Как да стигнем от дупка в хиперпространството, Ден X
Теоретична физика от Кип Торн в Interstellar.
Кадър от филма "Междузвезден"
Къртична дупка
Основните събития на филма започват с полета на главните герои през червеева дупка, която се е разгърнала до Сатурн. Физически това е тунел, свързващ две отдалечени области на пространство-времето. Тези области могат да бъдат или в една и съща вселена, или да свързват различни точки на различни вселени (в рамките на концепцията за мултивселената). В зависимост от възможността да се върнат през дупката назад, те се разделят на проходими и непроходими. Непроходимите дупки бързо се затварят и възпрепятстват потенциалния пътник да направи обратното пътуване.
От математическа гледна точка червеевата дупка е хипотетичен обект, получен като специално несингуларно (крайно и физически значимо) решение на уравненията на общата теория на относителността (GR) на Алберт Айнщайн. Обикновено червеевите дупки са изобразени като огъната двуизмерна повърхност. Можете да стигнете от едната страна до другата, като се движите по обичайния начин. Или можете да направите дупка и да свържете двете страни с тунел. В илюстративния случай на двумерно пространство може да се види, че това може значително да намали разстоянието.
В две измерения червеевите дупки - дупките, от които започва и завършва тунелът - са кръгли. В три измерения (както във филма), устата на червеева дупка изглежда като сфера. Обектите се формират от две сингулярности в различни области на пространство-времето, които в хиперпространството (пространство с по-високо измерение) се събират, за да образуват дупка. Тъй като дупката е пространствено-времеви тунел, можете да пътувате през нея не само в пространството, но и във времето.
Обикновени (отгоре) и неориентируеми (отдолу) червееви дупки
Изображение: inspirehep.net
В Интерстелар дупката е била проходима и е свързала различни галактики във Вселената. Но за да се върне през него обратно, червеевата дупка трябва да се запълни с материя с отрицателна средна плътност на масата, която предотвратява затварянето на тунела. Няма известни на науката елементарни частици, притежаващи такива свойства. Въпреки това, те вероятно могат да бъдат част от тъмната материя.
Смята се, че такава червеева дупка може да бъде уловена в квантова пяна и след това разширена и направена потенциално подходяща за пътуване през хиперпространството. Такава пяна представлява колебания в пространството на скалите на дължината на Планк, където законите на класическата обща теория на относителността не работят, тъй като трябва да се вземат предвид квантовите ефекти.
Друг начин за създаване на червеева дупка е разтягането на една област от пространството, образувайки дупка със сингулярност, която в хиперпространството достига до друга област на пространството. Предлага се да се поддържа проходимостта на отвора и в двата случая чрез преминаване през него на материя с отрицателна плътност на масата. Такива проекти не противоречат на общата теория на относителността.
Квантова пяна
Изображение: blogspot.ru
Екзопланети и дилатация във времето
След прелитане през червеевата дупка космическите пътешественици се изпращат на екзопланети, потенциално обитаеми според информацията, получена от разузнавателните мисии. За да бъде планетата поне потенциално подходяща за човешкия живот, тя трябва да има стабилни светлинни, температурни и гравитационни режими, подобни на тези на Земята. Налягането в атмосферата трябва да бъде сравнимо с това на земята, а химичният състав трябва да е подходящ за живота на поне някои сухоземни организми. Предпоставка е наличието на вода. Всичко това налага определени ограничения върху масата и обема на планетата, както и нейното разстояние до звездата и параметрите на орбитата.
В този случай първата от планетите (Милър) е била разположена много близо до свръхмасивната черна дупка Гаргантюа с маса 100 милиона слънца и 10 милиарда светлинни години на разстояние от Земята. Радиусът на дупката е сравним с радиуса на земната орбита около Слънцето, а акреционният диск около нея би се простирал далеч извън орбитата на Марс. Поради силното гравитационно поле на черната дупка, един час, прекаран на повърхността на планетата на Милър, е равен на седем години на Земята.