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Wurmloch Ein Wurmloch im 2D-Raum als Analogie Dreidimensionale Darstellung eines Wurmloches im 2D-RaumWurmlöcher sind theoretische Lösungen (Kruskal-Lösungen) von Gleichungen der allgemeinen Relativitätstheorie, die nach Albert Einstein Raum und Zeit beschreibt.

Sie wurden erstmals 1935 von Albert Einstein und Nathan Rosen beschrieben und deshalb ursprünglich Einstein-Rosen-Brücken genannt.

Theoretische GrundlageBearbeiten

Die allgemeine Relativitätstheorie erweitert den anschaulichen euklidischen Raum der menschlichen Erfahrung zu einem allgemeineren Raum mit einer Krümmung. Ursache dieser Krümmung ist die Masse von Objekten, oder – was in der Relativitätstheorie äquivalent dazu ist – Energie. Die Gleichungen der allgemeinen Relativitätstheorie besitzen Lösungen, die auch uns ungewöhnlich erscheinende Eigenschaften haben. Wurmlöcher sind topologische Konstrukte, die weit voneinander entfernt liegende Bereiche des Universums durch eine „Abkürzung“ verbinden. Ein Ende eines Wurmlochs erscheint dem Beobachter als Kugel, die ihm die Umgebung des anderen Endes zeigt. Obwohl ein durch ein Wurmloch Reisender nie die Lichtgeschwindigkeit überschreiten würde, hätte in Bezug auf die betreffenden Start- und Zielbereiche eine Reise mit Überlichtgeschwindigkeit stattgefunden.

Wurmlöcher stellen eine Erweiterung der Lösungen der Einstein-Gleichungen durch Schwarze Löcher hinter den Ereignishorizont dar. Die Existenz von Wurmlöchern als physikalische Objekte ist umstritten und Gegenstand aktueller Forschung. Die Tatsache, dass eine physikalische Gleichung bestimmte Lösungen besitzt, bedeutet nämlich noch nicht, dass diese Lösungen tatsächlich realisiert werden. Aktuelle Beiträge auf dem Gebiet stammen u.a. von Leonard Susskind und Kip Thorne.

Zweidimensionaler Raum als ModellBearbeiten

Die Idee hinter einem Wurmloch könnte man sich wie folgt plausibel machen: Will ein Käfer auf einem Blatt Papier von einer zur anderen Seite gelangen muss er normalerweise das ganze Papier entlanglaufen. Wird aber das Papier geeignet gefaltet, gelangt er viel schneller auf die andere Seite. In Analogie zu diesem Papiermodell kann man sich auch die Kugelform des Wurmloches verdeutlichen. So wie aus dem zweidimensionalen gefaltenen „Papier“-Raum im Denkmodell ein dreidimensionaler gekrümmter Raum wird, so wird aus einem kreisförmigen „Papier“-Wurmloch ein kugelförmiges dreidimensionales Wurmloch.

Praktische ÜberlegungenBearbeiten

Es gibt bislang keine experimentellen Beweise für Wurmlöcher. Rein theoretische Überlegungen deuten darauf hin, dass Wurmlöcher sog. exotische Materie brauchen, um zu entstehen und stabil zu bleiben. Einige Wissenschaftler wie Kip Thorne gehen davon aus, dass eine Instabilität der Wurmlochverbindung nur durch exotische Materie verhindert werden könne. Stephen Hawking schließt nicht völlig aus, dass es durch hineinfallende Teilchen normaler Materie trotzdem zu einem schnellen Zusammenbrechen des Wurmloches kommen könnte. In seinem Buch Das Universum in der Nussschale stellt Hawking zahlreiche Überlegungen dazu an, welche praktischen Auswirkungen nutzbare Wurmlöcher zur Folge hätten.

Die exotische Materie hat die Eigenschaft, in einem bestimmten Raumgebiet (dort, wo das Wurmloch sein soll) antigravitativ zu wirken (genauer: es hat negative mittlere Energiedichte). Bisher ist keine Möglichkeit bekannt, wie man exotische Materie herstellen kann, geschweige denn, wie man damit Wurmlöcher bauen kann. Einige Schätzungen gehen davon aus, dass man für ein Wurmloch mit einem Meter Durchmesser exotische Materie äquivalent einer Jupitermasse brauchen würde. Eventuell sind nur mikroskopische Wurmlöcher (das heißt von der Größe weniger Atomradien) möglich, wenn exotische Materie beziehungsweise negative Energiedichten im Spiel sind. Forscher der Universität von Victoria (Wellington) gehen jedoch davon aus, dass auch sehr kleine Mengen exotischer Materie zur Erzeugung von Wurmlöchern ausreichen.

Science FictionBearbeiten

Science Fiction, die sich im Rahmen der Wissenschaft bewegen will, nutzt gerne Wurmlöcher, um Reisen im Weltraum zu beschleunigen. Beispielsweise die Serie Deep Space Nine aus der Star-Trek-Reihe handelt von einer abgelegenen Raumstation, die durch ein in der Nähe entdecktes Wurmloch große strategische und wirtschaftliche Bedeutung erlangt. Allerdings ist dieses Wurmloch kein Wurmloch im eigentlichen Sinne, sondern eine künstlich erzeugte Passage. Auch die langjährige Serie Stargate bedient sich dieser Technologie. Im populären Kinofilm Donnie Darko wird dagegen die Existenz eines Wurmlochs als Ausgangspunkt für eine paradoxe und vieldeutige Geschichte um Zeitreisen, Schicksal und Metaphysik verwendet. Auch hier ist der Rahmen der Geschichte aber nur scheinbar wissenschaftlicher Natur und wird mit zahlreichen Elementen der Fantasy aufbereitet. Des Weiteren kommt im Film Déjà Vu – Wettlauf gegen die Zeit eine Maschine vor, die mittels Wurmlöchern in die Vergangenheit sehen, geringe Materie in die Vergangenheit schleusen und die Vergangenheit sogar verändern kann. In Sliders wird ein Wurmloch verwendet, um in Parallelwelten zu reisen.

Zu bemerken sei hier aber, dass diese Darstellung, so wie in fast jedem Science-Fiction-Film, in dem ein Wurmloch vorkommt, wenig mit der oben beschriebenen Theorie gemein hat. So wird zum Beispiel das Wurmloch häufig als ein zweidimensionales „Loch“ dargestellt, in das die Personen ein- und austreten. Laut der Theorie der Wurmlöcher ist die Öffnung eines Wurmlochs allerdings kugelförmig. Auch scheinen die enormen Gezeitenkräfte, die in der Theorie vorhergesagt werden, den meisten Autoren wenig Sorge zu bereiten. Der wissenschaftliche Gehalt solcher Fantasien sollte daher nicht überschätzt werden. Eine Darstellung von Wurmlöchern, die eher dem aktuellen Kenntnisstand entspricht, findet man in dem Buch „Das Licht ferner Tage“ von Stephen Baxter und Arthur C. Clarke sowie – sehr detailliert – im Buch „Diaspora“ von Greg Egan


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