Wurmlöcher und Raumfahrt

Raumfahrt durch Wurmlöcher klingt nach einer interessanten Idee. Wer möchte nicht die Technologie haben, um in kurzer Zeit in ein Schiff zu springen, das nächste Wurmloch zu finden und an entfernte Orte zu reisen? Es würde die Raumfahrt so einfach machen! Natürlich taucht die Idee immer wieder in Science-Fiction-Filmen und Büchern auf. Diese "Tunnel in Raum-Zeit" sollen es Charakteren ermöglichen, sich sofort durch Raum und Zeit zu bewegen, und die Charaktere müssen sich keine Sorgen um die Physik machen.

Sind Wurmlöcher echt? Oder sind sie nur literarische Mittel, um Science-Fiction-Handlungen in Bewegung zu halten? Wenn sie existieren, welche wissenschaftliche Erklärung steckt dahinter? Die Antwort könnte ein wenig von jedem sein. Sie jedoch sind eine direkte Folge von generelle Relativität, die Theorie, die Albert Einstein Anfang des 20. Jahrhunderts entwickelte. Dies bedeutet jedoch nicht unbedingt, dass sie existieren oder dass Menschen in Raumschiffen durch sie reisen können. Um zu verstehen, warum sie überhaupt eine Idee für die Raumfahrt sind, ist es wichtig, ein wenig über die Wissenschaft zu wissen, die sie erklären könnte.

Ein Wurmloch soll ein Weg durch die Raumzeit sein, der zwei entfernte Punkte im Raum verbindet. Einige Beispiele aus populären Fiktionen und Filmen schließen den Film ein Interstellar, wo die Charaktere Wurmlöcher als Portale zu entfernten Teilen der Galaxie benutzten. Es gibt jedoch keine Beobachtungsnachweise dafür, dass sie existieren, und es gibt keinen empirischen Beweis dafür, dass sie nicht irgendwo da draußen sind. Der Trick besteht darin, sie zu finden und dann herauszufinden, wie sie funktionieren.

Eine Möglichkeit für die Existenz eines stabilen Wurmlochs besteht darin, dass es durch eine Art exotisches Material erzeugt und unterstützt wird. Leicht gesagt, aber was ist exotisches Material? Welche besondere Eigenschaft braucht es, um Wurmlöcher zu machen? Theoretisch muss ein solches "Wurmlochmaterial" eine "negative" Masse haben. So hört es sich an: Materie, die einen negativen Wert hat, statt reguläre Materie, die einen positiven Wert hat. Es ist auch etwas, was Wissenschaftler noch nie gesehen haben.

Mit dieser exotischen Materie können nun Wurmlöcher spontan entstehen. Aber es gibt noch ein anderes Problem. Es würde nichts geben, was sie unterstützen könnte, also würden sie sofort wieder in sich zusammenfallen. Nicht so toll für jedes Schiff, das gerade durchfährt.

Wenn spontane Wurmlöcher nicht funktionieren, gibt es eine andere Möglichkeit, sie zu erstellen? Theoretisch ja, und dafür haben wir schwarze Löcher zu verdanken. Sie sind an einem Phänomen beteiligt, das als Einstein-Rosen-Brücke bekannt ist. Es ist im Wesentlichen ein Wurmloch, das aufgrund der immensen Verzerrung der Raumzeit durch die Auswirkungen von a entsteht schwarzes Loch. Insbesondere muss es sich um ein Schwarzschild-Schwarzes Loch handeln, das eine statische (unveränderliche) Masse aufweist, sich nicht dreht und keine elektrische Ladung aufweist.

Wie würde das funktionieren? Wenn Licht in das Schwarze Loch fällt, passiert es im Wesentlichen ein Wurmloch und entweicht auf der anderen Seite durch ein als weißes Loch bekanntes Objekt. Ein weißes Loch ähnelt einem schwarzen Loch, aber anstatt Material einzusaugen, stößt es Material ab. Das Licht würde vom "Ausgangsportal" eines weißen Lochs an der Lichtgeschwindigkeit, was es zu einem hellen Objekt macht, daher der Begriff "weißes Loch".

Natürlich beißt die Realität hier: Es wäre unpraktisch, zunächst einmal zu versuchen, durch das Wurmloch zu gelangen. Das liegt daran, dass der Durchgang in ein Schwarzes Loch fallen müsste, was eine bemerkenswert tödliche Erfahrung ist. Alles, was den Ereignishorizont passiert, würde gestreckt und zerquetscht, einschließlich Lebewesen. Einfach gesagt, es gibt keine Möglichkeit, eine solche Reise zu überleben.

Es gibt noch eine andere Situation, in der ein Wurmloch entstehen könnte, das als Kerr-Schwarzes Loch bezeichnet wird. Es würde ganz anders aussehen als eine normale "Punkt-Singularität", die Astronomen für schwarze Löcher halten. Ein Kerr-Schwarzes Loch würde sich in einer Ringformation orientieren und die immense Gravitationskraft effektiv mit der Rotationsträgheit der Singularität ausgleichen.

Da das Schwarze Loch in der Mitte "leer" ist, könnte es möglich sein, diesen Punkt zu passieren. Das Verziehen der Raumzeit in der Mitte des Rings könnte als Wurmloch wirken und es Reisenden ermöglichen, zu einem anderen Punkt im Raum zu gelangen. Vielleicht auf der anderen Seite des Universums oder in einem anderen Universum zusammen. Kerr-Singularitäten haben einen deutlichen Vorteil gegenüber anderen vorgeschlagenen Wurmlöchern, da sie nicht die Existenz und Verwendung exotischer "negativer Masse" erfordern, um sie stabil zu halten. Sie wurden jedoch noch nicht beobachtet, sondern nur theoretisiert.

Abgesehen von den technischen Aspekten der Wurmlochmechanik gibt es auch einige harte physikalische Wahrheiten über diese Objekte. Selbst wenn sie existieren, ist es schwierig zu sagen, ob die Menschen jemals lernen könnten, sie zu manipulieren. Außerdem hat die Menschheit noch nicht einmal Raumschiffe. Um herauszufinden, wie man Wurmlöcher zum Reisen benutzt, muss man den Karren wirklich vor das Pferd stellen.

Es gibt auch die offensichtliche Frage der Sicherheit. Zu diesem Zeitpunkt weiß niemand genau, was in einem Wurmloch zu erwarten ist. Wir wissen auch nicht genau, wohin ein Wurmloch ein Schiff schicken könnte. Es könnte in unserer eigenen Galaxie sein oder vielleicht irgendwo anders im sehr fernen Universum. Hier ist auch etwas zum Kauen. Wenn ein Wurmloch ein Schiff von unserer Galaxie zu einem anderen Milliarden Lichtjahre entfernt brachte, ist eine ganze Frage der Zeit zu prüfen. Transportiert das Wurmloch sofort? Wenn ja, wann kommen wir am fernen Ufer an? Ignoriert die Reise die Ausdehnung der Raumzeit?

So kann es sicherlich sein möglich Wenn Wurmlöcher existieren und als Portale im gesamten Universum fungieren, ist es wesentlich weniger wahrscheinlich, dass Menschen jemals einen Weg finden werden, sie zu nutzen. Die Physik funktioniert einfach nicht. Noch.

Bearbeitet und aktualisiert von Carolyn Collins Petersen