Kosmische Abkürzung

In der Science-Fiction sind Wurmlöcher eine Art Tunnel durch den Kosmos – eine Abkürzung durch das normale Gefüge der Raumzeit. Sie ermöglichen es Raumschiffen, ferne Ziele und sogar Paralleluniversen nahezu instantan zu erreichen – weit schneller, als es selbst der „Warp-Antrieb“ könnte.

Ein Wurmloch durchbricht gängiger Vorstellung nach die Raumzeit und ist damit eine Abkürzung. © estt/ iStock.com

Abkürzung durch die Raumzeit

So lässt der Physiker Carl Sagan seine Heldin Ellie Arroway im Roman „Contact“ durch ein ganzes Netz solcher Wurmlöcher reisen, die einst von einer fortgeschrittenen außerirdischen Zivilisation konstruiert worden sind. In Science-Fiction-Serien wie „Star Trek – Deep Space Nine“ spielt ein Wurmloch sogar die zentrale Rolle als umkämpfte Passage in einen fernen Quadranten der Galaxie. Und auch Sprünge durch die Zeit sollen durch diese Gebilde möglich sein.

Aber wie? Gängiger Vorstellung nach sind Wurmlöcher eine Verbindung, die die normalen Beschränkungen des Raumzeit-Gefüges und der für uns sichtbaren Dimensionen umgehen kann. Das einfachste Analog dazu ist ein Blatt Papier als zweidimensionale Repräsentation der Raumzeit. Biegt man dieses Papier nun einmal um 180 Grad und bohrt einen Strohhalm durch beide Blätter, dann kann der Strohhalm zwei eigentlich entfernte Punkt auf kurzem Wege miteinander verbinden – wie ein Wurmloch.

Von der Singularität…

Im realen Kosmos könnte es ebenfalls solche über die für uns erfassbare Ebene der Raumzeit hinausreichenden Verbindungen zwischen entfernten Punkten geben. Dies allerdings ist nur dort möglich, wo extreme Kräfte das Raumzeit-Gefüge durchbrechen, wie beispielsweise an einem Schwarzen Loch. Gängiger Theorie nach ist die Schwerkraft eines solchen Gebildes so stark, dass sie ein Loch in die Raumzeit reißt. Sie erzeugt eine physikalische Singularität, einen Zustand, der mit klassischen Gleichungen nicht mehr zu beschreiben ist.

Modell einer Einstein-Rosen-Brücke - eines aus der Schwarzschild-Metrik abgeleiteten Wurmlochs. © AllenMcC/CC-by-sa 3.0

Schon Albert Einstein erkannte, dass es solche Singularitäten geben könnte – und strebte danach, sie umgehend wieder loszuwerden. Gemeinsam mit seinem Kollegen Nathan Rosen von der Princeton University suchte er nach einer Variante seiner Feldgleichungen und der davon abgeleiteten Schwarzschild-Metrik, die ohne Singularitäten auskommt. Die Schwarzschild-Metrik ist eine 1916 vom deutschen Physiker Karl Schwarzschild aufgestellte Lösung der Feldgleichungen, die das Verhalten der Raumzeit bei extremen, kugelförmigen Massenkonzentrationen beschreibt und damit auch Phänomene wie ein Schwarzes Loch und seinen Ereignishorizont.

…zur Einstein-Rosen-Brücke

1935 hatten Einstein und Rosen eine Lösung gefunden. Sie beschrieben in einem Artikel eine Variante der Schwarzschild-Metrik, durch die ein imaginäres Teilchen es vermeiden kann, die Grenze zur Singularität und damit den Punkt ohne Wiederkehr zu überschreiten. Stattdessen kann sich unter bestimmten Umständen eine Verbindung zwischen zwei solchen maximal gekrümmten Raumzeit-Orten bilden.

Diese „Einstein-Rosen-Brücke“ würde es einem Teilchen ermöglichen, der Singularität zu entkommen, wie die beiden Physiker mathematisch darlegten. Gleichzeitig aber könnte sie einen Weg zwischen entfernten Orten des Kosmos eröffnen. Nach Einstein und Rosen veröffentlichten in den folgenden Jahrzehnten weitere Physiker Berechnungen und Modelle, die solche Raumzeit-Brücken als theoretisch möglich darlegten.

1957 verwendete der theoretische Physiker Archibald Wheeler in diesem Zusammenhang erstmals den Begriff „Wurmloch“, um diese Brücken zu umschreiben – und beflügelte damit die Fantasie unzähliger Science-Fiction-Autoren…