Das Angebot an populärwissenschaftlichen Bücher über theoretische Physik und Kosmologie ist ja erstaunlich groß. Von den Grundlagen der Relativitätstheorie und Quantenmechanik über den Urknall bis hin zu ausgefallenen Themen wie Stringtheorie oder Paralleluniversen ist alles da. Ein solches Grundlagenbuch habe ich ja schonmal ausführlich vorgestellt: Brian Greens “Der Stoff aus dem der Kosmos ist”. Gerade habe ich ein anderes Buch zu Ende gelesen, dass sich mit den eher exotischeren Themen beschäftigt. In “Tunnel durch Raum und Zeit” von Rüdiger Vaas geht es um schwarze Löcher, um Wurmlöcher, um Warp-Antrieb und Überlichtgeschwindigkeit; um Zeitreisen und Zeitmaschinen.
Das Buch beginnt mit schwarzen Löchern und den Problemen, die sie verursachen. Denn diese Objekte sind immer noch ziemlich rätselhaft. Vor allem das sogenannte Informationsparadoxon, das besagt, dass physikalische Information in schwarzen Löchern einfach verschwinden kann. Denn so ein schwarzes Loch “hat keine Haare” wie die Physiker sagen. Das heisst, es hat außer seiner Masse, seiner elektrischen Ladung und seinem Drehimpuls keine weiteren Eigenschaften die man in Erfahrung bringen könnte. Was aber passiert nun mit der Information der Dinge, die hinter dem Ereignishorizont eines schwarzen Lochs verschwinden? Wenn man davon ausgeht, dass schwarze Löcher ewig sind und das etwas, das von ihm verschluckt wird, auch niemals wieder herauskommt, dann ist das Problem nur halb so wild. Denn dann kann man argumentieren, dass die Information ja noch da ist – nur halt hinter dem Ereignishorizont. Aber Stephen Hawking hat gezeigt, dass schwarze Löcher nicht ewig sind, sondern Hawking-Strahlung abgeben und sich auflösen. Wenn so ein schwarzes Loch nun also irgendwann weg ist – wo ist die Information der Dinge die in das Loch hineingefallen sind, verschwunden? Sie kann nicht einfach weg sein – das wäre problematisch für die Physik. Denn so wie unsere physikalischen Gesetze momentan aussehen, ist es nicht vorgesehen, dass sich Informationen so einfach in Nichts auflösen – das würde zu jeder Menge unangenehmen Paradoxien und Probleme (z.B. der Verletzung der Unitarität) führen.
Wie also löst man dieses Problem? Und kann man es überhaupt lösen? Vaas stellt im ersten Teil des Buches das Informationsparadoxon detailliert vor und geht dann, ebenfalls sehr ausführlich, auf alle bisher vorgeschlagenen Lösungsmöglichkeiten ein. Stephen Hawking ist beispielsweise mittlerweile der Meinung, dass die Information nicht verschwindet sondern über die Hawking-Strahlung wieder abgegeben wird, die laut ihm nicht völlig thermisch ist, wie man bisher vermutet hat sondern aufgrund quantenmechanischer Effekte doch Informationen enthalten kann. Es gibt aber auch noch viel exotischer Lösungsmöglichkeiten. Manche Forscher haben vorgeschlagen, dass es schwarze Löcher in der bisherigen Form nicht geben kann sondern das stattdessen zum Beispiel Gravasterne entstehen. Andere Wissenschaftler meinen, dass die Information durch das schwarze Loch in ein Paralleluniversum gelangt, in dem sie gespeichert wird. Und dann gibt es noch viel ausergewöhnlichere Lösungsmöglichkeiten… aber ich will ja nicht alles verraten 😉
Der zweite Teil des Buches handelt von Überlichtgeschwindigkeit. Ist es tatsächlich unmöglich, sich schneller als das Licht fortzubewegen? Wie sieht es mit dem Warp-Antrieb aus, den der Physiker Miguel Alcubierre sich ausgedacht hat? Wie ist das mit den Wurmlöchern – kann man sie benutzen, um sich scheinbar schneller als das Licht zu bewegen? Auch wenn das hier sehr nach Science-Fiction klingt sind das doch seriöse Themen echter physikalischer Forschung und Vaas stellt die relevanten Arbeiten ausführlich vor. Und er erklärt auch, warum es doch eher unwahrscheinlich ist, dass wir uns demnächst mit Warp-Antrieb von Stern zu Stern bewegen… Nicht ganz so pessimistisch ist die Sache, wenn es um “natürliche Überlichtgeschwindigkeit” geht. Vaas geht der Frage nach, ob es “Tachyonen” geben kann – also Teilchen, die sich immer schneller als das Licht bewegen. Schaut man sich die Arten der Teilchen an, die unser Universum enthält, dann haben wir Tardyonen, also Teilchen, die sich immer langsamer als das Licht bewegen und Luxonen, also Teilchen die sich immer genau mit Lichtgeschwindigkeit bewegen (z.B. Photonen). Aber Tachyonen scheinen nicht zu existieren. Aber rein prinzipiell könnte es sie geben und Vaas erklärt, wie man sie eventuell doch noch nachweisen könnte.
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