Kein Scherz, man kann einen Warp-Antrieb bauen

Der Weltraum ist wirklich groß, selbst unsere eigene kosmische Nachbarschaft ist riesig; mit der heutigen Technologie dauert es 2 Jahre, um zum Mars zu gelangen. Wenn man den nächstgelegenen Stern (neben der Sonne) besuchen will und ein Raumschiff hat, das Lichtgeschwindigkeit erreichen kann (also 99,9% der Lichtgeschwindigkeit), braucht man immer noch etwas über 4 Jahre. Wenn man also durch die Galaxie düsen will, um fremde Welten zu erforschen, müssen wir uns etwas einfallen lassen: Wir brauchen einen Warp-Antrieb!

Bevor wir anfangen, gibt es ein paar Dinge, die Sie wissen müssen. Erstens: Der Weltraum und die Galaxie sind RIESIG. Wie riesig? Das Licht braucht 100.000 Jahre, um die Galaxie zu durchqueren - riesig. Zweitens ist die Lichtgeschwindigkeit die kosmische Geschwindigkeitsgrenze, Einstein hat das bewiesen, man kann sich absolut nicht schneller als das Licht durch den Raum bewegen, Punkt. Man kann nicht einmal die Lichtgeschwindigkeit erreichen, da die Bewegung einer beliebigen Masse buchstäblich unendlich viel Energie erfordern würde. Wenn man sich nicht schneller als mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen kann und das Licht 100.000 Jahre braucht, um die Galaxie zu durchqueren, scheinen wir dazu verdammt zu sein, niemals viel jenseits unseres Sonnensystems erforschen zu können, es sei denn, man wird kreativ.

Miguel Alcubierre

Der Warp-Antrieb ist seit langem ein Hollywood-Plot, um dieses Problem zu lösen, ein "Gott sei Dank haben wir das Gerät X erfunden", um die Gesetze der Physik zu umgehen. Wir können Hollywood dafür danken, denn es war es, was einen mexikanischen Physiker, Miguel Alcubierre, dazu inspirierte, das Problem der interstellaren Reise zu lösen. Während er Star Trek sah, sprach Kapitän Kirk über den Warp-Antrieb der Enterprise (der wahrscheinlich schon wieder kaputt war, denn Star Trek), und das gab Alcubierre seinen Heureka-Moment. "Ja, WARP-Antrieb! Warpantrieb. Das könnte funktionieren!" Seine Idee war zwar kreativ, aber ziemlich einfach: Gut, man kann sich nicht schneller als das Licht durch den Raum bewegen, aber was, wenn man den Raum verformt? Wie wäre es, wenn man den Raum so verformt, dass der nächstgelegene Stern für das Raumschiff nicht 4,2 Lichtjahre entfernt ist (ein Lichtjahr ist die Entfernung, die das Licht in einem Jahr zurücklegt), sondern nur 1 Meile? Wenn Sie das schaffen, wird interstellares Reisen trivial. Wenn Sie mir nicht glauben, dass man das Gefüge der Raumzeit verzerren kann, lesen Sie den nächsten Abschnitt darüber, wie Sie über die Schwerkraft belogen wurden; wenn Sie das glauben, fahren Sie mit dem Abschnitt fort, wie sie funktioniert.

Du wurdest über die Schwerkraft belogen
Die Verformung des Gefüges der Raumzeit mag zwar so aussehen, als würden wir ein Stück Science-Fiction durch ein anderes ersetzen, aber das ist nicht der Fall. Wir wissen bereits, dass es passiert, und es passiert überall. Das bekannteste Beispiel ist die Schwerkraft. Sie haben wahrscheinlich gelernt, dass die Schwerkraft eine Kraft ist, die Objekte näher an sich heranzieht und die den Mond in seiner Umlaufbahn hält. Du hast wahrscheinlich gelernt, dass der Mond und die Erde die gleiche Beziehung haben wie ein Ball an einer Schnur, den du um deinen Kopf drehst, wobei die Schnur die Schwerkraft ist. So lässt sich die Schwerkraft zwar am einfachsten erklären, aber eigentlich ist es eine Lüge. So funktioniert die Schwerkraft nicht.

So funktioniert die Schwerkraft tatsächlich. Alle Objekte (du, ich, die Erde, die Sonne und so weiter) verzerren die Raumzeit, allein durch ihre Existenz erzeugen sie eine Delle im Gewebe der Raumzeit. Je größer das Objekt, desto größer die Einkerbung. Bei Objekten wie Planeten ist diese Einkerbung sehr groß. Wenn der Mond denken könnte, würde er denken: "Ich bewege mich in einer geraden Linie", und der Mond würde sich nicht irren! Aus seiner Perspektive bewegt er sich in einer geraden Linie. Das Problem ist, dass er sich in der Nähe der Erde befindet, die die Raumzeit so stark verzerrt hat, dass die "gerade Linie" des Mondes ihn in einem Kreis um die Erde führt. Schauen Sie sich das Bild und das Video unten an, wenn Sie dies veranschaulichen möchten. Aber kurz gesagt: Die Verformung des Raums ist durchaus machbar!

Wie es funktioniert
Man baut ein Raumschiff, das eine Blase um sich herum erzeugt (die Blase besteht eigentlich aus nichts, sie ist eine Blase aus verformter Raumzeit). Das Schiff zieht den Raum vor sich zusammen, so dass ein Meter langer Messstab unendlich klein wäre. Gleichzeitig dehnt es den Raum hinter sich aus. Dadurch würde das Schiff nach vorne "fallen" und man könnte im Handumdrehen überall hinkommen.

Der blaue Bereich unterhalb der Ebene stellt den kontrahierten Raum dar, während der rote und der erhabene Bereich den erweiterten Raum darstellen.

Als ob Alcubierre nicht schon kreativ genug wäre, wird es noch besser. Er nahm Einsteins Feldgleichungen (die er zur Lösung dieses Rätsels brauchte) und löste sie dann RÜCKWÄRTS. Was die Mathematik betrifft, so bricht das keine Regeln. Einige Physiker stellen in Frage, ob das zulässig ist, aber niemand sagt offen, dass man das nicht kann.

Aber man braucht eines: exotische Materialien. Und mit exotischen Materialien meine ich negative Materie. Dieser fußballgroße Klumpen negativer Materie wiegt minus 5 kg. Viel Spaß dabei, sich das vorzustellen. Es ist nicht allzu schwer zu verstehen, wie Materie mit solchen Eigenschaften das Gefüge der Raumzeit durcheinander bringen kann. Mit etwas Geschick kann man es schaffen, nur ein paar Kilogramm von diesem Zeug zu brauchen. Wenn man es hat, kann man sich damit eine nette kleine Warpblase bauen und die Raumzeit verzerren! Und das war's im Grunde; negative Materie ist wirklich gut darin, die Raumzeit zu verzerren, also mach eine Blase mit dem Zeug und sag Chewie, er soll "draufhauen!"

Die Schattenseiten
1) Wir haben (noch) keine negative Materie: Die Mathematik ist der große Prädiktor der Physik. Mathematiker sind den Physikern oft um Jahre voraus und sagen ihnen: "Hey, die Mathematik sagt, dass das funktionieren sollte, ihr solltet es ausprobieren". Dann, etwa ein Jahrhundert später, kommen die Physiker und sagen: "Ihr hattet Recht, es funktioniert!" Und die Mathematik sagt, dass negative Materie (zusammen mit anderen exotischen Materialien) tatsächlich existiert. Wir haben sie nur noch nicht gefunden. Positiv ist, dass Physiker im Teilchenbeschleuniger des CERN bereits damit begonnen haben, kleine Mengen anderer Arten von exotischer Materie herzustellen. Klein bedeutet hier klein auf subatomarer Ebene.

2) Dies würde es Ihnen ermöglichen, in der Zeit zurückzureisen: Ein weiteres Problem ist, dass man in der Zeit rückwärts reisen könnte, wenn man das Licht an einem Zielort übertrifft (das ist ein ganz anderer Artikel), und Steven Hawking mag die Idee von Zeitreisen überhaupt nicht. Aber lassen Sie sich davon nicht unterkriegen, er wäre nicht das erste Genie, das sich irrt. Nachdem er seine Allgemeine Relativitätstheorie aufgestellt hatte, arbeitete Einstein in seinem letzten Lebensabschnitt an einigen neuen Ideen, und diese Arbeit wurde entlarvt!

3) Sie könnten gekocht werden: Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Hawking-Strahlung (benannt nach Steven Hawking) alles in der Blase braten würde. Das wäre so, als würde man eine arme Seele in eine Mikrowelle stecken, bäh! Aber das ist noch nicht ausgemacht.

4) Planeten zerstörende Schrotflintenexplosionen: Der Weltraum ist unglaublich leer, aber wenn man sich weit genug entfernt, stößt man auf einen Haufen winziger Teilchen. Es ist nicht sicher, ob die Partikel entlang der Blase reisen und zurückbleiben oder sich am vorderen Rand der Blase ansammeln würden. Wenn sie sich ansammeln, würden sie beim Anhalten mit einer großen Menge Energie freigesetzt. Je nachdem, wie weit man kommt, könnte die Explosion von der Zerstörung von Planeten bis hin zur Zerstörung von Sonnensystemen reichen. Dein Kumpel in Alpha Centauri wird nicht erfreut sein, wenn du zu seinem Grillplatz kommst und seinen Planeten in die Luft jagst!

Auf jeden Fall hat keines dieser Probleme die NASA davon abgehalten, ernsthafte Forschungen über den Alcubierre-Antrieb durchzuführen. Es gibt also offensichtlich einige sehr kluge Leute, die glauben, dass dies funktionieren könnte!