Im Multiversum: Reisen in der Warp-Blase - Das Universum vor unserer Haustür!

In den letzten Jahren wuchs das wissenschaftliche Interesse an neuen Techniken für die Weltraumfahrt. Die Raumschiffantriebe der Gegenwart ermöglichen uns gerade einmal Reisen in eine nahe Erdumlaufbahn oder zu den Planeten unseres eigenen Sonnensystems. Von der Entwicklung eines echten “Raumschiff Enterprise” scheint die Menschheit noch Lichtjahre entfernt zu sein.

Gerade plant die NASA die bemannte Rückkehr zum Mond. Man hat Großes vor. Dabei sehen die neuen Raumfahrtzeuge allerdings eher wie anachronistische Transportsysteme aus der längst vergangenen Apollo-Ära aus. Wie weit kommt man mit dieser Technik? Welche Ziele kann man auf diese Art erreichen? Konservative Denker wissen schon seit langer Zeit: “Zu den Sternen und Galaxien werden wir niemals reisen können. Selbst mit Antriebssystemen, die uns auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigen können, werden wir viel zu lange unterwegs sein. Daher bleibt uns das Universum mit seinen Milliarden Galaxien auf immer verschlossen!”

Die theoretischen Überlegungen des Physikers Richard Obousy von der High Energy Physics Group an der Baylor University in Texas geben nun jedoch Anlass zur begründeten Hoffnung, dass der Traum der Menschen, das Universum zu bereisen, doch einmal wahr werden könnte. Im Multiversum nehmen wir Richard Obousys neuen Ideen unter die Lupe. Wir hatten auch die Gelegenheit zu einem Exklusiv-Interview mit dem kreativen Kopf aus Texas!

Foto: Wann reist die Menschheit zu den Galaxien?

Vorspiel: Nichts ist schneller als das Licht, fast nichts

In seiner Speziellen Relativitätstheorie zeigte Albert Einstein, dass die Lichtgeschwindigkeit eine echte physikalische Höchstgrenze darstellt, die alle menschlichen Bemühungen auf Geschwindigkeiten unterhalb der Lichtgeschwindigkeit limitiert. Jeder Durchbruch auf diesem Gebiet, würde die Erkundung des Weltraums revolutionieren und das Tor zu den Sternen weit aufstoßen. In dem jetzt erschienen Artikel “Putting the Warp into Warp Drive”, der beiden Physiker Richard Obousy und Gerald Cleaver, sieht es tatsächlich danach aus, dass ein solcher Durchbruch einmal möglich ist.

Reisen in der Warp-Blase

Unter einem Warp-Antrieb (englisch Warp „Verzerrung“) versteht man zunächst einen fiktiven, wegverkürzenden Raumschiffantrieb. Bei dieser Science-Fiction-Technologie handelt es sich Stilmittel, das vom US-amerikanischen Science-Fiction-Autoren Gene Roddenberry für seine Fernsehserie Raumschiff Enterprise (engl. Star Trek) erdacht wurde, um damit den Besuch anderer Planeten, Sterne und Galaxien plausibel beschreiben zu können.

Abbildung: schematische Darstellung einer Warp-Blase, in deren Zentrum sich das jeweilige Raumschiff befindet

Im Jahre 1994 stellte der Physiker Miguel Alcubierre den Warp-Antrieb auf ein wissenschaftliches Fundament. Er deutete bestimmte Lösungen von Einsteins ‘Feldgleichungen’ so, dass ein Raumschiff theoretisch in der Lage sein könnte, den Raum um sich herum stark zu verformen. Im Gegensatz zu heutigen Antrieben, die zu einer Bewegung des Raumschiffs durch den Raum führen, ist es hier der Raum selbst, der sich um das Raumschiff herum bewegt. Nach der Theorie von Alcubierre ist es nämlich grundsätzlich möglich, dass man den Raum vor dem Raumschiff stark zusammenstaucht (Entfernungen zu Sternen und Galaxien schrumpfen), während der Raum hinter dem Raumschiff auseinander gezogen wird. Dieses Konzept revolutioniert unser Verständnis von Bewegung radikal, da sich das Raumschiff, im klassischen Sinn, bewegungslos innerhalb einer Raumzeitblase (Warp-Blase, engl. warp bubble) befindet! Besonders interessant ist dabei nun der Umstand, dass das Raumschiff effektiv schneller als mit Lichtgeschwindigkeit reisen könnte. Dabei verletzt diese Theorie also nicht die spezielle Relativitätstheorie, nach der sich kein Objekt schneller als mit Lichtgeschwindigkeit bewegen kann.

“Scottie: Energie!“

Eine der notwendigen Komponenten für einen funktionierenden Warp-Antrieb ist eine exotische Form von Energie, genannt ‘Negative Energie’. Die ‘Negative Energie’ ist zwar in Einsteins Relativitätstheorie nicht erlaubt, dafür aber in der Quantenfeldtheorie, auf die wir hier nicht näher eingehen wollen. Zudem konnte die Existenz der ‘Negativen Energie’ inzwischen experimentell nachgewiesen werden (Casimir Effect). Foto: Die Crew steht schon bereit

Wie groß müsste nun die ‘Negative Energie’ sein, die man mittels eines neuartigen Raumschiffantriebs erzeugt, um eine Warp-Blase wie oben beschrieben zu erschaffen? Frühere Berechnungen ergaben, dass dieser Wert die Gesamtenergie des Universums übersteigen würde! Kein Wunder also, dass man das Thema über viele Jahre ruhen ließ und sich damit nicht weiter beschäftigte. Bis heute.

Von der kosmologischen Konstante bis zur fünften Dimension

Im Prinzip besteht die zu erzeugende Warp-Blase aus einer Region von sich ausdehnender und einer Region von sich kontrahierender Raumzeit. Der erste Schritt zur praktischen Entwicklung eines Warp-Antriebs muss darin bestehen, das Prinzip zur Erzeugung einer solchen asymmetrischen Blase zu verstehen. Wie man bei der Entwicklung aller erfolgreichen Technologien sehen kann, bietet uns auch hier die Natur selbst den Schlüssel zum Verständnis. Zum Glück dehnt sich nämlich das Universum -  die Raumzeit - seit dem Urknall vor ca. 14 Milliarden Jahren bereits auf natürliche Weise aus. Die Energie, die dafür verantwortlich ist, nennen die Physiker ‘Die Kosmologische Konstante’, auch bekannt als ‘Vakuumenergie’.

Der amerikanische Physiker Richard Obousy ist überzeugt: „Wenn wir verstehen, wie und warum die Raumzeit auf natürlicher Weise expandiert, könnten wir dieses Wissen zur künstlichen Erzeugung dieses Effekts einsetzen“. Leider ist uns der Ursprung der kosmologischen Konstante immer noch ein Rätsel. Verschiedene Theorien bieten Erklärungsansätze. Richard Obousy glaubt, dass der Schlüssel für eine Antwort in der Annahme höherer Raumdimensionen liegt. Nach Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie soll sich der uns bekannte dreidimensionale Raum in eine vierte Raumdimension hinein krümmen. Der Physiker Theodore Kaluza führte 1919 sogar eine fünfte ‘kompakte’ Raumdimension hinzu! Immer mehr Physiker sehen heute in der Annahme eines mehrdimensionalen Raums, jenseits unseres anschaulichen Vorstellungsvermögens, ein richtiges Modell zum Verständnis der beobachteten Vorgänge im Universum. Neuere experimentelle Ergebnisse scheinen diese Annahmen immer besser zu bestätigen.

Abbildung: Unzählige neue Welten warten auf uns

In seinem Artikel “Putting the Warp into Warp Drive” zeigt Richard Obousy nun einen Weg auf, wie man die durch einen Warp-Antrieb hervorgerufenen räumlichen Verzerrungen mittels einer Beeinflussung der fünften Raumdimension erzeugen könnte! Nur die Stauchung und Dehnung der fünften Raumdimension soll dabei den mehrdimensionalen Raum insgesamt stauchen und dehnen, und dadurch die gewünschte Warp-Blase erzeugen! Erste Berechnungen zeigen, dass die dafür nötige ‘Negative Energie’ mit der Gesamtenergie eines Planeten von der Masse des Jupiters nötig wäre. Dies ist immer noch viel, jedoch bedeutend weniger als in früheren Rechnungen vermutet (siehe oben)!

Zurück in die Zukunft

Richard Obousy liefert uns einen neuen Ansatz zur Entwicklung eines Warp-Antriebs. Der Weg bis hin zu einer praktischen Lösung ist noch weit. Die zukünftige Forschung wird sich zunächst auf die Frage konzentrieren müssen, wie der Mensch die “neuen” Dimensionen lokal manipulieren kann. Kann man diese Herausforderung meistern, wird es den Menschen vielleicht eines fernen Tages gelingen ein echtes Raumschiff Enterprise zu bauen! Mit Warp 8 oder 9 geht es dann auf die Reise zu fernen Sternen. “Das Raumschiff Enterprise dringt dabei in Galaxien vor, die nie ein Mensch zuvor gesehen hat!” - Denken Sie quer. Bleiben Sie neugierig!  Christian Preuß

Linktipp:
Lesen Sie dazu auch “Im Multiversum: Reisen in der Warp-Blase - Interview mit dem Physiker Richard Obousy”