Das schnellste jemals von Menschen geschaffene Objekt ist die 1977 gestartete Raumsonde Voyager 1, die gegenwärtig mit 62000 Kilometer pro Stunde unser Sonnensystem verlässt. So beeindruckend diese Geschwindigkeit erscheint – verglichen mit der Vakuum-Lichtgeschwindigkeit c (299792,458 Kilometer pro Sekunde) ist dies Schneckentempo: Es beträgt nicht einmal 0,006 Prozent von c. (Protonen wurden am Fermilab in Batavia, Illinois, immerhin schon auf 99,999946 Prozent von c beschleunigt.) c ist nach Albert Einsteins Spezieller Relativitätstheorie nicht nur eine universelle Naturkonstante, sondern auch die Grenzgeschwindigkeit für Materie. Denn man bräuchte unendlich viel Energie, um eine Masse auf c zu beschleunigen. Dennoch gibt es Schlupflöcher und Ausnahmen:
• Die Relativitätstheorie verbietet nicht die Existenz überlichtschneller Teilchen, Tachyonen genannt (siehe nächster Artikel).
• Sie ist auch vereinbar mit Quanteneffekten. Dabei können sich Quantenzustände instantan, also in Nullzeit, ausbreiten (Nichtlokalität) – was beim „Beamen” ausgenutzt wird (bild der wissenschaft 7/1998, „Telepathische Teilchen”). Dies darf jedoch nicht mit dem überlichtschnellen Transport von Materie wie bei „ Star Trek” verwechselt werden. Außerdem lassen sich durch Quantentunnel-Effekte scheinbar Signale mit einem Mehrfachen der Lichtgeschwindigkeit übertragen (bild der wissenschaft 8/1997, „ Stürzt Einsteins Dogma?”). Und in einem physikalisch angeregten Lasermedium bewegen sich Quasipartikel überlichtschnell, ähnlich wie Phononen und Polaritonen in Festkörpern. Doch dies widerspricht dem Relativitätsprinzip nicht, da Informationen und kausale Wechselwirkungen sich auch hier nicht überlichtschnell ausbreiten oder nutzen lassen.
• Nur wenn die Raumzeit „flach” ist, lässt sich die Spezielle Relativitätstheorie global anwenden, andernfalls bloß lokal – also über Bereiche, die annähernd flach sind. So ist ein Quadrat als Tangente zu einer Kugel eine gute Näherung zur Geometrie der Kugeloberfläche, wenn das Quadrat sehr klein ist im Vergleich zum Radius der Kugel. Tatsächlich können sich Objekte überlichtschnell voneinander entfernen, wenn sich der Raum zwischen ihnen ausdehnt. Das tun Galaxien an gegenüberliegenden Seiten des Himmels auch heute. Und im ersten Sekundenbruchteil nach dem Urknall hat sich vermutlich der gesamte Weltraum überlichtschnell aufgebläht – Kosmologen sprechen von einer „ Inflation” (bild der wissenschaft 12/2001, „Modell Klassik”). Trotzdem gilt die Spezielle Relativitätstheorie lokal auch hier, das heißt Teilchen mit Ruhemasse können nie einen Lichtstrahl einholen. Eine Analogie sind Käfer, die über ein Gummituch krabbeln: Wird das Tuch auseinander gezogen, können sich die Käfer mit beliebiger Geschwindigkeit voneinander entfernen – aber keiner von ihnen bewegt sich schneller als ein Lichtstrahl.
• Künstliche Manipulationen der Raumzeit ermöglichen Schlupflöcher für überlichtschnelle Reisen: Lichtsignale lassen sich zwar in einem fairen Rennen nicht überholen, aber mit einer Abkürzung kann man sie doch überlisten. Wurmlöcher, Warp-Antriebe und Krasnikov-Röhren sind solche Abkürzungen.
Rüdiger Vaas
