(dani3315/Getty Images) Seit Jahrzehnten träumen wir davon, andere Sternensysteme zu besuchen. Es gibt nur ein Problem: Sie sind so weit entfernt, dass es mit konventioneller Raumfahrt Zehntausende von Jahren dauern würde, sie zu erreichen sogar der nächstgelegene .
Allerdings gehören Physiker nicht zu den Menschen, die schnell aufgeben. Geben Sie ihnen einen unmöglichen Traum und sie werden Ihnen eine unglaubliche, hypothetische Möglichkeit bieten, ihn Wirklichkeit werden zu lassen. Vielleicht.
In einem Studie 2021 Laut dem Physiker Erik Lentz von der Universität Göttingen in Deutschland haben wir möglicherweise eine praktikable Lösung für das Dilemma, und zwar eine, die sich als praktikabler herausstellen könnte andere potenzielle Warp-Antriebe .
Dies ist eine Gegend, die anzieht jede Menge tolle Ideen , jedes bietet einen anderen Ansatz zur Lösung des Rätsels schneller als das Licht Reisen: eine Möglichkeit finden, etwas mit Überlichtgeschwindigkeit durch den Weltraum zu schicken.
Hypothetische Reisezeiten zu Proxima Centauri, dem der Sonne am nächsten gelegenen bekannten Stern. (E. Lentz)
Es gibt jedoch einige Probleme mit dieser Vorstellung. Innerhalb der konventionellen Physik gibt es gemäß Albert Einsteins Relativitätstheorie keinen wirklichen Weg die Lichtgeschwindigkeit erreichen oder überschreiten , was wir für jede in Lichtjahren gemessene Reise benötigen würden.
Das hat die Physiker jedoch nicht davon abgehalten, diese universelle Geschwindigkeitsbegrenzung zu durchbrechen.
Während es immer ein absolutes Tabu sein wird, Materie über die Lichtgeschwindigkeit hinaus zu beschleunigen, gibt es in der Raumzeit selbst keine solche Regel. Tatsächlich dehnen sich die entlegensten Teile des Universums bereits schneller aus, als sein Licht jemals erreichen könnte.
Um eine kleine Raumblase zu Transportzwecken auf ähnliche Weise zu biegen, müssten wir die Relativitätsgleichungen lösen, um eine Energiedichte zu erzeugen, die geringer ist als die Leere des Raums. Während diese Art von negative Energie Obwohl dies auf einer Quantenskala geschieht, ist die Anhäufung ausreichender Mengen in Form von „negativer Masse“ immer noch ein Bereich exotischer Physik.
Negative Energie ermöglicht nicht nur andere Arten abstrakter Möglichkeiten, wie Wurmlöcher und Zeitreisen, sondern könnte auch dazu beitragen, das sogenannte Energiesystem anzutreiben Alcubierre-Warpantrieb .
Dieses spekulative Konzept würde sich negative Energieprinzipien zunutze machen, um den Raum um ein hypothetisches Raumschiff herum zu verzerren und es ihm so zu ermöglichen, sich effektiv schneller als Licht zu bewegen, ohne traditionelle physikalische Gesetze in Frage zu stellen. Außer aus den oben erläuterten Gründen können wir nicht hoffen, einen so fantastischen Treibstoff bereitzustellen Quelle für den Anfang.
Aber was wäre, wenn es irgendwie möglich wäre, eine überlichtschnelle Reise zu erreichen, die Einsteins Relativitätstheorie treu bleibt, ohne dass dafür exotische Physik erforderlich wäre, die Physiker noch nie gesehen haben?
Künstlerische Darstellung verschiedener Raumfahrzeugdesigns in „Warp-Blasen“. (E. Lentz)
In der jüngsten Arbeit schlägt Lentz eine Möglichkeit vor, wie wir dies dank einer neuen Klasse von Hyperschnellen erreichen könnten Solitonen – eine Art Welle, die ihre Form und Energie beibehält, während sie sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt (und in diesem Fall mit einer Geschwindigkeit, die schneller als das Licht ist).
Den theoretischen Berechnungen von Lentz zufolge können diese hyperschnellen Solitonlösungen im Inneren existieren generelle Relativität und stammen ausschließlich aus positiven Energiedichten, was bedeutet, dass keine Notwendigkeit besteht, exotische Quellen mit negativer Energiedichte zu berücksichtigen, die noch nicht verifiziert wurden.
Bei ausreichender Energie könnten Konfigurationen dieser Solitonen als „Warp-Blasen“ fungieren, die zu überluminaler Bewegung fähig sind und es einem Objekt theoretisch ermöglichen, durch die Raumzeit zu reisen, während es vor extremen Gezeitenkräften geschützt ist.
Es ist eine beeindruckende Leistung theoretischer Gymnastik, obwohl dieser Warpantrieb aufgrund der benötigten Energiemenge vorerst nur eine hypothetische Möglichkeit ist.
„Die Energie, die für diesen Antrieb benötigt wird, der mit Lichtgeschwindigkeit ein Raumschiff mit einem Radius von 100 Metern umkreist, liegt in der Größenordnung des Hundertfachen der Masse des Planeten.“ Jupiter ,' sagte Lentz im März letzten Jahres.
„Die Energieeinsparungen müssten drastisch sein und etwa 30 Größenordnungen betragen, um in der Größenordnung moderner Kernspaltungsreaktoren zu liegen.“
Während Lentz‘ Studie behauptete, die erste bekannte Lösung dieser Art zu sein, erschien seine Arbeit fast genau zur gleichen Zeit wie eine andere aktuelle Analyse: ebenfalls erschienen im März 2021 , das ein alternatives Modell für einen physikalisch möglichen Warp-Antrieb vorschlug, der keine negative Energie benötigt, um zu funktionieren.
Beide Teams nahmen Kontakt auf, sagte Lentz Damals wollte der Forscher seine Daten weitergeben, damit andere Wissenschaftler seine Zahlen untersuchen können. Auch Lentz fuhr fort stellt seine Erkenntnisse vor der Öffentlichkeit über einen YouTube-Livestream zugänglich gemacht.
Es gibt noch viele Rätsel zu lösen, aber der freie Fluss dieser Art von Ideen bleibt unsere größte Hoffnung, jemals die Chance zu bekommen, diese fernen, funkelnden Sterne zu besuchen.
„Diese Arbeit hat das Problem der überlichtschnellen Reise einen Schritt weg von der theoretischen Forschung in der Grundlagenphysik und näher an die Technik gerückt“, sagte Lentz .
„Der nächste Schritt besteht darin, herauszufinden, wie die astronomische Energiemenge, die benötigt wird, auf den Bereich heutiger Technologien reduziert werden kann, beispielsweise auf ein großes modernes Kernspaltungskraftwerk.“ Dann können wir über den Bau der ersten Prototypen sprechen.“
Die Ergebnisse wurden in berichtet Klassische und Quantengravitation .
Eine Version dieses Artikels wurde erstmals im März 2021 veröffentlicht.