Teoretisk astrofysiker Kip Thorne som arbetar med Jessica Chastain på uppsättningen Interstellar(Kredit: Kip Thorne via Wired Magazine)
I ett sekel sedan Albert Einstein först publicerade sin banbrytande allmänna relativitetsteori har världens främsta tankar försökt att upptäcka om förutsägelserna från hans teori stämmer. En av dessa sinnen, Kip Thorne, har tillbringat sin karriär för att undersöka Einsteins påstående att gravitationsvågor finns och betraktas som världens ledande expert i ämnet. Thorne är nu på väg mot ett av de mest häpnadsväckande vetenskapliga genombrotten i modern mänsklig historia: upptäckt av dessa vågor .
Som professor i teoretisk fysik vid California Institute of Technology publicerade Thorne många böcker och artiklar om gravitationsteori. 1984 grundade Thorne projektet LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) som använder lasrar för att mäta små förvrängningar i rymdtidens väv - snedvridningar som kan orsakas av gravitationella vågor.
1994 skrev han det prisbelönta Black Holes and Time Warps: Einsteins Outrageous Legacy, en bok som förbinder den vanliga publiken till hans komplexa studieområde. Ett decennium senare blev Thorne den vetenskapliga rådgivaren Interstellär och tillhandahöll den matematik som behövdes för att korrekt tillhandahålla filmens stora bilder. Han publicerade också Vetenskapen om interstellar med ett anfall från Christopher Nolan.
Den 14 september 2015 svor forskare som arbetar på tvilling LIGO-detektorsplatser i Livingston, Louisiana och Hanford, Washington i hemlighet efter att initiala data visade att det upptäcktes en våldsam kosmisk händelse som inträffade för länge sedan. Efter månader av att kontrollera och kontrollera data igen, och med nyheter som börjat läcka ut till allmänheten, meddelade forskare vid CalTech och MIT-drivna LIGO-laboratorier den extraordinära upptäckten av gravitationella vågor. Som ett nytt fönster mot universum har vågorna avslöjat sammanslagningen av två svarta hål för nästan 1,3 miljarder år sedan.
Braganca satte sig ner med Kip Thorne före hans multimediasamarbete med VFX-mästaren Paul Franklin och den Oscar-vinnande kompositören Hans Zimmer på Warped Side of the Universe , för att diskutera Einstein, gravitationsvågor och hans arbete med Interstellär .
Vad är Einsteins teori om allmän relativitet?
Det är ett ramverk för alla fysiklagar utom kvantlagarna. Människor säger vanligtvis bra, det är hans gravitationsteori men det är långt bortom det. Han byggde denna teori för att förklara gravitationen, men faktiskt gör den teorin mycket mer än så. Den berättar hur alla andra naturlagar passar in i rum och tid.
Det är det mest exakta sättet vi vet för att beskriva naturen i vad vi skulle kalla den klassiska domänen som är allt utom när du kommer ner till de mycket små saker som atomer och molekyler.
Hur ansluter Einsteins teori sig till gravitationella vågor ?
Einstein formulerade sin allmänna relativitetsteori i en mycket intensiv ansträngning som varade från 1905 till 1915 och han slutförde teorin i november 1915 - bara för drygt hundra år sedan. Han började sedan använda teorin eller dessa lagar som han utvecklade - för att göra förutsägelser. En av de viktigaste förutsägelserna och den sista stora förutsägelsen han gjorde var att gravitationella vågor skulle existera. Han förutspådde att i juni 1916, så nu talar vi bara två månader från hundraårsdagen av gravitationsvågförutsägelsen.
Han tittade på förutsägelserna, tittade på dagens teknik och tittade på saker som kan producera gravitationella vågor i universum och drog slutsatsen att det var hopplöst att vi någonsin kommer att se dem. Vi skulle aldrig ha tillräckligt noggrann teknik.
Han hade fel. Vi såg dem för första gången i september förra året.
Vilken vändpunkt ledde till ett genombrott i tidslinjen från Einsteins förutsägelser till den senaste tidens upptäckt av gravitationsvågor?
Det fanns några vändpunkter. De två mest avgörande vändpunkterna kom från två specifika personer. Joseph Weber, runt 1960, utformade ett tillvägagångssätt som såg ut som om det kunde se gravitationsvågor och han började försöka hitta dem. Han var den första personen som ifrågasatte Einsteins diktum att vi inte skulle ha tekniken för att göra det. Weber såg inte gravitationsvågor. Han trodde att han gjorde ett tag men såg dem faktiskt inte. Vågorna är svagare än han hade hoppats på, men han slog sönder folk som trodde att du bara inte kunde göra det och han inspirerade andra. Inklusive mig.
Den andra vändpunkten var en uppfinning av Ray Weiss på MIT men med fröna till den idén som kom tidigare från Mikhail Gertsenshtein och Vladislav Pustovoit i Moskva, Ryssland. Ray Weiss uppfann denna teknik som vi nu använder och den skilde sig från Webers teknik. Vi kallar det interferometer gravitationsvågdetektering och det är baserat på gravitationsvågor som skjuter speglar fram och tillbaka. Du mäter de flesta speglarna med laserstrålar.
Weiss uppfann detta och sedan analyserade han alla de viktigaste bullerkällorna som du skulle behöva möta och beskrev hur du ska hantera dem. 1972 tillhandahöll han en ritning för vägen framåt med denna typ av design. Det var en ritning som modifierades på olika sätt men inte enormt. Det var verkligen en design som stod tidens test i årtionden som en vägledning för ett sätt att göra detta. Det var den största vändpunkten.
Det är ganska intressant eftersom Ray är en blygsam kille och han hade tanken att han inte skulle publicera detta i den vanliga litteraturen förrän han hade upptäckt gravitationella vågor. Så han skrev detta papper som jag tycker är det mest kraftfulla tekniska papperet jag någonsin har läst. Han skrev det och publicerade det i en intern MIT-rapportserie. Det var lätt tillgängligt för människor som jag som var intresserade av ämnet. Du var tvungen att söka efter den eftersom den inte fanns tillgänglig i den vanliga litteraturen.
Vad är nästa för detta fält nu när gravitationella vågor har upptäckts?
Det här är egentligen bara början. När Galileo först tränade sitt optiska teleskop på himlen och öppnade modern optisk astronomi, var det den första av de elektromagnetiska fönstren ur universum: ljus. Vi använder frasen ”fönster” för att betyda vissa teknologier som vi använder för att leta efter strålning med ett visst våglängdsområde. På 1940-talet föddes radioastronomi - tittar med radiovågor istället för ljus. På 1960-talet föddes röntgenastronomi. På 1970-talet föddes gammastrålastronomi. Infraröd astronomi föddes också på 1960-talet.
Snart hade vi alla dessa olika fönster som alla såg ut med elektromagnetiska vågor men med olika våglängder. Universum ser väldigt annorlunda ut genom ett radioteleskop och ett röntgenteleskop än med ljus. Samma sak händer med gravitationell vågastronomi.
Kommer gravitationsvågor att användas för att utforska universum?
Det är vad vi gör nu. Vi gör det nu på LIGO. Vi har meddelat att två svarta hål kolliderar. Det kommer att finnas fler och vi kommer att se många andra typer av fenomen men vi ser dem bara med gravitationsvågor som har en viss svängningsperiod. En period på några millisekunder. Vi kommer inom de närmaste 20 åren se gravitationsvågor som har perioder av timmar. 
LIGO-laboratoriet i Livingston, Louisiana (till vänster) användes för att upptäcka gravitationsvågor som emitterar från kollisionen mellan två svarta hål (illustrerat till höger).Krediter: LIGO
Med detektorer som liknar LIGO som flyger i rymden kommer vi förmodligen under de närmaste fem åren se gravitationsvågor som sträcker sig över år med hjälp av en teknik från radioastronomi som involverar spårning av vad vi kallar Pulsars.
Vi kommer förmodligen att se inom de närmaste fem åren - säkert de kommande tio åren, gravitationsvågor med perioder nästan lika långa som universums ålder. Genom mönster som de gör på himlen som vi kallar den kosmiska mikrovågsbakgrunden.
Vi kommer att ha fyra olika gravitationsvågfönster öppna under de närmaste 20 åren och var och en av dem kommer att se något annorlunda. Vi kommer att undersöka universums födelse med detta. Den så kallade ”inflationstiden” i universum. Vi kommer att undersöka födelsen av de grundläggande krafterna och hur de blev till. Vi kommer att se dem födas i de tidigaste ögonblicken i universum med gravitationsvågor. Vi kommer att se svarta hål kollidera vilket vi nu gör men stora svarta hål kolliderar. Vi kommer att se stjärnor rivna sönder av svarta hål.
Vi kommer att se bara ett fantastiskt utbud av saker som vi aldrig har sett förut och detta kommer att pågå i århundraden som optisk astronomi har pågått i århundraden. Detta är bara början.
Du arbetade med Christopher Nolan och Paul Franklin att bygga vetenskap och grafik Bakom Interstellär. Hur exakt var det svarta hålet i filmen, Gargantua?
Det är den mest exakta representationen som har dykt upp i en hollywoodfilm. Oliver James, som är huvudforskare vid Paul Franklin Företag Dubbel negativ , med viss insistering från mig uppfann ett helt nytt sätt att göra avbildningen. Det ger bilder som är smidigare och mer exakta i den meningen. Det är vad du behöver för en IMAX-film.
Vi använde en ny uppsättning tekniker, men med en äldre uppsättning tekniker har astrofysiker byggt bilder som bilden av Gargantua tillbaka till 1980. Det gjordes först av Jean-Pierre Luminet i Frankrike. Bilder av svarta hål som liknar Gargantua finns där men du såg dem sällan i astrofysiklitteraturen. Detta är inte något som astronomer faktiskt ser med sina teleskop. 
Gargantua, det fiktiva svarta hålet som avbildas i filmen Interstellar.(Kredit: Warner Bros.)
Detta är den högsta upplösningen, den mest övertygande versionen och den mest fängslande versionen. Men exakta skildringar har tidigare gjorts av astrofysiker.
I filmen förklarar professor Brand att när Cooper återvänder från sin interstellära resa, skulle han ha löst tyngdkraftsproblemet. Vad var det problemet?
I filmen dör jorden biologiskt och det finns bara några miljoner människor kvar. Professor Brand och de människor som arbetar med honom är att ta reda på om det är möjligt att lyfta de återstående människorna från jorden i rymdkolonier. De hade inte raketkraften att göra det. De hade makten att bygga rymdkolonier på jorden men hade inte raketkraften att lyfta bort dem.
I filmen finns gravitationella anomalier som har inträffat ganska plötsligt och denna konstighet om gravitation som har börjat förekomma föreslog professor Brand att det skulle vara möjligt att kontrollera gravitationen eller ändra dess beteende.
Vad han ville göra var att skruva ner jordens tyngdkraft tillräckligt länge för att använda liten raketkraft för att lyfta oss bort. Frågan var då att lära sig att utnyttja dessa avvikelser. Du ser ett exempel på anomalin i Murphs sovrum - det fallande dammmönstret. Kan du utnyttja dessa avvikelser och faktiskt minska jordens allvar?
Hur långt är mänskligheten från interstellära resor?
Jag tror att vi sannolikt kommer att göra det men inte på mindre än tre århundraden. Det är väldigt mycket svårt.
Det finns idéer för hur du kan göra det, vanligtvis involverar att placera människor i rymdkolonier som varar i generationer. Det finns framdrivningsidéer som människor har haft som får mig att tro att det kommer att uppnås av människor i tre av fyra århundraden.
Läs vår intervju med den Oscar-vinnande artisten bakom visuella effekter Interstellär , Paul Franklin.
Robin Seemangal fokuserar på NASA och förespråkar för utforskning av rymden. Han är född och uppvuxen i Brooklyn, där han för närvarande är bosatt. Hitta honom på Instagram för mer utrymme-relaterat innehåll: @not_gatsby.
