Теоретична физика на Кип Торн във филма "Междузвездна" Космическа наука и технологии
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.
За първи път решенията на уравненията на общата теория на относителността от типа на червеевите дупки са открити през 1916 г. от Лудвиг Флам. През 30-те години Алберт Айнщайн и Нейтън Розен, а по-късно Джон Уилър се интересуват от тях. Всички тези червееви дупки обаче бяха непроходими. Едва през 1986 г. Кип Торн предлага решение за преминаване от червеева дупка.
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.
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.
Дължината на Планк е приблизително 1,62x10 -35 метра, което е 2x10 20 пъти по-малко от "диаметъра" на протон. Числовата стойност на Планковите единици (дължина, маса, време и други) се получава от четири основни физически константи и очертава границата на приложимост на съвременната физика.
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.
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 момента в орбитата на Земята са създадени най-благоприятните за хората пътувания във времето. Колкото по-дълго астронавтите и астронавтите са на борда на Международната космическа станция, която се върти с повече от седем километра в секунда около планетата, толкова по-бавно (в сравнение със земните на повърхността) те остаряват. Рекордът за пътуване във времето принадлежи на Сергей Крикалев, който за повече от 803 дни се премести в бъдещето с около 0,02 секунди.
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, се оказва равен на седем години на Земята.