Überlichtgeschwindigkeit

Superluminar bedeutet schneller als Licht. Seit einigen Jahren werden im Universum Jets beobachtet, die sich superluminar von Ihrem Ursprungsort entfernen. In der Universität Köln und mittlerweile mehrfach durch andere überprüft, wurde nachgewiesen das es beim Tunneln von Photonen zu superluminaren Geschwindigkeiten kommen kann. Die Interpretation dieser Beobachtungen ist sehr kontrovers.

Einstein machte in seiner speziellen Relativitätstheorie die Annahme das sich Objekte mit einer von null verschiedenen Ruhemasse nicht schneller als das Licht bewegen können. Superluminare Geschwindigkeiten sind aber durch seine Theorie nicht kategorisch ausgeschlossen. Theoretisch existiert ein superluminares Teilchen, das Tachyon, welches sich ausschliesslich superluminar bewegt. Da es jedoch nicht mit unserer Welt wechselwirkt, können wir es weder direkt beobachten noch nachweisen.

Im Weltall hat man einige superluminare Jets entdeckt. Die Bewegung eines solchen Systems auf uns zu könnte beobachtete Geschwindigkeiten bis zur zweifachen Lichtgeschwindigkeit erklären. Der Jet in der Galaxy M87 bewegt sich aber mit sechsfacher Lichtgeschwindigkeit. Weitere superluminare Jets können bei den Quasaren 3C345 und 3C273 beobachtet werden.

In der Universität zu Köln wurde der Effekt des superluminaren Tunnelns von Mikrowellenphotonen als erstes nachgewiesen und ist mittlerweile durch andere Gruppen nachgeprüft und bestätigt. Experimente mit Photonen anderer Wellenlänge, insbesondere mit sichtbarem Licht, haben stattgefunden und die Beobachtungen wurden auch hier bestätigt. Paradoxerweise wird in allen Experimenten festgestellt das sich eine superluminare Geschwindigkeit dann einstellt, wenn sich zwischen der Quelle und dem Detektor eine Barriere befindet welche die Photonen erst überwinden (durchtunneln) müssen. So Tunneln Mikrowellen mit mehrfacher Lichtgeschwindigkeit durch viel zu kleine Hohlleiter, die eigentlich ein Widerstand für diese Photonen sein sollten.

Können wir damit in der Zeit zurückreisen ?

Die allgemeine Meinung ist das superluminare Bewegung uns in der Zeit zurückführt. Dies basiert jedoch darauf das im Einsteinschen Universum Beobachter an verschiedenen Orten ihre Uhren mittels Lichtsignalen aufeinander abstimmen. Reist ein Signal schneller als das Licht so "überholt" es das Eichsignal und ein Beobachter beobachtet das Ereignis früher als es eigentlich stattgefunden hat.

Machen wir ein Gedankenexperiement unter der Annahme wir könnten mit einer Rakete schneller als das Licht fliegen, lassen die Relativitätstheorie außen vor, die uns einen Streich mit unseren angenommenen Zeitabschnitten spielen könnte und gehen zum einfachen Newtonschen Weltbild zurück (ohne dieses jedoch als das Richtige anzuerkennen).

Suchen wir uns nun einen beliebigen Ort in 10 Lichtminuten Entfernung, setzen uns in unsere Rakete und fliegen, unter Vernachlässigung notwendiger Beschleunigungszeiten, diesen Ort mit fünfacher Lichtgeschwindigkeit an. Wir erreichen unser Ziel also in 2 Minuten. Nun schauen wir auf unsere Flugbahn zurück und können 8 Minuten lang verfolgen, wie eine Rakete rückwärts bis zur Erde fliegt sich mit der dort seit 8 Minuten stehenden Rakete vereinigt und (vielleicht mit einem kleinen Puff) verschwindet.

Klingt paradox, ist es aber im Grunde nicht. Wir haben gesehen, dass wir eine gewisse Zeit benötigen einen entfernten Ort anzusteuern. Wir sind nicht in der Zeit zurückgeflogen, haben jedoch unsere Historie von einem anderen Standpunkt aus sehen können.

Licht ist losgelöst und unabhängig von unserer Rakete. Es wird beständig von der Rakete reflektiert und durch eigene Leuchtquellen abgegeben und breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit aus. Unsere Rakete ist jedoch schneller als das Licht und deshalb überholen wir ständig die Photonen die wir abgeben. Bleiben wir stehen, holen uns diese Photonen wieder ein und wir können unsere die Historie sehen. Da uns erst die Photonen erreichen, die näher zu uns emittiert wurden, sehen wir unsere Flugbahn rückwärts.

Anstatt unserer Flugbahn können wir auch die Erde betrachten. Wir können dort die letzen 8 Minuten der Startvorbereitungen verfolgen. Sehen ihn also zum zweiten mal.

Zusammengefasst sehen wir uns also dreifach:

Die Realität der Rakete, in der wir uns befinden
Die Rakete, die von unserer Position aus rückwärts bis zur Startrampe fliegt
Die Startvorbereitungen auf der Erde

Angenommen wir hätten eine Gefahr entdeckt, könnten wir uns nun selber warnen, da wir unsere Startvorbereitungen sehen können. Nein! Wir wissen das seit unserem Start 2 Minuten vergangen sind. Senden wir jetzt eine Botschaft zurück, so benötigt auch diese 2 Minuten die Erde zu erreichen und träfe 4 Minuten nach unserem Start (den wir dann immer noch nicht beobachtet haben) auf der Erde ein. Fakt ist, zu keinem Punkt können wir uns warnen, da alles Vergangenheit ist und wir nur zwei Echos sehen auf die wir keinen Einfluss haben. Die Photonen agieren hier ein wenig wie das Filmmaterial eines Films; Obwohl der Schauspieler verstorben sein mag, den Film können wir immer noch sehen.