Wir sind daran gewöhnt, dass in Hollywood-Science-Fiction-Filmen Charaktere in wenigen Sekunden interstellare Entfernungen zurücklegen. Gleichzeitig wissen wir, dass dies in Wirklichkeit unmöglich ist, da selbst das Licht mehr als vier Jahre lang zu den nächsten Sternen wandert. Gibt es Möglichkeiten, die von der Natur gesetzten Barrieren zu überwinden und Fiktion Wirklichkeit werden zu lassen?
BRANA IN DER BULK
In seiner allgemeinen Relativitätstheorie zeigte Albert Einstein, dass massive Körper nicht nur den Zeitfluss verändern, sondern auch den Raum biegen. Beide theoretischen Positionen wurden fast sofort durch Beobachtung von Merkur und Sternen bewiesen, deren Licht im Gravitationsfeld der Sonne abgelenkt wird. Die Genauigkeit vorhandener Geräte ermöglichte es uns jedoch lange Zeit nicht, die Abmessungen der durch unsere Leuchte verursachten Raumverformung zu messen.
In den Jahren 1976-1977 führten die amerikanischen Physiker Robert Riesenberg und Irwin Shapiro ein Experiment durch, bei dem die Module der Raumschiffe Viking-1 und Viking-2, die sich in Umlaufbahnen in der Nähe des Mars befanden, verwendet wurden. Sie sendeten Funksignale zu den Fahrzeugen, als sich der rote Planet von der Erde aus gesehen in der Nähe der Sonne befand. Die Wikinger fingen die Signale ab, verstärkten sie und schickten sie zurück. Die Amerikaner haben die tatsächliche Geschwindigkeit des Funksignals mit dem berechneten gemessen: Die Verzögerung beträgt Hunderte von Mikrosekunden, was bei einer Neuberechnung zu einer Erhöhung der Signalübertragungsentfernung um 50 km führt. Eine solche "Hinzufügung" zum Abstand wäre nicht möglich, wenn der Raum so flach wie ein Blatt Papier wäre. Daher ist es nahe der Oberfläche der Sonne gekrümmt.
Wissenschaftler haben theoretisch und experimentell festgestellt, dass sich der Raum biegt. Aber wo? Sie stellten die Hypothese auf, dass es in einen mehrdimensionalen Hyperraum übergeht, der als "Bulk" bezeichnet wird. Unser Raum erscheint in dieser Interpretation als Brane, dh als dreidimensionale Membran. Die nachgewiesene Existenz höherer Dimensionen gibt Hoffnung, dass eines Tages ein Weg gefunden wird, den Raum buchstäblich zu durchdringen und die kolossalen Entfernungen, die uns von anderen Welten trennen, sofort zu überwinden.
BRÜCKE ÜBER DIE WELT
Werbevideo:
1916, also nur ein Jahr nachdem Einstein seine Hauptartikel zur Allgemeinen Relativitätstheorie veröffentlicht hatte, fand der österreichische Physiker Ludwig Flamm eine Lösung für seine Gleichungen und beschrieb eine solche Raumkrümmung, in der ein "kurzer" Übergang von einem Punkt des Universums zu einem anderen möglich wird und so weit Sie möchten, durch spezielle "Brücken".
Flamms exotische Schlussfolgerung wurde damals ignoriert. Viel mehr Resonanz wurde durch die sogenannte "Raum-Zeit-Brücke" verursacht, die 1935 von Albert Einstein selbst und seinem Assistenten Nathan Rosen beschrieben wurde. Im Gegensatz zu ihrem Vorgänger haben sie über die Bedeutung des vorgeschlagenen Modells für die reale Welt nachgedacht, sind jedoch zu dem Schluss gekommen, dass die "Brücke" auf unserer Brane nicht als materielles Objekt existieren kann, das der Beobachtung zugänglich ist. Dennoch wurde die Idee fast sofort von Science-Fiction-Autoren als hypothetisches Transportmittel verwendet, was zu ihrer Popularisierung beitrug.
1957 schlug der amerikanische Physiker John Wheeler seine eigene Version der "Brücke" vor. Als er es beschrieb, griff er auf eine Analogie mit einer Ameise auf einem Apfel zurück, die sehr lange dauern kann, um zum gegenüberliegenden Teil der Frucht zu gelangen, oder den von Würmern genagten Tunnel für Geschwindigkeit nutzen kann. Basierend auf dieser Analogie nannte Wheeler die räumlichen Tunnel "Wurmlöcher"; Unter sowjetischen Physikern hat sich der Begriff "Wurmlöcher" später festgesetzt. Neben der Einführung neuer Wörter entwickelte der Amerikaner zusammen mit seinem Schüler Robert Fuller ein Modell für die Geburt, Ausdehnung und den Zusammenbruch von "Wurmlöchern" durch die Masse, und obwohl es die Unvermeidlichkeit des fast augenblicklichen "Todes" dieser Formationen zu zeigen schien, bildete die theoretische Rechtfertigung ihrer Existenz die Grundlage für weitere Forschungen.
THORN'S HYPOTHESE
Der nächste Schritt wurde von Kip Thorne, Wheelers Schüler, unternommen. Er wandte sich dem Problem der Wurmlöcher zu, nachdem ihm der berühmte Popularisierer Carl Sagan im Mai 1985 ein Manuskript seines Science-Fiction-Romans Contact zur Überprüfung geschickt hatte. Im Originaltext wurden die Figuren des Romans, Wissenschaftler, durch ein "Schwarzes Loch" zu einem Treffen mit Vertretern der alten Superzivilisation geschickt. Thorne wusste, dass es unmöglich war, auf diese Weise im Universum zu reisen, da jedes materielle Objekt innerhalb der "Schwarzen Löcher" zerstört werden würde. Er schlug Sagan vor, sie durch Wheelers "Wurmlöcher" zu ersetzen. Dies erforderte den Nachweis, unter welchen Bedingungen ein Tunnel durch die Masse möglich wäre.
Thorne konnte mathematisch beweisen, dass ein "Wurmloch" in unserer Welt für eine beliebig lange Zeit existieren kann, wenn sich darin "exotische Materie" befindet, dh eine Substanz mit negativer Masse und negativer Energie. Obwohl ein solcher Gedanke auf den ersten Blick Unsinn zu sein scheint, widerspricht das Vorhandensein von "exotischer Materie" nicht den Gesetzen der Physik, die wir kennen.
1988 veröffentlichte Kip Thorne, der gemeinsam mit seinen Schülern Mark Morris und Ulvi Yartsever verfasst wurde, ein Papier, in dem die wissenschaftliche Gemeinschaft aufgefordert wurde, die Entstehung und Stabilisierung von Wurmlöchern zu erörtern. Seit vier Jahrzehnten ist, wie Thorne selbst zugibt, keine zufriedenstellende Antwort eingegangen, die den Physiker nicht daran hinderte, an der Konsultation des fantastischen Films "Interstellar" teilzunehmen, in dem das Auftreten eines künstlichen "Wurmlochs" in der Nähe des Saturn zu einer der handlungsbildenden Annahmen wurde.
Es gibt jedoch noch einige Erfolge. Beispielsweise wurde gezeigt, dass das natürliche Auftreten von "Wurmlöchern" äußerst unwahrscheinlich ist. Im Gegensatz zu „Schwarzen Löchern“, deren Geburtsprozess von massiven Sternen beschrieben und berechnet wurde, gibt es im Universum keine Objekte, die mit „Wurmlöchern“„verbunden“werden könnten. Die Hypothese wurde angenommen, dass "Wurmlöcher" auf subatomarer Ebene in Form des sogenannten "Quantenschaums" auftreten können, aber diese Option wird auch ernsthaft kritisiert.
Es stellt sich heraus, dass "Wurmlöcher", falls sie jemals auftauchen, das Produkt der Superzivilisationstechnologie sein werden, wie in Carl Sagans Roman "Contact" und Christopher Nolans Film "Interstellar" gezeigt. Kip Thorne schlug sogar ein Schema vor, wie eine solche Zivilisation sie bauen könnte: „Man nimmt und drückt einfach einen Teil unserer Brane (Universum) in die Masse und bekommt eine Delle, dann biegt man die Brane in der Masse und steckt ein Loch hinein, als ob man unter einer Delle steckt ein weiteres Loch am Boden der Delle und schließlich die Ränder der Löcher nähen. Lieb etwas!"
FINDEN SIE EINEN "WURM"
Nicht alle Wissenschaftler stimmten den pessimistischen Schlussfolgerungen von Kip Thorne zu. Zum Beispiel entwickelt der russische Astrophysiker Nikolai Semenovich Kardashev, der für seine Klassifizierung hypothetischer außerirdischer Zivilisationen bekannt ist, die Theorie des Multiversums als eine Menge einer unendlichen Menge von Welten mit unterschiedlichen physikalischen Konstanten und wird dementsprechend auf anderen Branes eingesetzt.
Nach den Berechnungen der Kardaschew-Gruppe bilden sich zusammen mit zahlreichen Universen "Wurmlöcher", die bestehen bleiben und sie verbinden, wenn sie wachsen. Natürlich entwickeln sich "Wurmlöcher", aber sie sind an ihren charakteristischen Merkmalen zu erkennen: Insbesondere können sie wie "Schwarze Löcher" mit anomalen Eigenschaften aussehen. Unter den verdächtigen Objekten nennt Kardaschew den Quasar Q0957 + 561.
Derzeit ist der Radioastron-Orbiter (Spektr-R) auf der Suche nach "Wurmlöchern"; 2025 soll das Millimetron (Spectrum-M) -Orbitalobservatorium hinzukommen. Russische Physiker glauben an Erfolg. Wenn es ihnen gelingt, ihre theoretischen Berechnungen zu bestätigen, wird die Öffnung eines Tunnels in das benachbarte Universum sogar Einsteins Theorie in ihrer Bedeutung übertreffen. Und dort lernen sie am Beispiel eines natürlichen "Wurmlochs", künstliche zu erschaffen.
Anton Pervushin
