Nach Einstein wird es nie möglich sein, die Lichtgeschwindigkeit zu erreichen oder noch schneller zu fliegen.
Trotzdem wird halt doch feste darüber nachgedacht...:
Zitat:
Sind Reisen mit Überlichtgeschwindigkeit möglich?Die Helden der Science-Fiction-Serie „Star-Trek“ machen es vor: Sie reisen mit Überlichtgeschwindigkeit durchs All. Wird es auch in der Realität gelingen, die Ketten der Relativitätstheorie zu sprengen?
Überlichtgeschwindigkeit? Das ist doch ganz einfach. In jeder Star-Trek-Folge zeigen die Weltraum-Helden um Captain Kirk, wie es funktioniert. Erst beschleunigt ihr Raumschiff „Enterprise“ auf Impulsgeschwindigkeit, die etwa ein Viertel der Lichtgeschwindigkeit beträgt. Dann zündet Scotty im Maschinenraum die Warp-Reaktoren, und die Enterprise taucht ab in den Subraum. Dort herrschen andere physikalische Gesetze als im normalen Universum, deshalb ist ein überlichtschneller Flug möglich, und auch die Kommunikation kann praktisch zeitlos erfolgen.
Die Reisen schneller als Licht sind in der Science-Fiction-Literatur nötig, um die Weltraumabenteuer etwas lebensnäher zu gestalten. Besatzungen, die Jahrhunderte in unterlichtschnellen Raumschiffen reisen (entweder im Tiefschlaf oder als Abfolge mehrerer Generationen an Bord), um zu viele Lichtjahre entfernten fremden Welten zu gelangen, wären langweilig. Deshalb mühen sich die Autoren, mit physikalisch mehr oder weniger gut begründeten Ideen, die Grenze der Lichtgeschwindigkeit (ca. 300 000 Kilometer pro Sekunde) zu überwinden, die uns Einsteins Relativitätstheorie setzt. Ihr zufolge kann sich kein Körper – oder allgemeiner gesagt, kein Medium, das Information überträgt – schneller durch das All bewegen als das Licht.
Die Star-Trek-Autoren haben das Problem recht pfiffig gelöst. Ihr Warp-Antrieb besteht aus Spulen in den Triebwerksgondeln, die aufeinanderfolgend von vorne nach hinten gezündet werden und dabei Energiefelder erzeugen. Die Felder werden abgestrahlt, wodurch sich das Schiff beschleunigt. Dies ist noch konventionelle Physik und kann eines Tages vielleicht sogar technisch umgesetzt werden.
Mit Warp durchs AllDann aber wird es fantastisch: Die ausgestrahlte Energie bewirkt eine Transition in den Subraum. Der Raum, wie wir ihn kennen, ist – so die Idee – an jedem Punkt mit Subraum „unterlegt“, es handelt sich also eigentlich um eine zusätzliche Dimension. Dort ist die Masse des Raumschiffs reduziert. Jetzt wird es durch die Warp-Felder auf Überlichtgeschwindigkeit getrieben. Zugleich krümmen sie die Raumzeit, so dass sich die zeitlichen Abstände zwischen zwei Punkten im Raum verkürzen. Es wird also eine künstliche Verwerfung (englisch = warp) der Raumzeit erzeugt. Die Geschwindigkeit bemisst sich nach „Warp-Faktoren“, wobei Faktor 10 als unendliche Geschwindigkeit definiert ist. Das Raumschiff befindet sich im Warp-10-Flug an jedem Punkt des Universums gleichzeitig. So steht es jedenfalls in der reichlich vorhandenen Star-Trek-Literatur.
Damit bedienten sich die Autoren einiger physikalischer Phänomene, die helfen könnten, die Einsteinschen Fesseln zu sprengen. Tatsächlich diskutieren seriöse Wissenschaftler, wie sich Überlichtgeschwindigkeit technisch erreichen ließe. Eine Möglichkeit sind die viel zitierten Wurmlöcher. Sie ergeben sich aus Lösungen von Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie. Erstmals wurden sie 1935 von Albert Einstein und seinem Kollegen Nathan Rosen beschrieben und hießen deshalb ursprünglich Einstein-Rosen-Brücken.
Der Begriff „Wurmloch“ entstammt der Analogie mit einem Wurm, der sich durch einen Apfel frisst, anstatt an der Oberfläche entlangzukriechen. Er nimmt also eine Abkürzung quer durch die Frucht und erzeugt dabei ein Wurmloch. Ebenso könnte ein Raumschiff durch einen Tunnel fliegen, der zwei Punkte im Universum verbindet. Voraussetzung dazu ist, dass der Raum zwischen den Punkten so stark gekrümmt ist, dass sich tatsächlich eine Abkürzung gegenüber dem „glatten“ Raum – und damit der geraden Strecke – ergibt. Weil laut Relativitätstheorie Materie den Raum krümmt, müsste eine gewaltige Masse für die nötige Verwerfung sorgen. Ein Raumschiff im Wurmloch würde die Lichtgeschwindigkeit nicht überschreiten, doch in Bezug auf die Start- und Zielpunkte hätte die Reise mit Überlichtgeschwindigkeit stattgefunden.
Es gibt bis jetzt keine experimentellen Beweise für Wurmlöcher. Zudem können sie keine makroskopischen Dimensionen annehmen, Raumschiffe kämen also nicht hindurch, sondern allenfalls Elementarteilchen. Um sie auf Raumschiff-Größe zu dehnen und stabil zu halten, wäre eine riesige Masse aus negativer Energie erforderlich. Das Raumschiff müsste in einem Triebwerksring ebenfalls negative Energie erzeugen. Dadurch entsteht eine Art Antigravitation. Obwohl die Quantenphysik diese exotische Energieform zulässt, weiß niemand, ob es sie tatsächlich gibt oder ob sie sich technisch erzeugen lässt.
Eine andere Möglichkeit ersann der mexikanische Physiker Miguel Alcubierre. Er beschrieb sie in seiner 1994 erschienen Studie „The Warp Drive: Hyper-fast travel within general relativity“. Es handelt sich um einen modifizierten Warp-Antrieb, der die Raumzeit um ein Raumschiff herum verändert. Vor dessen Bug wird der Raum gestaucht und dafür hinter dem Heck ausgedehnt. In der entstehenden Blase mit verzerrter Raumzeit kann der Raumkreuzer mit beliebig hoher Geschwindigkeit fliegen. Anders betrachtet, versetzt der Antrieb den Ausgangspunkt der Reise um viele Lichtjahre zurück und holt das Ziel näher heran. Wiederum bedarf es dazu aber negativer Energie. Zurück nach vorn
Ganz anders funktioniert der sogenannte Tachyonen-Antrieb, um den es in esoterischen Kreisen viel Geraune gibt. Tachyonen sind hypothetische überlichtschnelle Teilchen mit höchst befremdlichen Eigenschaften. Sie fliegen in der Zeit zurück und werden schneller, wenn man sie abbremst. So wie für normale Teilchen die Lichtgeschwindigkeit eine Obergrenze darstellt, ist sie für die Tachyonen die Untergrenze, sie können nicht langsamer werden. Und sie müssten eine imaginäre Ruhemasse haben. Da sie aber stets mit Überlichtgeschwindigkeit umherschwirren, weisen sie doch eine reale Masse auf. Damit haben Tachyonen wie „normale“ Photonen einen Impuls, der in den Schub für ein Raumschiffs umgesetzt werden kann. So lassen sie gerade ihre absurd erscheinenden Eigenschaften als geeignet für einen Raumschiff-Antrieb erscheinen.
Denken ohne SchrankenWie sich damit Überlichtgeschwindigkeit erreichen ließe, ist allerdings unklar, denn dies widerspräche der Relativitätstheorie. Vielleicht gibt es ja einen in der Physik noch unbekannten Weg. Dies könnte sich der Nasa-Wissenschaftler John Cole durchaus vorstellen. „In der Welt der Teilchenwissenschaft lernen wir jeden Tag etwas dazu“, meint er. „Wir sind an allen Erkenntnissen interessiert, die vielleicht die Entwicklung von Antrieben ermöglichen, die über die heutige Physik hinausgehen.“
Tatsächlich erforscht die US-Raumfahrtbehörde exotische Raumschiffantriebe in ihrem „Breakthrough Propulsion Physics Program“ (BPP). Vor einigen Jahren habe ich dessen Leiter Marc Millis im Glenn Research Center der Nasa in Cleveland besucht. „Ich suche nach neu auftauchenden physikalischen Phänomenen und schaue, ob sie den Durchbruch für Antriebssysteme bringen könnten, die Raumschiffe schneller und weiter bewegen als bekannte Techniken“, beschrieb er seine Arbeit. Mit den Tachyonen gibt es aber das übliche Problem: Sie existieren bislang nur als theoretisches Konstrukt, nachgewiesen wurden sie noch nirgends.
Jetzt bleibt noch ein Konzept, das eines fernen Tages Menschen zu den Sternen führen könnte: Der Flug durch den Hyperraum – das heißt, durch höhere Dimensionen. Eine theoretische Grundlage dafür schuf der 2001 verstorbene deutsche Physiker Burkhard Heim. Er erlitt ein tragisches persönliches Schicksal: Durch einen Unfall verlor er beide Hände und wurde fast völlig blind und taub. Deshalb verließ er 1954 das damalige Max-Planck-Institut für Physik in Göttingen und forschte privat weiter. Dabei entwarf er eine „einheitliche strukturelle Quantenfeldtheorie der Materie und Gravitation“, die als Erweiterung der Relativitätstheorie gelten kann. Sie enthielt in der ursprünglichen Fassung sechs Dimensionen (spätere Versionen arbeiteten mit anderen Dimensionszahlen). Darin entwickelte er eine Formel, die für alle Partikel die korrekten Massen liefert. Im Jahr 1959 wurde er international bekannt, als er ein neues Antriebssystem für die Raumfahrt vorschlug.
Es beruht auf einer Einheit, die ein extrem starkes Magnetfeld erzeugt. Dieses wiederum ruft ein Gravitationsfeld hervor, das den Schub liefert. Werden bestimmte Feldstärken überschritten, schlüpft das Raumschiff in eine höhere Dimension, in der die kosmische Geschwindigkeitsbegrenzung nicht gilt, es kann also weit überlichtschnell fliegen. Wird das Magnetfeld abgeschaltet, fällt das Schiff in unser normales Raumzeit-Kontinuum zurück. Ein Flug zum Mars mit diesem Hyperantrieb soll drei Stunden dauern, ein elf Lichtjahre entfernter Stern würde in 80 Tagen erreicht.
Schon 1996 wurde Heims Antriebsprinzip in die Liste der möglichen Kandidaten für das BPP aufgenommen. Daneben bastelten andere Institute – vornehmlich in den USA, wo sich auch die Luftwaffe dafür interessiert – an einer Realisierung des Magnetfeldantriebs. Jüngst griffen die Forscher Walter Dröscher und Jochem Häuser vom Institut für Grenzgebiete der Wissenschaft der Universität Innsbruck das Konzept wieder auf. Nach ihrer Meinung ließe sich ein Prototyp in wenigen Jahren bauen. Im Sandia National Laboratory der USA in New Mexico gibt es einen Apparat (die sogenannte Z-Maschine), der Magnetfelder der geforderten Stärke erzeugen kann. Die Forscher dort erklärten sich zu Tests bereit, wenn sich die Theorie weiter erhärten lässt.
Fantastisch, aber nicht unmöglich Andere Forscher sind skeptischer. Denn der Heim´sche Hyperantrieb basiert auf völlig neuen physikalischen Gesetzen. Grundlage ist die Vorstellung, dass Gravitation eine Spielart der elektromagnetischen Kraft ist. Dann ließe sie sich technisch beherrschen, entsprechende Antriebsmaschinen könnten Antigravitation erzeugen. Die Beschleunigung auch von großen Massen auf hohe Geschwindigkeiten würde zum Kinderspiel. Mit der Idee spielt auch der bekannte (leider schon verstorbene) US-Astronom Carl Sagan in seinem Roman „Contact“. Dort erzeugen ineinander wirbelnde Magnetscheiben ein komplexes Feld, das einen Raumzeittunnel zu einem anderen Sternensystem öffnet. Unklar ist auch die Existenz höherer Dimensionen. Sie ergeben sich zwar auch aus der String-Theorie (siehe die Kolumne von letzter Woche), dort sind sie aber auf winzige Dimensionen geknäult, ein Raumschiff könnte sie nicht durchfliegen.
Die Höherdimensionalität des Hyperraums sei nicht mit den verborgenen Dimensionen der String-Theorie zu verwechseln, halten andere Forscher dagegen. Werden wir also jemals überlichtschnell zu den Sternen fliegen? Nach heutigem Ermessen ist es unwahrscheinlich. Einige Physiker wollen es aber nicht ausschließen, denn die erforderliche Technik sei „fantastisch, aber zumindest nicht unmöglich“. Der US-Physiker Lawrence Krauss, der in seinem Buch „The Physics of Star Trek“ die Plausibilität der Science-Fiction-Technologie beleuchtet, spricht von einer „Nicht-Unmöglichkeit“. Zumindest aber wird es noch sehr lange dauern, bis Scotty im Maschinenraum den Warp-Antrieb zündet.
Zitatende
Quelle:
http://www.focus.de/wissen/wissenschaft/odenwalds_universum/frage-von-joachim-thuex_aid_52092.html?drucken=1Na dann:
ENERGIE !! 
