WAS SIND WURMLöCHER?

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In der Science-Fiction sind Wurmlöcher eine Methode, mit der häufig große Entfernungen über den Weltraum zurückgelegt werden. Sind diese magischen Brücken wirklich möglich?

Bei all meiner Begeisterung für die Zukunft der Menschheit im Weltraum gibt es ein eklatantes Problem. Selbst mit den optimistischsten Raumfahrttechnologien, die wir uns vorstellen können, werden wir in einem menschlichen Leben niemals einen anderen Stern erreichen.

Die Realität sagt uns, dass selbst die am nächsten gelegenen Sterne unverständlich weit entfernt sind und enorme Mengen an Energie oder Zeit benötigen würden, um die Reise zu machen. Die Realität sagt, dass wir ein Schiff brauchen, das Hunderte oder Tausende von Jahren halten kann, während Generation für Generation Astronauten geboren werden, ihr Leben leben und auf dem Weg zu einem anderen Stern sterben.

Science Fiction hingegen umwirbt uns mit seinen verführerischen Methoden des fortgeschrittenen Antriebs. Drehen Sie den Warp-Antrieb hoch und beobachten Sie, wie die Sterne an uns vorbeiziehen und eine Reise nach Alpha Centauri so schnell wie eine Vergnügungskreuzfahrt unternehmen.

Sie wissen, was noch einfacher ist? Ein Wurmloch; Ein magisches Tor, das zwei Punkte in Raum und Zeit miteinander verbindet. Richten Sie einfach die Winkel aus, um Ihr Ziel einzuwählen, warten Sie, bis sich das Sternentor stabilisiert hat, und gehen Sie dann einfach… gehen Sie! zu Ihrem Ziel eine halbe Galaxie entfernt.

Ja, das wäre wirklich schön. Jemand sollte wirklich dazu kommen, diese Wurmlöcher zu erfinden und eine kühne neue Zukunft des intergalaktischen Speedwalking einzuleiten. Was genau sind Wurmlöcher und wie schnell, bis ich eines verwenden kann?

Ein Wurmloch, auch als Einstein-Rosen-Brücke bekannt, ist eine theoretische Methode, um Raum und Zeit so zu falten, dass Sie zwei Orte im Raum miteinander verbinden können. Sie könnten dann sofort von einem Ort zum anderen reisen.

Wir werden diese klassische Demonstration aus dem Film Interstellar verwenden, bei der Sie eine Linie von zwei Punkten auf ein Stück Papier zeichnen und dann das Papier umfalten und Ihren Bleistift durchstoßen, um die Reise zu verkürzen. Das funktioniert auf dem Papier großartig, aber ist das tatsächlich Physik?

Wie Einstein uns gelehrt hat, ist die Schwerkraft keine Kraft, die Materie wie Magnetismus zieht, sondern eine Verzerrung der Raumzeit. Der Mond glaubt, dass er nur einer geraden Linie durch den Weltraum folgt, aber tatsächlich dem verzerrten Pfad, der durch die Schwerkraft der Erde erzeugt wird.

Laut Einstein und dem Physiker Nathan Rosen könnten Sie die Raumzeit so eng miteinander verwickeln, dass zwei Punkte denselben physischen Ort teilen. Wenn Sie dann das Ganze stabil halten könnten, könnten Sie die beiden Bereiche der Raumzeit sorgfältig voneinander trennen, sodass sie sich immer noch am selben Ort befinden, jedoch durch eine beliebige Entfernung voneinander getrennt sind.

Klettere den Gravitationsschacht einer Seite des Wurmlochs hinunter und tauche dann sofort an der anderen Stelle auf. Millionen oder Milliarden Lichtjahre entfernt. Obwohl es theoretisch möglich ist, Wurmlöcher zu erzeugen, sind sie nach unserem derzeitigen Verständnis praktisch unmöglich.

Das erste große Problem ist, dass Wurmlöcher gemäß der Allgemeinen Relativitätstheorie nicht durchquert werden können. Denken Sie also daran. Die Physik, die diese Dinge vorhersagt, verbietet, sie als Transportmittel zu verwenden. Das ist ein ziemlich schwerer Schlag gegen sie.

Zweitens, selbst wenn Wurmlöcher erzeugt werden können, sind sie völlig instabil und kollabieren sofort nach ihrer Bildung. Wenn Sie versucht haben, in ein Ende zu gehen, könnten Sie genauso gut in ein schwarzes Loch gehen.

Drittens, selbst wenn sie durchfahrbar sind und stabil gehalten werden können, würde in dem Moment, in dem Material versucht wird, durch sie hindurchzugehen - sogar Photonen des Lichts - sie zusammenbrechen.

Es gibt jedoch einen Hoffnungsschimmer, denn die Physiker haben immer noch nicht herausgefunden, wie sie die Schwerkraft und die Quantenmechanik vereinen können.

Dies bedeutet, dass das Universum selbst möglicherweise Dinge über Wurmlöcher weiß, die wir noch nicht verstehen. Es ist möglich, dass sie auf natürliche Weise als Teil des Urknalls geschaffen wurden, als die Raumzeit des gesamten Universums in einer Singularität verwickelt war.

Astronomen haben tatsächlich vorgeschlagen, nach Wurmlöchern im Weltraum zu suchen, indem sie untersuchen, wie ihre Schwerkraft das Licht von Sternen hinter ihnen verzerrt. Noch ist keiner aufgetaucht.

Eine Möglichkeit besteht darin, dass Wurmlöcher auf natürliche Weise wie die virtuellen Partikel aussehen, von denen wir wissen, dass sie existieren. Nur dass diese auf der Planck-Skala unverständlich klein wären. Sie benötigen ein kleineres Raumschiff.

Eine der faszinierendsten Auswirkungen von Wurmlöchern ist, dass Sie damit tatsächlich in der Zeit reisen können.

So funktioniert das. Erstellen Sie zunächst ein Wurmloch im Labor. Nehmen Sie dann ein Ende des Wurmlochs, setzen Sie es auf ein Raumschiff und fliegen Sie mit einem signifikanten Prozentsatz der Lichtgeschwindigkeit davon, damit die Zeitdilatation wirksam wird.

Für die Menschen auf dem Raumschiff werden nur wenige Jahre vergangen sein, während es für die Menschen auf der Erde Hunderte oder sogar Tausende gewesen sein könnten. Angenommen, Sie könnten das Wurmloch stabil, offen und durchquerbar halten, dann wäre es interessant, durch es zu reisen.

Wenn Sie in eine Richtung gefahren sind, haben Sie nicht nur den Abstand zwischen den Wurmlöchern verschoben, sondern werden auch zu der Zeit transportiert, die das Wurmloch erlebt. Gehen Sie in eine Richtung und Sie bewegen sich in der Zeit vorwärts, gehen Sie in die andere Richtung: in der Zeit rückwärts.

Einige Physiker wie Leonard Susskind glauben, dass dies nicht funktionieren würde, da dies zwei der grundlegendsten Prinzipien der Physik verletzen würde: die lokale Energieeinsparung und das Energie-Zeit-Unsicherheitsprinzip.

Leider scheint es wirklich so, als müssten Wurmlöcher auf absehbare Zeit und vielleicht für immer im Bereich der Science-Fiction bleiben. Selbst wenn es möglich ist, Wurmlöcher zu erzeugen, müssen Sie sie stabil und offen halten und dann herausfinden, wie Sie Materie in sie hineinlassen können, ohne zusammenzubrechen. Wenn wir es dennoch herausfinden könnten, wäre die Raumfahrt in der Tat sehr bequem.

Wenn Sie zwei Enden eines Wurmlochs irgendwo im Universum aufstellen könnten, wo wären sie dann? Teilen Sie uns Ihre Ideen in den Kommentaren unten mit.