Science Fiction

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Das Universum

von "Star Trek"

 

Fiction und Wirklichkeit

Seit seinem Start in den sechziger Jahren hat Star Trek in gewisser Weise einen eleganten Brückenschlag zwischen Science und Fiction geschaffen. Auch wenn viele technische Tricks in dieser SF-Serie weit jenseits der Realität liegen, so haben sie zumindest doch eine dünne Verbindung zur physikalischen Wirklichkeit.

 

17. September 1976:

Als der Prototyp des Space Shuttles aus dem Hangar herausrollt, prangt an seiner Seite der Name dieses neuen Raumfahrzeugs der NASA:

"ENTERPRISE".

Die Militärkapelle lässt zur allgemeinen Überraschung der Gäste die Titelmelodie der Science-Fiction-Serie "Star Trek - Raumschiff Enterprise" erklingen.

An diesem 17. September 1976 trafen sich Phantasie und Realität.

 

Diese Würdigung von Star Trek bei der ersten Space-Shuttle-Präsentation zeigt, dass es zwischen Science und Fiction tatsächlich eine Brücke gibt. Denn ein wesentlicher Faktor für den Erfolg von Star Trek ist sicherlich, dass die Autoren immer von technischen Beratern unterstützt wurden.

Gene Roddenberry, der Erfinder von Captain Kirk & Co., erfand eine Zukunft der Menschheit in einer von Leben wimmelnden Milchstraße.

Davon sind wir heute natürlich noch Lichtjahre weit entfernt, doch die ersten Schritte in den Weltraum haben die Menschen bereits erfolgreich hinter sich gebracht. Sie haben den Mond erreicht, sie haben die erste internationale Raumstation ISS in der Umlaufbahn und in etwa 15 - 20 Jahren soll es sogar so weit sein, dass die ersten Menschen zum Mars aufbrechen können. Neuartige Antriebe sind bereits in der Entwicklung und lassen schnellere Missionen zu den Grenzen unseres Sonnensystems immer machbarer werden.

Doch der große Sprung über die "große Leere" zu den nächsten Stern-Systemen wird sogar mit diesen innovativen Technologien nicht möglich sein.

So werden wir weiterhin mit Teleskopen statt mit Raumschiffen die Sterne und andere Wunder der Milchstraße studieren.

Aber in der Welt von Star Trek hat die Menschheit des 24.Jahrhunderts diese Grenzen längst überwunden - mit Hilfe der außerirdischen "Vulkanier". (Ähnliches geschieht auch in der SF-Heftserie "Perry Rhodan", doch hier sind es die "Arkoniden", die den Menschen den Weg zu den Sternen ebnen.)

 

 

Der Tummelplatz von Star Trek ist die Milchstraße, die in vier Quadranten (Alpha, Beta, Gamma und Delta) unterteilt ist. Mit der Erfindung des "Warp-Antriebs" für überlichtschnelle Raumflüge beginnt die Menschheit, die Planeten naher Sonnensysteme zu besiedeln. Weil aber auch die Reisegeschwindigkeiten des Warp-Antriebes begrenzt sind, spielt die Handlung meist in einem Umkreis von "nur" 15.000 Lichtjahren um unser eigenes Sonnensystem, das auf der Grenze zwischen Alpha- und Beta-Quadrant liegt.

Das kosmische Miteinander beginnt, als die Menschen gemeinsam mit Völkern aus vier anderen Sonnensystemen den Grundstein der "Föderation der Vereinten Planeten" legen. Das erste außerirdische Volk, das mit der Menschheit Kontakt aufnimmt, sind die logisch denkenden und jede Emotion unterdrückenden Vulkanier aus dem Sternsystem 40 Eridani, das 16 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Ihr prominentester Vertreter ist "Mr. Spock".

Auch ein Planet des 4,3 Lichtjahre entfernten Systems Alpha I Centauri zählt zu den ersten Mitgliedern der Föderation. Weitere "Gründerväter" sind die Tellarier, deren Heimatplanet um den 11,2 Lichtjahre entfernten Stern 61 Cygni kreist und die Andorianer vom Planeten Andor im 11 Lichtjahre entfernten System Epsilon Indi.

Die Föderation zählt im 24.Jahrhundert schließlich über 150 Mitglieder, deren Heimatsysteme sich im Orion-Arm der Milchstraße konzentrieren.

Schon zu Zeiten von Captain Kirk und Co. (in der Klassik-Serie) trifft die Föderation auf die kriegerischen Völker der Klingonen und Romulaner, deren Weltraum-Reiche sich über die dem Milchstraßenzentrum abgewandte Seite des Sagittarius-Armes erstrecken. Ein großer Teil der ersten Handlungsebene von Star Trek beschäftigt sich mit den Konflikten der Föderation mit diesen Völkern.

 

In einer zweiten Handlungsebene steht das Imperium der Cardassianer, das sich im Orion-Arm "nur" etwa 50 Lichtjahre von den Föderationswelten entfernt befindet, der Föderation recht feindselig gegenüber.

Nahe des Heimatsystems der Cardassianer liegt das Sonnensystem Bayor, wo die Raumstation "Deep-Space-Nine" die Öffnung eines stabilen Wurmlochs bewacht. Dieser exotische Raumtunnel verbindet den Orion-Arm mit einem 70.000 Lichtjahre entfernten Punkt im Cygnus-Arm auf der anderen Seite der Galaxie, der im Gamma-Quadranten liegt. Dort aber liegt das Herrschaftsgebiet des "Dominions", welches zu einer Bedrohung aller Völker des Alpha-Quadranten wird.

 

Eine weitere Handlungsebene im Star-Trek-Universum wurde  mit der USS VOYAGER eröffnet.

Dieses Föderations-Raumschiff wird durch fremde Technologie in den Delta-Quadranten gerissen - vermutlich in den Scutum-Crux-Arm - und ist nun 75.000 Lichtjahre von der Heimat entfernt.

Mit "Warp-Faktor 9" (das entspricht etwa 1500-facher Lichtgeschwindigkeit) wird das Schiff von dort aber etwa 50 Jahre brauchen, um zur Erde zurück zu kommen. Captain Kathryn Janeway, die Kommandantin der VOYAGER, muss sich einiges einfallen lassen, um ihr Schiff zurück in den Alpha-Quadranten zu bringen, bevor ihre Crew an Altersschwäche stirbt......

 

Der Warp-Antrieb:

Die ENTERPRISE verfügt über zwei Antriebssysteme: ein Impuls-Antriebssystem für Flüge mit Unterlicht-Geschwindigkeit und den "Warp-Antrieb" für Flüge mit Überlichtgeschwindigkeit. Während für den Impulsantrieb eine fortgeschrittene Kernfusionstechnologie eingesetzt wird, die auch nach konservativen Schätzungen in einigen Jahrzehnten auch für uns verfügbar sein könnte, macht die Idee des Warp-Antriebes dort weiter, wo heute die theoretische Physik endet.

Geschwindigkeiten größer als die des Lichtes werden auf der ENTERPRISE mit "Warp-Faktoren" gemessen.

Warp-Faktor Eins entspricht ungefähr einfacher Lichtgeschwindigkeit. Faktor Drei entspricht bereits 39-facher Lichtgeschwindigkeit. Die Höchstgeschwindigkeit der Enterprise liegt bei Warp 9,6 - das ist etwas das 2000-fache der Lichtgeschwindigkeit. Die absolute "Lichtmauer" befindet sich bei Warp 10 - im Star-Trek-Universum kann sich prinzipiell nichts schneller bewegen.

Aber wie kann die Enterprise diese gewaltigen Geschwindigkeiten überhaupt erreichen ?

Gemäß Albert Einstein kann sich in unserem Universum nichts schneller als das Licht bewegen.

Doch schon mit der Allgemeinen Relativitätstheorie und ihrer gekrümmten Raum-Zeit eröffnet sich ein Ausweg aus dieser Sackgasse aus Zeitdilatation (Zeitdehnung) und Längenkontraktion.

Denn grundsätzlich erlaubt die Allgemeine Relativitätstheorie, dass sich ein Körper in Bezug auf ferne Objekte schneller als das Licht bewegt, aber nur dann, wenn er selbst lokal stillsteht.

Wenn zum Beispiel ein Astronom auf der Erde in unserer scheinbar stillstehenden Milchstraße eine sehr ferne Galaxie beobachtet, die sich am Rande des sichtbaren Universums befindet, dann stellt er eine Fluchtgeschwindigkeit von ihr fest, die fast Lichtgeschwindigkeit beträgt.

Umgekehrt würde aber ein Astronom in dieser fernen, für ihn scheinbar bewegungslosen Galaxie feststellen, dass sich wiederum unsere Galaxie mit Fast-Lichtgeschwindigkeit von ihm weg bewegt.

Der Grund für diese scheinbar widersprüchlichen Beobachtungen liegt darin, dass sich der Raum zwischen uns und der fernen Galaxie ausdehnt.

Welche Folgen würde das für die Enterprise haben, die aus der Erdumlaufbahn mit Warp-Geschwindigkeit zu einem zwanzig Lichtjahre weit entfernten Sonnensystem fliegen möchte?

Mit einer geeigneten Technologie könnte der Raum zwischen dem Raumschiff und seinem Ziel verkürzt und der Raum zwischen dem Raumschiff und der Erde gedehnt werden. Nach diesem Vorgang ist das Raumschiff in der Nähe des Zielsternes und zwanzig Lichtjahre von der Erde entfernt, ohne dabei den Effekten der Speziellen Relativitätstheorie zu unterliegen (z.B. der Zeitdehnung), weil sich das Schiff in Bezug auf seine unmittelbare Umgebung gar nicht bewegt hat !

Miguel Alcubierre, ein Physiker in Wales, hat in einer theoretischen Abhandlung gezeigt, dass die Allgemeine Relativitätstheorie so etwas wie einen Warp-Antrieb zulassen würde.

(WARP ist übrigens das englische Wort für "Krümmung").

 

Ein gewaltiges Problem ist jedoch, dass die Gravitation ein stets anziehende und nie abstoßende Kraft zu sein scheint. Sie ist nichts anderes als ein Maß für die Raumkrümmung, wie Albert Einstein mit seiner Allgemeinen Relativitätstheorie gezeigt hat. Um den Raum nicht zu krümmen, sondern zu dehnen, benötigt die ganze Theorie eine Größe für die Abstoßung. Für diese Größe würde aber "negative" Energie gebraucht.

Was aber ist unter negativer Energie zu verstehen?

Antimaterie ist es nicht, denn auch Antiprotonen z.B. haben "positive" Energie.

Genauso hat die "kosmologische Konstante", die von Einstein verworfen wurde und nun zur Erklärung der kosmischen Inflation des Universums doch wieder herangezogen wird, nichts mit negativer Energie, sondern nur mit negativem Druck zu tun.

Nur auf subatomarer Ebene findet sich hier vielleicht eine Lösung.

Der Physiker Werner Heisenberg konnte zeigen, dass der leere Raum in den kleinsten Dimensionen in Wahrheit nicht leer, sondern voll von winzigen Elementarteilchen ist, die scheinbar aus dem Nichts entstehen und nach unglaublich kurzer Zeit wieder ins Nichts verschwinden. Wenn es gelingen würde, diese so genannten "Quantenfluktuationen" lokal zu unterdrücken, dann würde ein Zustand entstehen, dessen Energie unterhalb der Null-Energie des Vakuums läge - also ein Zustand mit negativer Energie !

 

Um nun aber eine "Warp-Blase" wie beim Raumschiff Enterprise herzustellen, sind gigantische Mengen negativer Energie notwendig. Die Physiker Lawrence H. Ford und Allen Everett an der Tufts-Universität in Massachusetts haben folgendes errechnet: "Um eine Warp-Blase mit 200 Meter Durchmesser, in der ein Raumschiff Platz hätte, mit "nur" zehnfacher Lichtgeschwindigkeit zu bewegen, würde eine negative Energiemenge gebraucht, die der zehnmilliardenfachen Masse des bekannten Universums entspräche !"

 

Das "Beamen" :

Die nicht unbeträchtlichen Kosten für die benötigten optischen Effekte, um die Enterprise jede Woche visuell auf einem anderen Planeten landen zu lassen, ließen die Macher der Fernsehserie eine kostengünstigere Lösung erfinden: Der Mensch wird einfach an andere Orte "gebeamt".

>>> Zuerst werden die Zielkoordinaten in das Transporter-System einprogrammiert, dann nehmen Molekularbild-Scanner das Quantenauflösungsmuster des Transportobjektes (des Menschen) auf und leiten es als Echtzeit-Abbild weiter. Das Objekt wird in einem subatomaren Materiestrom umgewandelt, der mit einem Transporterstrahl zum Zielpunkt gesendet wird, wo er wieder gemäß Quantenauflösungsmuster in Materie zurückgewandelt wird. <<<

Im Star-Trek-Universum funktioniert das ganz prima, aber wie sieht es in der Realität aus?

Anton Zeilinger von der Universität in Innsbruck suchte nach den Antworten auf die großen Fragen der Quantentheorie. Dabei konnte er beweisen, daß "Beamen" tatsächlich möglich ist - bis jetzt allerdings nur mit Photonen (Lichtteilchen).

Mitte der sechziger Jahre hatte der Physiker John Bell das Phänomen der Fernwirkung entdeckt. Er verwendete dazu zwei Teilchen, die einen gemeinsamen Ursprung haben. Solange diese Teilchen nicht gemessen werden, befinden sie sich nach der Quantentheorie in einem unbestimmten Zustand. Doch wenn eines von ihnen gemessen wird, nimmt es spontan einen bestimmten Zustand ein, worauf im gleichen Moment - ohne jeden Zeitverlust und damit schneller als das Licht - das Zwillingsteilchen den genau entgegengesetzten Zustand einnimmt.

Diesen sonderbaren Effekt machte sich Zeilinger zunutze und konnte 1997 erstmals in der Praxis ein Teilchen "beamen". Ein erster Schritt war getan. Im Jahre 2003 wurde dieses Verfahren noch einmal verbessert.

Derzeit wird noch versucht, Zeilingers Experiment mit Atomen, also echter Materie, nachzuvollziehen. Auf die Ergebnisse kann man gespannt sein.

 

Wahr gewordene Star-Trek-Visionen:

Auch wenn wir auf den Warp-Antrieb und das Beamen noch verzichten müssen, sind einige der Visionen von Star Trek in greifbare Nähe gerückt oder sogar von der Realität schon überholt worden.

In den frühen Folgen von Raumschiff Enterprise verwendete Mr. Spock kleine, flache und rechteckige Datenspeicher, die er in seine Konsole hineinschob. Sie wurden als Disketten Wirklichkeit, die aber bereits von besseren Speichermedien überrundet wurden.

Ebenfalls Wirklichkeit geworden sind die Kommunikatoren, die wir heute als Handys kennen.

Und auch die Medizintechnik ist dabei, die frühen Star-Trek-Folgen zu überholen. Hypospray und Hochdruck-Injektionen wird es auch in Deutschland bald geben. Das Seh-Gerät - Visor genannt - des blinden Geordi La Forge in Star Trek - the Next Generation wird schon in absehbarer Zeit Realität sein, denn Wissenschaftlern an der Stanford-Universität ist es gelungen, einen Mikrochip zu bauen, der im Auge eines Menschen eingepflanzt werden kann und Schwarz-Weiß-Bilder über den Sehnerv in das Gehirn überträgt.

Seit den Anfängen von Star Trek wird der "Tricorder" zur Messung von Umweltbedingungen auf fremden Planeten verwendet. Die Kanadier David Sweetman und Tim Richardson entwickelten ein multifunktionales Instrument zur Messung von Luftdruck, elektromagnetischer Strahlung, Temperatur, Licht und Farben. Die beiden Kanadier ließen ihre Erfindung schützen, so dass ihre Firma die einzigen echten "Tricorder" vertreibt, die sogar den gleichen Piep-Ton von sich geben wie die Star-Trek-Modelle !

 

Gene Roddenberry hatte neben technischen Visionen aber auch die Vision einer geeinten Menschheit, von der wir ja leider noch immer weit entfernt sind. Die frühen Star-Trek-Folgen entstanden in den sechziger Jahren, zur Zeit des "kalten Krieges" zwischen Ost und West.

Auf der Kommandobrücke der alten Enterprise aber sass eine gemischt-ethnische Besatzung: der Amerikaner Kirk, die Afro-Amerikanerin Uhura, der Asiate Sulu, der Russe Chekov und der Außerirdische Spock.

Auf der internationalen Raumstation ISS arbeiten heute Wissenschafts-Astronauten aus verschiedenen Nationen zusammen - das ist zumindest ein Anfang.

 

Die Weiterentwicklung von Technik, Wissenschaft, ethischer Werte und eine geeinte Menschheit, das sind die eigentlichen Kern-Visionen von Star Trek.

Wenn diese Visionen wahr geworden sind,

werden unsere Nachfahren vielleicht einmal in jene fernen Regionen des Weltraumes vordringen,

wo nie zuvor ein Mensch gewesen ist ...

 

 

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