Science oder Fiction?
Weltall-Reisen: Könnten Wurmlöcher intergalaktische Abkürzungen sein?

Im neuen Blockbuster «Interstellar» reisen Astronauten rasch ans andere Ende des Weltalls. Der Weg führt durch ein Wurmloch. Gibt es diese Gebilde, die Albert Einstein aus seiner Theorie ableitete, wirklich?

Ulf Lüdeke
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Wo, bitte schön, geht es nun durchs Wurmloch? Matthew McConaughey (links) und sein Team reisen in einem Raumschiff durchs Weltall.

Wo, bitte schön, geht es nun durchs Wurmloch? Matthew McConaughey (links) und sein Team reisen in einem Raumschiff durchs Weltall.

HO

Es sind die hübschen Hände von Anne Hathaway und Matthew McConaughey, in die Christopher Nolan die Rettung der Menschheit legt. Der Erfolgsregisseur der Batman-Trilogie schickt die beiden Oscar-Preisträger für «Interstellar» mit einem winzigen Raumschiff durch ein Wurmloch, um in einer weit entfernten Ecke des Universums, die anders nie erreicht werden könnte, nach einem erdähnlichen Planeten zu suchen, der eine Zukunft verspricht.

Mit anderen Worten: Sie legen für den Bruchteil eines Wimpernschlags eine astronomisch lange Strecke zurück, für die man Tausende, Millionen Jahre bräuchte – selbst wenn man mit Lichtgeschwindigkeit reiste.

Ein erster Blick, was an verständlichen, wissenschaftlichen Fakten hinter diesen Gebilden steckt, wirkt eher verstörend. Niemand hat je ein Wurmloch direkt oder indirekt gesehen, niemand kann es künstlich erzeugen. Laut Relativitätstheorie kann sich zudem keine Materie schneller als Licht bewegen.

Wenig erhellend scheint darüber hinaus, dass Ein- und Ausgang dieser Gebilde von Schwarzen Löchern markiert werden, da sie zumindest rein physisch gesehen das exakte Gegenteil von Löchern sind: extrem massereiche Sterne, auf nur wenige Kilometer Durchmesser zusammenkollabiert und nur deshalb als Schwarzes Loch bezeichnet, weil ihre Materiedichte so unvorstellbar hoch ist, dass die Gravitation dieses Megazwergs nicht einmal mehr die Photonen des Lichts fortlässt.

Ein Wurmloch kommt selten allein

In den Wurmlöchern des Universums herrscht bereits seit langem dichter Verkehr von Zeitreisenden – zumindest auf Leinwänden. Christopher Nolans «Interstellar» ist nur der jüngste Film, in dem Wurmlöcher eine zentrale Rolle spielen. Auch in «Deep Space Nine» und in «Stargate» wird durch diese physikalischen Gebilde gereist. In «Thor» nutzen sogar die Götter die «Wurmloch-Abkürzung».

Wenn sich die Zeit krümmt

Dass Raum und Zeit sich nicht immer gleich zueinander verhalten, sondern für einen Beobachter von seiner Bewegung abhängen – genau diese absurd klingende These ist der erste Teil von Albert Einsteins Relativitätstheorie. Der zweite beschäftigt sich mit den Auswirkungen, welche die Gravitationskraft eines Körpers auf Zeit und Raum hat.
Es gibt zwei banale Beispiele, mit denen es Forschern schon vor längerem gelungen ist, mithilfe von hochgenauen Atomuhren diese frappierenden Auswirkungen zu beschreiben.

Sie wiesen nach, dass die Zeit während der Reise in einem Flugzeug messbar langsamer verläuft als auf der Erde. Auch auf einem Berg, auf dem die Gravitationskraft bereits etwas abgenommen hat, vergeht die Zeit langsamer als im Tal. Diese Erkenntnis wird heute sogar in GPS-Satellitensystemen mithilfe einer Korrektur der Funksignale berücksichtigt, um Fehler bei Positionsbestimmungen zu vermeiden.

Einstein beschrieb im ersten Teil seiner Relativitätstheorie auch eine einheitliche, nur schwer zu veranschaulichende vierte Dimension, die sich neben Höhe, Breite und Tiefe aus dem Raum selbst und der Zeit ergibt, die sogenannte Raumzeit.

Kurioserweise stiess das Genie aus Ulm ausgerechnet beim Versuch, die Nicht-Existenz von Schwarzen Löchern zu beweisen (was ihm nicht gelang), mit seinem Mitarbeiter Nathan Rosen auf eine Gleichung, dass diese Raumzeit durch extrem starke Gravitation gekrümmt werden kann (Raumzeitkrümmung). Unter bestimmten Voraussetzungen könnten demnach durch die extrem hohe Gravitation Anomalien im Gravitationsfeld entstehen, die reale, gespiegelte Räume vor einem Schwarzen Loch bilden. Räume, durch die Materie hindurchfallen könnte, um in einem winzigen Augenblick an einem weit entfernten Ort im All aus den gespiegelten Räumen eines anderen Schwarzen Lochs wieder herauszukommen, die Tausende oder Millionen Lichtjahre voneinander entfernt sind.

Dieser Tunnel, der zunächst Einstein-Rosen-Brücke getauft wurde, wird heute meist als Wurmloch bezeichnet und ist dem US-Physiker John Archibald Wheeler zu verdanken. Wheeler hatte sie zur theoretischen Vereinfachung so genannt, weil sie ihn an das Loch eines Wurms in einem Apfel erinnerte, der sich längs durch ihn hindurchgefressen hat. Der Wurm hat so zwei Punkte, an deren Stellen zwei Schwarze Löcher stehen könnten, auf kürzerem Wege miteinander verbunden, als wenn er über die Oberfläche, die hier für die gekrümmte Raumzeit steht, zur anderen Seite des Apfels gekrochen wäre.

Kosmologen diskutieren längst mehrere Modelle, wie diese Reisen durch Raum und Zeit ablaufen könnten – zumindest in der Theorie. Abgesehen vom hohen Spekulationsgrad der Machbarkeit einer solchen Reise für den Menschen gibt es vor allem eine Sache, die Forscher Kopfzerbrechen bereitet: Wurmlöcher, wird allgemein angenommen, brechen bei der geringsten Störung sofort in sich zusammen – wie etwa durch den Eintritt eines Raumschiffs.

Die Nebenrolle des Wissenschafters

Es war ein Doktorand von John Archibald Wheeler namens Kip Thorne, der eine Theorie entwarf, die ebenfalls sehr spekulativ ist, weil ebenfalls noch nicht nachgewiesen, jedoch seit 20 Jahren öfter als die meisten anderen debattiert wird: die Stabilisierung des Wurmlochs durch sogenannte «exotische Materie». Von dieser Materie nehmen Forscher wie Thorne an, dass sie aus negativer Masse besteht und daher eine negative Gravitation erzeugen müsste. Sie könnte die starke, zerstörerische Gravitation am Eingang des Wurmlochs, das ein paar Kilometer gross sein kann, aufheben und so die Öffnung des Wurmlochs stabil halten. Auf diese Art könnten Zeitreisen sowohl in die eine als auch in die andere Richtung zurück unternommen werden.

Für seine Rolle als Leinwand-Astronaut auf einer Wurmloch-Reise hat Matthew McConaughey in jedem Fall schon eine gewisse Erfahrung. 1997 spielte er nämlich in Robert Zemicks Hollywood-Film «Contact» einen prominenten Pastor, der auch als Freund der von Jodie Foster gespielten Astrophysikerin auftaucht, die erfolgreich und mit seiner geistigen Unterstützung den galaktischen Trip absolviert. Das Skript hatte Zemick nach dem gleichnamigen Roman des 1996 verstorbenen Carl Sagan geschrieben, der die Idee mit dem Wurmloch wiederum von seinem alten, engen Freund Kip Thorne bekommen hatte.

Thorne, mittlerweile 73 und emeritierter Professor für theoretische Physik am California Institute of Technology, ist auch derjenige gewesen, der Christopher Nolan für dessen nun anlaufenden Wurmloch-Thriller «Interstellar» mit wissenschaftlichem Rat zur Seite stand.

Und nicht nur das: Kip Thorne gelang mit einer Nebenrolle sogar etwas, was nach den ungeschriebenen Gesetzen von Hollywood höchst unwahrscheinlich ist: als Wissenschafter in Lichtgeschwindigkeit zum Schauspieler zu werden.