The Science of Interstellar

Mensen zijn van nature ontdekkingsreizigers.

We gaan naar nieuwe gebieden en zoeken het onbekende op.

We brachten bijna de hele aarde in kaart...

en lieten sporen achter op de maan.

Maar om naar een andere planeet te gaan...

om verder te reizen dan ons zonnestelsel...

dat is een droom voor de toekomst.

Een droom die tot leven komt in de speelfilm Interstellar.

We moeten onszelf niet zien als individuen, maar als soort.

We moeten de realiteit van interstellair reizen inzien.

De film Interstellar gaat over nieuwe werelden en het lot van de mensheid.

Klinkt als sciencefiction?

Misschien.

Maar deze film is gebaseerd op echte wetenschap...

dankzij de betrokkenheid van de beroemde astrofysicus Kip Thorne.

Een van de belangrijkste aspecten van Interstellar...

is de manier waarop de wetenschap is verweven in de film.

Er gebeuren waanzinnige dingen.

Verder dan fantasie en fictie: Dit is de echte wetenschap van Interstellar.

Ruimtereizen zijn al vanaf het begin onderwerp van films.

Maar de speelfilm Interstellar is uniek.

Hij werd geïnspireerd door het werk van Kip Thorne...

een autoriteit op het gebied van astrofysica, gravitatiegolven...

en de kromming van ruimtetijd.

Hij is ook een uitvoerend producent van de film.

In Interstellar is echte wetenschap vanaf het begin verweven in de film.

De andere hoofdrolspelers in de film hadden respect voor de wetenschap...

en werkten met me samen om de wetenschap goed in te zetten.

Wat is de simpelste definitie van een singulariteit?

Kip en ik wilden allebei moderne ideeën gebruiken...

huidige wetenschappelijke inzichten om het verhaal te sturen.

In onze taal...

is het een punt waar de kromming van ruimte en tijd oneindig wordt.

Dus dat klopt. Oké.

We hopen dat ons onderzoek en mijn en Chris' gesprekken met Kip...

het verhaal onderbouwden...

en dat het publiek dat zou voelen.

Waarom zou je alleen fantaseren...

over wat er in de ruimte of op een interstellaire reis zou gebeuren?

Waarom niet kijken naar de wetenschap die daarachter zit?

Het is een surveillance-drone.

In Interstellar...

bedreigen de omstandigheden op aarde het voortbestaan van de mensheid.

De generatie van jouw dochter zal de laatste op aarde zijn.

Vertel me wat uw plan is om de wereld te redden.

We zijn er niet om de wereld te redden, maar om hem te verlaten.

De film onderzoekt of we thuishoren op aarde...

en of we op aarde moeten blijven...

en of we op onderzoek uit moeten als er nog iets anders is.

Daar gaan we dan.

In de film zoekt de bemanning een nieuw thuis.

Een planeet waarop leven mogelijk is.

Menselijk leven.

Ik haal het niet. - Jawel.

Het is een spannend idee dat er nog andere werelden zijn.

Wat zijn dat voor werelden? Wat zouden ze kunnen zijn?

Is er daarbuiten een plaats voor ons?

De zoektocht naar een nieuwe aarde lijkt toekomstmuziek...

maar het gebeurt nu al.

Astrofysicus Natalie Batalha is gepassioneerd planetenjaagster.

De enige manier om onze plaats in het sterrenstelsel te begrijpen...

is kijken naar het grote geheel en de diversiteit aan planeten begrijpen.

20 jaar geleden kenden we geen...

andere planeten die om sterren zoals onze zon draaiden.

Natalie herschreef dat verhaal als missiewetenschapper...

voor de Kepler-ruimtetelescoop van NASA.

Het doel van Kepler is eenvoudig.

Hij moet de fractie sterren in ons sterrenstelsel vaststellen...

die mogelijk bewoonbare planeten ter grootte van de aarde herbergen.

Wat maakt een planeet mogelijk bewoonbaar?

Wat alle levensvormen gemeen lijken te hebben...

is de behoefte aan vloeibaar water.

We zoeken planeten met een rotsachtig oppervlak...

waar water kan verzamelen, en die genoeg energie krijgen van de ster...

zodat het water niet bevriest omdat het te koud is...

of verdampt omdat het te heet is op de planeet.

Waar vloeibaar water zou kunnen voorkomen noemen we het Goudlokje-gebied.

De in 2009 gelanceerde Kepler staarde...

vier jaar lang naar één klein stukje van de Melkweg.

Vergeleken bij sterren zijn planeten te klein om te zien voor Kepler...

maar hun schaduw ziet hij wel.

Elke planeet die om een lichtgevend object draait heeft een schaduw.

Daar maakt Kepler gebruik van.

Hij wacht tot een planeet in zijn baan om de ster...

tussen de ster en het ruimtevaartuig door gaat.

De telescoop ziet dat als een lichtafname.

HELDERHEID - TIJD IN UREN

Deze simpele methode heeft duizenden exoplaneten onthuld.

Planeten die om andere sterren in ons sterrenstelsel draaien.

Wat we hebben ontdekt...

is dat elke ster in het sterrenstelsel minstens één planeet heeft.

Er bestaat een grote diversiteit aan exoplaneten...

en we hebben exotische werelden ontdekt.

200 lichtjaren verder draait een planeet zo groot als Saturnus...

niet om één, maar om twee sterren.

Als je op een wereld zoals Kepler-16b zou leven...

zag je twee sterren aan de hemel opkomen en ondergaan...

die constant van positie wisselen terwijl ze om elkaar heen draaien.

Zo zou planeet Kepler-10b eruit kunnen zien.

Hij draait 23 keer dichter om z'n ster dan Mercurius om onze zon.

De naar de ster gerichte zijde wordt verzengd door straling.

Zo ontstaan temperaturen die hoger zijn dan nodig om ijzer te smelten.

De planeet heeft een halfrond groter dan de Stille Oceaan...

dat een oceaan is, maar niet een van water.

Het is een oceaan van gesmolten lava.

Geen aantrekkelijke bestemming.

Maar onlangs heeft Kepler mogelijk een tweede thuis voor ons gevonden.

Zo zou het Kepler-186- planetenstelsel eruit kunnen zien.

Vijf planeten draaien om een M-klasse-ster...

en de buitenste planeet is Kepler-186f.

De eerste andere planeet van aarde-formaat in de bewoonbare zone.

Ik probeer me Kepler-186f voor te stellen als een echte plek...

omdat het dat is.

Het kan er rotsachtig zijn. Hij is even groot als de aarde...

dus ik stel me een rotsachtig oppervlak voor.

We weten niet of er een vloeibare oceaan is. Dat stellen we ons voor.

Ineens accepteer je in je verbeelding het bestaan van een andere wereld.

Er is een plek die erg veel op de aarde zou kunnen lijken.

Wanneer vertrekken we naar die verre kusten?

Helaas.

Kepler-186f is bijna vijf quadriljoen kilometer verwijderd van de aarde.

Met andere woorden: 500 lichtjaren verder.

Dat is een reis van 500 jaar met de snelheid van het licht.

Maar geen enkel ding kan zo snel reizen als licht.

Onze ruimtevaartuigen zijn duizenden keren langzamer.

Zelfs de schepen in Interstellar komen niet in de buurt.

De dapperste mensen moeten een nieuw thuis voor ons vinden.

Maar de dichtstbijzijnde ster ligt duizend jaar verderop.

Daarom zijn ze zo dapper. - Oké.

Hoe komen zij bij nieuwe werelden buiten ons zonnestelsel?

Ze spelen met de kromming van ruimte en tijd.

Je weet niet wanneer je terugkomt.

Heb je niet verteld dat je de wereld ging redden?

Nee.

Ik kom terug.

Als we naar een verre bestemming gaan, reizen we door ruimte en tijd.

We gaan de toekomst in.

Tot een eeuw geleden dacht men dat ruimte en tijd gescheiden waren.

Theoretisch natuurkundige Carroll legt uit hoe Einstein dat veranderde.

Einstein besefte dat ruimte en tijd samenhingen.

Je hebt ruimte en je hebt tijd.

Einstein zegt: Er is maar één ding, de ruimtetijd.

Vervolgens zegt hij: Die ruimtetijd...

is niet alleen een podium waarop alle actie zich afspeelt.

Het is zelf een acteur.

Ruimtetijd kan veranderen, bewegen, buigen en krommen.

Einsteins relativiteitstheorie stelt dat ruimtetijd flexibel is.

De objecten erin, de zon, planeten, zelfs wij, vervormen het.

Het gevolg van die kromming noemen we zwaartekracht.

Hoe massiever het object, hoe meer ruimtetijd wordt gekromd...

en hoe groter de zwaartekracht.

We voelen zwaartekracht.

De flexibiliteit van ruimtetijd is moeilijker te begrijpen...

maar de effecten ervan zijn meetbaar.

Hoe groter de zwaartekracht, hoe langzamer de tijd gaat.

Als ik beneden zou staan met een zeer precieze atoomklok...

en m'n dubbelganger staat op de bovenste verdieping...

met een even precieze atoomklok...

en we zouden ze vergelijken, had die van mij minder seconden afgeteld.

Op de benedenverdieping ervaart Sean iets meer zwaartekracht...

dan z'n dubbelganger op de bovenste verdieping.

Hij ervaart ook iets minder tijd dan z'n dubbelganger.

Het verschil is klein, maar het bestaat.

Er zijn ook praktische toepassingen.

Neem het GPS-systeem, het satellietnavigatiesysteem.

Dat is een aantal zeer precies afgestelde klokken...

op satellieten die om de aarde draaien...

en die draaiing zit in een iets ander zwaartekrachtveld dan wij.

Dat de tijd anders beweegt op het aardoppervlak...

dan in de baan van de satelliet is belangrijk...

om de GPS goed te laten functioneren.

De tijd op een GPS-satellietklok gaat sneller dan een klok op aarde.

Het scheelt 38 microseconden per dag.

Het computersysteem corrigeert dat.

Beweging beïnvloedt onze beleving van ruimtetijd ook.

De beste uitleg is dat je door niet te bewegen...

de meeste tijd ervaart die mogelijk is.

Bewegen en dingen doen betekent minder tijd ervaren.

We gaan naar Sean in z'n auto en z'n dubbelganger die op een bankje zit.

Als je weggaat met je auto en weer terugkomt...

vergeleken met de persoon die achterbleef...

heeft de klok die je meenam op die reis...

iets minder tijd weggetikt dan de achterblijver.

Wij bewegen te langzaam om het effect te merken.

Maar als Sean bijna op lichtsnelheid kon rijden...

zou hij de Verenigde Staten een miljoen keer kunnen doorkruisen...

en minder dan een seconde tijd ervaren...

terwijl de achterblijver...

urenlang zou wachten op de terugkeer van Sean.

Sean zou naar de toekomst zijn gegaan in vergelijking met z'n dubbelganger.

Dat bemoeilijkt Ruimtereizen.

Hoe sneller onze ruimteschepen, hoe meer zwaartekracht we tegenkomen...

hoe verder we uit de maat lopen met degenen die we achterlaten.

Dus we zoeken een nieuw thuis, en dan?

Elk uur is zeven jaar op aarde.

De relativiteit van tijd leidt tot pijn en hartzeer in Interstellar.

De relativiteitstheorie is fascinerend.

Maar het wordt iets heel emotioneels...

als je het hebt over de afstand tussen mensen.

We zijn allemaal wel eens weg bij ons gezin.