Dieser Warp-Antrieb ist ein theoretisches Konzept, bei dem ein Raumschiff schneller als das Licht reist, indem es den Raum vor sich zusammenzieht (rot) und den Raum hinter sich ausdehnt (blau). (Bildnachweis: Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images)
1994 beschloss der mexikanische theoretische Physiker Miguel Alcubierre herauszufinden, ob der „Warp-Antrieb“ aus seinen Lieblings-Science-Fiction-Serien möglich ist. Erstaunlicherweise hat er einen Weg gefunden, ihn realisierbar zu machen, aber es ist immer noch unklar, ob er jemals tatsächlich funktionieren könnte.
Es ist zwar unmöglich, schneller als das Licht zu reisen, aber diese Einschränkung gilt nur für lokale Messungen. Es ist möglich, die Raumzeit so zu manipulieren, dass eine superluminale Bewegung möglich ist. Zum Beispiel treibt die Expansion des Universums die Galaxien schneller auseinander als die Lichtgeschwindigkeit, aber da jede Galaxie in ihrem lokalen Bereich des Raums ruht, ist alles in Ordnung.
Alcubierres Idee war es, einen ähnlichen Trick anzuwenden. Seine Warp-Antriebslösung für die allgemeine Relativitätstheorie verwendet eine Region mit vollkommen flachem Raum. Vor dieser Blase befindet sich ein Bereich mit komprimiertem Raum, und dahinter ein Bereich mit expandiertem Raum. Diese Verdichtung des Raums ermöglicht es der inneren Blase und ihrem Inhalt, sich mit beliebiger Geschwindigkeit zu bewegen – sogar schneller als das Licht. Erstaunlicherweise spüren die Insassen der Blase nichts Ungewöhnliches. Tatsächlich bewegen sie sich aus ihrer Perspektive überhaupt nicht. Stattdessen rückt ihr Ziel einfach näher. Aber es gibt ein Problem: Um eine Raumzeit mit dieser präzisen Geometrie zu konstruieren, müssen wir negative Masse verwenden, die im Universum nicht zu existieren scheint und alles, was wir über Bewegung, Impuls und Energie wissen, verletzen würde.
Auch wenn es im Universum keine negative Masse gibt, von der wir wissen, gibt es doch negative Energie. Wenn man zwei Metallplatten sehr eng aneinander hält, werden die Quantenfelder in ihrem Inneren eingeschränkt; sie können nur bestimmte zulässige Wellenlängen haben. Diese Einschränkung, die als Casimir-Effekt bekannt ist, führt zu einer Anziehungskraft zwischen den Platten und einem Bereich mit negativer Energie.
Eine winzige Menge an negativer Energie aus dem Casimir-Effekt reicht allerdings nicht aus, um einen Warp-Antrieb zu betreiben – und es könnte sein, dass er sowieso nicht funktioniert. Ob ein Alcubierre-Warp-Antrieb zulässig ist, ist letztlich eine Frage der Quantengravitation, für die wir noch keine Lösung haben.
In der Zwischenzeit können wir nur an den Rändern herumstochern, in verschiedenen Aspekten des Warp-Antriebs herumstochern und sehen, was mit den Quantenfeldern in dieser höchst seltsamen Gravitationsumgebung passieren könnte. Dieser Prozess des Herumstocherns hat in den drei Jahrzehnten seit Alcubierres ursprünglicher Entdeckung zu einigen interessanten – und manchmal widersprüchlichen – Erkenntnissen über die Natur des Warpantriebs geführt.
Eine Reihe von Berechnungen deutet beispielsweise darauf hin, dass sich die Quantenfelder am Rand der Warpblase, die die Grenze zwischen den inneren Bits und der Außenseite überspannen, im Wesentlichen ins Unendliche aufblähen, sobald man das Ding einschaltet, was … schlecht wäre.
Aber andere Berechnungen besagen, dass dies nur in begrenzten Fällen zutrifft und dass man, wenn man den Warp-Antrieb langsam genug hochfährt, keine Probleme haben wird.
Wieder andere Berechnungen umgehen all dies und betrachten nur, wie viel negative Energie man tatsächlich für den Bau des Warpantriebs benötigt. Und die Antwort ist, dass man für eine einzige makroskopische Blase – sagen wir, mit einem Durchmesser von 100 Metern – zehnmal mehr negative Energie bräuchte als die gesamte positive Energie des gesamten Universums, was nicht sehr vielversprechend ist.
Andere Berechnungen zeigen jedoch, dass diese immense Menge nur für die traditionelle Warpblase nach Alcubierre gilt. Es könnte möglich sein, die Blase so umzugestalten, dass es vorne einen winzigen „Hals“ gibt, der die Arbeit der Kompression des Raums übernimmt, und der sich dann zu einer Hülle aufbläht, um die Warpblase zu enthalten. Dies minimiert jegliche Quantenphänomene, so dass man nur etwa die negative Energie eines Sterns benötigt, um den Antrieb zu formen.
Aber noch mehr Berechnungen zeigen, dass man, selbst wenn man etwas negative Energie oder negative Masse in die Hände bekommt, auf Probleme stößt, sobald man anfängt, sich zu bewegen – nämlich, dass die negative Masse sofort anfängt, mit einer Geschwindigkeit, die schneller als das Licht ist, aus dem Rand der Blase herauszufließen (was schlecht ist), was wirklich schlecht ist. Am Ende kann die exotische Materie, aus der die Warpblase besteht, nicht mit der Blase selbst mithalten und reißt deshalb einfach auseinander.
Obwohl der Warp-Antrieb also unwahrscheinlich erscheint, ist das endgültige Urteil ungewiss. Aber es ist immer noch ein unterhaltsames Gedankenexperiment, das uns erlaubt, einige interessante und überraschende Verbindungen zwischen der allgemeinen Relativitätstheorie und der Quantenmechanik zu erkunden. Und natürlich machen unsere Science-Fiction-Sendungen dadurch mehr Spaß – wir müssen nicht Millionen von Jahren warten, bis unsere Lieblingsraumschiffbesatzung ihr Ziel erreicht.
