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View Full Version : Quanten gegen Kirk



Voodoo
04.03.2006, 23:05
Beim Aufräumen meiner Festplatte bin ich auf einen interessanten Artikel gestoßen, den DER SPIEGEL in der Ausgabe 50/1995 veröffentlicht hat. Als alter Trekki hatte ich mir den Text aufgehoben gehabt:


Ist das Raumschiff "Enterprise" - nach den Naturgesetzen -
weltraumtauglich? Ein US-Physiker untersuchte die Frage.

Seine Partikel glitzerten kurz _ und schon war er weg: Hunderte Male hat
sich Captain James T. Kirk vom Raumschiff "U. S. S. Enterprise" quer durchs
All auf fremde Planeten beamen lassen, mal in die Arme schöner Frauen, dann
wieder in die Fänge glitschiger Außerirdischer.

Über die Funktionsweise dieses weltberühmten und ungemein praktischen
Verkehrsmittels war bisher sowenig bekannt wie über die Galaxien, in die
Kirk und seine Raumfahrer seit fast 30 Jahren vordringen. Nun aber gelang
es einem Erdling, der mehr von Logik versteht als der Vulkanier Spock, auch
diese Wissenslücken zu schließen.

Der renommierte US-Physiker Lawrence M. Krauss, 41, hat alle
Raumschiffhandbücher zur Kultserie durchgearbeitet und sechs Monate lang
täglich vier Folgen ausgewertet: sowohl Kirks Abenteuer als auch die
Techno-Trips seines Seriennachfolgers Jean-Luc Picard.

Dann hat Krauss die Enterprise-Saga mit seiner intimen Kenntnis der
Relativitätstheorie und Quantenmechanik zerlegt _ in Mögliches und
Unmögliches, in Science und Fiction.

Seine Niederschrift, kürzlich in den USA in einer Startauflage von 100 000
Exemplaren erschienen, droht Millionen Fans der Serie in tiefste
Desillusion zu stürzen: Der "Impuls-Antrieb" der Enterprise zum Beispiel
säuft dermaßen viel Sprit, daß der Tank noch vor der nächsten galaktischen
Pommes-Bude so leer wäre wie das All. Und schlimmer noch: Scotty kann gar
nicht beamen.

Dabei klingt das Prinzip der Beam-Maschine simpel: Der Transporter
speichert die Lage aller Atome in Kirks Körper, verwandelt die Materie in
Strahlung und bündelt sie auf den Zielplaneten. Dort setzt er die Teilchen
nach dem gespeicherten Muster wieder zusammen.

Gemessen an den Gesetzen der Physik hält Experte Krauss kein anderes Stück
Technik an Bord der Enterprise für so unplausibel wie den Transporter:

>> Ein Computer, der alle zehn Billionen Billiarden Atome eines Menschen
samt ihrer Lage aufzeichnen könnte, wird wohl niemals erfunden _ er
brauchte billiardenfach mehr Speicherplatz als ein Rechner, der alle Bücher
dieser Welt abgespeichert hat.

>> Es wäre Kirks Gesundheit nicht zuträglich, ihn zu "dematerialisieren",
wie es im Enterprise-Jargon heißt. Denn die Naturgesetze weisen nur einen
gangbaren Weg, Kirks Atome voneinander zu trennen und zu Strahlung zu
verflüchtigen: Der Transporter müßte den Captain auf 1000 Milliarden Grad
Celsius aufheizen. Kirk wäre dann einemillionmal heißer als das Innere der
Sonne.

>> Damit sich der Landetrupp vom Planeten wieder hinaufbeamen kann,
brauchte die Enterprise ein Teleskop, das vom Orbit aus nicht nur Menschen
erspäht, sondern auch deren einzelne Atome. Ein Gerät mit solcher
Auflösung, hat Krauss errechnet, "muß einen Durchmesser von über 50 000
Kilometern haben" _ das entspricht dem Vierfachen der Erde.

>> Kein Gerät kann jemals ein Atom samt seiner Elektronen so genau
ausmessen, wie es beim Beamen unumgänglich ist. Denn nach dem
Unschärfeprinzip, das der deutsche Physiker Werner Heisenberg 1927 entdeckt
hat, ist es nur möglich, entweder die Position oder die Geschwindigkeit
eines Elektrons zu einem Zeitpunkt festzustellen - niemals beides.

Diese Kritik hat gesessen. Unter dem Druck der Logiker vor den
Fernsehschirmen mußten die Enterprise-Entwickler den Transporter kürzlich
quantentheoretisch nachrüsten _ mit "Heisenberg-Kompensatoren". Aber als
Michael Okuda, technischer Berater der Serie, vom US-Nachrichtenmagazin
Time gefragt wurde, wie diese ominöse Apparatur denn arbeitet, antwortete
er nur: "Danke, sehr gut."

In jeder zweiten Folge stehen dem Chefingenieur Scotty aus Sorge um den
Impuls-Antrieb Schweißperlen auf der Stirn. Zu Recht, wie Krauss belegen
kann. Denn bei der Kernfusion, die sich im Reaktor der Enterprise abspielt,
wird nur ein Prozent der verfügbaren Masse in Energie umgewandelt.

Wie knapp demnach der Spritvorrat ist, hat Scotty wohl nie geahnt.
"Jedesmal wenn die Enterprise auf halbe Lichtgeschwindigkeit beschleunigt",
hat Krauss nachgerechnet, "muß sie das 81fache ihrer gesamten Masse an
Treibstoff verbrennen."

Bleibt noch der zweite Enterprise-Antrieb: die Warp-Kraft (in der deutschen
Fassung der ursprünglichen Serie heißt sie Sol-Kraft).

Hier lobt Krauss den Durchblick der Drehbuchautoren, denn das Prinzip haben
sie richtig verstanden. Der Warp-Antrieb beruht auf Materie und
Antimaterie. Stoßen sie zusammen, setzen sie, in Form von Strahlung, große
Mengen Energie frei. Sie könnte ein Raumschiff annähernd auf
Lichtgeschwindigkeit beschleunigen.

Jeder Laie ahnt indes, daß Kirk und Picard sich in den unendlichen Weiten
des Weltraums nicht mit Lichtgeschwindigkeit begnügen können. Allein das
Staatsgebiet der "Föderation der Vereinigten Planeten" dehnt sich schon
über 10 000 Lichtjahre aus. Tatsächlich vermag die Enterprise dem
offiziellen Handbuch zufolge notfalls mit Warp 9,6 zu fliegen _ 1909mal
schneller als das Licht.

Nichtphysiker mögen solches Tempo für ein Gespinst delirierender
Drehbuchautoren halten. Experte Krauss hingegen schließt den galaktischen
Galopp nicht aus: Einsteins Relativitätstheorie lasse im Prinzip jede
Geschwindigkeit zu.

"Die Idee ist ziemlich einfach", untertreibt Krauss. "Man muß nur die
Raumzeit vor dem Bug der Enterprise zusammenziehen und hinter der
Enterprise expandieren." Was hinter dem Raumschiff liegt, schießt dann in
weite Ferne, das Ziel hingegen rast heran, ohne daß sich die Enterprise in
ihrer Weltraumblase nennenswert bewegen muß.

Einziges Problem dabei ist die praktische Umsetzung: Damit sich der Raum
ausreichend krümmt, müßte die Enterprise die Masse von einigen tausend
Sonnen im All spazierenfahren.

Bei seinen Recherchen erfuhr Krauss, daß im Kreis der Enterprise-Fans
erlauchte Gelehrte siedeln. Der Nobelpreisträger Steven Weinberg läßt sich
regelmäßig von Kirk und Picard inspirieren, wenn er über Kalkulationen
brütet. Und Stephen Hawking, Autor des Physik-Bestsellers "Eine kurze
Geschichte der Zeit", hat nicht nur für Krauss Buch ein Vorwort
geschrieben, er hat sich sogar, allen Unmöglichkeiten zum Trotz,
höchstpersönlich an Bord der Enterprise beamen lassen.

In einer Folge, die unter dem Kommando von Captain Picard steht, zockt der
stark körperbehinderte Wissenschaftler eine illustre Poker-Runde ab: Isaac
Newton, Albert Einstein und der Humanoide Data sind die Verlierer.

Als Hawking bei den Dreharbeiten auch den Warp-Maschinenraum entdeckte,
überraschte der Physiker mit der Mitteilung: "Ich arbeite an diesem
Problem."

Nebenbei enthüllt Krauss, was viele dieser hochrangigen Physiker nach der
Sendung tun: Sie meckern. Sie ergötzen sich über die dümmsten Fehler der
Drehbuchautoren und spotten darüber per E-Mail.

Sie maulen, wenn ein Klingonenschiff mit lautem Kawumm im All explodiert _
als ob sich Schallwellen im Vakuum ausbreiten könnten. Ebenso blödsinnig
finden sie blaue Phaserstrahlen: Lichtstrahlen sind unsichtbar, es sei
denn, im All herrschte Nebel wie in der Disco.

Komplett als debil will Experte Krauss die Schöpfer von Raumschiff
Enterprise aber nicht abtun. Manchmal hätten sie die Zukunft tatsächlich
vorweggenommen: Die Kommunikatoren von Kirk und Spock etwa haben sich mit den Handys längst auf Erden materialisiert.

MaX PoWeR
04.03.2006, 23:16
Star Trek ist und bleibt nunmal Fantasy ;)


Nichtphysiker mögen solches Tempo für ein Gespinst delirierender
Drehbuchautoren halten. Experte Krauss hingegen schließt den galaktischen
Galopp nicht aus: Einsteins Relativitätstheorie lasse im Prinzip jede
Geschwindigkeit zu.

Das ist meines Wissens nach falsch?!

rieke
05.03.2006, 20:55
sehr interessant, ich habe, fällt mir auf, noch eigentlich nie einen Artikel über das Thema gelesen, mich immer nur mit Leuten darüber Unterhalten.
Also für alle die grübeln ob man das alles lesen soll: Für Trekkies lohnt es sich!

Klabauter
06.03.2006, 13:43
@Paula: Kannst Du das auch begründen?

Meines Wissens nach ist das ebenfalls falsch. Soweit ich weis, verhält sich die Zeit laut Einstein relativ zur Geschwindigkeit des bemessenen Objektes.
Wenn ich also unbewegt eine Stunde lang dem Voo dabei zusehe, wie er mit halber Lichtgeschwindigkeit in seinem Ford auf dem Nürburgring fährt, ist nach seiner Auffassung nach nur eine halbe Stunde vergangen. Demnach ist eine Geschwindigkeit die schneller als Licht ist, nicht möglich: Bei Lichtgeschwindigkeit ist aus der Warte dessen, der da unterwegs ist, Zeitstillstand für alle ruhenden Körper. (Seine eigene Zeit verläuft normal). Würde er schneller, müsste er in der Zeit zurückreisen. Hier weis ich nicht, ob Einstein diese Möglichkeit ausgeschlossen hat.

MaX PoWeR
06.03.2006, 14:29
Naja begründen nicht wirklich, aber es ist ja allgemein bekannt, dass sich nach Einsteins Relativitätstheorie nichts schneller fortbewegen kann als das Licht. Damit ist schonmal die Theorie gestorben. Praktisch ist das sowieso ein Ding der Unmöglichkeit, aufgrund der Äquivalenz von Energie und Masse, die in Einsteins berühmter Gleichung E=mc² zusammengefasst ist (wobei E die Energie ist, m die Masse und c die Lichtgeschwindigkeit). Diese Gleichung teilt uns mit, dass wir, wenn wir die Energie eines Objektes erhöhen, auch seine Masse vergrößern, das heißt seinen Widerstand gegen eine Beschleunigung oder Geschwindigkeitsveränderung. Nach der Relativitätstheorie kann es die Lichtgeschwindigkeit niemals erreichen, weil seine Masse dann unendlich würde und weil es dazu aufgrund der Äquivalenz von Masse und Energie einer unendlichen Energie bedürfte.

Voodoo
06.03.2006, 18:18
Durch den Tunneleffekt ist Überlichtgeschwindigkeit schon erreicht worden. Auch natürliche Effekte mit Überlichtgeschwindigkeit sind berechnet worden. Mehr dazu findet ihr hier (http://de.wikipedia.org/wiki/%C3%9Cberlichtgeschwindigkeit). Da kann man auch einiges über die Relativitätstheorie von Albert Einstein lesen.

E = mc² ist übrigens nur die einfache Relativitätstheorie. Es gibt auch eine deutlich kompliziertere Formel.