есть экстремальная идея — перенести исследования и эксперименты в малые коллайдеры, чтобы сосредоточится на более мелких и конкретных задачах.
Отвечая на вопрос, какой фильм можно было бы придумать с участием коллайдера, Денис Деркач вспомнил о путешествии в параллельный мир, показанном в фильме “Суперколлайдер”. “Мы запустили коллайдер, и он внезапно выбил нас в другой мир. Такое мы можем себе представить”, — сказал он.
Автор: Михаил Медведев, стажер-исследователь Проектно-учебной лаборатории экономической журналистики НИУ ВШЭ
В подписке — дайджест статей и видеолекций, анонсы мероприятий, данные исследований. Обещаем, что будем бережно относиться к вашему времени и присылать материалы раз в месяц.
Спасибо за подписку!
Что-то пошло не так!
