Forum vom Cleef Chat

 Eine kleine Reise 🚀

Ein Triumph Das mit Feuerwerk gefeiert werden sollte. Doch wenn man genau hinsieht, ist es ein Grund für existenzielle Verzweiflung. Voyager 1, die schnellste Maschine, die jemals gebaut wurde, hat gerade eine unsichtbare Linie im Kosmos überschritten. Gestartet 1977, reist sie seit fast einem halben Jahrhundert durch die Leere mit 61.000 Stundenkilometern. Nach 48 Jahren hat Voyager 1 endlich die Entfernung von einem Lichttag erreicht. Ein Lichttag. NASA feiert dies als Triumph. Aber für jeden, der davon träumt, die Sterne zu erkunden, sollte diese Zahl wie ein Todesurteil klingen. Es dauerte fast 50 Jahre, nur um sich um einen einzigen Tag auf der Skala des Universums zu entfernen. Wenn es 50 Jahre dauert, einen Lichttag zu reisen, wie lange dauert dann ein Lichtjahr? Und der nächste Stern ist nicht ein Lichtjahr entfernt. Er ist vier Lichtjahre entfernt. Science Fiction hat uns belogen. Sie ließ uns glauben, dass das All ein offener Ozean ist. Aber heute sehen wir uns die grausame Mathematik der Realität an. Das größte Problem ist die Sprache. Wir sagen Lichtjahr mit derselben Beiläufigkeit wie Kilometer. Der Begriff ist eine psychologische Falle, weil er das Wort Jahr enthält. Wir assoziieren es mit Zeit, mit etwas Überwindbarem. Aber ein Lichtjahr ist kein Ein Maß für Entfernung so umstülpen, dass es abstrakt wird. Ein Lichtjahr entspricht 9,4 Billionen Kilometer. Visualisieren wir das. Die Erde wäre ein Tennisball, der Mond eine Murmel, zweieinhalb Meter entfernt. Die Sonne eine riesige Kugel, fast einen Kilometer entfernt. Wo wäre Voyager 1 nach 50 Jahren? Nur wenige Kilometer vom Startpunkt entfernt. Und Proxima Centauri? 260.000 Kilometer entfernt. Läge die Erde in New York, wäre der Nachbarstern fast am echten Mond. Dazwischen liegt absolute schwarze Leere. Keine Tankstellen, keine Inseln, nur Vakuum, Strahlung und Staub. Voyager erreichte einen Lichttag in 48 Jahren. Ein Jahr hat 365 Tage. Die Mathematik ist erschreckend. Für ein Lichtjahr müsste Voyager 1 17.500 Jahre reisen. Das ist keine Reisezeit, das ist geologische Zeit. Vor 17.000 Jahren waren Menschen nomadische Jäger und Sammler. Die Eiszeit ging zu Ende, Mammuts durchstreiften Sibirien. Es gab keine Schrift, keinen Rat, keine Metallurgie. Hätte damals jemand eine Voyager ins All geschossen, würde sie heute ein Lichtjahr vollenden und wäre immer noch mitten im Nirgendwo. Denn der nächste Stern ist 4,2 Lichtjahre entfernt. 74.000 Jahre, 74.000 Jahre zum nächsten Nachbarn. Der moderne Mensch ist etwa 200.000 Jahre alt. Eine Reise zum nächsten Stern würde ein Drittel der gesamten Geschichte unserer Spezies verschlingen. Keine Maschine überdauert 70.000 Jahre. Metall verschweißt im Vakuum, Strahlung zerstört Schaltkreise. Aber wir können Generationenschiffe bauen, sagen die Optimisten. Schiffe, in denen Menschen geboren werden, leben und sterben, die Mission weitergeben. Eine schöne Idee auf dem Papier, in der Praxis ein Albtraum. Imperien überdauern selten mehr als 500 Jahre. Sprachen verändern sich alle 1000 Jahre
Die Mission würde in Generationen vergessen, in 10.000 Jahren wäre die Sprache an Bord völlig anders. In 50.000 Jahren hätten Bürgerkriege die Bevölkerung ausgelöscht. Das Generationenschiff ist eine Zeitkapsel voller Leichen. Seien wir optimistisch, nehmen wir an, wir meistern Kernfusion und Antimaterie. Wir beschleunigen ein Schiff auf 10% der Lichtgeschwindigkeit. Eine Geschwindigkeit so absurd, dass ein Staubkorn die Kraft einer Atombombe hätte. Bei 10% dauert es 10 Jahre für ein Lichtjahr. Zu Proxima Centauri, 42 Jahre einfache Fahrt. Selbst mit göttlicher Technologie verschlingt die Reise ein ganzes Menschenleben. Ein Astronaut würde mit 20 die Erde verlassen, 40 Jahre im Dunkeln verbringen, mit 60 beim Stern ankommen, eine Woche hinausschauen und unterwegs beim Rückflug an Altersschwäche sterben. Die Geschichte wird schlimmer. Die wahre Mauer unseres Sonnensystems ist die Oortsche Wolke, ein Kometenfeld, das die Sonne umkreist. Sie endet fast ein Lichtjahr entfernt. Voyager 1 wird 300 Jahre brauchen, nur um den inneren Rand zu erreichen und 30.000 Jahre, um sie zu durchqueren. Für 300 Jahrhunderte wird Voyager nicht im interstellaren Raum sein. Sie wird im Hinterhof der Sonne sein. Wir haben das Heim nie verlassen. Wir erreichten kaum den Briefkasten. Das Fermi-Paradoxon. Wo sind alle? Vielleicht ist die Antwort einfach. Sie sind auf ihren Inseln gefangen, wie wir. Es gibt vielleicht Millionen Zivilisationen in der Milchstraße, aber die Entfernung zwischen ihnen könnte tausend Lichtjahre betragen. Der Raum ist kein Verbinder, der ist ein Isolator. Jede Zivilisation ist eine Kerze in einem dunklen Raum. Wir sehen das Leuchten anderer Kerzen mit Teleskopen, aber wir können niemals zu ihnen gehen, niemals ihre Wärme fühlen. Die Evolution gab uns die Intelligenz, die Sterne zu verstehen, aber die Physik gab uns nicht die Fähigkeit, sie zu erreichen. Eine grausame Ironie. Wir sind Gefangene, die durch Gitterstäbe die Landschaft sehen, Karten zeichnen, aber den Schlüssel nicht besitzen. Und das Universum kümmert es nicht. Es schuldet uns keine Flucht. Es schuldet uns keine bewohnbaren Planeten. Es schuldet uns keine Antworten. Die Idee, dass wir diesen Planeten zerstören und einfach zu einem anderen ziehen können, ist die gefährlichste Lüge. Es gibt keinen interstellaren Plan B. Es gibt keinen Warp-Antrieb. Es gibt nur Vakuum, Kälte, Strahlung und Entfernungen, die unsere Raketen in Spielzeug verwandeln. Ein Lichtjahr ist ein Gefängnis. Wenn du das nächste Mal die Sterne anblickst, siehst du sie nicht als Ziele. Seh Sie  als Gemälde an der Decke einer unerreichbaren Kathedrale. Sie sind schön, sie inspirieren uns, aber wir werden sie niemals berühren. Voyager 1 wird weiterreisen. In 40.000 Jahren wird sie nahe an einem anderen Stern vorbeifliegen. Aber die Erde, die sie startete, wird sich jenseits aller Wiedererkennung verändert haben. Ihre Schöpfer werden Staub sein. Sie wird nur ein kleiner Metallsarg sein, der einen goldenen Datenträger mit Klängen einer Geisterwelt trägt, ewig wandernd durch die Stille zwischen den Inseln des Nichts.

Die Frage ist, wenn wir für immer hier gefangen sind, was werden wir mit der einzigen Welt tun, die wir jemals haben werden?

Am Ende kommt die richtige Frage:

Was tun wir mit unserer Erde .... besonders wenn wir eh auf Ihr gefangen sind!

Das ist das Gleiche wie mit Urlaubszielen. Viele Menschen waren schon in zig Ländern auf Reisen, aber kennen nicht den Teutoburger Wald .... paradox?

Wir kennen kaum 10% der Weltmeere, aber wollen zum Mars .... einige (Musk zB) sehen das als Zufluchtsort falls das "Projekt Erde" für den Menschen scheitert - weiss der evtl mehr als wir? 

Ich bin weissgott nicht politisch grün, aber im Herzen sind wir eig doch alle grün und sorgen uns um unseren Planeten. Der sollte uns Herzblut und Einsatz kosten und wir sollten (fast) alles tun um diese Erde im Gleichgewicht zu halten. Das fängt übrigens bei den Menschen an .... eine gleichmäßige Verteilung der Recourcen würde allen gut tun.

Wir schauen zum Mars, während wir die Tiefsee kaum kennen.Wir träumen von Terraforming, während wir unser eigenes Klima nicht stabil halten können.

Der Vergleich mit dem Teutoburger Wald ist gut

Wir sind evolutionär an diese Welt gebunden.Unsere Lungen, unsere Augen, unsere Körper , sie sind für diese Bedingungen gemacht.

Und eine gleichmäßigere Verteilung der Ressourcen?
Das ist keine Utopiefrage.Das ist eine Zivilisationsfrage.Wenn wir es nicht einmal schaffen, auf einem Planeten fair zu leben,wie wollen wir dann Generationenschiffe betreiben?


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Könnte man eines Tages doch schneller als das Licht fliegen? Die kurze Antwort ist ernüchternd: Nach allem, was wir heute über Physik wissen – eher nein.Die lange Antwort ist viel spannender. Warum ist Licht so eine harte Grenze?Nach der von Albert Einstein beschriebenen Relativitätstheorie passiert etwas Seltsames, wenn sich ein Objekt mit Masse der Lichtgeschwindigkeit nähert ,Es wird immer schwerer zu beschleunigen. Nicht ein bisschen schwerer. Sondern immer, immer extremer.Je näher man an die Lichtgeschwindigkeit kommt, desto mehr Energie braucht man.Um sie tatsächlich zu erreichen, wäre unendlich viel Energie nötig.Unendlich?Und um sie zu überschreiten?Das würde bedeuten, dass wir die bekannten Naturgesetze zerreißen wie dünnes Papier.Die Lichtgeschwindigkeit – etwa 299.792 Kilometer pro Sekunde – ist also nicht nur „wahnsinnig schnell“.Sie ist eine fundamentale Grenze unseres Universums. Eine eingebaute Sicherheitsbarriere der Realität selbst.Gibt es theoretische Schlupflöcher?Ja. Zumindest auf dem Papier.Und hier wird es interessant.Warp-Antrieb
Der sogenannte Alcubierre-Warpantrieb, vorgeschlagen vom Physiker Miguel Alcubierre, verfolgt einen cleveren Trick 'Nicht das Raumschiff soll sich schneller als Licht bewegen.Sondern der Raum selbst.Die Idee:Vor dem Schiff wird der Raum zusammengestaucht.Hinter ihm wird er gedehnt.Wurmlöcher:Noch spektakulärer sind sogenannte Einstein-Rosen-Brücken – oft einfach „Wurmlöcher“ genannt.Sie würden zwei weit entfernte Punkte im Universum direkt verbinden.Nicht schneller als Licht reisen.Sondern den Weg verkürzen.Man fliegt in das Wurmloch hinein – und kommt vielleicht Milliarden Lichtjahre entfernt wieder heraus.Wir stehen also vor einer Tür, für die wir keinen Schlüssel haben.Wird es eines Tages doch möglich sein?Im Moment gibt es drei denkbare Szenarien Die Lichtgeschwindigkeit bleibt eine absolute, unüberwindbare Grenze.Unsere heutige Physik ist unvollständig – und eine tiefere Theorie erlaubt Umwege durch die Raumzeit.Wir umgehen das Problem technisch: Generationsraumschiffe, Kryoschlaf, autonome KI-Sonden, die Jahrhunderte unterwegs sind.Die meisten Physiker tippen derzeit auf Möglichkeit Nummer eins.Aber:Vor 150 Jahren wusste niemand etwas von Relativität, Quantenphysik oder Schwarzen Löchern.Die Geschichte der Wissenschaft ist voll von Momenten, in denen das „unmöglich“ leise seine Definition geändert hat.Vielleicht bleibt die Lichtgeschwindigkeit für immer die kosmische Geschwindigkeitsbegrenzung.Oder sie ist nur das nächste große Rätsel, das darauf wartet, verstanden zu werden.

In der Science-Fiction-Literatur gibt es schon lange den Warp Drive. Der könnte uns in null Komma nichts zu den Sternen und zu den fernsten Galaxien bringen. Aber auch in der Wissenschaft hat man sich damit schon ernsthaft auseinandergesetzt.

Jetzt hat ein Göttinger Physiker etwas ausgerechnet. Das große Problem im Universum ist ja, dass alles so weit weg ist. Es ist alles zu groß, zu unglaublich groß. Also der nächste Stern, vier Lichtjahre. Ein Lichtjahr, 365 Tage, 86.000 Kilometer pro Sekunde, mal 3.000 Kilometer pro Sekunde, sind 10 Billionen Kilometer. Mal 4 sind 40 Billionen Kilometer. Mit den Methoden, die uns heute zur Verfügung stehen, bräuchten wir 75.000 Jahre, um da hinzukommen.

Also wenn man in Universum reisen will, dann braucht man was ganz anderes. Und die Frage ist, gibt es Sachen, die tatsächlich in der Science-Fiction praktisch Realität werden können? Also könnte man aus der Fiktion Realität machen? Das ist die Frage. Und in der Tat, die gibt es. Die allgemeine Relativitätstheorie, die beste Theorie, die wir über Gravitation haben, die Theorie, die erklärt, wie das Universum sich entwickelt hat, die Theorie, die schwarze Löcher erklärt, Neutronensterne, Gravitationswellen und andere unglaubliche Effekte.

Gravitationslinsen, wie die Nebellichter sich im Universum zerfliehen. Diese Theorie, die sagt, mit Anwesenheit von Materie... Die Geometrie, die Differentialgeometrie ist praktisch die Grundlage für alle gesamten Experimente. Wie könnte man sich denn die Wege im Universum kürzer machen? Und da kommt eben dann auch der Warp-Drive ins Spiel

Nämlich die Vorstellung, dass man sich tatsächlich anders durchs Universum bewegen kann, als einfach nur hinten raus was schießen und dann sich nach vorne bewegen. Die Vorstellung also, dass die Krümmung in der Umgebung eines Raumschiffs, die Krümmung des Raumes in der Umgebung eines Raumschiffs sich so verändert, dass quasi der Raum an dem Raumschiff vorbeizieht. So könnte man sich das vielleicht vorstellen. Also, dass man so eine Blase hat und dass praktisch der Raum sich an dem Raumschiff vorbeizieht. So hat man sich das vorgestellt. Und es gibt tatsächlich Arbeiten dazu, wo die allgemeine Relativitätstheorie, das so verwendet wird, genau so was auszurechnen. Wieso ist die allgemeine Relativitätstheorie ein Satz von ziemlich vielen partiellen Differenzengleichungen.

Und da gibt es natürlich eine unglaubliche Menge an Lösungen. Das Tolle ist, eine ganze Reihe von Lösungen kennen wir. Und deswegen und nur deswegen nehmen wir Gedankenexperimente, die sich im Rahmen der allgemeinen Relativitätstheorie befinden, so ernst. Weil sie so wahnsinnig erfolgreich darin gewesen ist und nach wie vor ist, die extremsten Zustände von Materie zu erklären, die allermerkwürdigsten Phänomene im Universum. Und weil diese gut ist. Wenn nichts davon so gut ist. Kann man sich jetzt mal überlegen, was sind denn so neue Möglichkeiten von mathematischen Gedankenspielereien, die vielleicht sogar technische Konsequenzen hätten. Der Erste, der sich mit diesem Thema auseinandergesetzt hat, war 1994 Miguel Alcuibier,
zumindest publizistisch, also jetzt mal seinerseits. Ich bin mir sicher, dass es unglaublich viele Physikerinnen und Physiker gibt, die sich von dem Gedanken , dass in der Relativitätstheorie solche wahnsinnigen Lösungen drin stecken, so anziehen lassen, dass alle schon mal irgendwas dazu gerechnet haben. Ich bin mir sicher. Ich meine, das liegt so auf der Hand, wenn man sich das so überlegt, dass also die Anwesenheit von Materie den Raum verändert, könnte man sich so überlegen, ja, was muss man denn haben, damit der Raum sich so verbiegt, dass die Wege von A nach B zum Beispiel kürzer werden.

Und in der Tat, die Astronomie nutzt dieses Verfahren heute schon und zwar schon sehr lange. Nämlich aus der Anwesenheit von Gravitationslinsenbildern am Himmel, also von Bildern, die total verzerrt sind oder sogar verdoppelt oder verbreitert oder sogar vervierfacht sind, kann man angeben, welche Masse muss denn zwischen uns und dem Objekt liegen, damit die Bilder am Himmel so aussehen. Wir haben also schon den klaren Hinweis, dass Masse tatsächlich die Geometrie verwandelt, verändert. Und Miguel Alcubierre hat sich Folgendes überlegt. Ich muss vielleicht gar nicht den Raum verändern. Ich muss es nur schaffen, eine Blase zu bilden um mich herum, sodass der Raum sich um mich herum bewegt.

Ich muss vielleicht gar nicht den Raum verändern. Ich muss es nur schaffen, eine Blase zu bilden um mich herum, sodass der Raum sich um mich herum bewegt. Also, wir haben das mit einem Personentransportbanden am Flughafen verglichen. Also, du bewegst dich vorwärts, weil hinter dir der Boden entsteht und vor dir wieder quasi im Boden versinkt. Also, so wäre es mit dem Raum auch. Nun, für all diese Entstehungsmechanismen braucht es Materie. Bei Alcubierre war es so, dass es nicht nur normale Materie braucht, das wussten wir ja schon, dass normale Materie den Raum entsprechend verändert, wissen wir ja schon aus der allgemeinen Relativitätstheorie, sondern da braucht es auch noch besonders exotische Materie mit, wie soll ich sagen, ich sag das jetzt einfach mal, ungeschützt, wenn man es zu schwer erklären kann, mit negativer Masse.

Exotische Materie, es gibt eine Vielzahl von Theorien, wie die liefern solche Materie, aber auf jeden Fall ist das natürlich ein riesiges Problem für die technische Umsetzung. Wäre es natürlich besser, man könnte mit ganz normaler Materie arbeiten. Abgesehen davon braucht man auch noch Unmengen davon, was wiederum keine Überraschung ist, denn Graviton braucht natürlich auch ordentlich Masse. Also summa summarum ist es so, dass nach diesem Hype um das Papier von Miguel Alcubierre in den 90er Jahren allmählich, sagen wir mal, die Faszination am Warp-Drive ,auch wieder ein bisschen verschwunden ist. Aber jetzt ist sie wieder da. Eric Lenz vom Institut für Astrophysik an der Universität Göttingen hat eine Möglichkeit entdeckt, wie es vielleicht doch gehen könnte. Also jetzt gibt es eine neue Arbeit, 
die ist im Journal of Classical and Quantum Gravity erschienen von Eric Lenz. 

Aber bei Bewegungen innerhalb der Raumzeit, da wird die allgemeine Relativitätstheorie eine echte Herausforderung. Und deswegen erspare ich euch auch die Details und sage einfach nur, Eric Lenz ist es gelungen, eine Lösung zu entdecken, die auf diese Materie mit negativer Masse, also diese exotische Materie, die noch nie irgendwo gefunden, nur theoretisch postuliert wurde, verzichten kann. Man braucht ja Materie, um die entsprechenden Vorgänge anzutreiben, die mit dem Warp Drive verbunden sind. Und bei ihm sind es 100 Jupitermassen. Also müssen ungefähr 100 Jupitermassen an normaler Materie so strukturiert, dass sie eine Raumzeitblase bildet und die herum sich dann praktisch das Universum bewegt. Und damit wäre das Problem der Reise gelöst.

Also man kommt mit Warp-Drive Geschwindigkeit  eben schneller ans Ziel, wenn man das möchte.

Das Blöde ist nur, wie kommst du da rein, in die Blase? Also, wie soll man damit reisen? Gibt es eine Tür, wie man in diese Blase reinkommt, dann wäre natürlich alles im Eimer, sozusagen. Also dann wäre die Blase natürlich kaputt. Diese Blasenbildung, diese Warp-Blase, das ist jetzt immer noch keine Reiseblase. Also, die reist nicht, sondern die bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit. Man könnte sie eine träge Blase nennen, lauter solche Sachen. Das heißt, es gibt jetzt halt die mathematische Möglichkeit einer solchen Blase, aber eine tatsächliche Möglichkeit, die scheint sich gar nicht anzubieten. Gar nicht. Wie sich überhaupt vieles in der theoretischen Physik häufig als mathematisch möglich erweist, aber de facto unmöglich. Vielleicht ist die allgemeine Relativitätstheorie eine solche große gedankliche Spielwiese, in der alle möglichen mathematischen Optionen zur Verfügung stehen, die man auch finden kann, die sich auch leicht finden lassen, wenn man sich mal überlegt, die allgemeine Relativitätstheorie ist gerade mal 106 Jahre alt!


Aber auf der anderen Seite, als die Lösungen der allgemeinen Relativitätstheorie, als man sie zum ersten Mal auf einem Blatt Papier hatte, hatte man auch gedacht, das gibt es doch gar nicht, das kann doch gar nicht wahr sein. Schwarze Löcher hielt man für völlig unmöglich. Und wir haben schon von roten Löchern geredet, ja sogar schon von weißen Löchern. Und jetzt haben wir eben eine Warp-Blase. Kann sein, dass die Warp-Blase in einem schwarzen Loch wieder verschwunden ist demnächst, oder vielleicht ist ja doch was dran.

Es wird weiter gedacht werden, es wird weiter gerechnet werden und auch wenn es nichts, nicht wirklich Nützliches ist, es kann ungemein helfen dabei, die Welt besser zu verstehen.