Die Geschwindigkeitsbarriere

Im Weltmodell der speziellen Relativitätstheorie Albert Einsteins ist die Lichtgeschwindigkeit c mit ihren 299.792,458 km/s die Geschwindigkeitsbarriere: Je schneller ein Objekt wird, desto größer wird seine Masse. Damit erhöht sich auch die benötigte Energie, um das Objekt zu beschleunigen. Bei kleiner Geschwindigkeit ist dieser Effekt nicht spürbar, im Bereich der Lichtgeschwindigkeit werden die Masse und die nötige Energie zur Beschleunigung unendlich groß. Trotzdem: Die allgemeine Relativitätstheorie bietet möglicherweise ein Schlupfloch aus diesem relativistischen Gefängnis.

Die gekrümmte Raumzeit

Die allgemeine Relativitätstheorie schließt als Erweiterung der speziellen Relativitätstheorie die Schwerkraft in ihr Modell mit ein und versucht sie durch die Krümmung der Raumzeit zu erklären.

Die Raumzeit ist das vierdimensionale mathematische Modell, das die drei Raumdimensionen mit dem Zeitablauf eng verknüpft. Diese Raumzeit wird durch Massen gekrümmt und bestimmt wiederum durch ihre Krümmung, wie sich Massen bewegen.

Die Antriebstheorie

Eine Art Warp-Antrieb schlug der Physiker Miguel Alcubierre 1994 in Anlehnung an die Sciencefiction-Kultserie Star Trek vor: Wenn man den Raum vor einem Raumschiff zusammenziehen und dahinter ausdehnen könnte, wäre es prinzipiell möglich, ein entferntes Ziel mit beliebiger Geschwindigkeit anzusteuern. Reisen mit Überlichtgeschwindigkeit wären möglich, da das Raumschiff innerhalb der Raumzeitverzerrung - also relativ zu seiner unmittelbaren Umgebung - ruhen würde. Diese Raumzeitverzerrung würde das Raumschiff in ihrem Inneren befördern - ähnlich der Warp-Blase mit Star-Trek-Physik.

Die Antriebspraxis

Wie kann man technisch die Raumzeit extrem verzerren? Dies ist nur ein Problem des Warp-Antriebs, und die Antwort ist unbekannt. Mit den gegenwärtigen technischen Möglichkeiten können weder Masse noch Energie so gehandhabt werden, dass sich die Raumzeit merklich krümmt. Zudem benötigt der Warp-Antrieb negative Masse oder eine entsprechende Menge negativer Energie. Negative Energie ist zwar den Physikern bekannt, beispielsweise im Zusammenahng mit dem Casimir-Effekt. Berechnungen ergaben allerdings, dass eine Warp-Blase à la Alcubierre wesentlich mehr Energie benötigt, als der bekannten Masse des Universums entspricht. Die Warp-Blase muss außerdem so konstruiert sein, dass ihre Wand eine fast verschwindende Dicke besitzt.

Wenn die Geometrie der Warp-Blase etwas verändert wird, kann die Energieanforderung drastisch verringert werden. Die Beträge der nötigen Energien liegen dann in der Größennordnung der Sonnenmasse, wie Chris van den Broeck vorrechnete. Er konstruierte dazu mathematisch eine Warp-Blase mit mikroskopisch kleiner Oberfläche und geräumigem Innenvolumen, das Platz für die Enterprise bieten würde. Wie man die Enterprise da hinein bekommt ist eine andere Frage, aber van den Broeck hat gezeigt, dass die energetischen Anforderungen des Warp-Antriebs zumindest prinzipiell drastisch reduziert werden können.

Mit seinem Antriebskonzept konnte und wollte Alubierre keine Bauanleitung für den Warp-Antrieb liefern. Er hat jedoch eine fruchtbare und immer noch andauernde wissenschftliche Diskussion angestoßen über das, was bisher als absolut unmöglich galt.