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FAQ 042 E-mail
Ist das 'Beamen' aus der Serie Star-Trek möglich?

Kurze Antwort für die Ungeduldigen: Die Physik sagt NEIN zum "Beamen". Das heißt, die Quantenmechanik scheint die Möglichkeit des Beamens ins Reich der Wunschträume zu verweisen.

Auch der Chinese Dr. Jian-Wei Pan, Gastprofessor am Physikalischen Institut der Rupert-Karls-Universität Heildelberg äußerte sich zu dieser Frage: "Es ist praktisch ausgeschlossen, daß durch die neu entdeckten Verfahren (siehe unten) Dinge oder gar Personen transportiert werden könnten".

Lt. Roger Penrose könnten Quanteneffekte für das menschliche Bewußtsein eine große Rolle spielen. Ein Kollaps der Wahrscheinlichkeitsverteilung wäre beim Beamen unumgänglich und könnte das Beamen dadurch auch theoretisch unmöglich machen.

 

Der Begriff "Beamen" ist ein eingedeutschtes Wort aus dem Englischen "(to) beam", was soviel heißt wie "strahlen" oder "ausstrahlen". In Spanisch haben wir diesen Begriff auch übernommen, dort heißt es: "beamear", y al "beaming" nennt man salopperweise "beameando". Die Real Academia de la Lengua Española wird natürlich damit nicht einverstanden sein, aus rein linguistischen Gründen. Aber wenn wir uns "Star-Trek-Freaks" untereinander so verständigen können, warum sollen wir nicht diesen Anglizismus weiter benutzen? In diesem Fall empfinde ich ihn nicht als Vergewaltigung unserer Sprache – das nur als Randbemerkung (siehe die 'Einleitung' zu meiner Website).

 

Im vorliegenden Fall (Star Trek) denken wir beim Beaming an Teleportation, Materietransmitter oder Ring-Transporter (Stargate), aber auch an das berühmte Philadelphia-Experiment (Tarntechnologie, Codename 'Rainbow'), das die US Navy in den frühen 40er Jahren des 20. Jahrhunderts angeblich durchgeführt haben soll. Bei dem eigentlichen Zweck dieses Experimentes scheiden sich die Geister: Die einen meinen, das Experiment wäre dazu gedacht, Schiffe unempfindlicher gegen die mit Magnetzündern arbeitenden Torpedos der deutschen U-Boote zu machen, die anderen behaupten, daß es dabei um die Entwicklung einer Antiradartechnologie ging. Die US Navy selbst dementiert die Existenz dieses Experimentes. Aber das ist ein anderes Thema.

 

Also, inwiefern ist es möglich, Materie zu teleportieren, d. h. sie von einem Punkt A zu einem weit entfernten Punkt B zu bringen, ohne die entsprechende Strecke "zu Fuß" zurückzulegen?

 

Seit es die Serie "Star Trek" das Licht der Welt erblickte (1966), träumt die Menschheit von der Möglichkeit, Personen oder massive Objekte zu teleportieren, aber die Angelegenheit ist kein Pappenstiel, und deshalb will ich zuerst folgendes feststellen und ganz klar zum Ausdruck bringen: Für die Konstruktion und den Bau eines solchen Teleportationssystems müßten wir mehr praktische und prinzipielle Probleme aus dem Weg räumen, als es uns lieb ist, denn an diesem Vorhaben müßten wir das ganze Spektrum der Physik und Mathematik, von der Informationstheorie über Quantenmechanik und Einsteins Beziehung zwischen Masse und Energie bis hin zur Elementarteilchenphysik beteiligen. Es führt kein Weg daran vorbei! – Für diejenigen Wissenschaftler, die sich damit ernsthaft beschäftigen ist das kein leichtes Unternehmen!

 

Beleuchten wir das Problem aus folgendem Winkel. Wir fragen uns zunächst: Was wird bzw. soll übertragen werden – Materie oder Bits, oder beide? Schon bei der ersten Hürde (Materie oder Bits) kämen wir ins Schleudern.

 

Trotzdem scheint dieser Traum mit dem von dem österreichischen Quantenphysiker Anton Zeilinger 1997 durchgeführten Experiment mit verschränkten Photonen etwas näher gerückt zu sein. (Ist das wirklich so?). In seinem Experiment werden Quantenzustände mit Hilfe einer sofortigen Zustandsänderung miteinander verschränkter Quantensysteme übertragen. Aber vorsicht: Das ist nicht das "Beamen" aus der Serie Star-Trek.

 

Das klingt sehr aufregend, die Idee der Teleportation (Beamen) ist jedoch nicht neu. Es war auch nicht der Schöpfer von Star-Trek, Gene Roddenberry, der aus Budgetgründen sich das Beamen als instantane Transportform von Menschen einfallen ließ. In dem Film "Die Fliege" von Kurt Neumann (1958) nach einer Erzählung von George Langelaan (1957) kommt die Teleportation auch in die Szenerie. Aber offensichtlich war das auch nicht die Geburtsstunde der Teleportation, sondern der Pionier des Beamens (Transmitters) war – so viel ich weiß – der Brite Fred T. Jane am Ende des 19. Jahrhunderts mit seiner Erzählung "To Venus in five Seconds".

 

Seit Anton Zeilingers Experiment 1997 wurden viele Versuche durchgeführt, um den Quantenzustand eines Photons zu teleportieren. Ich möchte auf einen wichtigen Aspekt hinweisen: Die sogenannte Quanteteleportation überträgt nicht Informationen oder gar Gegenstände überlichtschnell, sondern sie erlaubt uns, Quantenzustände (nicht das Photon selbst!) zu übertragen, ohne sie dabei durch einen Meßvorgang gleichzeitig zu verändern. Diese Versuche könnten die Entwicklung von zukünftigen Quantencomputern vorantreiben. Eine letzte Bemerkung: Die Quantenteleportation erlaubt es nicht, einen Quantenzustand zu kopieren, d. h. der teleportierte Zustand ist nach der Übertragung auf der Senderseite nicht mehr rekonstruierbar.

 

Wie funktioniert denn das Beamen bei Star-Trek?

Der Vorgang des Beamens im Star-Trek-Universum läuft – laut Technikdesigner von Star-Trek – in fünf Phasen ab:

 

1. Diagnose

Sämtliche wichtigen Systeme werden auf Fehlfunktionen überprüft.

 

2. Zielscan und Koordinatenerfassung

Die Zielkoordinaten für die Teleportation werden in das Transportersystem einprogrammiert. Die Zielscanner überprüfen die Entfernung und die relative Bewegung bezüglich des Zielortes.

 

3. Energieauslösung und anschließende Dematerialisation

Um die zu beamende Person wird ein sogenannter ringförmiger Sperrstrahl errichtet. Die sogenannten Phasentrasitionsspulen des Transportersystems wandeln die Person in einen subatomar unverbundenen Materiestrom; gleichzeitig nehmen die Molekularbildscanner das Quantenauflösungsmuster der teleportierten Person auf.

 

4. Zwischenspeicherung im Musterpuffer

Die Zwischenspeicherung des Materiestroms findet im Musterpuffer statt, bis Dopplerkompensatoren die relative Bewegung zwischen Emitterphalanx und Zielort ausgeglichen haben.

 

5. Übertragung des Materiestromes (das eigentliche Beamen)

Der Materiestrom wird an eine der Transporter-Emitterphalanxen an der Außenseite der Enterprise übertragen. Von da aus wird der Materiestrom – wieder eingeschlossen in einen ringförmigen Sperrstrahl – zum Zielpunkt des Transportes gesendet. Die Rematerialisation der Person wird anschließend über den ringförmigen Sperrstrahl eingeleitet, in dem es bei den Phasentransitionsspulen und Molekularbildscannern zur Funktionsumkehr kommt.

 

Daß die Technikdesigner von Star Trek sich eine Reihe von Sicherheitssystemen für den Teleportationsvorgang (Beamen) einfallen ließen, ist ja klar.

 

Die Beschreibung dieser fünf Phasen hört sich sehr aufregend und beinah einleuchtend an, aber leider kann der Vorgang des Beamens nich so laufen, denn hierbei ergeben sich drei scheinbar unlösbare Probleme:

 

1. Problem: Die gewaltige für das Beamen notwendige Energiemenge – Die Star-Trek-Experten wollen die zu beamende Person bis hinunter zur subatomaren Ebene (mit "subatomar" meinen sie die Protonen-, Neutronen-, Elektronen-, oder gar die Quark-Ebene?) zerlegen. Unglücklicherweise geht das nicht ohne einen Energieaufwand astronomischen Ausmasses.

 

2. Problem: Speicherung von einer gigantischen Informationsmenge, die zur Beschreibung des Zustandes der zu beamenden Person nötig ist. Das Transfermuster eines Menschen würde laut Lawrence M. Krauss ('Die Physik von Star Trek') 1028 Kilobyte Speicherplatz benötigen. Diese Information kann man nicht einfach auf einer Festplatte – so groß sie auch immer auf diesem Planeten sein möge – speichern

 

3. Problem: Die Heisenbergsche Unschärferelation. Was das ist, wissen Sie ja.

 

Unter diesen niederschmetternden Gesichtspunkten und in Anbetracht der Aussagen von Jian-Wei Pan und Roger Penrose müssen wir uns wohl – zumindest zur Zeit – mit der bitteren Realität abfinden: Das Beamen bzw. die Teleportation von Personen/Objekten wird noch ein Traum bleiben, den wir uns nicht so schnell erfüllen werden.

 


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