Science Fiction Oder Tatsache: Ist Wurmloch-Weltraumfahrt Möglich?

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Reisen durch wurmlöcher tauchen in fast jeder science-fiction-serie auf, von "star trek" bis "stargate". Aber gibt es diese überschneidungen in der raumzeit wirklich? Und selbst wenn sie es könnten, könnten sie von menschen gefüllten raumfahrzeugen sicher durchfahren werden?

In dieser wöchentlichen Serie untersucht Life's Little Mysteries die Plausibilität populärer Science-Fiction-Konzepte.

Manchmal ist Warp-Geschwindigkeit einfach keine Option. Wie kann man dann weite kosmische Distanzen überwinden? Natürlich durch ein Wurmloch springen.

Diese Tunnel durch die Raumzeit ermöglichen es Raumschiffen in "Star Trek: Deep Space Nine" durch die Galaxie zu ziehen und bilden den Alien-Transit-Hub aus dem Film "Contact" (1997).

Im Moment sind Wurmlöcher jedoch nur ein Begriff und ein sehr spekulativer. "Das Ganze ist zu diesem Zeitpunkt sehr hypothetisch", sagte Stephen Hsu, Professor für theoretische Physik an der University of Oregon. "Niemand glaubt, dass wir bald ein Wurmloch finden werden."

Die Möglichkeit, Wurmlöcher tatsächlich als interstellare Autobahnen zu verwenden, scheint äußerst fern zu sein. Doch die Physik schließt die Tür über die Existenz dieser Brücken durch die Raumzeit nicht vollständig.

Graben durch die Raumzeit

Wurmlöcher werden seit fast einem Jahrhundert von Wissenschaftlern verbreitet. Aus physikalischer Sicht könnten mehrere Straßen zur Entstehung von Wurmlöchern führen. Eine der am meisten erforschten ist Albert Einsteins allgemeine Relativitätstheorie. "Es könnte Lösungen für die Einstein-Gleichungen geben, bei denen es sich um Wurmlöcher handelt", sagte Hsu zu Little Mysteries von Life.

Die Lösungen beschreiben eine "Röhre" durch die vier Dimensionen der Raum-Zeit, die möglicherweise zwei Regionen weit voneinander entfernt verbindet. Stellen Sie sich zwei Punkte auf einem Blatt Papier vor, die dann so gefaltet werden, dass sich die Punkte überlappen. Diese Überlappung ist Ihr Wurmloch und könnte theoretisch die Übertragung von Materie von Punkt A nach Punkt B ermöglichen, anstatt den normalen, langen Weg über das Blatt zu ziehen.

Wissenschaftler haben theoretisiert, wie ein Wurmloch funktionieren könnte. Der "Eingang" wäre ein schwarzes Loch. Wo Materie aus dem Wurmloch "austritt", wäre natürlich ein weißes Loch. Die erste Hälfte dieser Konstruktion besteht definitiv: Schwarze Löcher - hyperdese Objekte, von denen angenommen wird, dass sie im Zentrum vieler Galaxien stehen, von denen bekannt ist, dass sich einige während des Zusammenbruchs von Riesensternen gebildet haben - sie üben so viel Schwerkraft aus, dass nicht einmal Licht ihrem Licht entweichen kann Kupplungen. [Diaschau: 6 Alltägliche Dinge, die seltsam im Weltall passieren]

Obwohl wir keine schwarzen Löcher direkt sehen können, können wir daraus schließen, wie sie auf Materie wirken. Schwarze Löcher wurden beim Verschlingen von Materie gefangen, die überhitzt, wenn sie in ihre Schlitze wirbelt, und Sterne regelmäßig um die Zentren von Galaxien schlagen können, in denen sich supermassive Schwarze Löcher befinden.

Es gibt jedoch keine beobachtbaren Beweise für weiße Löcher oder Materie, die sich sonst aus dem Endpunkt von etwas materialisiert, ganz zu schweigen von einem Wurmloch.

Möglicherweise können wir sie einfach nicht sehen: Wurmlöcher können nur auf subatomaren Skalen vorkommen und nur Sekundenbruchteile aushalten, schlägt Paul Davies vor, ein theoretischer Physiker und Kosmologe an der University of Arizona. "Wurmlöcher, die groß genug sind, damit ein Mensch durchreisen kann, könnte eine neue Form der Physik erfordern", sagte Davies.

Eine rauhe Auffahrt

Selbst wenn man annimmt, dass die Natur in geeigneter Weise Wurmlöcher in Personen- oder Schiffsgröße erzeugt hat, bleibt das Durchschreiten eine große Herausforderung: Die "Kraft", die erforderlich ist, um einen Durchgang durch die Raumzeit zu öffnen, beinhaltet, soweit wir wissen, extreme Dichten und Energien, Bedingungen, die einen sicheren Tod für jeden bedeuten würden, der ein Wurmloch betritt. [Kann etwas aus einem Schwarzen Loch entkommen?]

"Wenn die Bildung eines Schwarzen Lochs zur Bildung eines Wurmlochs führt, das sich wieder mit unserem oder einem anderen Universum verbindet", sagte Hsu, "würden die meisten von uns vermuten, dass die Dichten für jemanden, der weich und rosafarben ist, praktisch nicht nützlich wären mir."

Wurmloch-Technik

Abgesehen von dieser kleinen Angelegenheit ist es ein weiteres Thema von Wurmlöchern, sie offen und stabil zu halten. Viele Arten theoretischer Wurmlöcher kollabieren oder zerstören die darin enthaltenen Teilchen.

"Um ein Wurmloch zu stabilisieren, würde man sehr exotische Materie brauchen", sagte Hsu, "und es ist nicht klar, ob eine solche Materie im Universum existiert."

Eine solche Materie müsste eine negative Energie haben, die sich im Raum ausdehnt, anstatt sich zusammenzuziehen, wie es die Masse mit ihrer inhärenten Schwerkraft tun würde. Ein solches Kandidatenphänomen ist der Casimir-Effekt, der vor etwa 15 Jahren im Labor nachgewiesen wurde.

Gemäß der Quantenmechanik wird das Vakuum des Weltraums von elektromagnetischen Wellen aller Frequenzen durchströmt. Durch das Platzieren von zwei dünnen Metallplatten im Abstand von wenigen Nanometern werden längere Wellen aus dem Spalt ausgeschlossen. Da der Spalt nicht so viele Wellen aufweist wie im normalen Raum, entsteht eine negative Energiedichte und die Platten ziehen sich an.

Theoretisch könnte der Casimir-Effekt bei Verstärkung genutzt werden, um Wurmlöcher zu manipulieren. Hsu sagte jedoch, der Effekt sei sehr schwach und würde die inhärente, "unscharfe" Unberechenbarkeit quantenmechanischer Systeme einführen, so dass das Wurmloch wahrscheinlich auf keinen Fall stabilisiert würde.

Ein anderer seltsamer Gegenstand, der als dunkle Energie bekannt ist, die geheimnisvolle Kraft, die hinter der Beschleunigung der Expansion des Universums steckte, deutet auf eine neue Physik hin, die noch nicht verstanden wurde. Die Stringtheorie und andere Korrekturen der allgemeinen Relativitätstheorie könnten das Spiel zwar noch ändern, aber Hsu sagte, es sei alles andere als klar, wie diese auf das Problem des Wurmlochkrieges angewendet werden könnten.

Alles in allem ist es weit außerhalb unserer Möglichkeiten, natürliche Wurmlochportale auszunutzen oder selbst gemachte Versionen wie die Raumbrücke im Film "Stargate" zu erzeugen. "Sie würden etwas Super-Super-Advanced-Technologie brauchen", sagte Hsu. "Menschen werden dies in naher Zukunft zu keiner Zeit tun."

Plausibilitätswert: Eine gut entwickelte moderne und spekulative Physik verbietet nicht die Existenz von Wurmlöchern, aber ihre Nutzung für kosmische Reisen würde einen scheinbaren Durchbruch in der Technologie erfordern. Wir geben Wurmlöcher eines von vier möglichen Rocketboys.

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