Ist Warp Drive von Star Trek möglich?

Eines der wichtigsten Handlungsinstrumente in fast jeder "Star Trek" -Episode und jedem Film ist die Fähigkeit von Raumschiffen, sich mit Lichtgeschwindigkeit und darüber hinaus fortzubewegen. Dies geschieht dank eines Antriebssystems namens Warp-Laufwerk. Es klingt "Science-Fiction" und ist es auch. Warp-Antrieb gibt es eigentlich noch nicht. Theoretisch könnte jedoch eine Version dieses Antriebssystems aus der Idee erstellt werden, wenn genügend Zeit, Geld und Material vorhanden sind.

Vielleicht ist der Hauptgrund, warum es möglich zu sein scheint, dass es noch nicht widerlegt wurde. Es gibt also Hoffnung auf eine Zukunft mit FTL-Reisen (schneller als Licht), nur scheint es nicht so, als ob dies in naher Zukunft geschehen wird.

Was ist Warp Drive??

Warp-Antrieb ermöglicht es den Science-Fiction-Schiffen, sich schneller als mit Lichtgeschwindigkeit durch den Weltraum zu bewegen. Dies ist ein wichtiger Aspekt, da die Lichtgeschwindigkeit das kosmische Tempolimit ist - das ultimative Verkehrsgesetz und die ultimative Barriere des Universums.

Soweit wir wissen, kann sich nichts schneller als das Licht bewegen. Nach Einsteins Relativitätstheorie ist unendlich viel Energie erforderlich, um ein Objekt mit Masse auf Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen. (Der Grund, warum das Licht selbst von dieser Tatsache nicht betroffen ist, ist, dass die Photonen, die Lichtteilchen, keine Masse haben.) Infolgedessen scheint es, dass sich ein Raumfahrzeug mit einer Geschwindigkeit von (oder über) der Geschwindigkeit von (1) bewegt Licht ist einfach unmöglich.

Es gibt jedoch zwei Lücken. Zum einen scheint es nicht verboten zu sein, so nah wie möglich an die Lichtgeschwindigkeit heranzureisen. Und die zweite ist, dass wir, wenn wir über die Unmöglichkeit sprechen, die Lichtgeschwindigkeit zu erreichen, über den Antrieb von Objekten sprechen. Die Idee des Warpantriebs basiert jedoch nicht unbedingt auf den Schiffen oder Gegenständen, die selbst mit Lichtgeschwindigkeit fliegen.

Warp Drive vs. Wurmlöcher

Die Verwendung eines Warp-Laufwerks unterscheidet sich deutlich von der Verwendung für Reisen durch das Universum Wurmlöcher. Dies sind theoretische Strukturen, die es Raumschiffen ermöglichen, durch Tunneln durch den Hyperraum von einem Punkt zum anderen zu gelangen. Tatsächlich ließen sie Schiffe eine Abkürzung nehmen, da sie technisch an die normale Raumzeit gebunden waren.

Ein positives Nebenprodukt davon ist, dass das Raumschiff unerwünschte Effekte wie Zeitdilatation und massive Beschleunigungseffekte auf den menschlichen Körper umgehen kann, die die Science-Fiction-Handlungsstränge wirklich ruinieren würden.

Die Idee von Warp

Unser derzeitiges Verständnis der Physik und des Lichtwegs schließt Objekte vom Erreichen einer solchen Geschwindigkeit aus, schließt jedoch die Möglichkeit von nicht aus Raum selbst Reisen mit oder jenseits der Lichtgeschwindigkeit. Tatsächlich behaupten einige Leute, die das Problem untersucht haben, dass sich die Raum-Zeit im frühen Universum, wenn auch nur für ein sehr kurzes Intervall, mit superluminaler Geschwindigkeit ausdehnte.

Wenn sich diese Hypothesen als wahr erweisen, könnte ein Warp-Antrieb diese Lücke ausnutzen, was die Wissenschaftler vor die Frage stellt, wie sie die enorme Energie erzeugen können, die für die Bewegung von Raum und Zeit erforderlich ist.

Man kann sich Warp-Antrieb so vorstellen: Ein Warp-Antrieb erzeugt die enorme Menge an Energie, die den Raum vor dem Raumschiff zusammenzieht und gleichzeitig die Raumzeit hinten vergrößert, wodurch letztendlich eine Warp-Blase entsteht. Dies würde dazu führen, dass die Raumzeit durch die Blase kaskadiert wird - das Schiff bleibt in seiner lokalen Umgebung stationär, während die Kette mit überluminaler Progression zu einem neuen Ziel voranschreitet.

Der mexikanische Wissenschaftler Miguel Alcubierre war von seiner Faszination für Gene Roddenberrys revolutionären Plot-Treiber motiviert und bewies, dass der Warp-Antrieb tatsächlich mit den tatsächlichen Gesetzen im Einklang steht, die das Universum regieren. In seinem Design aus dem späten 20. Jahrhundert, das als Alcubierre-Laufwerk bekannt ist, reitet das Raumschiff eine "Welle" der Raumzeit, ähnlich wie ein Surfer eine Welle auf dem Ozean reitet.

Warp-Herausforderungen

Trotz des Beweises von Alcubierre und der Tatsache, dass es in unserem derzeitigen Verständnis der theoretischen Physik nichts gibt, was die Entwicklung eines Warp-Antriebs verhindert, befindet sich die gesamte Idee immer noch im Bereich der Spekulation, und unsere derzeitige Technologie ist noch nicht ganz da. Leute arbeiten an Wegen, um eine solche Leistung zu erzielen, aber es gibt noch viele Probleme, die gelöst werden müssen. 

Negative Masse

Das Entstehen und Bewegen einer Warp-Blase macht es erforderlich, dass sich der Raum davor auflöst, während der Raum im Hintergrund schnell wächst. Der Vernichtungsraum ist das, was wir als negative Masse oder negative Energie bezeichnen, eine hochtheoretische Art von Materie, die noch nicht "gefunden" wurde.

Drei Theorien haben uns jedoch der Realität der negativen Masse näher gebracht. Der Casimir-Effekt beschreibt einen Aufbau, bei dem zwei parallele Spiegel im Vakuum positioniert werden. Wenn wir sie extrem nahe beieinander bewegen, scheint die Energie zwischen ihnen geringer zu sein als die Energie um sie herum, und es entsteht so etwas, was wir negative Energie nennen, wenn auch nur in winzigen Mengen.

Wissenschaftler der University of Rochester haben ab 2018 eine weitere Möglichkeit aufgezeigt, mit Lasern negative Massen zu erzeugen. Obwohl diese Entdeckungen die Menschheit näher an einen funktionierenden Warpantrieb bringen, sind diese winzigen Mengen weit entfernt von der Größe der negativen Energiedichte, die für eine 200 - fache FTL - Bewegung erforderlich ist (was der Geschwindigkeit entspricht, die erforderlich ist, um zum nächsten Stern in a zu gelangen) angemessene Zeit).

Vielleicht am wichtigsten ist, dass Wissenschaftler des LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) 2016 bewiesen haben, dass sich die Raum-Zeit in Gegenwart enormer Gravitationsfelder "verziehen" und verbiegen kann. 

Energiemenge

Mit dem Entwurf von Alcubierre im Jahr 1994 und dem von Natario im Jahr 2001 schien es, dass die bloße Energiemenge, die zur Erzeugung der notwendigen Ausdehnung und Kontraktion der Raumzeit erforderlich ist, die Sonnenleistung während ihrer Lebensdauer von 10 Milliarden Jahren übersteigen würde. Weitere Forschungen konnten jedoch die Menge der negativen Energie auf die eines Gasriesenplaneten senken, was immer noch recht schwierig zu sein scheint.

Eine Theorie besteht darin, im "Warpkern" des Schiffes enorme Energiemengen zu verwenden, die aus Materie-Antimaterie-Vernichtungen - Explosionen derselben Teilchen mit entgegengesetzten Ladungen - gewonnen werden.

Reisen mit Warp Drive

Selbst wenn es uns gelungen wäre, beispielsweise Gravitationswellen zu verwenden, um den Raum um ein bestimmtes Raumschiff zu biegen und / oder negative Energie zu erzeugen, die dasselbe bewirken würde, und wenn es uns gleichzeitig gelungen wäre, immense Energiemengen zu nutzen, Weitere Fragen zum Warp-Antrieb würden auftauchen.

Wissenschaftler gehen davon aus, dass unsere Warp-Blase neben unserer interstellaren Bewegung möglicherweise eine große Anzahl von Partikeln ansammeln würde, die bei ihrer Ankunft massive Explosionen verursachen könnten. Ein weiteres mögliches Problem im Zusammenhang damit ist die Frage, wie man durch die gesamte Warp-Blase navigiert und wie wir mit der Erde kommunizieren würden.

Fazit

Technisch gesehen sind wir noch weit entfernt von Warp-Drive-Fähigkeiten und interstellaren Reisen, aber mit der Beschleunigung von Technologie und Computern sind wir vielleicht nicht so weit weg. Mit den jüngsten Fortschritten in der Wissenschaft und dem Drang, Innovationen voranzutreiben, sind Menschen wie Elon Musk und Jeff Bezos, die danach streben, uns zu einer raumfahrenden Zivilisation zu machen, die Stimuli, die erforderlich sind, um den Code des Warp-Antriebs zu knacken. Zum ersten Mal seit Jahrzehnten gibt es eine rockige Aufregung über die Raumfahrt. Dies ist ein weiteres wichtiges Stück auf dem Weg, Meister des Universums zu werden.