Unser Kosmos
Eine Reise durch das Weltall
Reisen durch Raum und Zeit
Wir treiben in einem weiten Ozean von Raum und Zeit dahin.
Hier nehmen die Ereignisse...
... der Zukunft Form an.
Jedes Wesen, jede Welt bis zum entferntesten Stern hin...
... existiert infolge mächtiger...
... unnachgiebiger Naturkräfte...
... sowie unbedeutender Zufälle.
Unser Planet trägt uns um die Sonne herum.
Seit ihrer Entstehung hat die Erde mehr als...
... 4 Mrd. Umkreisungen vollbracht.
Die Sonne selbst kreist um den Kern der Milchstraße.
Unsere Galaxis bewegt sich mit den anderen Galaxien.
Wir waren schon immer Reisende im All.
Diese feinen Sandkörner haben mehr oder weniger dieselbe Größe.
Sie entstanden im Laufe der Zeit, als größere Felsen...
...durch Wellen und Wetter abgetragen und zermahlen wurden:
Das Werk der Gezeiten unter dem Einfluss von Sonne und Mond.
So liegen die Wurzeln der Gegenwart in der Vergangenheit.
Wir sind aber auch Zeitreisende.
Nur haben wir hier...
... auf der Erde wenig Einfluss darauf, wohin und wie schnell...
... die Reise geht.
Doch nun beginnen wir, uns echte Reisen durch die Zeit...
... und wirkliche Reisen zu fernen Sternen vorzustellen.
Eine Hand voll Sand enthält etwa 10. 000 Sandkörner...
...mehr als die Zahl der Sterne...
...die wir mit bloßem Auge am Nachthimmel erkennen.
Dabei sehen wir nur einen...
...Bruchteil der Sterne, die es gibt.
Was wir nachts erkennen, ist bloß ein Kleckser...
...der nächstgelegenen Sterne...
...der mit einigen weiter entfernten hellen Sternen besprenkelt ist.
Aber der Kosmos ist unermesslich reich.
Es gibt mehr Sterne im Universum...
... als es Sandkörner auf allen Stränden der Erde...
... zusammengerechnet gibt.
Vor langer Zeit, als wir Sterne noch nicht als ferne Sonnen erkannten...
... erschienen sie uns als Sternbilder.
Man folge einfach den Punkten.
Der Große Bär in Nordamerika...
... hatte viele andere Bedeutungen.
Jede Kultur, ob alt oder neu...
... sah für sie bedeutungsvolle Zeichen in den Konstellationen.
Vom chinesischen Bürokraten bis zum Großen Wagen der Germanen.
Doch hätten noch ältere Kulturen andere Sternbilder gesehen...
... da sich die Sterne untereinander bewegen.
Indem wir einem Computer heutige Koordinaten und Sternbewegungen...
... eingeben, erzeugen wir ein rückläufiges Bewegungsmuster.
Jede Konstellation ist ein Einzelbild im Film des Kosmos...
... aber da unser Leben so kurz ist...
... und Sternbilder sich so langsam...
... verschieben, merken wir nicht, dass es ein Film ist.
Vor 1 Million Jahren gab es keinen Großen Bären.
Als unsere Vorfahren zu den Sternen hinauf blickten...
... sahen sie eine andere Konstellation am Nordhimmel.
Wenn wir nun z.B. Mit Leo dem Löwen die Zukunft simulieren...
... können wir Muster der Sterne vorhersehen.
In 1 Million Jahren wird Leo vielleicht...
... in "Sternbild des Radioteleskops" umbenannt.
Obwohl das Radioteleskop dann genauso überholt...
... sein mag wie heute der Speer.
Hier ist das Sternbild von Cetus dem Wal.
Vor 1 Jahrmillion mag es anders geheißen haben.
Vielleicht der Speer.
Bewegen wir uns nun im Zeitraffertempo einige Mrd. Nächte vorwärts.
In Mio. Jahren...
... sehen wir ganz andere Szenen in diesem kosmischen Film.
Im Orion, dem Jäger, ändern sich Dinge nicht nur...
... weil Sterne sich bewegen...
... sondern auch aufgrund ihrer Evolution.
Manche der Sterne Orions sind heiß, jung und kurzlebig.
Lhre Lebensspanne dauert nur einige Jahrmillionen.
Im Zeitraffertempo vorwärts...
... sehen wir die Geburt und den Explosionstod...
... vieler Dutzender Sterne...
... die wie nächtliche Glühwürmchen aufflammen und verglühen.
Nach längerer Zeit verändern sich die Sternbilder.
Weiter in der Zukunft sehen wir andere Konstellationen.
Zweidimensionale Sternbilder sind...
... tatsächlich Sterne mit 3- dimensionaler Anordnung im Raum.
Manche sind schwach und nah, andere hell aber weiter entfernt.
Könnten Raumfahrer eine Änderung...
... der Konstellationen selbst mitverfolgen?
Dazu müsste man etwa so weit reisen, wie die Konstellation entfernt ist.
Hier reisen wir Hunderte Lichtjahre...
... und umkreisen die Sterne des Großen Bären.
Bewohner von Planeten anderer Sterne...
... sähen ganz andere Konstellationen...
... als wir, da ihre Perspektive anders ist.
Wir sind hier im Sternbild Andromeda...
...d.h. Einem Modell davon nahe der Konstellation Perseus.
Andromeda, so der griechische Mythos...
...war eine Jungfrau, die von Perseus vor einem...
...Seeungeheuer gerettet wurde.
Der Stern hier über mir ist Andromeda...
...der zweithellste Stern in der Konstellation...
...75 Lichtjahre von der Erde entfernt.
Das Licht, das ihn uns heute sichtbar macht...
...hat 75 Jahre für die Reise durch den interstellaren Raum...
...bis zu uns auf die Erde gebraucht.
In dem unwahrscheinlichen Fall, dass Andromeda...
...vergangenen Dienstag in die Luft geflogen ist...
...würden wir das erst in 75 Jahren erfahren...
...da diese interessante Nachricht mit Lichtgeschwindigkeit...
...durch die weiten Entfernungen des Raums reisen müsste.
Als das Licht, in dem wir diesen Stern sehen...
...zu seiner langen Reise aufbrach...
...hatte auf der Erde der junge, im Schweizer...
...Patentamt beschäftigte Albert Einstein...
...gerade seine epochemachende Relativitätstheorie...
...veröffentlicht.
Man sieht...
...dass Raum und Zeit untrennbar miteinander verwoben sind.
Wir können nicht in den Raum hinaus schauen...
...ohne gleichzeitig in die Zeit zurückzublicken.
Zwar pflanzt sich das Licht sehr schnell fort...
...aber der Raum ist ungeheuer leer...
...und der Abstand zwischen den Sternen riesig.
Die bis jetzt genannten Entfernungen...
...sind für astronomische Verhältnisse recht bescheiden.
In der Tat ist die Erde...
...vom Zentrum der Milchstraße...
...30.000 Lichtjahre entfernt.
Die Entfernung der Milchstraße von der...
...nächstgelegenen Spiralgalaxie...
...namens M31, die gleichfalls...
...im Sternbild Andromeda liegt...
...ist ihrerseits 2 Mio. Lichtjahre.
Als sich das Licht, das wir heute von M31 sehen...
...auf den Weg zur Erde machte...
...gab es dort noch keine Menschen...
...obwohl sich unsere Vorfahren bereits deutlich...
...auf die heutige Form zu entwickelten.
Es gibt weitaus größere Entfernungen.
Die Entfernung zu den meisten entfernten Quasaren...
...beträgt 8 bis 10 Mrd. Lichtjahre.
Wir sehen die Himmelskörper heute, wie vor der Entstehung der Erde...
...ja vor der Entstehung der Milchstraße.
Die schnellsten Flugkörper, die je von der Erde starteten...
...sind die Voyager- Raumsonden.
Lhre Fluggeschwindigkeit...
...ist 1/10.000 der Lichtgeschwindigkeit.
Die Voyager- Raumsonden würden 40.000 Jahre...
...bis zum nächsten Stern brauchen...
...aber sie steuern nicht mal annähernd darauf zu.
Gibt es einen Weg, auf dem wir in relativ...
... kurzer Zeit zu den Sternen gelangen können?
Können wir uns der Lichtgeschwindigkeit nähern?
Was für eine Bewandtnis hat es mit ihr?
Können wir vielleicht noch schneller als sie sein?
Es gibt da etwas Eigenartiges bei der...
... Geschwindigkeit des Lichts.
Etwas, das uns den Schlüssel zum...
... Verständnis von Raum und Zeit in die Hand gibt.
Die Geschichte trug sich...
... in der norditalienischen Toskana zu.
Die Gegend hat etwas Zeitloses an sich.
Vor einem Jh. Mag es dort genauso ausgesehen haben.
Wären wir im Sommer 1895 auf diesen Straßen gewandert...
... wären wir vielleicht einem Aussteiger begegnet...
... dem man geraten hatte die Oberschule abzubrechen...
... da er es zu nichts bringen würde und...
... die Klassendisziplin nur störte.
So wanderte er, die Freiheit genießend...
... und seinen Gedanken nachhängend...
... auf den Landstraßen Italiens.
Eines Tages begann er über das Licht und...
... seine Geschwindigkeit nachzudenken.
Geschwindigkeit wird immer in...
... Relation zu etwas gemessen.
Ich bewege mich mit 10 km/h in Relation zum Erdboden.
Der Erdboden steht aber nicht still.
Die Erde dreht sich mit 1.600 km/h.
Und die Erde selbst bewegt sich um die Sonne.
Die Sonne bewegt sich zwischen den Sternen, usw.
Es fiel ihm schwer, sich einen Maßstab zur Ermittlung...
... all dieser Bewegungen vorzustellen.
Er wusste, dass Schallwellen sich durch die Luft fortpflanzen...
... und ihre Geschwindigkeit sich an der Luftbewegung misst.
Doch das Sonnenlicht bewegt sich durch ein Vakuum.
"Bewegen Lichtwellen sich in Relation zu etwas?
Und wenn ja," fragte er sich, "in Relation wozu?"
Dieser Versager hieß...
...Albert Einstein.
Seine unnützen Grübeleien sollten die Welt verändern.
Er war von Bernsteins Volksbuch der Naturwissenschaft...
... aus dem Jahr 1869 fasziniert.
Gleich auf der 1. Seite wird die erstaunliche...
...Geschwindigkeit beschrieben, mit der Strom durch Draht...
...und Licht durch Raum eilt.
Einstein stellte dort in Norditalien zum 1. Mal die Frage...
...wie die Welt wohl von einer Lichtwelle gesehen aussähe.
Auf einer Lichtwelle reisen.
Welch packender, magischer Gedanke für einen Jungen, der da zu Fuß...
...durch eine lichtüberflutete, flimmernde Landschaft zog.
Nur man würde es nicht einmal merken, denn...
...wenn man auf dem Wellenkamm startete...
...bliebe man auf dem Kamm und nähme von der Wellenbewegung nichts wahr.
Ein sonderbarer Sachverhalt bei der Geschwindigkeit des Lichts.
Je mehr Einstein darüber nachdachte, desto verwirrender wurde es.
Sich mit Geschwindigkeit des Lichts fortzubewegen...
...beschwor nichts als Paradoxe herauf.
Manche Ideen waren offenbar ohne ausreichende...
...Überprüfung akzeptiert worden...
... z.B. Das Licht eines sich bewegenden Objekts.
Was wir sehen besteht aus Licht, das sich mit...
... einer Lichtgeschwindigkeit von...
... 300.000 km/sec fortpflanzt.
Man sollte annehmen, dass mir mein Bild vorauseilt, d.h. Mit...
... der Geschwindigkeit des Lichts plus des Fahrrads.
Wenn ich schneller auf Sie zu fahre als der Pferdewagen...
... dann müsste mein Bild schneller als er sein.
Mein Bild müsste eher am Ort eintreffen.
Aber man sieht in Wirklichkeit keine Zeitverzögerung.
Bei einem Beinahezusammenstoß passiert alles gleichzeitig.
Pferd, Wagen, Ausweichen, Fahrrad. Alles gleichzeitig.
Und wenn man die Geschwindigkeiten addieren dürfte?
Man addiert die Geschwindigkeit von mir und dem Licht, da ich auf...
... Sie zufahre, und mein Bild trifft vor dem Bild des Pferdewagens ein.
Ich würde normal auf Sie zu radeln.
Nur, in meinen Augen steht ein Zusammenstoß bevor.
Sie sehen mich ohne Grund wackeln...
... und einem Nichts ausweichen.
Der Pferdewagen bewegt sich aber nicht auf Sie zu.
Sein Bild käme nur bei Lichtgeschwindigkeit an.
Für mich hätte es fast einen Unfall gegeben...
... und für Sie war es nicht mal nahe dran.
Wissenschaftler haben so etwas...
... in Laborexperimenten noch nie beobachtet.
Wollen wir die Welt verstehen und solch...
...logische Paradoxe bei hohen Geschwindigkeiten vermeiden...
...müssen wir ein paar Regeln beachten.
Einstein nannte diese Regeln seine spezielle Relativitätstheorie.
Das von einem Gegenstand ausgehende Licht...
...pflanzt sich stets mit derselben Geschwindigkeit fort.
"Du sollst deine Geschwindigkeit nicht zu der des Lichts addieren."
Sowie: Kein Gegenstand kann sich schneller als das Licht bewegen.
Man kann sich der Lichtgeschwindigkeit beliebig annähern.
Selbst 99.9% der Lichtgeschwindigkeit sind statthaft.
Aber so sehr man sich auch anstrengt...
...das letzte Zehntel bleibt einem versagt.
Damit die Welt logisch zusammenhält...
...muss es eine kosmische Geschwindigkeitsbegrenzung geben.
Man hört den Peitschenknall, weil sich ihre Spitze...
... schneller als der Schall bewegt.
Eine Schockwelle...
... ein kleiner Überschallknall in der italienischen Landschaft.
Donner hat denselben Ursprung.
Und Überschallflugzeuge beim Durchbrechen der Schallmauer.
Warum ist die Lichtgrenze nicht durchbrechbar wie die Schallmauer?
Nicht nur, weil sich Licht...
... 1 Mio. Mal schneller als Schall fortpflanzt.
Und es ist kein technisch lösbares Problem wie beim Überschallflugzeug.
Die Lichtgrenze ist ein fundamentales Naturgesetz...
... grundlegend wie die Schwerkraft.
Einstein legte sein absolutes Bezugsystem für die Welt fest:
Diesen soliden Pfeiler aller relativen Bewegungen im Kosmos.
Licht bewegt sich immer gleich schnell, egal ob sich seine Quelle bewegt.
In Relation zu allem anderen ist die Lichtgeschwindigkeit konstant.
Nichts ist schneller als das Licht.
Einsteins Geschwindigkeitsbegrenzung mag dem gesunden...
...Menschenverstand zuwiderlaufen.
Aber warum sollten wir in dieser Sache...
...dem gesunden Menschenverstand vertrauen?
Warum sollte unsere im Tempo von 10 km/h gewonnene Erfahrung...
...bei 300.000 km/sec...
...über die Naturgesetze siegen?
Gewiss setzt die Relativitätstheorie...
...dem menschlichen Tun letztlich Grenzen.
Das Universum ist nicht dazu da...
...jeden ehrgeizigen menschlichen Wunsch zu erfüllen.
Stellen wir uns einen Ort vor, wo die...
...Lichtgeschwindigkeit nicht 300.000 km/sec...
...sondern sehr viel langsamer ist.
Sagen wir, 40 km/h...
...was strikt eingehalten wird.
Entsprechend der Unumstößlichkeit von Naturgesetzen soll das...
... Gesetz auch hier bestehen bleiben:
"Du sollst nicht schneller als das Licht reisen."
Stellen wir uns also vor, wir nähern uns der Lichtgeschwindigkeit...
... auf einem Motorroller mit fast 40 km/h.
Da man Naturgesetze nicht brechen kann, gibt es auch keine Strafen.
Die wirkliche Welt und diese hier...
... sind so geregelt, dass Geschwindigkeitsverstöße unmöglich sind.
Die Physik hat die Aufgabe, diese Regeln herauszufinden.
Vor Einstein glaubten die Physiker, dass es...
... privilegierte Bezugssysteme gab...
... besondere Orte und Zeiten...
... an denen sich alles andere orientierte.
Einstein fand ähnliche Maßstäbe im menschlichen Umgang.
Die Überzeugung einer Nation von der...
... Überlegenheit ihres Bezugssystems, sei es in seiner...
... deutschen Heimat, in Italien und anderswo.
Doch Einstein lehnte den Nationalismus seiner Zeit ab.
Für ihn besaß jede Kultur ihren Wert.
Auch in der Physik gab es für ihn...
... keine überlegenen Bezugssysteme.
Die Naturgesetze bleiben gleich...
... egal von wem, wo und wann sie beschrieben werden.
Jedes Kind auf einem Moped weiß, dass Geschwindigkeit...
... der durchquerte Raum in gegebener Zeit ist.
Nahe der Lichtgrenze darf man nicht...
... einfach Geschwindigkeiten addieren...
... und die Vorstellungen von Raum und Zeit als Absoluten...
... unabhängig von relativer Bewegung, sind hinfällig.
Deshalb geschehen, wie Einstein zeigte...
... bei annähernder Lichtgeschwindigkeit eigenartige Dinge.
Unsere gewohnte Perspektive in Raum und Zeit ändert sich auf...
... merkwürdige Weise.
Lhre Nase ist für mich ein wenig näher als lhre Ohren.
Das reflektierte Licht von der Nase...
...kommt eher an als das von den Ohren.
Angenommen ich hätte eine magische Kamera...
...mit der ich lhre Nase und Ohren...
...genau gleichzeitig sähe?
Ich könnte ziemlich interessante Aufnahmen machen.
Paolo verabschiedet sich von seinem kleinen Bruder Vincenzo...
- Ciao, Vincenzo. - Ciao, Paolo.
... und fährt davon...
... mit mehr als halber Lichtgeschwindigkeit.
Er hat seine eigenen Lichtwellen fast eingeholt.
Dadurch verengen sich die Lichtwellen vor ihm...
... und sein Bild färbt sich blau.
Durch die kürzere Wellenlänge werden Lichtwellen blau.
Außerdem wird Paolo in der Bewegungsrichtung dünner.
Das ist keine optische Illusion.
Das passiert bei Lichtgeschwindigkeit tatsächlich.
Als er vorbei braust, dehnen sich seine Lichtwellen hinter ihm aus.
Lange Lichtwellen sind rot.
Wir nennen sein sich entfernendes Bild rotverschoben.
Jetzt macht Paolo einen kleinen Ausflug aufs Land.
Und er merkt etwas noch Eigenartigeres.
Alles was er sieht, ist in ein...
... kleines Fenster vor ihm gepresst...
... blauverschoben in der Mitte, rotverschoben am Rand.
Einem Betrachter erscheint Paolo bei der Annäherung blau...
... beim sich Entfernen rot.
Doch für ihn kommt und geht die Welt gleichermaßen...
... nahezu mit Lichtgeschwindigkeit.
Häuser und Bäume, die längst hinter ihm liegen...
... erscheinen noch immer am Rand seines Blickfelds...
... aber verzerrt und rotverschoben.
Wenn er langsamer wird, sieht alles wieder normal aus.
Nur nahe der Lichtgeschwindigkeit...
... wird die sichtbare Welt in eine Art Tunnel gepresst.
Bei Lichtgeschwindigkeit sähe man die Verzerrungen.
Eines Tages werden sich interstellare Navigatoren...
... an den Sternen hinter ihnen orientieren...
... deren Bilder sie zusammengedrängt vor sich im Blickfenster sehen.
Der bizarrste Aspekt der Lichtgeschwindigkeit ist...
... dass die Zeit langsamer abläuft.
Uhren, mechanische und biologische...
... ticken bei Lichtgeschwindigkeit langsamer.
Beim Stillstand normalisiert sich das Ticken wieder.
Bewegen wir uns schnell wie das Licht...
... dann altern wir langsamer als die Zurückbleibenden.
Nach Paolos Uhr und seinem Zeitgefühl...
... ist er nur einige Minuten von seinen Freunden weg gewesen.
Doch aus ihrer Sicht ist er seit vielen Jahrzehnten fort.
Seine Freunde sind aufgewachsen, fortgezogen und gestorben.
Und sein kleiner Bruder...
... hat die ganze Zeit geduldig auf ihn gewartet.
Die beiden Brüder erfahren das Paradox der Zeitausdehnung.
Sie erleben Einsteins spezielle Relativität.
Vincenzo.
Dies war ein Gedankenexperiment.
Aber atomare Teilchen, die sich nahezu so schnell...
... wie das Licht bewegen, zerfallen langsamer.
So seltsam und unnatürlich es scheint...
... die Ausdehnung der Zeit ist ein Naturgesetz.
Sich annähernd mit Lichtgeschwindigkeit...
...fortzubewegen ist eine Art Lebenselixir.
Da Zeit sich nahe der Lichtgeschwindigkeit verlangsamt...
...können wir mittels der Relativitätstheorie...
...wohl doch zu den Sternen gelangen.
Diese Region Norditaliens inspirierte...
...nicht nur den jungen Albert Einstein...
...sondern 400 Jahre früher auch...
...einen ihrer großen Söhne...
...Leonardo da Vinci.
Leonardo stieg gern auf ihre Hügel...
...um die Landschaft von oben, sozusagen aus der...
...Vogelperspektive zu betrachten.
Er war der Erste, der Luftansichten...
...von Landschaften, Dörfern und Burgen zeichnete.
Hier in diesem Ort namens Vinci, wo Leonardo aufwuchs...
...habe ich von Einstein erzählt.
Einstein bewunderte Leonardo sehr...
...und ihr Geist ist gewissermaßen noch...
...heute in dieser Landschaft zu spüren.
Außer Leonardos vielen Leistungen und Interessen...
...in Malerei, Skulptur, Architektur, Naturgeschichte...
...Anatomie, Geologie, Zivil- und Kriegstechnik...
...hatte er eine große Leidenschaft.
Er wollte einen Flugapparat bauen.
Er fertigte Pläne, konstruierte Modelle...
...baute Versuchsmaschinen in voller Größe.
Doch keine wollte funktionieren.
Denn damals gab es noch keine Motoren.
Es gab die entsprechende Technologie noch nicht.
Seine Entwürfe waren jedoch brillant.
Wie z.B. Dieses Schwingenflugzeug...
...hier im Leonardo-Museum in Vinci.
Leonardos großartige Entwürfe regten Ingenieure späterer Zeiten an...
...während er selbst über seine Fehlschläge sehr deprimiert war.
Da er jedoch im 15. Jh...
...gefangen war, traf ihn daran keine Schuld.
Ein ähnlicher Fall ereignete sich 1939...
...als eine Gruppe von Ingenieuren, die British Interplanetary Society...
...Entwürfe für ein bemanntes...
...Raumschiff zum Mond anfertigte.
Es sah zwar keineswegs so aus wie die...
...Apollo- Rakete, die Jahre später tatsächlich Menschen zum Mond brachte.
Aber man hatte dem britischen Team und...
...seinem Glauben an die technische...
...Durchführbarkeit viel zu verdanken.
Heute...
...liegen bereits Vorentwürfe für bemannte...
...Raumschiffe für Reisen zu den Sternen vor.
Sie werden auf Satelliten gebaut...
...von wo aus sie auf ihre interstellare Reise gehen.
Eines von ihnen...
...ist das Orion- Projekt.
Es nutzt Kernwaffen...
...d.h. Wasserstoffbomben als Antrieb, deren...
...Zündung die nötigen Schübe liefern würde...
...etwa wie ein riesiges nukleares Motorboot im All.
Orion war technisch durchaus realisierbar und wurde...
...von den USA tatkräftig verfolgt...
...aber nach der Unterzeichnung des internationalen Verbots...
...von Kernwaffenzündungen im Weltraum abgebrochen.
Ich finde, das Orion- Projekt wäre die beste Nutzung von Kernwaffen...
... solange die Schiffe nicht von Erdnähe aus starten.
Das Daedalus- Projekt ist der neueste Entwurf...
... der British Interplanetary Society.
Es nimmt den Kernfusionsreaktor vorweg...
... der unsere heutigen Spaltungsanlagen...
... an Sicherheit und Effizienz übertrifft.
Heute gibt es sie noch nicht.
Aber eines Tages werde wir sie bauen.
Orion und Daedalus können...
... 10%% der Lichtgeschwindigkeit erreichen.
Ein Ausflug zu Centauri würde bei einer Entfernung...
...von 41/2 Lichtjahren 45 Jahre, d.h. Kein Menschenleben dauern.
Bei einem Tempo, so weit hinter der Lichtgeschwindigkeit...
...wirkte sich die Zeitausdehnung der Relativitätstheorie...
...noch kaum aus.
Es ist unwahrscheinlich, dass solche Schiffe...
...vor Mitte des 21. Jh. Gebaut werden...
...obwohl wir Orion schon jetzt bauen könnten.
Für Reisen jenseits der erdnächsten Sterne braucht es mehr.
Vielleicht Multigenerationsschiffe...
...so dass die landenden Kosmonauten Nachfahren...
...der ursprünglich gestarteten Weltraumfahrer wären.
Oder man erfände eine zuverlässige Art von Winterschlaf...
...um Menschen für die Reise einzufrieren und...
...Jahrhunderte später am Ankunftsort aufzuwecken.
Raumfahrzeuge mit annähernder Lichtgeschwindigkeit sind viel...
...schwerer zu entwerfen und bauen.
Sie lassen sich nicht in 100 Jahren...
...sondern höchstens in 1.000 oder 10.000 Jahren bauen...
...aber denkbar sind sie schon.
Man hat ein Staustrahltriebwerk vorgeschlagen...
...das zwischen den Sternen dahintreibende...
...Wasserstoffatome einfangen...
in eine Fusionsanlage leiten und nach hinten ausstoßen soll.
In der Tiefe des Raums kommt auf...
...10 cm³ nur ein einziges Atom.
Demnach müsste das Triebwerk...
...vorne eine Schaufel von ein paar...
...hundert km Breite aufweisen.
Bei relativistischer Geschwindigkeit würden sich die Wasserstoffatome...
...im Verhältnis zum Schiff mit annähernder...
...Lichtgeschwindigkeit bewegen.
Ohne ausreichende Schutzmaßnahmen...
...würden die Passagiere durch diese kosmischen Strahlen verglühen.
Ein Lösungsvorschlag sagt:
Die Elektronen werden in sicherer Entfernung mit einem Laser...
...von den Atomen abgestreift und elektrisch aufgeladen.
Ein extrem starkes Magnetfeld leitet...
...die geladenen Atome in die Schaufel und damit...
...vom restlichen Fahrzeug weg.
Das wären aber Maschinen...
...von einer bisher auf der Erde nicht gesehenen Größenordnung.
Sie hätten die Ausmaße kleiner Welten.
Nehmen wir an, unser Raumfahrzeug würde mit 1 g beschleunigen, dann würden...
...wir uns darin recht wohl fühlen.
Wir näherten uns der Lichtgeschwindigkeit...
...bis etwa zur Mitte der Reise.
Dann drehte sich das Raumschiff und wir...
...verlangsamten uns kontinuierlich um 1 g bis zum Zielort.
Wir würden vorwiegend nahe an Lichtgeschwindigkeit reisen...
...und die Zeit verlangsamte sich gewaltig.
Aber um wie viel?
Barnards Stern könnte man...
...in 8 Jahren erreichen.
Das Zentrum der Milchstraße in 21 Jahren.
Die Galaxis im Sternbild Andromeda in 28 Jahren.
Für die auf der Erde Zurückgebliebenen...
...sähen die Zeiten anders aus.
Anstelle von 21 Jahren...
...dauert es für sie zum Zentrum der Galaxis 30.000 Jahre.
Bei unserer Rückkehr...
...fänden wir wohl kaum Freunde zu unserer Begrüßung vor.
Im Prinzip könnten wir so durch...
...stetige Verschiebung der Kommastellen auf die...
...Lichtgeschwindigkeit hin sogar das bekannte Universum...
...in 56 Jahren Schiffszeit umrunden.
Zur Erde, d.h. Zu ihren verkohlten Überresten, würden wir...
...erst in -zig Jahrmilliarden...
...in ferner Zukunft zurückkehren...
...und die Sonne wäre dann auch tot.
Relativistische Raumfahrt erschließt das Universum...
...für fortgeschrittene Zivilisationen...
...d.h. Für die auf die Reise Gehenden...
...aber nicht für die Zurückbleibenden.
Diese Entwürfe dürften wahrscheinlich...
...den künftigen Raumschiffen noch weniger ähneln...
...als Leonardos Modelle...
...den heutigen Überschallflugzeugen.
Wenn wir uns nicht selbst vernichten...
...werden wir eines Tages bestimmt zu den Sternen aufbrechen.
Wenn unser Sonnensystem ganz erforscht ist...
...können wir dem Ruf anderer Sterne nicht widerstehen.
Eine Reise durch den Raum ist auch eine Reise durch die Zeit.
Schnell in den Raum vorzustoßen...
... heißt unweigerlich, auch schnell in die Zukunft vorzudringen.
Wir reisen täglich, wenn auch langsam, in die Zukunft.
Wie steht es mit der Vergangenheit? Könnten wir dorthin reisen?
Viele Physiker halten es für grundsätzlich unmöglich...
...dass wir ein Gerät bauen könnten...
...um in die Vergangenheit zu gelangen.
Und selbst wenn uns eine Zeitmaschine dorthin beförderte...
...brächte es nichts ein.
Wir könnten doch nichts ändern.
Angenommen, wir kehrten in die Vergangenheit zurück...
...und verhinderten irgendwie...
...die Begegnung unserer Eltern.
Dann wären wir nie geboren worden...
...was ein Widerspruch ist...
...da wir eindeutig existieren.
Anderen zufolge...
...könnten 2 verschiedene Geschichtsabläufe...
...2 gleichsam gültige Wirklichkeiten...
...nebeneinander bestehen.
Die eine, in der wir nie geboren wurden...
...und die andere, die wir kennen.
Die Zeit selbst könnte viele potenzielle Dimensionen...
...aufweisen, auch wenn wir dazu verdammt sind...
...nur eine zu erfahren.
Nehmen wir nun an, wir könnten in die Vergangenheit reisen...
...und sie tatsächlich ändern, indem wir z. B...
...Königin Isabella überreden, Kolumbus nicht zu unterstützen.
Damit würden wir eine andere Abfolge...
...geschichtlicher Ereignisse in Gang setzen...
...von denen die in unserer Zeit Verlassenen...
...niemals erführen.
Wäre so eine Art Zeitreise möglich...
...dann könnten alle vorstellbaren...
...Geschichtsalternativen...
...nebeneinander real existieren.
Könnte ein Zeitreisender...
...tatsächlich den Lauf der Geschichte entscheidend verändern?
Lassen Sie uns darüber nachdenken.
Geschichte ist größtenteils ein...
... verwickeltes Geflecht aus eng verwobenen Fäden...
... biologischer, wirtschaftlicher und sozialer Kräfte...
... das nicht leicht zu entwirren ist.
Die alten Griechen stellten sich die Geschichte der Menschheit als...
... ein von 3 Schicksalsgöttinnen gefertigtes Gewebe vor.
Kleine Zufallsereignisse sind auf Dauer belanglos...
... können aber an kritischen Punkten...
... den Ausschlag geben.
Manchmal gehen einschneidende Veränderungen auf...
... relativ triviale Ereignisse zurück.
Je weiter sie zurückliegen, desto mächtiger kann ihr Einfluss sein.
Wenn unser Zeitreisender nun Königin Isabella überzeugt hätte...
... dass Kolumbus sich irrte?
Ein anderer Europäer wäre dann wohl zur Neuen Welt gesegelt.
Es gab mehr als genug Anreize:
Verlockungen des Gewürzhandels, bessere Navigation...
... die Rivalität der europäischen Mächte.
Die Entdeckung Amerikas um 1500 war unumgänglich.
Natürlich gäbe es keine Briefmarken mit Kolumbus...
... und das Land Kolumbien hieße anders.
Im Großen und Ganzen bliebe das Bild aber gleich.
Um die Zukunft nachhaltig zu ändern...
...müsste unser Zeitreisender wählerisch sein.
Er müsste wahrscheinlich bei mehreren Ereignissen...
...nach sorgfältiger Auswahl eingreifen...
...um wirklich die Weichen der Geschichte umzustellen.
Ein unterhaltsames Gedankenspiel...
...Welten zu erforschen, die es nie gegeben hat.
Mit H.G. Wells' Zeitmaschine könnte man...
... der Geschichte wirklich in die Karten sehen.
Wie sähe die Welt aus, wenn es...
... Schlüsselfiguren wie Paulus, Peter der Große oder Pythagoras...
... nicht gegeben hätte?
Oder wenn sich die...
...wissenschaftliche Tradition...
...der lonier behauptet hätte?
Es hätte einer Veränderung vieler...
...sozialer Faktoren der Zeit bedurft...
...nicht zuletzt den Abbau der Ansicht...
...dass Sklaverei gut und natürlich sei.
Angenommen, das vor 2.500 Jahren im östlichen...
...Mittelmeer aufgegangene Licht wäre nicht...
...wieder erloschen?
Wenn die Naturwissenschaft und experimentelle Methode...
...tatkräftig 2.000 Jahre vor...
...unserer industriellen Revolution...
...verfolgt worden wäre?
Wenn die neue Denkweise allgemeine...
...Anerkennung gefunden hätte?
Der Menschheit wären 1 oder 2 Jahrtausende erspart geblieben.
Die Beiträge Leonardos wären...
...vielleicht schon vor 1.000 Jahren...
...und die von Einstein vor 500 Jahren geleistet worden.
Natürlich wären es nicht sie gewesen...
...die diese Leistungen erbrachten...
...denn sie wären in jener Welt nie geboren worden.
Hätten die lonier gewonnen...
...wären wir inzwischen zu den Sternen unterwegs.
Unsere Erkundungsschiffe wären bereits...
...mit erstaunlichen Daten von Centauri...
...Barnards Stern, Sirius und Tau Ceti zurückgekehrt.
Es wären große Flotten interstellarer...
...Transportfahrzeuge...
...in der Erdumlaufbahn im Bau...
...kleine unbemannte Erkundungsschiffe...
...Linienschiffe für Emigranten und...
...riesige Handelsschiffe...
...für die Ozeane des Raums.
Auf all diesen Schiffen befänden sich Symbole...
... und Schriftzeichen, die sich...
... bei näherem Hinsehen...
... als griechisch entpuppten.
Das Symbol...
... wäre vielleicht ein Dodekaeder.
Und an der Seite wäre eine Inschrift...
... etwa wie:
"Sternschiff Theodorus des Planeten Erde."
Ein besonders ehrgeiziger Zeitreisender hielte...
... sich nicht an der Menschheitsgeschichte auf...
... oder der Evolution der Erde.
Er würde stattdessen viel früher...
... das Entstehen unseres Sonnensystems...
... aus Gas und Staub miterleben.
Vor 5 Mrd. Jahren...
... als unser Sonnensystem aus einer interstellaren Wolke entstand.
Die größten Materieklumpen sammelten sich im Zentrum...
... und bildeten mit der Zeit die Sonne.
Kleinere Klumpen am Rande wurden zu Planeten.
Einst gab es eine gewisse natürliche Auswahl bei den Welten.
Planeten auf stark elliptischen Bahnen neigten zu Kollisionen...
... und wurden zerstört; aber die auf Kreisbahnen überlebten.
Bei einer geringfügigen Abweichung...
... wäre die Erde nie entstanden...
... und ein anderer Planet kreiste in anderer Entfernung zur Sonne.
Die Entstehung unserer Welt...
... geht auf zufällige Kollisionen in einer Wolke zurück.
Bald heizte sich die Materie im Zentrum auf.
Durch thermonukleare Reaktionen begann die Sonne...
... das Sonnensystem mit Licht zu überfluten.
Die wachsenden kleineren Klumpen...
... hatten keine solch hohen Temperaturen...
... d.h. Auch keine thermonuklearen Reaktionen.
Aus ihnen wurden die Erde und die anderen Planeten.
Sie wurden nicht von innen sondern von der fernen Sonne erwärmt.
Die Ansammlung setzte sich fort...
... bis fast alle Materie...
... von den überdauernden Planeten aufgenommen war.
Unser Zeitreisender erlebte...
... die Zusammenstöße, aus denen die Welt entstand.
Abgesehen von Kometen und Asteroiden...
... wurde das Chaos des frühen Sonnensystems...
... auf einen simplen Nenner gebracht:
9 oder 10 größere Planeten in nahezu kreisförmigen Bahnen...
... und ein paar Dutzend Monde.
Sehen wir es nun anders an.
In der Seitenansicht des Sonnensystems...
... mit der Sonne links außerhalb...
... sehen wir die kleinen erdähnlichen Planeten...
... von der Größe der Erde näher an der Sonne.
Die größeren Jupiterähnlichen dagegen sind weiter entfernt.
Muss es aber so sein?
Computerprogramme deuten auf...
... viele ähnliche Sternsysteme hin...
... wo erdähnliche Planeten näher und Jupiterähnliche weiter weg liegen.
In anderen Systemen könnten Jupiter- und Erdähnliche vermischt sein.
An anderen Himmeln kann es große Welten wie Jupiter geben.
Selten würden sich jupiterartige Planeten nahe der Sonne bilden...
... mit den Erdähnlichen weiter in den Raum treibend.
Die uns vertraute Anordnung der Planeten...
... ist nur eine, wenn auch typische Variante...
... in der unendlichen Weite des Systems.
Gelegentlich zieht ein junger Planet so viel Gas und Staub an...
... dass sich thermonukleare Reaktionen...
... abspielen und er ein 2. Stern wird.
Ein Doppelsternsystem bildet sich.
Die meisten dieser Welten bieten atemberaubende Aussichten.
Keine davon wird der Erde gleichen.
Einige werden sich einladend geben, andere feindlich.
Wenn es zwei Sonnen am Himmel gibt...
... hat jedes Objekt 2 Schatten.
Welche Wunder erwarten uns...
... auf den Planeten der nahen Sterne?
Ob es radikal verschiedene Arten von Welten gibt...
... unvorstellbar exotische Lebensformen?
Vielleicht haben wir in 1 bis 2 Jahrhunderten...
... unser Sonnensystem erforscht...
... und Ordnung auf unserem eigenen Planeten geschaffen.
Dann werden wir zu den Sternen aufbrechen...
... und zu den uns rufenden Welten um sie herum.
Unsere Maschinen und Nachfahren werden...
... nahe an der Lichtgeschwindigkeit die Lichtjahre durcheilen...
... und in die ferne Zukunft versetzt nach neuen Welten suchen.
Einstein hat gezeigt, dass dies möglich ist.
Wir werden gleichzeitig zu...
... fernen Planeten und in die ferne Zukunft reisen.
Manche Welten, wie diese hier...
... werden auf einen riesigen gasförmigen Nebel ausblicken...
... die Überreste eines Sterns...
... der nicht länger existiert.
An all diesen Himmeln...
...fern, exotisch und sternenreich...
...wird vielleicht mit bloßem Auge kaum, oder...
...nur im Teleskop sichtbar...
...ein schwach leuchtender gelber Stern stehen.
Es ist der Heimatstern der interstellaren Flotte...
...die diesen winzigen Ausschnitt...
...der großen Milchstraßengalaxie erkundet.
Raum und Zeit sind unlösbar ineinander verwoben.
Welten und Sterne unterliegen wie der Mensch...
...dem Kreislauf von Geburt, Leben und Tod.
Die menschliche Existenz wird in Jahrzehnten gemessen.
Doch ist die Lebensdauer einer Sonne...
...100 Mio. Mal länger.
Materie ist viel älter als Leben.
Jahrmilliarden bevor Sonne und Erde entstanden...
... vollzog sich in heißen Sternen die Synthese...
... von Atomen, die nach der Explosion der Sterne im All zurückblieben.
Aus diesem Sternmüll formten sich neue Planeten.
Die Erde und alle Lebewesen sind aus Sternmaterial.
Wie langsam sich jedoch aus unserer Perspektive das Leben...
... von den Molekülen der Urmeere zur 1. Bakterie entwickelt hat.
Evolution ist nicht einfach nachvollziehbar...
... da sie sich langsam und allmählich abspielt.
Wie kann jemand, der nur 70 Jahre lebt...
... Ereignisse erfassen, die sich über 70 Mio. Jahre entfalten?
Oder 4 Mrd?
Zu der Zeit als es Einzeller gab...
... war die Evolution des Lebens auf der Erde halb gelaufen.
Aus unserer Sicht nicht besonders eindrucksvoll...
... doch waren an dem Punkt alle chemischen...
... Grundlagen des Lebens festgelegt.
Vergessen wir unsere Zeitvorstellung.
Aus der Perspektive eines Sterns...
... hat die Evolution aus der Sternmaterie...
... recht schnell komplexe neue Formen auf der Erde entwickelt.
Die meisten Entwicklungsstränge starben aus.
Einige stagnierten.
Wäre alles ein wenig anders gelaufen...
... z.B. Durch einen Klimawechsel...
... oder eine Mutation...
... oder das zufällige Aussterben einer bescheidenen Lebensform...
... dann wäre die Zukunft des Lebens ganz anders abgelaufen.
Vielleicht hätte die Entwicklung zu...
... intelligenten Wesen über Würmer geführt.
Vielleicht wären die Vorfahren...
... der heutigen Herrscher des Planeten Schalentiere gewesen.
Oder es gäbe uns nicht.
Jemand anders, ganz andersartig...
... stünde hier an unserer Stelle und dächte über seinen Ursprung nach.
Aber so ist es nicht abgelaufen.
Es gibt eine bestimmte Abfolge von Umweltpannen...
... und zufälligen Mutationen im Erbmaterial.
Einen bestimmten Zeitablauf für das Leben auf der Erde...
... in diesem Universum.
Daher lassen sich hier und heute dominierende Organismen...
... auf den Fisch zurückführen.
Es sind mehr Arten ausgestorben als heute existieren.
Durch eine geringfügige Abweichung hätten vielleicht...
... einige der ausgestorbenen Organismen überlebt und sich entfaltet.
Manchmal stellt sich eine seit langem für...
... ausgestorben gehaltene...
... Lebensform als noch existierend heraus.
Wie z.B. Der Quastenflosser.
31/2 Mrd. Jahre lang war Leben an Wasser gebunden.
Bis es in einem atemberaubenden Kraftakt...
... an Land gelangte.
Wäre es anders gelaufen...
... würde die dominierende Art noch im Ozean leben...
... oder hätte den Planeten längst mit Raumschiffen verlassen.
Von unseren Vorfahren, den Reptilien...
... kamen viele erfolgreiche Linien...
... wie die Dinosaurier.
Einige waren schnell, geschickt und intelligent.
Ein Welten- oder Zeitreisender...
... hätte ihnen vielleicht die besten Chancen gegeben.
Doch nach fast 200 Mio. Jahren waren sie plötzlich ausgelöscht.
Vielleicht hatte sich bei einem Meteoreinschlag...
... durch Staubwolken die Sonne verdunkelt...
... und die als Nahrung dienenden Pflanzen gingen ein.
Wann merkten Saurier wohl, dass etwas nicht stimmte?
Lhre Nachfolger stammten von denselben Reptilien ab.
Doch sie überlebten die Katastrophe, die ihre Cousins umbrachte.
Und wieder starben bestimmte Zweige aus.
Bei etwas anderen Ereignissen...
... wären diese Zweige wohl zur herrschenden Lebensform geworden.
Über die nächsten 40 Mio. Jahre wäre ein Besucher...
... von den kleinen Wesen nicht...
... groß beeindruckt, doch sie führten zu allen Säugetieren.
Einschließlich den Primaten.
Vor 20 Mio. Jahren hätte der Raum- und Zeitreisende...
... sie wohl für vielversprechend gehalten...
... klug, schnell, beweglich, gesellig und neugierig.
Lhre Vorfahren waren einstmals Atome in Sternen...
... dann einfache Moleküle, Einzeller...
... Polypen am Meeresboden...
... Fische, Amphibien, Reptilien, Spitzmäuse.
Dann kamen sie von den Bäumen herunter und standen aufrecht.
Lhr Gehirn wuchs enorm...
... sie entwickelten Kultur und erfanden Werkzeuge...
... und zähmten das Feuer.
Sie entdeckten Sprache und Schrift.
Sie betrieben Ackerbau.
Sie bauten Städte und schmiedeten Metall.
Und letztendlich machten sie sich auf den Weg zu den Sternen...
... woher sie 5 Mrd. Jahre vorher gekommen waren.
Wir sind Sternmaterie...
... die ihr Schicksal in die eigenen Hände genommen hat.
Der Webstuhl von Zeit und Raum...
... erzeugt erstaunliche Produkte aus Materie.
Unser Planet ist nur ein winziger Teil...
... des riesigen kosmischen Gewebes...
... ein sternenübersäter Stoff bisher ungenannter Welten.
Die Welten im Raum sind so unzählig...
...wie alle Sandkörner aller Strände der Erde zusammen.
Jede dieser Welten ist so wirklich wie unsere.
In jeder gibt es eine Folge von Vorfällen...
...Ereignissen und Begebenheiten, die ihre Zukunft beeinflussen.
Unzählige Welten, zahllose Momente...
...Unermesslichkeit von Raum und Zeit.
Auf unserem eigenen kleinen Planeten...
...ist augenblicklich ein historischer Scheideweg erreicht.
Was wir heute mit unserer Welt anstellen...
...wird durch die Jahrhunderte...
...weiterwirken und das Schicksal unserer Nachfahren prägen.
Es liegt durchaus in unserer Macht, unsere Zivilisation...
...und unsere Art zu zerstören.
Wenn wir vor Aberglauben...
...Gier oder Ignoranz kapitulieren...
...können wir unsere Welt in eine tiefere Finsternis stürzen...
...als die zwischen Antike und italienischer Renaissance.
Doch sind wir genauso in der Lage...
...Mitgefühl, Verstand, Technologie...
...und Wohlstand dafür einzusetzen...
...jedem Bewohner dieses Planeten...
...ein erfülltes Leben zu erlauben...
...unsere Kenntnis des Universums auszuweiten...
...und zu den Sternen zu reisen.
Unser Kosmos Nachtrag
In unserer Motorradszene...
...simulierten wir, wie sich die Landschaft...
...nahe der Lichtgeschwindigkeit darstellt.
Von dieser Szene angeregt hat Ping-Kang Hsiung...
...von der Carnegie Mellon Universität eine exakte...
...Computeranimation produziert.
So sähe es aus, wenn man mit normaler Geschwindigkeit...
... durch dieses rot-weiße Raster führe.
Und so sähe es bei annähernder...
... Lichtgeschwindigkeit aus.
Die Lichtgeschwindigkeit und Ausdehnung der Zeit...
...ist für uns erst in Jahrhunderten erfahrbar.
Und auch dann mag es zu langsam sein...
...um uns in unserer Lebenszeit zu einem fernen Ort...
...in der Galaxis und wieder zurück zu bringen.
Einige Jahre nach dem Abschluss von Unser Kosmos...
...nahm ich mir einige Zeit frei, um einen Roman zu schreiben.
Einen Roman über eine Reise...
...zum Zentrum der Milchstraße.
Ich wollte mir andere, uns weit überlegene Wesen...
...und Zivilisationen vorstellen...
...ohne dabei die Naturgesetze zu missachten.
Gab es, wenigstens im Prinzip, eine Möglichkeit unglaublich schnell...
...30.000 Lichtjahre zurückzulegen?
Ich fragte meinen Freund...
...Kip Thorne vom California Institute of Technology.
Er ist ein Experte auf dem Gebiet von Raum und Zeit.
Kip dachte eine Weile nach...
...und schrieb mir dann fast 50 Reihen von Gleichungen...
...aus denen hervorging, dass eine...
...hochentwickelte Zivilisation Wurmlöcher einrichten könnte...
...vorstellbar als Röhren durch die 4. Dimension...
...als direkte Verbindung von der Erde...
...zu einem Ort, ohne den Weltraum zu durchqueren.
So als würde man durch ein Wurmloch in einem Apfel kriechen.
Mir gefiel diese Vorstellung...
...und ich benutzte sie als Kernstück in Contact.
Solche Wurmlöcher durch den Raum...
...schienen mir zugleich Zeitmaschinen zu sein.
Die Idee habe ich dann auch in Contact benutzt.
Kip Thorne und seine Kollegen haben später nachgewiesen...
...dass solche Zeitreisen denkbar sind.
Sehen Sie hier.
Die Hauptfrage, der man nun nachgeht...
...ist, ob Zeitreisen konsequent, d.h. Mit der Wirkung als...
...Folge der Ursache durchführbar sind, und nicht umgekehrt.
Hat die Natur eingerichtet...
...dass man selbst mit einer Zeitmaschine...
...seine eigene Zeugung nicht verhindern kann?
Wenn solche Zeitreisen wirklich möglich sind...
...liegen sie in ferner technologischer Zukunft.
Vielleicht gibt es aber andere, höher entwickelte Wesen...
...die in die ferne Zukunft und Vergangenheit reisen...
...nicht zur Erde vor läppischen 40 Jahren, sondern eher...
...um den Tod unserer Sonne zu erleben...
...oder den Ursprung des Kosmos.