1. Der Traum vom Flug zu den Sternen

Aus der bekannten Fernsehserie Star Trek (Raumschiff Enterprise) sind Begriffe wie Warp-Antrieb und Warp-Geschwindigkeit zu bekannten Begriffen geworden.

 

 

Unter Warp-Antrieb ist ein hypothetisches Antriebssystem zu verstehen, das Raumschiffe mit Überlicht-Geschwindigkeit antreiben kann. Dieser Effekt soll durch Felder entstehen, die die Einsteinsche Raumzeit um das Raumschiff zu krümmen bzw. zu falten imstande sind (engl. to warp).

Die Gesetzmäßigkeiten der Speziellen Relativitätstheorie würden in gewisser Weise umgangen: Die Zeitdehnung und der gegen unendlich strebende Energiebedarf bei Beschleunigung nahe Lichtgeschwindigkeit, sowie die Unmöglichkeit der Beschleunigung einer Masse auf oder gar jenseits der Lichtgeschwindigkeit.

Das Raumschiff würde sozusagen in einer Blase von der Raumkrümmung umgeben und ohne Krafteinwirkung durch den Raum transportiert. Der Warp-Antrieb ermöglicht in diesem Science Fiction Konzept den Traum von Reisen zu den Sternen in Echtzeit bzw. Gleichzeitigkeit mit der Erdzeit.

Falls Sie nicht mit der Relativitätstheorie vertraut sind, nachfolgend ein kurzer Vergleich:Stellen Sie sich vor, Ihre Masse (Gewicht) würde gegen Unendlich ansteigen, desto näher Sie der Geschwindigkeit von 10 km/h kommen. Sie würden mehr und mehr Kraft benötigen, um dieser Geschwindigkeit nahe zu kommen. In diesem Fall läge die Lichtgeschwindigkeit bei 10 km/h. An eine rascheres vorankommen wäre nicht zu denken. (In der Realität würde sich die Situation ein wenig günstiger darstellen, jedoch mit extrem unangenehmen Nebeneffekten.)

Dann begeben Sie sich auf ein 20 km/h schnelles Laufband, wie häufig auf Flughäfen anzutreffen. Das Laufband stellt die ruhende Blase innerhalb der Raumkrümmung dar. Auf dem Laufband gelten nach wie vor die physikalischen Gesetzmäßigkeiten; sie können sich bis knapp unter 10 km/h bewegen. Dennoch können Sie sich rascher fortbewegen als zu Fuss ohne Laufband. Sie haben die Lichtgeschwindigkeit umgangen, ohne physikalische Gesetzmäßigkeiten zu brechen.

Seit Ende der 80-er Jahre wurden wesentliche Fortschritte in der theoretischen Physik erzielt, die erstmals realistische Möglichkeiten eines derartigen Antriebs aufzeigen, wenn auch noch ein weiter jedoch nicht mehr unmöglicher Weg vor uns liegt!

2. Warp-Antrieb, die grundlegende Idee

Hinter der Idee eines raumkrümmenden Antriebs steckt die Verknüpfung von Schwerkraft und Elektromagnetismus, beschrieben durch die Allgemeine Relativitätstheorie.Die RaumzeitKurz gefasst, erzeugt Masse / Materie in der Allgemeinen Relativitätstheorie eine Krümmung der Raumzeit, ein Feld gegen das der Elektromagnetismus gemessen wird. Die Krümmung des Raums ist ein Maß für die Schwerkraft.

 

 

Masse verformt den Raum, beschreibt also, wie der Raum gekrümmt wird. Die Raumzeit selbst beeinflusst die Raumzeit, und erzeugt insgesamt die Verformung.

 

Gekrümmter Raum, also Schwerkraft, ist in der Lage Licht abzulenken und zu größeren Wellenlängen zu verschieben (Rotverschiebung).

 

Eine Raumkrümmung kann man sich auch als Expansion oder Streckung des Raums vorstellen, die eine Verlangsamung der Zeit bewirkt, die sich wiederum im Energieverlust ((Rotverschiebung) eines Lichtstrahls bemerkbar macht. Alle beschriebenen Phänomene sind experimentell nachweisbar.

 

 

Ablenkung des Lichts durch die Schwerkraft bzw. Krümmung des Raums

 

 

Durch Streckung des Raums hervorgerufene Rotverschiebung des Lichts

 

 

Nachweis

 

Während einer totalen Sonnenfinsternis, der Verdeckung der Sonne durch den Mond, werden die Sterne sichtbar. Nach Einsteins Theorie verschieben sich die scheinbaren Positionen der Sterne nahe der Sonnenscheibe in Relation zu den anderen Sternen durch die Schwerkraft der Sonne. Diese Originalaufnahme der Expedition von 1919 zeigt den ersten experimentellen Nachweis.Wenn wir eines Tages in der Lage sind, elektromagnetische Kräfte entsprechend zu kontrollieren, gewinnen wir vielleicht die Fähigkeit, Schwerkraft, Trägheit und Raumzeit so zu beeinflussen, dass diese wiederum als Antrieb dienen können.Nach derzeitigem Stand des Wissens ist der Einfluss der Schwerkraft auf die Raumzeit und den Elektromagnetismus bekannt sowie durch Beobachtungen bestätigt. Ob jedoch die Umkehrung realisierbar ist, die Kontrolle von Schwerkraft, Trägheit und Raumzeit durch Elektromagnetismus, ist derzeit noch nicht bekannt!Hier liegt also ein Bereich, der der weiteren Untersuchung bedarf, um den ersten Schritt in Richtung eines Warp-Antriebs zu gehen.Diese kurze Einführung mag ein wenig weit hergeholt scheinen. Dennoch ist die Kontrolle eines Felds durch ein anderes grundsätzlich möglich, wie auch ein Magnetfeld durch ein elektrisches Feld erzeugt werden kann.

Autor: Gerd Rauenbusch

 

 

Vereinheitlichungstheorien

In diesem Zusammenhang soll eine Anmerkung über die Vereinheitlichungtheorie (Grand Unification Theory GUT) das Verständnis erweitern.

 

 

Die Vereinheitlichungstheorie ist der Versuch der Physiker, eine allgemeine vereinheitlichte Theorie zu finden, die die vier grundlegenden Kräfte in der Natur einschließt. Diese Kräfte sind die starke und die schwache Kernkraft, der Elektromagnetismus und die Schwerkraft.Einen Schritt weiter geht die Stringtheorie, ein ehrgeiziger mathematischer Versuch, alle Bereiche der Physik miteinander zu verbinden, eine wirkliche Theorie für alles, von der Schwerkraft über die Quantenphysik bis zu den subatomaren Kräften.

 

 

Der Raum ist gemäß der aktuellen Stringtheorie von schwingenden 11-dimensionalen Membranen im Hyperraum erfüllt. Von uns sind 4 Dimensionen, Raum und Zeit, wahrnehmbar. Die darüber hinaus gehenden Dimensionen sollen eingerollt und daher kaum wahrnehmbar sein.Verschiedene Schwingungszustände der Strings entsprechen unterschiedlichen Teilchen in der Natur, einschließlich des Gravitons, des Partikels, das die Schwerkraft übertragen soll, sowie Partikeln, die Teik der starken und schwachen Kernkräfte und des Elektromagnetismus sind.Verschiedene Ansätze der Stringtheorie zeigen sich zwar als Facetten derselben Theorie. Die Bedeutung verschiedener vereinheitlichender Theorien ist jedoch umstritten. Bis jetzt wurde keine Nachweismöglichkeit gefunden. Dennoch leitet die Stringtheorie fast alle Kräfte und Teilchen im Universum geometrisch ab. Die verhältnismäßig neue Superstringtheorie würde auch Teilchen beinhalten, um die Materie zu beschreiben.

 

 

Eine Vereinheitlichungstheorie würde uns zweifellos neue Erkenntnisse bringen, wie Gravitationskräfte beeinflussbar und vielleicht sogar kontrollierbar werden.Im Verlauf der Forschung mit kollidierenden Partikeln in Teilchenbeschleunigern entdeckten Wissenschaftler zuerst die Koppelung von schwacher Kernkraft und Elektromagnetismus, dann durch Erhöhung der Kollisionsenergie die Verbindung mit der starken Kernkraft. Es läge also nahe, durch Erhöhung der Energie den Zusammenhang zur Schwerkraft finden. Leider liegt der Energiebedarf weit über den absehbaren technischen Möglichkeiten.Dennoch ist die Vereinheitlichungstheorie ein vielversprechender Ansatz, der weiterverfolgt wird.

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