Star Trek Into Darkness
Spock und Captain Kirk aus dem letzten "Star Trek"-Film "Into Darkness" | Foto: © Paramount Pictures

06.01.2016

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25. Okt 2016

Barbara Kotzulla

Promis & Interviews

Beam me up: So real ist Star Trek!

Physiker und "Trekkie" Metin Tolan im Interview

Star Trek nimmt als einzige Serie die Physik ernst

UNICUM: Herr Tolan, können Sie sich noch daran erinnern, wann Sie das erste Mal mit "Star Trek" in Berührung gekommen sind?
Metin Tolan: Ja, damals als Kind. Ich bin ja 1965 geboren. Als die ersten Folgen in den 70er-Jahren des letzten Jahrhunderts im ZDF ausgestrahlt wurden, saß ich vor dem Fernseher. Mich hat Wissenschaft zwar schon damals interessiert, aber die ganze Technologie dahinter habe ich natürlich mit 8 oder 9 Jahren noch nicht verstanden. Dafür habe ich die Raumschiffe aus Lego nachgebaut.

Gab es einen "Aha"-Moment, in dem Ihnen klar geworden ist, dass es sich als Physiker lohnt, sich mit Star Trek zu beschäftigen?
Ich habe mich 1993 das erste Mal damit wissenschaftlich auseinandergesetzt, nachdem ich in der Fachzeitschrift "Physical Review Letters" eine Veröffentlichung über Quantenteleportation gelesen habe. In Star Trek bezeichnet man das als Beamen. Mir ist da sehr stark aufgefallen, dass die Formulierungen und die Technik in der Serie sehr gut umgesetzt sind. Ab da habe ich immer sehr genau geguckt, was die so treiben.

Die Fachgespräche auf der Brücke der Enterprise sind also mehr als nur Floskeln, die sich gut anhören sollen?
Definitiv. Von Anfang an war Star Trek die einzige Science-Fiction-Serie, die sich ernsthaft darüber Gedanken gemacht hat, wie wir uns vernünftig durch das Universum bewegen können. Um so riesige Distanzen zu überbrücken, muss man auf der einen Seite den Antrieb, auf der anderen Seite den Faktor Zeit berücksichtigen. Mit dem Warp-Antrieb bietet Star Trek eine Lösung an – eine, die es nirgendwo anders gibt. Natürlich will man mit einer Serie Geld verdienen, aber solche Details zeigen, dass die Macher von Beginn an die Physik halbwegs ernstgenommen haben. Man hätte auch stumpf durch das Weltall fliegen können, das funktioniert ja bei Star Wars wunderbar. Das ist für mich hochgradig bemerkenswert.


metin Tolan star Trek

UNICUM Experte Metin Tolan

Prof. Dr. Metin Tolan ist am Lehrstuhl Experimentelle Physik an der Technischen Universität Dortmund tätig. Daneben veröffentlicht er immer wieder spannende Bücher wie etwa "Geschüttelt, nicht gerührt" über die Physik in James-Bond-Filmen. In seiner aktuellen Veröffentlichung "Die STAR TREK Physik" (s. Buchtipp unten) nimmt der renommierte Wissenschaftler und "Professor des Jahres"-Juror die beliebte Science Fiction-Serie unter die Lupe.


Der Warp-Antrieb und das Beamen sind kaum realisierbar

In ihrem Buch gehen Sie auf viele Aspekte ein: Von Warp-Antrieb über Beamen bis hin zur künstlichen Intelligenz – haben Sie ein Lieblingsthema, mit dem Sie sich besonders gerne beschäftigt haben?
Ich finde die Fülle der Themen spannend. Mein Lieblingskapitel ist allerdings das, was den Titel des Buches ausmacht: "Warum die Enterprise 158 Kilo wiegt". In einer Szene der Serie wird die Enterprise mit einer bestimmten Kraft beschleunigt – dadurch konnte man ausrechnen, wie schwer sie sein müsste. Ausnahmsweise haben die Macher hier einen Fehler bei der Angabe gemacht.

Gab es eine Star Trek-Folge, die sie so verblüfft hat, dass sie direkt die Daten überprüfen mussten?
Eine Folge, die mich besonders verblüfft hat, stammt aus der fünften Staffel von "Star Trek: Raumschiff Voyager": Captain Janeway wird an Bord eines Schiffs gebeamt und muss sich einem kleinen Quiz stellen, um ihre Identität zu beweisen. Ihr wird dabei unter anderem die Frage gestellt: "Was ist die Schwelle des H2-Moleküls"? Ihre Antwort: 14,7 Elektronen-Volt. Als ich es erste Mal gehört habe, konnte ich das gar nicht glauben. An der Universität lernen unsere Studierenden in der Quantenmechanik-Vorlesung eine ganz andere Zahl – Sie könnten einen Studenten nachts um 3 aufwecken und bekämen die richtige Antwort, so sehr geht diese Zahl ihnen quasi ins Rückenmark. Die Ionisierungsenergie von Wasserstoff liegt nämlich bei 13,6 Elektronenvolt – aber Janeway sagt 14,7. Zuerst habe ich gedacht, dass es sich wie so oft um einen Übersetzungsfehler handelt, doch auch im englischen Original ist das ihre Antwort. Ich habe dann ein ganzes Wochenende gerechnet und Bücher gewälzt. Und tatsächlich: Star Trek lag richtig. Ein Wasserstoff-Molekül besteht aus zwei Atomen. Wenn sich diese beiden Atome unter UV Lichteinwirkung trennen, dann benötigt man dafür  eine Energie von 4,5 Elektronenvolt. Aber ein Wasserstoff-Atom muss sich nach der Trennung wegen der Drehimpulserhaltung in einem sogenannten angeregten Zustand befinden. Für diesen angeregten Zustand werden 10,2 Elektronenvolt benötigt. 10,2 und 4,5 sind 14,7 – genau wie in der Serie genannt. Den Begriff "Schwelle des H2-Moleküls" gibt es eigentlich nicht in der Physik, aber es ist tatsächlich so. Dieses Spezialwissen muss irgendwer in Star Trek eingebaut haben – Respekt, da muss ich den Hut ziehen. Aber ich war auch superstolz, dass ich das ausgerechnet habe (schmunzelt).

Sie sagen, dass die Warp-Technologie und das Beamen technisch mit hoher Wahrscheinlichkeit nie umgesetzt werden.
Das Positive zuerst: Diese Technologien verstoßen nicht gegen physikalische Gesetze – und, alles was nicht gegen physikalische Grundgesetze verstößt, ist theoretisch möglich. Aber: für den Warp-Antrieb benötigen wir 20-mal die Energie unserer Sonne. Wir haben allerdings nur eine Sonne und diese hat bislang lediglich 3 Promille ihrer Energie abgegeben. Daher erscheint die praktische Umsetzung unwahrscheinlich. Ähnliches gilt für das Beamen: Wenn sie mich jetzt hier auflösen würden, wäre das vergleichbar mit einer gigantischen Atomexplosion.


Star Trek XI


Wir sind nicht alleine im Weltall

Wird es der Menschheit also nie gelingen, das Weltall zu bereisen?
Wir schicken bereits Sonden von der Erde weg – im letzten Jahr gab es beispielsweise fantastische Bilder vom Pluto. Diese Raumsonde ist extrem weit draußen, Milliarden Kilometer von der Erde entfernt. Das Problem ist nur, dass das Universum noch viel größer ist: Bis zum nächsten Stern, um den sich wieder Planeten bewegen könnten, braucht diese Sonde 55.000 Jahre. Ich glaube allerdings daran, dass wir irgendwann Raumschiffe bauen können, die Bruchteile der Lichtgeschwindigkeit erreichen. Dazu müssen wir allerdings die Kernfusion zäumen. Wenn man Kernfusionsanlagen so verkleinern könnte, dass man sie in Antriebe einbauen könnte, dann wäre es möglich, 10 bis 20 Prozent der Lichtgeschwindigkeit zu erreichen. So würde es nur 20 bis 40 Jahre bis zum nächsten Stern dauern. Man muss dann zwar ein Riesen-Raumschiff bauen und die Menschen versorgen, aber es scheint in ferner Zukunft doch erreichbar. Für eine Reise ins Weltall müsste aber eigentlich erst eine andere Utopie, die in Star Trek bereits Wirklichkeit geworden ist, erfüllt werden: Die Utopie, dass die Menschheit auf der Erde alle anderen Probleme gelöst hat. Denn in ein solches Projekt, müssen wir unsere gesamte Kraft investieren. Das wird man schon tun müssen, um überhaupt zum Mars zu fliegen.

Ein schönes Stichwort: Was halten Sie von dem niederländischen Projekt "Mars One", das bis zum Jahr 2027 Menschen auf den Mars bringen und dort Kolonien errichten will?
Das ist ja ein reines Showprojekt. Mars One ist verwerflich, es geht dabei nicht um die Wiederkehr der Menschen. Man will einfach nur jemanden auf den Mars bringen, der dort ganz jämmerlich stirbt. Mal ganz ehrlich: Wer soll denn da eine Kolonie aufbauen? Wir sind gerade mal in der Lage, ein paar kleine Roboter abzusetzen und jetzt bauen die da ganze Städte – das ist völlig absurd. Mars One ist so unseriös, dass es sich gar nicht lohnt, sich darüber zu unterhalten. Lassen Sie uns lieber über Missionen reden, die viel erfolgreicher sind: Bedenken Sie etwa die ganzen Planeten, die man in der Zwischenzeit in anderen Systemen entdeckt hat. Es ist mittlerweile wissenschaftlich bewiesen, dass unsere Erde ein völlig normaler Himmelskörper ist. Also keine Ausnahme, wie wir immer denken. Das Universum bringt an Planeten so ziemlich alles Mögliche hervor – und sogar Sachen, die wir uns gar nicht vorstellen können. In anderen Worten: Das  Star Trek- Universum mit den galaktisch-vielen Welten ist Realität. Das wissen wir dank der zahlreichen Weltraummissionen, die Daten aus der Milchstraße auffangen. Solche Projekte haben ein viel größeres Entdeckungspotential als einen Menschen auf den Mars zu bringen. Der kratzt dann da ein wenig im Sand rum und wird dann geschwächt wieder nach Hause gebracht. Das ist jetzt nicht so interessant. Viel prickelnder wäre es doch, wenn wir herausfinden würden, dass es da draußen noch andere gibt. Davon sind wir gar nicht mehr so weit entfernt. Das ist die eigentliche Sensation.

Wir sind also definitiv nicht alleine im Weltall …
Ich bin jetzt 51 Jahre alt und ich bin mir sicher, dass ich es eher erleben werde, dass Lebensspuren auf einem anderen Planeten entdeckt werden als das ich es erlebe, wie tatsächlich jemand auf den Mars geschickt wird.

"Vor Aliens hätte ich Angst"

Und mit den Aliens nehmen wir dann Kontakt auf?
Naja, wir werden natürlich keine Bilder von außerirdischem Leben empfangen, das ist unwahrscheinlich. Es geht eher darum, dass wir mit feinen Instrumenten die Verhältnisse auf weit entfernten Planeten messen können. Wenn wir dort in der Atmosphäre Zusammensetzungen entdecken, die nicht durch natürliche chemische Prozesse entstehen können, dann können wir von lebenden organischen Materialen ausgehen. Für richtige Funksprüche sind aber die Distanzen zu groß. Ein Funksignal zu einem Planeten in der Nähe von Alpha Centauri würde zum Beispiel 4 Jahre brauchen, die Antwort noch einmal so lange.

Dennoch ist es irgendwie eine gruselige Vorstellung, dass es da draußen richtige "Aliens" geben kann.
Ja, denn stellen Sie sich einmal vor, dass diese ganzen Ufo-Sichtungen stimmen. Das würde bedeuten, dass diese Leute die gigantischen Entfernungen im Universum wirklich überbrücken können. Die müssten so viel mehr wissen als wir – vermutlich würden sie uns fast nicht als intelligente Lebensform wahrnehmen. Und was wir mit vermeintlich "primitiveren" Lebensformen gemacht haben ist ja bekannt. Von einer Spezies wie uns möchte ich nicht entdeckt werden – denn friedliche Erkundungen gab es in der Geschichte der Menschheit noch nie. Vor Aliens hätte ich Angst.


Star Trek Zorn des Khans


"All unsere Studierenden wollen zu Beginn ihres Studiums Astrophysiker werden"

Haben Sie das Gefühl, dass durch Filme wie "Der Marsianer" oder "Interstellar", aber auch Serien wie z.B. Big Bang Theory das Interesse an Astrophysik bei der jüngeren Zielgruppe gestiegen ist?
Ja, aber dieser Bereich der Physik braucht im Prinzip keine größere PR. Ich kenne eigentlich niemanden, der sich nicht für das Universum interessiert. Und all unsere Studierenden wollen zu Beginn ihres Studiums Astrophysiker werden. Ich wollte das ja auch. Man lernt erst später, dass die Physik noch andere spannende Seiten zu bieten hat.

Sie geben seit 15 Jahren Seminare zur Physik in Star Trek – hat schon einmal einer ihrer Studierenden eine entscheidende Gleichung gelöst, auf die sie nicht gekommen sind?
Da gab es mal einen sehr schönen Fall: Auch bei Star Trek kommen sogenannte Neutrinos vor, sehr seltsame Elementarteilchen, die extrem schwer nachzuweisen sind – aber es gibt sie. In diesem Moment gehen etwa Milliarden von Neutrinos durch Ihren Körper. Aber das ist egal, denn sie bleiben nicht hängen. Bei Star Trek kann nun aber der Android Data mit einem winzigen Detektor Neutrinos nachweisen, da macht es die ganze Zeit "Klackklackklack". Zum Vergleich: Unsere derzeitigen Neutrino-Detektoren sind mehrere Quadratkilometer groß! Einer meiner Studenten hat dann ausgerechnet, was im allergünstigsten Fall von Datas Detektor angezeigt werden würde. Nach seinen Berechnungen würde dieser nur einmal in 5 Tagen "Klack" machen. So sind halt die Naturgesetze. Solch quantitative Rechnungen finde ich gut.

Meine letzte Frage: Haben Sie eine Lieblingsfigur aus Star Trek?
Natürlich habe ich eine Lieblingsfigur – und das wird Sie auch nicht überraschen, welche. Raten Sie mal …

Ich tippe auf Spock oder Data!
Spock – das ist irgendwie klar. Das ist eine geniale Figur. Star Trek hat meiner Ansicht den Erfolg auch dieser Figur zu verdanken. Dieses Fremdartige, das  Spock in die Serie gebracht hat, auch mit seinem Aussehen und Verhalten, das hat die Serie erst zudem gemacht, was sie ist.


Star Trek PhysikUNICUM Buchtipp

Die STAR TREK Physik

Metin Tolan

Piper Verlag, Mai 2016

Mehr unter www.piper.de

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