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Das Wissen von morgen

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Technik der Zukunft

Die Lichtgeschwindigkeit überwinden

Das oberste Tempolimit im Kosmos ist die Lichtgeschwindigkeit? Stimmt nicht, glaubt Ray Kurzweil, Unternehmer und preisgekrönter Erfinder. In einem Essay beschreibt er eine Zukunft, in der Wissenschaftler winzige Roboter und vielleicht sogar Menschen auf Schleichwegen durchs All schicken.

Die Internetzeitschrift " Edge" versammelt in einer legendären Serie Beiträge der renommiertesten Wissenschaftler der Welt - und stellt ihnen unter anderem die Frage: Was halten Sie für wahr, ohne es beweisen zu können? SPIEGEL ONLINE präsentiert ausgewählte Antworten.

Wir werden Wege finden, die Lichtgeschwindigkeit als Grenze der Informationsübermittlung zu überschreiten.

Wir dehnen die Reichweite unserer Computer und Kommunikationssysteme sowohl intern als auch extern aus. Dabei werden die Mikrochips zunehmend kleiner, während wir immer mehr Materie und Energie für Rechen- und Kommunikationsvorgänge einsetzen werden (zum Beispiel indem wir Jahr für Jahr größere Mengen von Chips produzieren). In ein bis zwei Jahrzehnten werden wir von zweidimensionalen Chips zu dreidimensionalen, molekular gebauten, selbstorganisierten Regelkreisen übergehen, uns letzten Endes den Grenzen von Materie und Energie nähern, um die Rechen- und Kommunikationskapazitäten zu steigern.

Während die interne Expansionsfähigkeit eine Asymptote beschreibt (das heißt immer feinere Elemente hervorbringt), greift die Computerproduktion weiter um sich und setzt auf der Erde reichlich verfügbare Materialien wie Karbon ein. Doch irgendwann werden wir fast alle Rohstoffe unseres Planeten aufgebraucht haben und auf das Sonnensystem und noch fernere Regionen ausgreifen müssen.

Wie schnell wird uns das gelingen? Wir könnten kleine, sich selbst replizierende Roboter mit nahezu Lichtgeschwindigkeit in den Weltraum schicken, begleitet von elektromagnetischen Sendungen mit den erforderlichen Programmen. So könnten diese Nanoboter ferne Planeten kolonisieren.

Doch hier stoßen wir auf eine scheinbar unüberwindliche Grenze: die Lichtgeschwindigkeit. Zwar mögen dreihunderttausend Kilometer pro Sekunde schnell erscheinen, aber das Weltall hat so riesige Ausmaße, dass sie der Ausbreitung einer fortgeschrittenen Zivilisation (die wir zu werden hoffen) grundlegende Grenzen zu setzen scheint.

Allerdings meinen manche, dass diese Grenze gar nicht so starr ist, wie es den Anschein hat. Die Physiker Steve Lamoreaux und Justin Torgerson vom Los Alamos National Laboratory haben Daten eines alten natürlichen Atomreaktors analysiert, der vor zwei Milliarden Jahren im heutigen Westafrika eine mehrere hunderttausend Jahre anhaltende Kernspaltung in Gang setzte. Sie verglichen davon zurückgebliebene radioaktiven Isotope mit denen ähnlicher Vorgänge aus heutiger Zeit und ermittelten dabei, dass sich die physikalische Konstante Alpha (auch als die Feinstrukturkonstante bezeichnet) als die Determinante der elektromagnetischen Kraft offenbar in den letzten zwei Milliarden Jahren verändert hat. Nun ist die Lichtgeschwindigkeit umgekehrt proportional zu Alpha, und beide gelten als wirklich feste Konstanten.

Alpha scheint jedoch im Verhältnis 4,5 zu 10⁸ abgenommen zu haben. Sollte sich das bestätigen, so würde dies bedeuten, dass die Lichtgeschwindigkeit zugenommen haben müsste. Andere Studien legen Ähnliches nahe, und derzeit führen Forscher in Cambridge ein Laborexperiment durch, um zu ermitteln, ob wir die Lichtgeschwindigkeit durch technische Eingriffe beeinflussen könnten.

Selbstverständlich wird man die Ergebnisse genau überprüfen müssen. Doch sollten sie sich bestätigen, so könnte dies große Bedeutung für die Zukunft unserer Zivilisation haben. Wenn die Lichtgeschwindigkeit tatsächlich zugenommen hätte, dann vermutlich nicht allein durch den Zeitverlauf, sondern weil sich gewisse Bedingungen verändert haben. Das wäre dann eine wissenschaftliche Einsicht, die Ingenieure nutzen könnten. Es gehört zum üblichen Vorgehen der Technik, einen natürlichen, oft subtilen wissenschaftlichen Effekt aufzugreifen, um ihn zu steuern, zu benutzen und gezielt zu verstärken. Wenn sich die Lichtgeschwindigkeit aufgrund gewechselter Bedingungen geändert hätte, so böte das große Chancen für unsere intelligenten Technologien, die vorerst nur einen Spalt breit geöffnete Tür in Zukunft ganz aufzustoßen. Das liegt in der Natur der Technik: Betrachten wir zum Beispiel, wie man sich darauf konzentriert hat, die Feinheiten von Bernoullis Prinzip (dass der Luftstrom über gewölbten Flächen einen etwas geringeren Druck erzeugt als über geraden) für die Fliegerei zu nutzen.

Sollte sich herausstellen, dass wir die Lichtgeschwindigkeit nicht beeinflussen können, so ließe sie sich vielleicht dennoch umgehen, indem man Wurmlöcher (gleichsam Falten des Weltalls in Dimensionen jenseits der drei klassischen) als Abkürzungen zu entlegenen Orten benutzte. Einstein und sein Kollege Nathan Rosen hatten 1935 beschrieben, dass man Elektronen und andere Partikel als winzige Tunnel durch die Raumzeit auffassen kann. Zwanzig Jahre später bezeichnete der Physiker John Wheeler diese Tunnel als "Wurmlöcher" und führte damit einen neuen Begriff ein. Er wies auch nach, dass sie grundsätzlich mit der allgemeinen Relativitätstheorie übereinstimmen, die den Raum als in einer vierten Dimension gekrümmt begreift.

Nanoboter durch Wurmlöcher schicken

Der bei Caltech tätige Physiker Kip Thorne und seine Doktoranden Michael Morris und Uri Yertsever stellten 1988 ausführlich dar, wie man solche Wurmlöcher gezielt erzeugen könnte. Dank seiner Quantenfluktuationen bringt der sogenannte leere Raum ständig Wurmlöcher von der Größe subatomarer Partikel hervor.

Indem man Energie zuführt und andere Erfordernisse der Quantenphysik und der allgemeinen Relativität erfüllt (die bekanntlich kaum miteinander zu vereinbaren sind), ließen sich diese Wurmlöcher theoretisch so ausdehnen, dass auch größere Objekte als subatomare Partikel sie durchqueren könnten – vielleicht sogar Menschen, jedoch nur unter extremen Schwierigkeiten; wie ich oben gezeigt habe, würden aber Nanoboter nebst Daten schon genügen. Der Computerexperte und Neurowissenschaftler Anders Sandberg hat errechnet, dass ein Wurmloch von einem Nanometer Durchmesser unglaubliche 10⁶⁹ Bits pro Sekunde übertragen könnte. Thorne, Morris und Yertsever haben auch beschrieben, wie es in Übereinstimmung mit allgemeiner Relativität und Quantenmechanik möglich wäre, sogar über Lichtjahre hinweg schnell Wurmlöcher von der Erde zu fernen Orten einzurichten.

Der Physiker David Hochberg und Thomas Kephart von der Vanderbilt University weisen im Übrigen darauf hin, dass die Gravitation direkt nach dem Urknall stark genug war, um die für eine spontane Erzeugung gewaltiger Mengen von in sich selbst gefestigten Wurmlöchern erforderliche Energie bereitzustellen. Ein Großteil davon dürfte noch existieren und durchlässig sein, böte also ein weit verzweigtes, das ganze Weltall durchziehendes Netzwerk von Korridoren. Von daher könne es einfacher sein, diese bestehenden Wurmlöcher aufzuspüren und zu nutzen, als neue zu schaffen.

Wenn es grundsätzlich möglich wäre, die Grenze der Lichtgeschwindigkeit zu überschreiten, dann käme es darauf an, dass eine menschlich-maschinelle Zivilisation der Zukunft die technischen Wege fände, um die darin liegenden Möglichkeiten zu nutzen und sie nachhaltig zu verstärken.