Was genau ist exotische Materie und wie hilft sie dabei, einen Warp-Antrieb herzustellen (in der Theorie)?

... komplette Frage anzeigen

5 Antworten

Hi,

die Sache ist insgesamt etwas diffiziler als man zunächst annehmen könnte. Die Idee eines Warp-Antriebs basiert auf einer mathematischen Lösung der Einsteinschen Feldgleichungen, die mithilfe des Energie-Impulstensors, über eine bestimmte Raumzeitkonfiguration argumentiert.

Mit einem Warp-Antrieb soll es grundsätzlich möglich sein, mit Überlichtgeschwindigkeit zu reisen. Dafür soll eine vom restlichen Kosmos abgeschottete Raumzeit-Blase verwendet werden, in der sich ein Raumschiff mit einem potenziellen Reisenden aufhalten könnte.

Wichtig ist nun, dass die Raumzeit vor dem Schiff kontrahiert, und hinter dem Schiff wieder expandiert. Nur so ist es in der Theorie möglich, die Raumzeit überlichtschnell durch den Raum fortzupflanzen, wobei der Beobachter im Raumschiff in gewisser Weise "mitschwappt" und selber keine Eigenbewegung zu zeigen scheint. Darum, gibt es auch keinen Verstoß gegen die spezielle Relativitätstheorie!

Zur Stabilisierung, und das ist eben der entscheidende Punkt, muss seitlich an beiden Rändern der Blase exotische Materie verwendet werden. Diese Form von Materie, ist mit negativer Energie gleichzusetzen, oder um es noch abstruser zu formulieren: Dort muss sich ein Raumgebiet befinden, in dem weniger als das Nichts da ist!

Faszinierenderweise ist das, trotz allem Widerspruch der sich im Kopf auftut, wenn man das erste mal von dieser Idee hört, in der Theorie tatsächlich möglich!! Der Grund dafür ist, dass im Vakuum unabhängig von anderen Faktoren, ständig Energiefluktuationen um einen Mittelpunkt zu beobachten sind. Das quantenmechanische Gesetz der heisenbergschen Unschärferelation und die Tatsache, dass Energie und Masse Äquivalenz zueinander besitzen, erlaubt die kurzfristige Entstehung virtueller Teilchen, die für einen wahnsinnig kleinen Zeitraum, Energie aus dem Vakuum entnehmen und damit die Nullpunktenergie herabsetzen! 

Eine Unterdrückung dieser Vakuumfluktuationen, kann beispielsweise über die destruktive Quanteninterferenz erfolgen, oder über das geometrische Abgrenzen eines Raumgebiets (wie beim Casimir-Effekt). Rein rechnerisch ist zu bestätigen, dass bei beiden Verfahren die im Vakuum anzutreffende Energie negativ ist. Wir können negative Energie / exotische Materie also tatsächlich herstellen.

Problematisch jedoch ist, dass wir bisher kaum in der Lage erscheinen, diese Formen der Energie auch zu kanalisieren, also zu bündeln. Um eine Warp-Blase in Bezug auf ihre Stabilität aufrecht erhalten zu können, ist ein ständiger Puls negativer Energie auf die beiden Enden erforderlich.

Gleichzeitig weiss man heute, dass auch für die negative Energie physikalische Einschränkungen vorliegen, die das Vorhaben eine Warp-Blase zu stabilisieren, deutlich erschweren! 

1. Aufgrund der Energieerhaltung muss jeder entsandte Puls mit negativer Energie durch einen anderen Puls mit positiver Energie kompensiert werden

2. Je länger ein Puls negativer Energie dauert, umso schwächer muss er sein (insbesondere bei langen Reisen, würde uns das zum Verhängnis)

3. Je größer das Zeitintervall zwischen den beiden entsandten Pulsen ist, umso stärker muss der positive Puls am Ende sein (das wird auch als Quantenzins bezeichnet).

Warp-Antriebe sind bislang reine Fiktion. Wann wir so weit sind und sie zur Möglichkeit werden lassen, ist gegenwärtig nur schwer abzuschätzen. Insgesamt ist aber davon auszugehen, dass es vermutlich auf lange Sicht nichts wird, mit dem Überlichtantrieb, der gerade in den letzten Jahren von einigen Physikern starken Gegenwind verspürt hat.

Lg Nikolai

Antwort bewerten Vielen Dank für Deine Bewertung
Kommentar von Abahatchi
12.07.2016, 17:17

dass wir bisher kaum in der Lage erscheinen,

Wir können noch nicht einmal die Kernfusion zur kontrollierten Energiegewinnung nutzen und geforscht wird diesbezüglich schon seit meinen jungen Jahren. Wäre es wirklich praktisch umsetzbar, wir hätten schon längst Besucher aus fernen Galaxien zu Gast. 

0

Exotische Materie an sich ist Materie die nicht aus den gängigen Bausteinen Elektron, Proton und Neutron aufgebaut ist, im Gegensatz zu der Materie die du so um dich rum siehst.

Zur zweiten Frage: Ich nehme an das soll Warp-Antrieb heißen. Das Funktionsprinzip hinter einem Warp-Antrieb ist die Krümmung der Raumzeit. Man will schneller als Licht reisen, was aber für Materie unmöglich ist. Die Raumzeit aber darf sich schneller als Licht ausbreiten, also will man sie so krümmen, dass theoretisch der Abstand zwischen deinem Startpunkt und deinem Ziel sinkt und sich mit ihr mitbewegen.

Die Formeln die theoretisch so einen Antrieb beschreiben könnten fordern aber Materie mit negativer Energiedichte. Solche Materie heißt hypothetische Materie und ist ein Teil der exotischen Materie, wurde allerdings noch nie tatsächlich beobachtet oder nachgewiesen.

Falls du noch Fragen hast, fragen :)

Antwort bewerten Vielen Dank für Deine Bewertung
Kommentar von Trashtom
07.07.2016, 14:04

Ich hab ne Frage. Der Alcubierrre Antrieb wird ja in den Nachrichten immer übertrieben dargestellt. Aber es ist im Endeffekt nichts als eine mathematische Formel oder? 

Oft klingt das so, als gäbe es Ingenieurstechnisch keine Probleme und man müsste nurnoch exotische Matiere in den Tank füllen ;)

1

"Exotische Materie" ist eine Bezeichnung für theoretisch denkbare "Stoffe", beispielsweise mit negativer Energiedichte. Ob so etwas überhaupt existiert, ist unklar. Zumindest mathematisch läßt sich so etwas jedoch "konstruieren", ohne die bekannten Naturgesetze zu verletzen.

Ob und wie das irgendwo bei helfen könnte, kann ich Dir jedoch nicht sagen.

Antwort bewerten Vielen Dank für Deine Bewertung

Exotische Materie ist eine Art der Materie mit einem überdurschnittlichem Wert der ,,Dunklen Energie''. Da ja die Dunkle Energie Antigravitativ wirkt also wie die Gravitation nur halt umgekert stoßt die Exotische Materie alles von sich ab.

Es gibt Theorien das solche Materie bei der Entstehung eines Neutronensterns entsteht. Aber wie gesagt es ist alles nur pure Theorie.

LG

Antwort bewerten Vielen Dank für Deine Bewertung

Was möchtest Du wissen?