Wollen Sie quer durch das Universum „tessern“? Sofortige Reisen zwischen Planeten und Sternen sind nicht so einfach, wie es in Madeleine L’Engles Buch „Eine Falte in der Zeit“ von 1962 aussieht, dessen Verfilmung heute (9. März) in den US-Kinos anläuft. Physiker sagen jedoch, dass Tessering möglich sein könnte – solange es den physikalischen Regeln folgt, die Albert Einstein vor einem Jahrhundert erstmals aufgestellt hat.
In der Handlung von „Wrinkle“ reisen die Kinder Meg, Charles Wallace und Calvin (mit Hilfe der mächtigen Wesen Mrs. Whatsit, Mrs. Who und Mrs. Which) zu verschiedenen Planeten, um jemanden zu finden, der den Kindern sehr wichtig ist. Eine berühmte Illustration und Beschreibung aus dem Buch erklärt Tessering, indem sie eine Ameise zeigt, die an einem Faden entlang marschiert; das soll eine Ameise darstellen, die zwischen zwei Punkten reist, wie sie es normalerweise tut.
Wenn der Faden jedoch gefaltet wird, muss die Ameise dem Buch zufolge eine viel geringere Strecke zurücklegen, und die Zeit, die die Ameise für die Reise benötigt, wird verkürzt. Wenn man diese Idee auf die Art und Weise überträgt, wie sich Menschen durch den Raum bewegen, ist „Tessering“ eine Form des Reisens – des Falten von Raum und Zeit – um in sehr kurzer Zeit an weit entfernte Orte zu gelangen.
In dem Buch wird ein fünft-dimensionales Gerät namens „Tesserakt“ verwendet, um Menschen von einem Ort zum anderen zu bringen. Aber – und hier wird es verwirrend – ein Tesserakt hat im wirklichen Leben eine ganz andere Bedeutung. „Es ist ein vierdimensionales Feld – das ist alles. Es ist das, was ein Würfel in vier Dimensionen ist“, sagte Eric W. Davis, wissenschaftlicher Leiter der Forschungsstiftung EarthTech International’s Institute for Advanced Studies in Austin, in einem Interview mit Space.com.
Davis räumte ein, dass es schwierig ist, sich einen dreidimensionalen Würfel in vier Dimensionen vorzustellen. (Es kommt noch schlimmer: Die Stringtheorie legt nahe, dass unser Universum 10 oder mehr Dimensionen haben könnte, aber das ist eine andere Geschichte.) Aber schnelle Reisen durch Raum und Zeit sind für Physiker ähnlich schwer vorstellbar. Interstellare Raumschiffe sind in Science-Fiction-Franchises von „Star Wars“ über „Star Trek“ bis hin zu „Interstellar“ ein gängiges Handlungselement. Aber das ist Science-Fiction.
Wie man im wirklichen Leben so schnell reisen könnte, ist den Physikern immer noch ein Rätsel, aber L’Engles Buch hat einige Forscher beeinflusst. Patrick Johnson, Assistenzprofessor für Physik an der Georgetown University, las das Buch – ein von der Autorin signiertes Exemplar, das er ursprünglich seinem Vater geschenkt hatte – zum ersten Mal, als er noch ein Teenager war. „Das, was bei mir hängen blieb, war der Tesserakt. Das war etwas, worüber ich mein ganzes Leben lang nachgedacht habe, seither. Ich war zwar nicht in der Lage, einen Tesserakt zu bauen, aber der Gedanke war immer in meinem Kopf präsent“, sagte er gegenüber Space.com.
Tesserakte und Wurmlöcher
Einige Physiker sehen heute eine Verbindung zwischen dem fiktiven „Tessering“ und den realen Theorien über schnelle Reisen durch das Universum. ‚A Wrinkle in Time‘ war eines meiner Lieblingsbücher, als ich ein Kind war“, sagte Stephen Hsu, ein Physiker und Vizepräsident für Forschung und Graduiertenstudien an der Michigan State University, in einer E-Mail an Space.com. Nach der Beschreibung von L’Engle scheint das Tessering dem Durchqueren eines Wurmlochs ähnlich zu sein.“
Ein Wurmloch ist eine theoretische Verbindung zwischen zwei Punkten. Es soll eine Möglichkeit bieten, die normalen Beschränkungen der Reisegeschwindigkeit zu umgehen. Die berühmte Gleichung E=mc2, die erstmals von Albert Einstein im Rahmen der Relativitätstheorie aufgestellt wurde, befasst sich mit dem Verhältnis zwischen Energie und Masse und ist an strenge Bedingungen geknüpft. So kann sich beispielsweise nichts schneller als das Licht bewegen, da die Masse des Objekts unendlich werden würde.
Wurmlöcher könnten mit Hilfe von schwarzen Löchern funktionieren. Schwarze Löcher sind Singularitäten, die durch den Kollaps von massereichen Sternen entstehen. Sie verzerren Raum und Zeit um sie herum und verursachen seltsame Zeitdilatationseffekte für jeden, der ihnen zu nahe kommt. Unter den richtigen Umständen könnten wir die schwarzen Löcher vielleicht in Zeitreisegeräte umwandeln. Das würde allerdings eine Menge Arbeit bedeuten: Die Physik sagt, dass es eine enorme Menge an Energie erfordern würde, um ein Wurmloch offen zu halten, was sowohl ein technisches als auch ein physikalisches Problem darstellt.
„Das ist nichts, was Elon Musk in einer Woche herausbringen wird. Er hat große Fortschritte in der Raumfahrt gemacht, aber wenn das zu seinen Lebzeiten passiert, wäre ich wirklich überrascht“, sagte Johnson, der „The Physics of Star Wars: The Science Behind a Galaxy Far, Far Away“ (Adams Media, 2017) geschrieben hat.
Johnson wies darauf hin, dass sich unser Verständnis von Wurmlöchern ändern könnte, wenn noch mehr exotische Objekte im Universum entdeckt werden. Er sagte, dass LIGO – der Detektor für massive Gravitationswellen, der Signale von riesigen Ereignissen wie der Verschmelzung von schwarzen Löchern empfängt – vielleicht schon morgen eine bessere Quelle für schnelle Reisen finden wird.
„Es wäre wie ein schwarzes Loch, aber viel kontrollierbarer, und das wäre der beste Weg, um Wurmlöcher zu erzeugen“, sagte Johnson. „Es könnte Dinge geben, von denen wir noch nichts wissen, die der beste Weg sein könnten, um schnell zu reisen“.
Durch das Universum
Es ist unklar, ob schwarze Löcher das beste Rohmaterial für ein Wurmloch wären. Ein Problem ist, dass Wurmlöcher mit negativer Masse durchzogen sein müssen, und das gibt es „in unserem Universum nicht“, so Paul Sutter, Astrophysiker an der Ohio State University, gegenüber Space.com. Selbst wenn wir ein anderes Gerät verwenden würden – wie einen unendlich langen Zylinder, der sich sehr schnell dreht, was theoretisch ein guter Kandidat für ein Wurmloch ist – „ist das in unserem Universum schwer zu finden“, fügte er hinzu.
„Entweder gibt es kein solches Gerät, oder wir wissen nicht, wie man es benutzt, oder wir haben noch nicht das richtige Gerät gefunden“, sagte Sutter über die Verwendung von Wurmlöchern für Reisen. Selbst wenn wir ein Wurmloch bauen und offen halten könnten, kämen neue Paradoxa ins Spiel, fügte er hinzu. Theoretisch könnte man das eine Ende des Wurmlochs auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigen und das andere Ende stillhalten, so Sutter; dabei könnte man das Wurmloch durchqueren und aufgrund der allgemeinen Relativitätstheorie in der Vergangenheit landen. Mit anderen Worten, das Wurmloch würde eine Form von Zeitreise ermöglichen.
Aber Zeitreisen bringen weitere Probleme mit sich, wie das berühmte „Großvater-Paradoxon“, das die Frage aufwirft, was mit der Person geschehen würde, die ihren Großvater während einer Zeitreise getötet hat. Würde der Zeitreisende sterben, weil er oder sie nie geboren worden wäre, oder würde ein anderes Szenario eintreten?
„Das eröffnet ein ganzes gigantisches Kausalitätsgeflecht“, sagt Sutter. „
Die Mathematik der allgemeinen Relativitätstheorie ist auch begrenzt, wenn es um Zeitreisen geht, vor allem, wenn man einen Ort auswählt, zu dem man reisen möchte. Laut Sutter ist es am einfachsten, eine Zeitmaschine zu konstruieren, wenn man während der Zeitreise am selben Ort bleibt. Die Öffnung zu einem anderen Ort „wird sehr knifflig, und die Mathematik ist nicht klar“, fügte er hinzu.
Während L’Engles Tessering mit physikalischen Begriffen schwer zu erklären ist, sagte Johnson – der vor Jahrzehnten ein signiertes Exemplar las -, dass er ihre Erklärungen immer noch für ein Wunder hält. „Jetzt, wo ich als Physiker zurückblicke, wurde ihr Buch in den frühen 1960er Jahren veröffentlicht. Zu diesem Zeitpunkt waren wir noch dabei, Einsteins Relativitätstheorie zu verstehen“, so Johnson. Aber L’Engle versuchte trotzdem, sie in ihre Romane einzubauen: „Nicht einmal alle Wissenschaftler waren sich einig, dass es sich um eine wahre, genaue Theorie handelte. Deshalb war es für sie erstaunlich, dieses Buch zu schreiben.“
Folgen Sie uns auf @Spacedotcom, Facebook und Google+. Originalartikel auf Space.com.
Aktuelles