"Tachyonen sind hypothetische Teilchen, die sich immer schneller als die Lichtgeschwindigkeit fortbewegen. Einstein zeigte, dass solche Teilchen eine Kommunikation in die Vergangenheit ermöglichen würden, was alle möglichen Probleme mit einer Grundregel des Universums aufwirft. Obwohl Physiker nicht bewiesen haben, dass Tachyonen nicht existieren können, gibt es guten Grund zu der Annahme, dass dies nicht der Fall ist.
Die Barriere, dass nichts mit Masse sich mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen kann, ist nicht nur ein Ausdruck der Begrenztheit der Technik oder ein Ausdruck mangelnder Vorstellungskraft. Es ist in die Gesetze des Universums eingebrannt, wie sie in Einsteins spezieller Relativitätstheorie zum Ausdruck kommen.
Angenommen, Sie möchten schneller als mit Lichtgeschwindigkeit reisen. Du startest aus der Ruhe und gibst dir einen kleinen Schubs. Da Sie Masse haben, muss Ihr Stupser ein wenig Trägheit überwinden, um Sie in Schwung zu bringen, aber Sie kommen schließlich in Schwung. Sie zünden zum Beispiel eine Rakete an und heben ab.
Aber sobald Sie das Startplatz verlassen haben, hören Sie nicht auf. Sie haben einen superfortschrittlichen Motor, der es Ihnen ermöglicht, weiter zu pushen, wodurch Sie weiter beschleunigen können. Bei Geschwindigkeiten, die viel niedriger als die Lichtgeschwindigkeit sind, macht alles Sinn: Für jede Sekunde, in der Sie Ihre Motoren starten, erhalten Sie die gleiche Beschleunigung und den gleichen Geschwindigkeitsschub.
Aber wenn Sie sich der Lichtgeschwindigkeit nähern, passiert etwas Lustiges. Die gleiche Menge an Energie, die in Ihre Motoren gesteckt wird, gibt Ihnen immer weniger Beschleunigung, sodass Sie weniger Geschwindigkeit für Ihr Geld bekommen. Obwohl Sie Ihre Motoren auf die Spitze treiben, nähern Sie sich der Lichtgeschwindigkeit, erreichen sie aber nie. Irgendwann wird dir klar, dass Sie unendlich viel Energie in ihre Motoren stecken müssen, um Lichtgeschwindigkeit zu erreichen – Energie die Sie nicht haben.
Das Problem dabei ist, dass Energie Masse ist, wie durch E = mc^2 gegeben. Je schneller man sich bewegst, desto mehr kinetische Energie hast man, was bedeutet, dass man buchstäblich schwerer wird, je schneller man sich bewegt. Wenn Sie sich der Lichtgeschwindigkeit nähern, geht Ihre Masse ins Unendliche, sodass Sie unendlich viel Raketenkraft benötigen, um die Lichtgeschwindigkeit zu erreichen.
Der Tachyon-Workaround
Aber diese Regeln gelten für Objekte mit einer Masse, die unterhalb der Lichtgeschwindigkeit beginnt. Masselose Objekte, wie Licht selbst, bewegen sich automatisch mit Lichtgeschwindigkeit, ohne jemals langsamer oder schneller zu werden. Aufbauend auf jahrzehntelangen Arbeiten schlug der Physiker Gerald Feinberg 1967 eine neue Teilchenklasse vor: Objekte mit "imaginärer Masse". ("Imaginär" bezieht sich hier auf den mathematischen Begriff für die Quadratwurzel von -1.) Diese Teilchen, die er Tachyonen nannte, würden sich niemals langsamer als mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen. Tatsächlich wären sie gezwungen, immer über Lichtgeschwindigkeit zu gehen, und hätten genauso große Schwierigkeiten, auf Lichtgeschwindigkeit abzubremsen, wie wir versuchen, darauf zu beschleunigen.
Feinberg war nicht der Erste, der über lichtschnellere Teilchen nachdachte, aber er war derjenige, der unser Wort für sie prägte. Einstein spielte mit dem Gedanken, fand aber heraus, dass solche Teilchen gegen eine zentrale Regel des Universums verstoßen: die Kausalität.
Kausalität ist so grundlegend, dass sie allem zugrunde liegt, was wir über die Funktionsweise des Universums verstehen. Einfach gesagt besagt Kausalität, dass Ursachen vor Wirkungen kommen müssen. Ich muss dir eine SMS schreiben, bevor dein Telefon piept, ich muss mir ein Stück Käse in den Mund stecken, bevor ich es essen kann, und so weiter.
Das verursacht Ärger
Aber Tachyonen sind in der Lage, die Kausalität zu verletzen. Um zu sehen, wie das geht, machen wir ein kleines Gedankenexperiment. Ich sitze auf der Erde, während Sie draußen im Universum ein großes Abenteuer erlebst. Ich möchte Ihnen ein Signal mit Tachyonen senden, also zünde ich meinen Tachyon-Sender und gebe eine Nachricht ab.
Aus meiner Sicht rasen die Tachyonen schneller als Lichtgeschwindigkeit von mir weg in deine Richtung. So weit, ist alles gut.
Wenn Sie vollkommen still stehen, wird Sie das Tachyon schließlich in kürzerer Zeit erreichen, als es für Licht dauern würde, dorthin zu gelangen. Sie könnten den Tachyon nicht kommen sehen, bis es Sie bereits passiert hat, was immer noch keine große Sache ist. Wenn Sie ein Teleskop auf mich gerichtet hätten, würden Sie das Tachyon empfangen, bevor Sie das Bild von mir sehen, das den Knopf drückt, um es zu senden. Neugierig, aber immer noch kein großes Problem.
Das Problem tritt auf, wenn Sie anfangen, sich zu bewegen. In der Relativitätstheorie stehen Sie aus Ihrer Perspektive still, während die Erde sich zurückzuziehen scheint. Dies führt zur Zeitdilatation: Aus Ihrer Perspektive verlangsamt sich alles im Universum – einschließlich der Aktion, bei der ich den Knopf drücke –. In der Tat, wenn Sie schnell genug reisen, könnten Sie mein Tachyon erhalten und eine Antwort senden, bevor ich überhaupt den Knopf drücke; Sie können ein Signal in der Zeit zurücksenden.
Sobald Sie Signale in die Vergangenheit senden können, können Sie viele lustige Spiele spielen, die Widersprüche erzeugen. Sie können eine Nachricht zurücksenden lassen, um zu verhindern, dass sich Ihre Großeltern treffen, was bedeutet, dass Sie niemals existieren würden – aber Sie müssen existieren, um in der Zeit zurückzugehen, um zu verhindern, dass sich Ihre Großeltern treffen. Sie können eine Explosion auslösen, die den Tachyon-Emitter zerstört, bevor er Ihre Nachricht empfängt. Sie können sich sogar in Ihrer eigenen Vergangenheit selber zerstören.
Und weil wir nicht in einem Universum leben, in dem diese Widersprüche und Verletzungen der Kausalität vorkommen, scheint es unwahrscheinlich, dass Tachyonen existieren."
