Wird es wirklich Reisen mit Überlichtgeschwindigkeit geben? Die erste Krümmungsblase wurde entdeckt, und die Forschung zum Warp-Antrieb erlebte einen neuen Aufschwung

Der Geschwindigkeitsengpass begrenzt das Tempo der menschlichen Erforschung des Weltraums. Wissenschaftler suchen verzweifelt nach einer Möglichkeit, diesen Engpass zu überwinden, und der Warp-Antrieb ist eine der Lösungen. Seit diese Luft- und Raumfahrttechnologie im letzten Jahrhundert vorgeschlagen wurde, sind die Forschungsfortschritte sehr langsam und sie ist im Science-Fiction-Stadium verharrt. Manche Leute denken sogar, dass es nur ein Traum ist, der nie wahr werden wird.

Doch erst vor wenigen Tagen schockierte eine Neuigkeit plötzlich die Welt: Dr. Harold G. White, ein Pionier des Warp-Antriebs und ehemaliger Chefexperte für den Warp-Antrieb der NASA, berichtete von der Entdeckung der weltweit ersten „Warp-Blase“, die erhebliche Auswirkungen auf die zukünftige Forschung zu Warp-Triebwerken haben wird.

Was also ist ein Warp-Antrieb und wie ist der aktuelle Forschungsstand? Lassen Sie es uns gemeinsam erfahren.

Einstein hat einen Geschwindigkeitsengpass geschaffen

Einsteins Relativitätstheorie ermöglichte einen entscheidenden Durchbruch im Verständnis der Menschheit von der Natur und förderte damit die großen Fortschritte in der technologischen Zivilisation der Menschheit insgesamt. Andererseits stellte er die Theorie der Geschwindigkeitsbegrenzung des Lichts auf, die besagt, dass die Geschwindigkeit jeglicher Materie im Universum die Lichtgeschwindigkeit nicht erreichen, geschweige denn überschreiten kann. Dies stellt einen Geschwindigkeitsengpass für bemannte Raumflüge dar und schränkt den Traum einer menschlichen Reise in den Weltraum ernsthaft ein.

Die Weite des Universums übersteigt die Vorstellungskraft der Menschen. Das Sonnensystem ist im riesigen Universum nur ein Tropfen auf den heißen Stein, aber sein Gravitationsradius beträgt 1 Lichtjahr. 1 Lichtjahr ist die Entfernung, die das Licht in einem Jahr zurücklegt, also ungefähr 9,46 Billionen Kilometer. Selbst wenn sich bemannte Raumschiffe in Zukunft der Lichtgeschwindigkeit nähern, wird es immer noch mehr als ein Jahr dauern, bis sie das Sonnensystem verlassen.

Derzeit beträgt die Geschwindigkeit menschlicher Raumflüge lediglich ein Dutzend Kilometer pro Sekunde. Die am weitesten entfernte unbemannte Sonde, Voyager 1, hat eine Geschwindigkeit von etwa 17 Kilometern pro Sekunde. Er ist seit mehr als 40 Jahren in der Luft und hat dabei nur eine Strecke von mehr als 23 Milliarden Kilometern zurückgelegt, also weniger als 1/400 eines Lichtjahres. Der Flug aus dem Sonnensystem wird mehr als 17.000 Jahre dauern.

Der Durchmesser der Milchstraße beträgt etwa 200.000 Lichtjahre. Es gibt Billionen von Galaxien im Universum und der Radius des beobachtbaren Universums beträgt etwa 46,5 Milliarden Lichtjahre. Selbst wenn die Raumsonde Lichtgeschwindigkeit erreicht, wird sie mehr als 100.000 Jahre brauchen, um die Milchstraße zu verlassen, und es wird Millionen oder sogar Milliarden von Jahren dauern, bis sie andere Galaxien erreicht. Daraus lässt sich schließen, dass es für den Menschen heute unmöglich ist, auch nur an Reisen im Weltall zu denken.

Glücklicherweise schloss Einstein eine Tür und öffnete zwei Fenster.

Die Kerntheorie von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie ist die Gravitationsfeldtheorie, die dem Menschen zwei weitere Fenster öffnet, um den Geschwindigkeitsengpass zu überwinden: eines ist die Durchquerung von Wurmlöchern und das andere die Raum-Zeit-Faltung. Wenn es den Menschen gelingt, die Geheimnisse dieser beiden Felder wirklich zu lüften und ihre Tricks zu beherrschen, wird es für sie in Zukunft kein Problem sein, das Sonnensystem zu verlassen und in die Tiefen des Weltraums vorzudringen.

Denn egal, ob es sich um eine Wurmlochdurchquerung oder eine Raum-Zeit-Faltung handelt, theoretisch ist es möglich, Raum und Zeit zu durchqueren und das Ziel um ein Vielfaches schneller als mit Lichtgeschwindigkeit zu erreichen. Diese beiden Methoden verletzen nicht die Geschwindigkeitsbegrenzung des Lichts, unterliegen also nicht der Geschwindigkeitsbegrenzung des Lichts und verursachen keine schwerwiegenden, durch die Geschwindigkeit bedingten Zeitdilatationseffekte.

Denn diese beiden Methoden führen nicht zu einer tatsächlichen Geschwindigkeitssteigerung, sondern sind eher Abkürzungen und Distanzverkürzungen. Das Durchqueren eines Wurmlochs ist wie ein Zug, der durch einen Tunnel fährt, durch einen sehr kurzen Tunnel, um ein sehr weit entferntes Ziel zu erreichen; Beim Falten der Raumzeit geht es darum, die Raumzeit wie ein Blatt Papier zu falten. Dabei ist es nicht notwendig, über die gesamte Oberfläche des Papiers zu gehen, sondern in einem Schritt von der Kante einer Seite des Papiers zur anderen zu gelangen.

Heute sprechen wir nur über Warp-Geschwindigkeit

Beim sogenannten Warp-Reisen wird das Prinzip der Raum-Zeit-Faltung genutzt, um dem Raumschiff Reisen in komprimierter Raumzeit zu ermöglichen. Einfach ausgedrückt wird der Warp-Antrieb verwendet, um den Raum vor dem Raumschiff schnell zu krümmen und zu verkleinern und den Raum dahinter schnell zu krümmen und zu erweitern, genau wie wenn man einen Ballon von hinten aufbläst, um das Raumschiff vorwärts zu treiben, und das Raumschiff wird in diesem erzeugten Raum-Zeit-Ballon (Raum-Zeit-Blase) mit Unterlichtgeschwindigkeit vorwärtsgetrieben.

Obwohl das Raumschiff die Lichtgeschwindigkeit nicht überschreitet, kommt es aufgrund der Komprimierung von Zeit und Raum zu einer Sprungbewegung, bei der das Ziel um ein Vielfaches schneller erreicht wird als mit der tatsächlichen Fluggeschwindigkeit.

Das mag etwas verwirrend erscheinen, deshalb verwenden wir eine einfache Analogie: Peking ist 15.000 Kilometer von New York entfernt, und wenn ein Flugzeug mit einer Geschwindigkeit von 1.000 Kilometern pro Stunde fliegt, dauert es 15 Stunden, bis es ankommt. Wird jedoch mithilfe eines Warp-Antriebs die Raumzeit von Peking nach New York auf nur einen Kilometer komprimiert, so erhöht das Flugzeug zwar nicht seine Geschwindigkeit, benötigt aber nur 3,7 Sekunden, um im Warp-Raum anzukommen.

Warp-Raumschiffe in der Science-Fiction

Der bekannteste wissenschaftliche Kern der amerikanischen Film- und Fernsehserie „Star Trek“ ist das Warp-Raumschiff. Im Film gibt es viele Warp-Raumschiffe und ihre Warp-Geschwindigkeiten sind in Stufen von 0 bis 10 unterteilt. Je höher das Level, desto schneller die Geschwindigkeit. Die Warp-Geschwindigkeit in Filmen und Fernsehsendungen ist keine einfache Größenzunahme, sondern beruht auf einer komplexen Berechnungsformel (siehe Abbildung oben). Krümmungsstufe 1 erreicht 1c (die Lichtgeschwindigkeit), während Stufe 9 1516,4c erreicht. Das schnellste Raumschiff hat eine Krümmung von 9,99 und eine Geschwindigkeit von 7912c.

Theoretisch ist Stufe 10 die Krümmungsobergrenze, die unmöglich zu erreichen ist. Da Level 10 eine unendliche Geschwindigkeit darstellt, kann das Raumschiff jederzeit überall im Universum auftauchen und ein solches Raumschiff kann nicht einmal in der Science-Fiction gebaut werden. Laut der Formel erreicht die Geschwindigkeit erschreckende 199516 °C, wenn die Krümmung 9,9999 erreicht.

Doch selbst wenn die Krümmung 9,9999 erreicht, würde der Flug zur Andromedagalaxie, die 2,54 Millionen Lichtjahre von uns entfernt ist, immer noch 12,73 Jahre dauern. Es wird 50 Jahre dauern, um den Durchmesser von 10 Millionen Lichtjahren der Lokalen Galaxiengruppe zu durchqueren, und es wird 501 Jahre dauern, um den Durchmesser von 100 Millionen Lichtjahren des Superlokalen Galaxienhaufens zu durchqueren.

Der Radius des beobachtbaren Universums beträgt 46,5 Milliarden Lichtjahre und ein solches Raumschiff würde mehr als 200.000 Jahre brauchen, um es zu durchqueren. Daher wird die Geschwindigkeit der Raumfahrt in Zukunft noch höher sein und die derzeitige Lebensspanne der Menschen muss erheblich verlängert werden oder die Überlebensform muss geändert werden, bevor Reisen in den Weltraum möglich sind.

Wie schwierig ist es, Warp-Geschwindigkeit zu erreichen?

Wissenschaftler haben berechnet, dass zur Krümmung der Raumzeit und zur Bildung einer „Krümmungsblase“, die ein Raumschiff umhüllt, mindestens eine Milliarde Mal mehr Energie erforderlich wäre als die gesamte Sonnenenergie. Derzeit beträgt der gesamte Energieverbrauch der Menschheit nur ein 38-Billionstel der Sonnenenergie. Es ist schlichtweg Fantasie, ein Raumschiff mit dieser Art von Energie zu bauen.

Sie sollten wissen, dass die Gesamtenergie der gesamten Milchstraße nur 200 bis 400 Milliarden Mal so groß ist wie die der Sonne. Wenn ein Warp-Antrieb eine Milliarde Mal so viel Energie benötigt wie die Sonne, kann die Energie der gesamten Milchstraße nur 200 bis 400 Warp-Antriebe versorgen.

Nach Kardaschews Theorie der Drei-Ebenen-Zivilisation müssen die Menschen die Ebene der Zwei-Ebenen-Zivilisation erreichen, um die gesamte Energie der Sonne kontrollieren und nutzen zu können. Einige Wissenschaftler sagen voraus, dass die Menschheit 5.000 Jahre kontinuierlicher Anstrengungen brauchen wird, um die zweite Zivilisationsstufe zu erreichen.

Um die Fähigkeit zu erlangen, die gesamte Energie der Milchstraße zu kontrollieren, müssen wir die dritte Ebene der kosmischen Zivilisation erreichen. Niemand weiß, wie viele Jahre es dauern wird, bis die Menschheit dieses Niveau erreicht. Es kann Hunderte von Millionen oder sogar Milliarden von Jahren dauern. Niemand weiß, ob die technologische Zivilisation der Menschheit das Glück haben wird, so lange fortzubestehen.

Einige Wissenschaftler haben außerdem berechnet, dass die Energie, die erforderlich ist, um die gekrümmte Raumzeit um ein Raumschiff aufrechtzuerhalten, sogar die Gesamtenergie des Universums übersteigt. Darüber hinaus haben Wissenschaftler auch festgestellt, dass es viele schwierige Probleme zu lösen gibt. So entsteht beispielsweise durch die enorme Energie, die zur Erzeugung der Raum-Zeit-Blasen verwendet wird, eine starke Strahlung, die das Leben der Besatzung bedroht. Außerdem kann das Raumschiff vor der gekrümmten Raum-Zeit-Blase keine Signale senden, was bedeutet, dass die Astronauten das Raumschiff nicht steuern können usw.

Viele Wissenschaftler arbeiten immer noch hart, obwohl sie wissen, dass es unmöglich ist.

Seit der Geburt der Menschheit haben wir Gene der Neugier und der ständigen Erkundung entwickelt. Es ist dieses Gen, das den Menschen auszeichnet und ihn zu Herrschern der Erde macht. Im Blut der Wissenschaftler ist dieses Gen sogar noch stärker vorhanden. Daher gibt es eine Gruppe von Leuten, die, obwohl sie wissen, dass es schwierig oder sogar unmöglich ist, dennoch unermüdlich an dem Problem des Warp-Antriebs arbeiten.

Im Jahr 1957 schlug der deutsche Physiker Heim erstmals das Konzept des „Warp-Reisens“ vor und begann, den „Super-Raum-Zeit-Antrieb“ zu erforschen. Er glaubte, dass Überlichtgeschwindigkeitsflüge durch die Nutzung von Raum-Zeit-Verzerrungen und Raum-Zeit-Sprüngen erreicht werden könnten. 1994 schlug der Physiker Miguel Alcubierre erstmals einen Warp-Antrieb ähnlich dem aus „Star Trek“ vor.

Im Jahr 2005 verfassten der deutsche Physiker Hauser und sein Kollege Drescher gemeinsam eine experimentelle Arbeit auf Grundlage von Heims Theorie, um die Machbarkeit des „Trans-Space-Triebwerks“ zu untersuchen. Dies stieß beim American Institute of Aeronautics and Astronautics auf großes Interesse und verlieh ihnen den Projektpreis „Nuclear Energy and Future Aviation“ 2005.

Infolgedessen wurde der Warp-Antrieb in den Forschungsplan der NASA (National Aeronautics and Space Administration) aufgenommen.

Im Jahr 2014 gab Harold G. White, Chefwissenschaftler des Warp-Antriebsprojekts der NASA, bekannt, dass sie an der „IXS Enterprise“ (derselbe Name wie das Raumschiff im Science-Fiction-Film und -Fernsehen „Star Trek“) forschen und diese entwickeln, die für interstellare Reisen eingesetzt werden könnte. Er behauptete, dass das Raumschiff, sobald es verfügbar sei, nur zwei Wochen brauchen würde, um Proxima Centauri (vier Lichtjahre entfernt) zu erreichen.

Im Mai 2015 gab Dr. White bekannt, dass er ein Energiesystem auf Science-Fiction-Niveau getestet habe. Dieses Energiegerät, genannt EM-Antrieb, erzeugte Schub, es handelte sich dabei jedoch nicht um einen „Warp-Antrieb“ im allgemeinen Sinn, der auf der Verzerrung der Raumzeit zur Fortbewegung beruht.

Dr. White hat endlich eine echte „Warp-Blase“ gefunden

Obwohl die Entwicklung eines Warp-Antriebs schwierig ist, suchen viele Wissenschaftler nach alternativen Ansätzen.

Die Wissenschaft hat heute herausgefunden, dass die sichtbare Materie im Universum nur etwa 5 % ausmacht und 95 % aus unsichtbarer dunkler Materie und dunkler Energie bestehen. Darüber hinaus hat man auch die Existenz von Antimaterie und negativer Energie im Universum entdeckt, sodass einige Wissenschaftler versuchen, Lösungen aus den Aspekten Antimaterie, negative Energie, dunkle Materie und dunkle Energie zu finden.

Und am 8. November brachte uns Dr. White erneut großartige Neuigkeiten: Er und sein Team machten große Fortschritte bei der Untersuchung der Warp-Theorie und entdeckten erfolgreich eine „Krümmungsblase“. „Es ist klar, dass wir keine Verzerrungsblase wie ein Simulacrum gefunden haben, sondern eine echte Verzerrungsblase, wenn auch eine sehr kleine, aber mit großer Bedeutung“, sagte White.

Abbildung: Tatsächliches Bild von WARP-Blasen in der realen Welt. Bildnachweis: Dr. Harold G. White, Infinite Space Institute

Es wird berichtet, dass es sich lediglich um eine Warp-Blase im Nanomaßstab handelt. Viele Leute machen sich darüber lustig, weil sie meinen, das wäre, aus nichts viel Lärm zu machen und geheimnisvoll zu sein, aber ich bin da anderer Meinung. Beginnen viele der größten wissenschaftlichen Entdeckungen und Errungenschaften der Welt nicht mit kleinen Dingen? Ich glaube, das wird ein Meilenstein sein. Mit fortschreitender Forschung wird uns der Warp-Antrieb Schritt für Schritt näher kommen.

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Referenz: https://thedebrief.org/darpa-funded-researchers-accidentally-create-the-worlds-first-warp-bubble