Science-Fiction-Romane und -Filme sind voller verrückter Ideen. Meistens sind sie nur Hintergrund für die Handlung, ohne ernsthafte Versuche, zukünftige Trends in Wissenschaft oder Technologie vorherzusagen. Und das ist schade, denn Science-Fiction sagt die Zukunft nicht voraus, aber sie inspiriert sie. Einige der Konzepte, die wir in Filmen und Romanen finden, sind nach den Gesetzen der Physik, wie wir sie verstehen, einfach unmöglich. Entschuldigung, keine Warp-Engines. Dennoch scheinen dieselben Gesetze andere scheinbar weit hergeholte Ideen zuzulassen. Hier ein Überblick über einige Science-Fiction-Konzepte, die zumindest theoretisch realisierbar wären.
Wurmlöcher
Ein Wurmloch (ich weiß, ich sollte es nennen .) Einstein-Rosen-Brücke) ist eine Abkürzung durch den Weltraum, die eine fast sofortige Reise zwischen entfernten Teilen des Universums ermöglicht. Klingt es nach einer Science-Fiction-Roman-Idee, die vielleicht nach zwei falschen Bieren geboren wurde? Dabei handelt es sich um ein ernsthaftes theoretisches Konzept, das aus der Allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein stammt. In Zusammenarbeit mit dem Physiker Nathan Rosen stellte Einstein 1935 die Theorie auf, dass Punkte mit extrem starker Gravitation, wie zum Beispiel Schwarze Löcher, direkt miteinander verbunden sein könnten. Und so war die Idee der Wurmlöcher geboren.
Natürlich wird erwartet, dass die Kräfte um ein Schwarzes Loch jeden zerstören, der sich nähert, daher wurde die Idee, durch ein Wurmloch zu reisen, nicht ernst genommen. Zumindest bis in die 80er Jahre, als der Astrophysiker Carl Sagan er beschloss, darüber einen Science-Fiction-Roman zu machen. Sagan hat noch mehr getan: Er hat seinen physischen Kollegen ermutigt Kip dorne einen praktikablen Weg zu finden, um blitzschnell interstellare Entfernungen zu überwinden. Und Thorne hat einen Weg gefunden. Sehr unwahrscheinlich, sicher, aber möglich. Daraus entstand "Contact", ein großartiges Buch (mit Jodie Foster in einen großartigen Film umgewandelt).
Wie bereits erwähnt, ist es sehr unwahrscheinlich, dass Wurmlöcher jemals zu Transportmitteln wie in den Filmen werden. Aber vor zwei Jahren kamen die Wissenschaftler darauf ein praktikabler Weg, um ein Wurmloch zu bauen als Thornes ursprünglicher Vorschlag. Und wenn im Universum bereits Wurmlöcher existieren, könnten sie mit der neuen Generation von Gravitationswellendetektoren lokalisiert werden.
Warp-Motoren
Ein "Klassiker" der meisten "Weltraum"-Science-Fiction ist die Fähigkeit, viel schneller von A nach B zu kommen, als wir es heute tun können. Abgesehen von Wurmlöchern gibt es mehrere Hindernisse, um dies mit einem herkömmlichen Raumschiff zu erreichen. Kleine Details, wie der enorme Kraftstoffbedarf und die überwältigenden Auswirkungen der Beschleunigung. Als ob das nicht genug wäre, gibt es noch dieses kleine Problem: Das Universum hat ein striktes Tempolimit. Es ist die Geschwindigkeit, mit der sich Licht ausbreitet. Um genau zu sein, braucht man Licht pro Jahr… um ein Lichtjahr zu reisen. Und nein, es ist keine große Geschwindigkeit, weißt du? Proxima Centauri, der zweitnächste Stern zur Erde, ist 4,2 Lichtjahre von der Sonne entfernt, aber das Zentrum der Galaxie ist satte 27.000 Lichtjahre entfernt.
Weil es keine Science-Fiction ist
Zum Glück gibt es eine (theoretische) Lücke in der kosmischen Geschwindigkeitsbegrenzung. Wie Einstein erklärte, kann der Weltraum selbst verzerrt werden, so dass es vielleicht möglich ist, den Raum um ein Schiff herum so zu manipulieren, dass die Geschwindigkeitsbegrenzung untergraben wird. Das Raumschiff würde immer noch mit geringerer Geschwindigkeit als Lichtgeschwindigkeit durch den umgebenden Raum reisen, aber der AROUND-Raum würde sich schneller bewegen.
Das hatten die Autoren von "Star Trek" im Sinn, als sie in den 60er Jahren das Konzept der "Warp-Engine" entwickelten. Aber für sie war es nur ein Satz, der plausibel klang, keine echte Physik. Bis 1994, als der Theoretiker Miguel Alcubierre eine Lösung für Einsteins Gleichungen gefunden. Sicher, Alcubierres Lösung ist nicht weniger erfunden als Thornes durchquerbares Wurmloch, aber Wissenschaftler sie versuchen es zu perfektionieren in der Hoffnung, dass es eines Tages praktisch sein wird.
Zeitreise
Das Konzept der Zeitmaschine ist eines der großen Gimmicks der Science-Fiction. Sollen wir es beschwören? Ich rufe es hervor. Zurück in die Zukunft, zurück in die Zukunft, Leute. Eine fantastische Trilogie, auch bekannt als die Messe der logischen Paradoxien. Zum einen: Doc hätte seine eigene Zeitmaschine gebaut, wenn er nicht vom zukünftigen Marty besucht worden wäre… mit derselben Zeitmaschine? Du hast schon Kopfschmerzen, oder? Wegen solcher Paradoxien finden viele Menschen Zeitreisen unmöglich. Nach den Gesetzen der Physik ist dies jedoch nicht der Fall.
Weil es keine Science-Fiction ist
Genau wie bei Wurmlöchern und der Krümmung des Weltraums sagt uns die Physik, dass es möglich ist, in die Vergangenheit zu reisen. Auch dies stammt aus Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie. So wie wir über die Verzerrung des Raums mit einem Wurmloch oder einer Krümmungseinheit sprechen, kann die Zeit auch so weit verzerrt werden, dass sie sich in sich zusammenfaltet, was Wissenschaftler eine "geschlossene Kurve ähnlich der Zeit" nennen, die für uns Normalsterbliche jedoch .. ... eine Zeitmaschine!
1974 veröffentlichte der Physiker sogar den Entwurf eines Prototyps Frank Tippler. Ein anderer Physiker, David Lewis Anderson, beschreibt die Forschung am Anderson Institute, einem privaten Forschungslabor. Dieser als "Tipler-Zylinder" bezeichnete Tunnel sollte mindestens 97 Kilometer (60 Meilen) lang und extrem dicht sein, mit einer Gesamtmasse, die mit der der Sonne vergleichbar ist. Damit es wie eine Zeitmaschine funktioniert, müsste sich der Zylinder schnell genug drehen, um die Raumzeit bis zu dem Punkt zu verzerren, an dem die Zeit auf sich selbst zurückfaltet. Alternativ hat zuletzt der Physiker Ron Mallett hat ein weiteres Projekt entwickelt: in diesem Fall würden Laser den rotierenden Zylinder ersetzen. Ich weiß, sie sind nicht so einfach wie das Einsetzen eines Strömungskanals in einen DeLorean, aber sie haben den Vorteil, dass sie tatsächlich funktionieren würden. Zumindest auf dem Papier.
Teleportation
Auch hier ist Science-Fiction auf eine Hochzeit gegangen, und auch hier hat mein geliebter "Star Trek" den Löwenanteil. Was für eine Idee, oder? Anstatt dass sich der Reisende vom Ausgangspunkt zum Ziel durch den Weltraum bewegt, Teleportation erstellt am Zielpunkt ein exaktes Duplikat, während das Original zerstört wird. So gesehen (und auf der Ebene der subatomaren Teilchen) ist laut IBM tatsächlich Teleportation möglich.
Weil es keine Science-Fiction ist
Es heißt Quantenteleportation. Dieser Prozess kopiert den genauen Quantenzustand eines Teilchens, beispielsweise eines Photons, in ein anderes, das Hunderte von Kilometern entfernt sein kann. Die Quantenteleportation zerstört den Quantenzustand des ersten Photons, es sieht also wirklich so aus, als ob das Photon auf magische Weise von einem Ort zum anderen transportiert wurde. Der Trick basiert auf dem, was Einstein als "spektrale Aktion aus der Ferne" bezeichnet hat, ist aber formaler bekannt als Quantenverschränkung.
Wenn dies selbst für ein einzelnes Photon wie ein komplizierter Prozess erscheint, haben Sie Recht. Es ist kompliziert. Und es gibt keine Möglichkeit, es auf das sofortige Transportsystem zu skalieren, das in "Star Trek" zu sehen ist. Trotzdem wird die Quantenteleportation wichtige Anwendungen in der realen Welt haben, wie etwa hackersichere Kommunikation und superschnelles Quantencomputing.
Paralleluniversen
Das sichtbare Universum ist ein riesiges Zeug: Milliarden von Galaxien, die sich seit dem Urknall nach außen ausdehnen. Aber ist das alles? Die Theorie sagt "vielleicht nicht". Es könnte viele, viele Universen geben. Die Idee von "Paralleluniversen" ist in der Science-Fiction bekannt, aber denken Sie: Die Realität könnte viel seltsamer sein, als wir in Science-Fiction-Werken sehen. Abgesehen davon vielleicht "Nicht einmal die Götter", der wunderbare Roman von Asimov.
Der Schlüssel zum Verständnis moderner Paralleluniversumstheorien ist das Konzept von "Ewige Inflation". Dies repräsentiert das unendliche Gefüge des Raums in einem Zustand ständiger und unglaublich schneller Expansion. Von Zeit zu Zeit tritt ein lokalisierter Punkt in diesem Raum (ein autonomer Urknall) aus der allgemeinen Expansion heraus und beginnt mit einer ruhigeren Geschwindigkeit zu wachsen, was die Bildung materieller Objekte wie Sterne und Galaxien darin ermöglicht. Nach dieser Theorie ist unser Universum eine dieser Regionen, aber es könnte unzählige andere geben.
Wie in Asimovs Roman können diese Paralleluniversen völlig andere physikalische Parameter haben als unsere. Wissenschaftler glaubten einst, dass nur Universen mit praktisch den gleichen Parametern wie unserem Leben unterstützen könnten. aber neuere studien deuten darauf hin, dass die Situation möglicherweise nicht so restriktiv ist. Und könnten wir diese Paralleluniversen entdecken? Wer weiß: Die Spuren anderer Universen könnten für uns auf andere Weise nachweisbar sein. Vielleicht ist es nicht nur Science-Fiction.
