Kein Scherz, du kannst einen Warp-Antrieb bauen

Der Weltraum ist wirklich riesig, selbst unsere eigene kosmische Nachbarschaft ist gewaltig; mit der heutigen Technologie dauert es allein etwa sieben bis neun Monate, um zum Mars zu gelangen. Wenn man den nächsten Stern (abgesehen von der Sonne) besuchen möchte und ein Raumschiff hat, das Lichtgeschwindigkeit erreichen kann (naja, 99,9% der Lichtgeschwindigkeit), dauert die Reise immer noch etwas mehr als vier Jahre. Wenn man also durch die Galaxie flitzen will, um fremde Welten zu erkunden, müssen wir uns etwas Besseres 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.

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) krümmen die Raumzeit – allein durch ihre Existenz verursachen sie eine Vertiefung im Gewebe der Raumzeit. Je größer das Objekt, desto größer die Vertiefung. Bei Objekten wie Planeten ist diese Vertiefung groß. Wenn der Mond denken könnte, würde er denken: “Ich bewege mich in einer geraden Linie”, und der Mond hätte damit nicht Unrecht! Aus seiner Perspektive bewegt er sich tatsächlich in einer geraden Linie. Das Problem ist, dass er sich neben der Erde befindet, die die Raumzeit so stark gekrümmt hat, dass die “gerade Linie” des Mondes ihn in Kreisen um die Erde führt. Schau dir das Bild und das Video unten an, wenn du dir das veranschaulichen möchtest. Kurz gesagt: Die Krümmung des Raums ist also durchaus möglich!

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.

Falls Ihnen Alcubierre bisher noch nicht kreativ genug erschien, wird es jetzt noch besser. Er nahm Einsteins Feldgleichungen (die er zur Lösung dieses Rätsels benötigte) und löste sie dann RÜCKWÄRTS. Was die Mathematik angeht, verstößt das gegen keine Regeln. Einige Physiker stellen zwar die Gültigkeit dieser Vorgehensweise in Frage, aber niemand sagt offen, dass man das nicht darf.

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 Vorhersager der Physik. Mathematiker sind den Physikern oft Jahre voraus und sagen ihnen: “Hey, laut der Mathematik sollte das funktionieren, ihr solltet das mal überprüfen.” Etwa ein Jahrhundert später treten dann die Physiker auf den Plan und sagen: “Ihr hattet recht, es funktioniert tatsächlich!” Die Mathematik lässt negative Materie zu, aber das ist nicht dasselbe wie zu sagen, dass sie existiert. Niemand hat jemals welche gefunden, und es könnte sich herausstellen, dass es gar keine zu finden gibt. Das CERN erzeugt zwar winzige Mengen an Antimaterie, was ähnlich klingt, aber nicht dasselbe ist: Experimente dort haben gezeigt, dass sie genauso fällt wie gewöhnliche Materie.

2) Dies würde es Ihnen ermöglichen, in der Zeit zurückzureisen: Ein weiteres Problem ist, dass man – indem man das Licht gewissermaßen an sein Ziel „vorbeirast“ – in der Zeit zurückreisen könnte (das ist ein ganz anderes Thema), und Stephen Hawking mochte die Vorstellung von Zeitreisen wirklich überhaupt nicht. Lass dich davon aber nicht entmutigen – er wäre nicht das erste Genie, das sich geirrt hat. Nachdem Einstein seine Allgemeine Relativitätstheorie entwickelt hatte, verbrachte er die letzten Jahrzehnte seines Lebens damit, nach einer einheitlichen Theorie zu suchen, die Gravitation und Elektromagnetismus vereint – und er hat es nie geschafft.

3) Sie könnten gekocht werden: Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Hawking-Strahlung (benannt nach Stephen Hawking) alles im Inneren der Blase verbrennen würde. Das wäre in etwa so, als würde man einen armen Kerl in eine Mikrowelle stecken – igitt! Darüber ist man sich allerdings noch nicht ganz einig.

4) Planeten zerstörende Schrotflintenexplosionen: Der Weltraum ist unglaublich leer, aber wenn man weit genug hinausfliegt, stößt man auf eine Menge winziger Teilchen. Niemand weiß genau, ob sich diese Teilchen entlang der Blase bewegen und zurückbleiben oder sich an der Vorderkante der Blase ansammeln würden. Wenn sie sich ansammeln, würden sie beim Anhalten mit einer enormen Energiemenge freigesetzt werden. Je nachdem, wie weit man gekommen ist, sprechen wir hier von einer Schrotflinten-Salve, die von der Zerstörung einzelner Planeten bis hin zur Zerstörung ganzer Sonnensysteme reichen könnte. Dein Kumpel bei Alpha Centauri wird nicht gerade begeistert sein, wenn du bei seinem Grillfest auftauchst und seinen Planeten in die Luft jagst!

Jedenfalls hinderte keines dieser Probleme ein kleines Team der NASA unter der Leitung des Physikers Harold White daran, in den 2010er Jahren Experimente zu Ideen rund um Warp-Felder durchzuführen. Bislang ist dabei zwar noch nichts herausgekommen, aber einige sehr kluge Köpfe sind offensichtlich der Meinung, dass es einen Versuch wert ist!