Relativitätstheorie ausgehebelt? Vision aus „Star Trek“: Schneller reisen als das Licht

Quelle: dpa

Science-Fiction macht es vor: In Serien wie „Star Trek“ bewegen sich Raumschiffe schneller als das Licht. Nach der Relativitätstheorie kann und darf das nicht sein. Könnte es dennoch einen Weg geben?

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Schlupfloch: Nicht nur Star-Trek-Fans suchen nach Wegen, mit Überlichttempo zu fernen Welten zu reisen – was laut Mastermind Albert Einstein unmöglich ist. Doch das Universum war schon immer gut für Überraschungen.
Schlupfloch: Nicht nur Star-Trek-Fans suchen nach Wegen, mit Überlichttempo zu fernen Welten zu reisen – was laut Mastermind Albert Einstein unmöglich ist. Doch das Universum war schon immer gut für Überraschungen.
(Bild: gemeinfrei / Pixabay )

Er hat die physikalischen Grenzen unserer Welt aufgezeigt: Albert Einstein, Nobelpreisträger und einer der bedeutendsten Naturwissenschaftler der Geschichte, stellte vor über 100 Jahren seine Relativitätstheorie vor. „Es ist nicht möglich, schneller als das Licht zu sein.“ Mit diesen Worten fasst der Physiker und Science-Fiction-Experte Sascha Vogel einen wichtigen Aspekt der Arbeit des genialen Forschers zusammen. Das heißt: Ein Raumschiff kann von sich aus nicht auf „Überlichtgeschwindigkeit“ beschleunigen.

Aber vielleicht hilft ja ein Trick? Die Vorlage kommt aus der Science-Fiction: Am Ende der ersten, 1966 ausgestrahlten Folge der Kult-Serie „Star Trek“ gibt Captain Kirk den Befehl, auf „Warp 1“ zu gehen. Das Wiki zu den Abenteuern des Raumschiffs Enterprise mit dem Titel „Memory Alpha“ definiert das als „Überlichtgeschwindigkeit“.

Mit negativer Energie zum „Alcubierre-Antrieb“

Der mexikanische Physiker Miguel Alcubierre will ein Schlupfloch gefunden haben, mit dem dies – zumindest theoretisch – möglich ist. Der Schachzug bei seinem „Alcubierre-Antrieb“: Nicht das Raumschiff, also die Materie an sich, wird beschleunigt, sondern der Raum darum künstlich gekrümmt. Das heißt: Das Gefährt bewegt sich fast gar nicht, reist aber in einer sogenannten Warp-Blase durch das Weltall. Bildlich erklärt: Das Raumschiff reitet auf einer Welle, die die Raumzeit krümmt und damit den Weg verkürzt.

Physiker Vogel sieht bei dieser Idee noch „viele Wenn und Aber“. Eine Voraussetzung für den „Alcubierre-Antrieb“ wäre etwa „negative Energie“ – wobei noch gar nicht klar ist, ob die überhaupt existiert. Ein negativer Energiefluss, so vermuten Physik-Experten, könne etwa am Rande eines schwarzen Lochs entstehen.

„Die Dinge sind nur so lange unmöglich, bis sie es nicht mehr sind.“ Kirks Nachfolger, Captain Jean-Luc Picard, erklärt in der Serie „Star Trek – Das nächste Jahrhundert“, wie sich Gegebenheiten ändern, wenn Innovationen da sind. Denn klar ist: Wenn Reisen zu fernen Sternen innerhalb der Lebenszeit eines Menschen überhaupt möglich sein sollen, müsste ein solcher Antrieb gefunden werden.

Reisen ohne negative Energie

Ein Forscher der Universität Göttingen versucht es jedenfalls mit einem anderen Ansatz. Astrophysiker Erik Lentz hat es bei seinen Überlegungen beispielsweise geschafft, ohne „negative Energie“ auszukommen. „Derzeit gibt es keine nachweisliche Möglichkeit, sie auch nur in mikroskopischen Mengen herzustellen“, erklärt Lentz.

Seine Lösung: Es müsste außergewöhnlich viel herkömmliche Energie vorhanden sein. Auf dieser Basis könnten dann Weltraumreisen zum etwa 4,2 Lichtjahre entfernten Proxima Centauri schneller als gegenwärtig möglich sein – dem nächsten Stern außerhalb unseres Sonnensystems.

Zum Vergleich: Die 1977 gestartete Raumsonde Voyager 1, die unser Sonnensystem mittlerweile verlassen und mehr als 23 Milliarden Kilometer zurückgelegt hat, bräuchte für diese Reise etwa 75.000 Jahre.

Hundertmal den Jupiter im Tank

Die Herausforderung: Der Energiebedarf für diese neue Art des Raumfahrtantriebs wäre riesengroß. Lentz spricht von einer „astronomischen Energiequelle“. Der Wissenschaftler erklärt: „Die Energie, die für diesen Antrieb für Lichtgeschwindigkeit für ein Raumschiff mit einem Radius von 100 Metern benötigt wird, liegt in der Größenordnung des Hundertfachen der Masse des Planeten Jupiter.“ Einsteins berühmte Gleichung E=mc² besagt, dass Masse (m) und Energie (E) ineinander umgewandelt werden können.

Jupiter ist etwa 2,5 Mal so schwer wie die restlichen Planeten in unserem Sonnensystem zusammen. Die Erde würde 318 Mal hineinpassen. Das heißt: Das etwa 100 Meter große Raumschiff müsste nach der Theorie von Lentz viel mehr Masse haben oder dem Raum vorgaukeln, als es eigentlich hat. Wie das gelingen soll, ist allerdings noch offen.

Surfen auf der Raumzeitwelle

Die theoretische Konsequenz dieser großen Masse wäre jedoch, dass sich der Raum vor dem Gefährt krümmt. Das Raumschiff flöge in die Krümmung hinein, hätte sich damit nur minimal bewegt und käme Lichtjahre entfernt in einer fernen Galaxie wieder hervor. Es selbst hätte sich also nur wenig bewegt, wäre aber durch die Raumkrümmung ein viel weiteres Stück vorangekommen, als man mit heutigen Antrieben schaffen kann.

Die Idee hat dabei einige Vorzüge: Fans von „Star Trek“ dürften jubeln, Einstein als Vater der Relativitätstheorie dagegen weiter in Frieden ruhen – denn seine Definition, dass sich ein Objekt aus eigener Kraft nicht auf Lichtgeschwindigkeit bringen kann, wird damit nicht angetastet.

Publikation

Erik W. Lentz, Breaking the Warp Barrier: Hyper-Fast Solitons in Einstein-Maxwell-Plasma Theory, Classical and Quantum Gravity, März 2021.

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