Millionen Zuschauer der "Star-Trek"-Serie staunen seit Jahrzehnten über die Mega-Technologie von "Enterprise" und "Voyager". Alles Phantasie? Oder sind die intergalaktischen Raumkreuzer tats,chlich weltraumtauglich? Ein berühmter US-Physiker hat jetzt untersucht, ob Phaser-Waffen und Wurmloch Passagen eines Tages Wirklichkeit werden können.

Von Joseph Scheppach

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Man schreibt das Sternjahr 1531.1 als das Raumschiff "Enterprise" in unendliche Weiten aufbricht. Im Auftrag des Staatenbundes "United Federation of Planets" pflügt der 289 Meter lange und 193000 Tonnen schwere Raumkreuzer durch kosmische Gefilde, die bislang noch niemand gesehen hat. Für diese Reise ist "NCC-1701", so die Typenbezeichnung, mit exotischen Abtriebsmaschinen ausgerüstet. An Bord leben 430 Männer und Frauen - bekleidet mit senffarbenen oder blauen Polyester-Pyjamas. Das Kommando teilen sich Kapitän James Tiberius Kirk (Personalnummer: SC 937-0716CEC) und sein erster Offizier Spock, ein Wesen vom Planeten Vulkan. Seine besonderen Kennzeichen: Spitzohren und grünes Blut auf Kupferbasis.

Nach irdischer Zeitrechnung war es der 8. September 1966, als mit der "Enterprise" die erfolgreichste Fernsehserie der Welt startete (Originaltitel: "Star Trek"). Die Zuschauer waren derart begeistert, daá sich weltweit zwei Millionen Fans - sogenannte Trekkies - in Star-Trek-Clubs organisiert haben. Inzwischen hat die Gesamtauflage der Star-Trek-Romane die 30-Millionen-Grenze überflogen. Es gibt die "Enterprise" auch auf Video, Platte und CD, auf T-Shirts, Kaffeebechern und Schachspielen. Und in Fan-Club-Geschäften werden Wecker mit Sphärenklängen, Weltraum-Bettwäsche für auáerirdische Träume und Trek-Telefone mit Raumschiffsignalen angeboten. Und einer der häufigsten Sätze an Bord der Enterprise" ist sogar zu einer stehenden Redewendung geworden: "Beam me up, Scotty".

In Wahrheit lautet der Befehl in der TV-Serie zwar: ,Mr. Scott, energize", doch das ändert nichts daran, daß dieses Verkehrsmittel weltberühmt geworden ist: das Beamen. Dabei glitzern kurz die Atome des Passagiers auf - und schon fliegt er lichtschnell an jeden beliebigen Punkt im All.

So ungemein praktisch das Beamen erscheinen mag - bislang war über die Funktionsweise nichts bekannt. Nun aber ist es einem Erdling, dem US-Physiker Lawrence M. Krauss, gelungen, diese und viele andere Wissenslücken zu schließen. Der 42jährige Wissenschaftler hat alle Raumschiffhandbücher zur Kultserie durchgearbeitet und ein halbes Jahr lang täglich vier Folgen begutachtet. Dann hat er die Enterprise-Saga zerlegt - in Mögliches und Unmögliches, in Science und Science-fiction. Jetzt läßt sich zum ersten Mal wissenschaftlich akkurat die Frage beantworten: Wäre der Bau einer Beam-Apparatur eines Tages möglich?

Das Prinzip des Beamens klingt simpel: Der sogenannte Transporter speichert die Lage aller Atome der Person, die gebeamt werden will. Dann wird die Materie in Strahlung verwandelt und gebündelt auf jenen Planeten geschickt, auf dem die Person landen soll. Dort werden die Teilchen nach dem gespeicherten Muster zusammengesetzt - der Reisende ist wieder greifbar.

Damit so etwas, gemessen an den Gesetzen der Physik, überhaupt plausibel erscheint, müßten wir von der Hypothese ausgehen: Der Mensch besteht einschließlich Erinnerungen, Träumen, Hoffnungen und Sorgen nur aus der Summe seiner Teile. Dies vorausgesetzt, müßte man den Körper nur noch scannen. Dabei werden sowohl der Zustand als auch die Position aller Atome festgehalten.

Leider ergibt sich hier schon ein erstes Problem. Biologen schätzen: Ein Mensch besteht aus 10 hoch 28 Atomen. Und Computerfachleute rechnen vor: für jedes dieser Atome wird ein Kilobyte Speicherplatz ben¨tigt. Jede Person wäre beim Beamen also durch 10 hoch 28 Kilobyte definiert. Dies ist umgerechnet das (10 hoch 16)fache des Inhalts aller Bücher, die je geschrieben wurden! (Bemerkung von Makro: Woher will er wissen, wieviel Bücher jemals in der ganzen Geschichte der Menschheit geschrieben worden sind?)

Wie lange würde es wohl mit heutiger Computertechnik dauern, diese astronomische Datenmenge zu übertragen? Experten zufolge muß man mit rund 20 000 Milliarden Jahren rechnen. Also keine Chance, jemals eine Beam-Apparatur zu entwickeln? Ein Blick in die Computer-Vergangenheit liefert die Antwort: Wenn sich die Rechner in den nächsten 300 Jahren genauso rasant weiterentwickeln wie in den vergangenen fünf Jahrzehnten, dann dürften wir das Speichern und Übertragen von so vielen Informationen spästestens im Jahr 2300 in den Griff bekommen.

Doch damit ist die Sache nicht erledigt. Es gibt noch einen Haken. Beim Beamen wird nicht nur Software (Informationen), sondern auch Hardware (Atome) transportiert. Bei dem Befehl: "Mr. Scott, energize!" drückt Chefingenieur Scotty auf einen Knopf, und schon trennen sich die Atome von Captain Kirk voneinander, um sich zu Strahlung zu verflüchtigen.

Für dieses "Dematerialisieren" weisen die Naturgesetze leider nur einen Weg: Der Transporter müßte den Raumschiff-Kommandanten auf 1000 Milliarden Grad Celsius erhitzen (Entmaterialisierung auf der Ebene der subatomaren Partikel, die Quarks genannt werden). Das entspricht der Energie von 100 Wasserstoffbomben mit je einer Megatonne. Captain Kirk wäre dann eine Million mal heißer als das Innere der Sonne ...

Hinzu kommt: Um zur "Enterprise" zurückkehren zu können, benötigt das Raumschiff ein Enpfangsteleskop für die Beam-Strahlen. Dieses Gerät müßte allerdings so empfindlich sein wie vergleichsweise ein Teleskop, mit dem man vom Orbit aus die Atome eines Menschen sehen könnte. Physiker Krauss zufolge müßte es "einen Linsen-Durchmesser von 50000 Kilometern haben", was dem vierfachen Erddurchmesser entspricht.

Weitere Schwierigkeit: Niemals wird ein Gerät erfunden werden, das ein Atom samt seiner Elektronen so genau vermessen kann, wie es beim Beamen notwendig ist. Den Grund dafür nennt das sogenannte Unschärfe-Prinzip, das der deutsche Physiker Werner Heisenberg 1927 entdeckt hat: Es ist nur möglich, entweder die Position oder die Geschwindigkeit eines Elektron zu einem bestimmten Zeitpunkt festzustellen - niemals beides!

Diese Experten-Kritik haben die Drehbuchautoren der "Enterprise" ziemlich ernst genommen. Das Raumschiff wurde gleichsam quantentheoretisch nachgerüstet: mit einem "Heisenberg-Kompensator". Diese Apparatur soll das Unschärfe-Problem entschärfen. Aber wie? Als einer der technischen Berater der TV-Serie vom amerikanischen Nachrichtenmagazin "Time" gefragt wurde, wie diese ominöse Apparatur denn arbeite, antwortete er nur: "Danke, sehr gut."

Mindestens so bekannt wie das Beamen ist der Impulsantrieb: ein "Motor", der sich aus Kernfusionsenergie speist. Weniger bekannt ist, daß bei der Kernfusion, die im Reaktor des Raumschiffs abläuft, nur ein Prozent der verfügbaren Masse in Energie umgewandelt wird. Die Konsequenz, so Physiker Krauss: "Jedesmal wenn die ‘Enterprise’ auf halbe Lichtgeschwindigkeit beschleunigt, muß sie das 81fache ihrer gesamten Masse an Treibstoff verbrennen."

Bleibt noch der zweite Antrieb: die Warp-Kraft (In der deutschen Fassung der ursprünglichen Serie heißt sie Sol-Kraft). Das Prinzip dieses Motors beruht auf der Zerstrahlung von Materie und Antimaterie. Antimaterie ist eine Art Spiegelbild normaler Materie und unterscheidet sich in der Ladung: Negativ geladene Teilchen wie Elektronen sind in der Anti-Welt positiv geladen, positiv geladene Teilchen wie Protonen dagegen negativ.

Stoßen Materie und Antimaterie zusammen, setzen sie riesige Mengen Energie frei. Berechnungen von Warp-Antrieb-Experten zeigen: Ein Gramm Antimaterie liefert soviel Schub wie vergleichsweise 12000 Tonnen herkömmlichen Treibstoffs. Und ein Doktorand hat in seiner Dissertation über "Antriebe für interplanetare Raumfahrtmissionen" ausgerechnet, daß man mit einem Tropfen Antimaterie bis zum Mars kommt. Genauer: 0,147 Gramm Antiprotonen - nicht mehr als die Masse eines Regentropfens - würden genügend Energie für einen solchen Flug freisetzen.

Doch bis sich solche Antriebe tatsächlich verwirklichen lassen, werden wohl noch sehr viele "Enterprise"-Generationen über den Bildschirm flimmern. Denn erst vor knapp einem Jahr ist es einer Forschergruppe bei CERN, dem europäischen Teilchenphysik-Labor in Genf, zum überhaupt ersten Mal gelungen, Anti-Atome herzustellen. Und bislang ist dort nicht einmal genug Antimaterie frei geworden, um auch nur ein Streichholz anzuzünden.

Daraus ergibt sich: Selbst um die winzige Menge "Antimaterie-Sprit" für einen Mars-Flug zu erzeugen, wären alle Labors der Welt mehr als 150 Millionen Jahre lang ausgelastet. Mit anderen Worten: Wer demnächst mit einem Warp-Antrieb zum Mars fliegen wollte, der hätte bereits zur Zeit der Saurier mit der Herstellung des "Materie-Antimaterie-Antriebs" beginnen müssen.

Wie dem auch sei: Für die "Enterprise" ist ein Materie-Antimaterie-Antrieb schon deshalb sehr praktisch, weil das Raumschiff damit auf annähernd Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden kann. Und anders sind die kosmischen Entfernungen nicht zu bewältigen.

Wenn man sich der Lichtgeschwindigkeit nähert, ergeben sich Konsequenzen, die grotesk erscheinen: Raum und Zeit werden relativ! So vergeht die Zeit immer langsamer, je schneller man fliegt. Dies eröffnet die Möglichkeit, gewaltige Entfernungen zwischen den Sternen zurückzulegen, und zwar innerhalb der Lebenszeit eines Menschen. Genauer: innerhalb der Lebenszeit jener Menschen, die sich an Bord befinden. Beispiel: Mit Fast-Lichtgeschwindigkeit würde ein Flug zum Zentrum der Galaxis etwa 25000 Jahre irdischer Zeit dauern, doch für die "Enterprise"-Besatzung vergingen nur zehn Jahre. Das klingt machbar. Aber in den unendlichen Weiten des Universums kann man sich nicht mit Fast-Lichtigeschwindigkeit begnügen. Denn schon das Staatsgebiet der "Förderation der Vereinigten Planeten" umfaßt mehr als 10000 Lichtjahre.

Für die "Enterprise" bedeuten solche Distanzen kein Problem: Dem offiziellen "Enterprise"-Handbuch zufolge vermag das Raumschiff mit Warp 9,6 zu fliegen - 1909mal schneller als Licht.

Gilt denn das von Albert Einstein verhängte kosmische Tempolimit nicht mehr, das besagt: "Ob Raumfahrzeuge oder Partikel - sie werden ‘c’ nicht überschreiten!"? "c" steht hier für 299792458 Meter in der Sekunde - die "Lichtgeschwindigkeit". Licht bewegt sich immer gleich schnell, egal, ob es von einer fest installierten Straßenlaterne oder einem rasenden Auto ausgeht.

Diesem Tempolimit zum Trotz hält Experte Krauss den überlichtschnellen galaktischen Galopp der "Enterprise" für möglich! Jedenfalls spricht er wissenschaftlich vorsichtig von einer "Nicht-Unmöglichkeit". Denn Einsteins Relativitätstheorie läßt im Prinzip jede Geschwindigkeit zu.

Der Trick: Man verwendet keine superschnellen Raketen für den Antrieb, sondern nutzt die Raumzeit selbst! Sie muß nur entsprechend gekrümmt werden. Dies ist möglich, weil es in der allgemeinen Relativitätstheorie heißt: Nichts kann schneller sein als Licht. Mit anderen Worten: Nichts kann schneller sein als Licht, und zwar in bezug auf lokale Distanzmarkierungen!

Also: Bei einer gekrümmten Raumzeit müssen lokale Distanzmarkierungen nicht unbedingt globalen Charakter haben. Es ist durchaus möglich, daß Objekte auf gegenüberliegenden Seiten des Universums mit annähernder Lichtgeschwindigkeit fortfliegen, sich aber in Bezug auf ihre lokale Umgebung kaum oder gar nicht bewegen! In einem Kosmos wie dem unseren, der sich gleichmäßig ausdehnt und groß genug ist, können durchaus Objekte existieren, die wir nicht sehen und die sich mit Überlichtgeschwindigkeit von uns entfernen. Wenn es in jenen entlegenen Regionen Zivilisationen gibt, würden sie jedoch in ihrer unmittelbaren Umgebung keine Bewegung feststellen.

So öffnet also die Krümmung des Raumes eine Hintertür für Überlichtgeschwindigkeit. Denn ein Objekt wie die "Enterprise" kann sich zwar lokal langsam bewegen, doch innerhalb einer "Raumblase" wäre es fähig, große objektive Entfernungen in kurzer Zeit zurückzulegen. Dazu muß die Raumzeit nur lokal so verzerrt werden, daß sie sich vor dem Raumschiff zusammenzieht und dahinter dehnt. Folge: Was hinter dem Raumschiff liegt, schießt in weite Ferne, das Ziel hingegen Rast heran, ohne daß sich die "Enterprise" in ihrer Weltraumblase allzu sehr bewegen muß. Das Schiff reist mit der entsprechenden Raumzone, in der es sich befindet. Es gleitet nach vorn, wie ein Surfbrett auf einer Welle, und ist nie schneller als das Licht, von dem es umgeben ist.

Zugegeben: Bei der praktischen Umsetzung - der Expansion und Kontraktion des Raumes - gibt es eine Schwierigkeit. Dazu sind so starke Gravitationsfelder erforderlich, daß die "Enterprise" mit der Masse von einigen tausen Sonnen im All herumkurven müßte. "Doch irgendwann in der Zukunft könnten wir fähig sein, derartige Krümmungen der Raumzeit herbeiführen", glaubt der berühmte Autor und Physiker Stephen Hawking. Freimütig bekennt er: "Ich arbeite an diesem Problem."

Der Verfasser des Bestsellers "Eine kurze Geschichte der Zeit" weist auf eine weitere Möglichkeit hin, Fahrten in unendliche Weiten zu unternehmen. Er schlägt eine "Abkürzung" vor, vergleichbar einer Reise durch die Erde hindurch statt außen herum. Die Abkürzung würde durch exotische, tunnelartige Gebilde im Kosmos führen: sogenannte "Wurmlöcher". Das bekannteste kommt in der Serie "Deep Space Nine" (ein Ableger von "Enterprise") vor. Dieses "Bajoranische Wurmloch" dient als Verbindung zu anderen Galaxien.

"Ein Wurmloch ist eine Art Zeittunnel, der zwei Universen oder weit entfernte Regionen ein und desselben Universums miteinander verbindet", erklärt Professor John L. Friedmann. Der Physiker - er lehrt an der Wisconsin-Universität in Milwaukee (USA) - vergleicht den Weg durch einen doppeltürigen Kleiderschrank (eine Tür vorn, die andere auf der Rückseite), der zwei verschiedene Welten voneinander trennt. "Die Wände des Kleiderschranks scheinen, von jeder Seite der beiden Welten aus gesehen, einen kleinen Raum zu umschließen, aber von jeder Seite aus erstreckt sich ein unterschiedliches Universum." Theoretisch kann es solche Tunnels tatsächlich geben. Aber nach allem, was Forscher darüber wissen, sind sie als kosmischer Abkürzungsweg nicht besonders geeignet. Denn die einzigen Wurmlöcher, die nach den Formeln der Relativitätstheorie denkbar sind, bleiben nur kurze Zeit stabil. So ein intergalaktischer Tunnel schließt sich vermutlich wieder, bevor Raumfahrer Gelegenheit erhalten, ihn zu passieren. Aber so genau kann das heutzutage kein Wissenschaftler sagen. Physiker Hawking jedenfalls ist davon überzeugt, daß "die Science-fiction von heute oft zu den wissenschaftlichen Fakten von morgen wird".