Ein Raumschiff mit mehreren hundert Besatzungsmitgliedern, kilometerlangen Kabelschächten, Reaktoren, Shuttles und offenbar unerschöpflichen Vorräten an hautengen Uniformen wiegt 158 Kilogramm. Damit wäre die Enterprise leichter als zwei gut genährte Klingonen und könnte bei einer scharfen Kurve vom galaktischen Seitenwind erfasst werden.
Physikprofessor Metin Tolan kommt dennoch genau auf diesen Wert. Er nimmt eine technische Angabe aus einer Star-Trek-Folge, kombiniert Zugkraft und Beschleunigung nach Newton und erhält ein Ergebnis, bei dem selbst Scotty vermutlich sofort den Maschinenraum abschließen würde.
Der Rechenfehler liegt allerdings nicht beim Physiker. Die Drehbuchautoren haben Zahlen geliefert, Tolan rechnet sie konsequent zu Ende. Gerade dieser Zusammenstoß zwischen Fiktion, Naturgesetz und humorvoller Fehlersuche macht seinen Vortrag über die Physik von Star Trek so sehenswert.
Die Enterprise als fliegende Rechenaufgabe
Metin Tolan behandelt Star Trek weder wie eine heilige Offenbarung noch wie albernen Weltraumkitsch. Er nimmt die Serie ernst genug, um ihre Aussagen zu überprüfen, und locker genug, um über die Ergebnisse zu lachen.
Das ist bereits bemerkenswert. Unsere öffentliche Wissenschaftskommunikation schwankt heute gern zwischen zwei Extremen: Auf der einen Seite stehen sensationslüsterne Schlagzeilen, nach denen Forscher gerade Unsterblichkeit, Zeitreisen und kalorienfreie Schweinshaxen entdeckt haben. Auf der anderen Seite erscheint Wissenschaft als unangreifbare Autorität, deren angeblich endgültige Erkenntnisse der Bürger gehorsam entgegenzunehmen hat.
Tolan wählt einen wesentlich wissenschaftlicheren Weg. Er stellt Fragen.
Kann ein Warp-Antrieb funktionieren? Wie viele erdähnliche Planeten könnte es geben? Wie zuverlässig sind die astronomischen Angaben der Serie? Lässt sich ein Mensch beamen? Wie kommt Spock auf rund 1,77 Millionen Tribbles in einem Laderaum? Und welches kleine Massaker an den Maßeinheiten führte dazu, dass die Enterprise so viel wiegt wie ein Motorroller?
Der Witz entsteht aus der Rechnung. Die Rechnung bleibt überprüfbar. Jeder Zuschauer darf mitdenken, widersprechen und nachrechnen.
So funktioniert Wissenschaft, wenn sie nicht gerade als Pressesprecherin politischer Entscheidungen arbeiten muss.
Star Trek nimmt seine Zuschauer ernst
Science-Fiction besitzt einen entscheidenden Vorteil gegenüber vielen politischen Zukunftsprogrammen: Sie muss wenigstens halbwegs erklären, wie ihre erfundene Welt funktionieren soll.
Gene Roddenberry und die späteren Autoren statteten Star Trek deshalb mit technischen Begriffen, Entfernungen, Geschwindigkeiten, Planetentypen und Energiequellen aus. Vieles davon ist erfunden, manches theoretisch denkbar und einiges physikalisch überraschend sorgfältig konstruiert.
Der Warp-Antrieb löst beispielsweise ein fundamentales erzählerisches Problem. Selbst Licht braucht mehr als vier Jahre bis zu unserem nächsten Nachbarstern. Eine Serie, in der Captain Kirk nach jeder Außenmission fünfzig Jahre auf die nächste Folge warten müsste, hätte vermutlich Schwierigkeiten mit dem Sendeplan.
Star Trek lässt das Raumschiff deshalb nicht einfach schneller als das Licht durch den Raum rasen. Der Raum selbst wird verformt. Vor dem Schiff zieht er sich zusammen, dahinter dehnt er sich aus. Das Schiff sitzt gewissermaßen in einer Blase und überlistet die Entfernung, ohne lokal die Lichtgeschwindigkeit überschreiten zu müssen.
Eine technische Bauanleitung liefert das nicht. Die allgemeine Relativitätstheorie kennt jedoch mathematische Modelle, die erstaunlich ähnlich funktionieren. Das große Problem besteht im Energiebedarf und in der dafür erforderlichen exotischen Materie. Auf der Werft in Utopia Planitia mag beides im Regal liegen. Bei uns fehlt momentan noch die passende Abteilung im Baumarkt.
Beamen: Ankunft zweifelhaft, Abreise garantiert
Beim Transporter wird die Angelegenheit philosophisch unangenehm. Ein Mensch soll vollständig erfasst, in Informationen zerlegt, übertragen und am Ziel wieder zusammengesetzt werden.
Die Quantenphysik kennt tatsächlich Quantenteleportation. Dabei reist jedoch kein Mensch durch den Raum. Übertragen wird der Quantenzustand eines Systems. Auch das geschieht keineswegs als überlichtschneller Paketdienst für Captain Kirk.
Für einen menschlichen Transporter müsste die Maschine den Zustand einer kaum vorstellbaren Zahl von Teilchen erfassen und rekonstruieren. Die Heisenbergsche Unschärferelation setzt der gleichzeitigen exakten Bestimmung bestimmter Größen grundsätzliche Grenzen. Star Trek löst das Problem mit dem berühmten „Heisenberg-Kompensator“.
Auf die Frage, wie dieser funktioniere, antwortete ein technischer Berater der Serie sinngemäß: sehr gut, danke.
Mehr Ehrlichkeit findet man in manchen Förderanträgen ebenfalls nicht.
Das größere Problem bleibt die Identität. Selbst wenn eine Maschine am Zielort einen perfekten Menschen aus neuem Material zusammensetzt, stellt sich die Frage, ob dort wirklich dieselbe Person ankommt. Vielleicht erzeugt der Transporter lediglich eine perfekte Kopie, während das Original beim Abflug beseitigt wird.
Der Transporter wäre dann weniger ein Verkehrsmittel als eine galaktische Selbstmordkabine mit hervorragender Kundenbewertung.
158 Kilogramm und die Kunst des produktiven Fehlers
Die zu leichte Enterprise ist kein Beweis dafür, dass Star Trek wissenschaftlich wertlos wäre. Sie zeigt vielmehr, wie Wissenschaft arbeitet.
Eine Aussage wird in Zahlen übersetzt. Die zugrunde liegenden Annahmen werden offengelegt. Anschließend folgt die Rechnung. Liefert sie ein absurdes Ergebnis, beginnt die Suche nach dem Fehler.
Vielleicht war eine Maßeinheit falsch. Vielleicht taugt die beschriebene Situation nicht für das verwendete Modell. Vielleicht hat der Autor eine Größenordnung verwechselt. Vielleicht war die Voraussetzung falsch.
Das absurde Ergebnis wird nicht wegmoderiert. Es ist der Ausgangspunkt der Erkenntnis.
Genau diese Haltung ist heute überraschend selten geworden. Öffentliche Debatten behandeln Zweifel häufig wie einen moralischen Defekt. Eine Studie wird zur Wahrheit befördert, solange sie politisch passt. Ändert sich die Datenlage, erinnert sich plötzlich niemand mehr an die zuvor verkündete Endgültigkeit.
Die Frage „Ist das noch Wissenschaft oder kann das weg?“ entscheidet sich deshalb weniger am akademischen Titel als an der Methode. Wissenschaft lädt zur Überprüfung ein. Propaganda verlangt Zustimmung.
Tolan zeigt diese Methode mit Raumschiffen und Tribbles verständlicher als manche Universität mit einem Jahresbudget im dreistelligen Millionenbereich.
Zukunft beginnt mit einer brauchbaren Fantasie
Star Trek sagte die Zukunft nicht exakt voraus. Die Serie schuf Bilder davon, wie Zukunft aussehen könnte.
Kommunikatoren erinnern an Mobiltelefone. Tragbare Datenpads ähneln Tablets. Sprachgesteuerte Computer gehören inzwischen zum Alltag. Automatische Übersetzung macht rasante Fortschritte. Medizinische Scanner, künstliche Intelligenz und virtuelle Umgebungen sind längst reale Forschungsfelder.
Diese Ähnlichkeiten bedeuten nicht, dass Ingenieure einfach alte Folgen ansahen und anschließend die Requisiten nachbauten. Science-Fiction beeinflusst jedoch die Vorstellung davon, welche Technik wünschenswert und überhaupt denkbar sein könnte.
Bevor jemand eine Maschine entwickelt, muss er sich vorstellen können, welchen Zweck sie erfüllen soll.
Die eigentliche Stärke von Star Trek liegt daher weniger in einzelnen technischen Vorhersagen als in seinem grundsätzlichen Optimismus. Die Zukunft erscheint als Raum, den Menschen gestalten können. Technik ist kein unausweichliches Schicksal, sondern ein Werkzeug. Erkenntnis dient der Erweiterung menschlicher Möglichkeiten.
Unsere Gegenwart produziert dagegen bevorzugt Zukunftsbilder, in denen der Bürger überwacht, bewertet, reglementiert und wegen seines CO₂-Fußabdrucks von einer App ausgeschimpft wird. Selbst die Dystopie kommt inzwischen mit einem digitalen Antragsformular.
Die Föderation ist keine perfekte Behörde
Auch die Welt von Star Trek bleibt voller Widersprüche. Die Vereinigte Föderation der Planeten verkündet Freiheit und mischt sich regelmäßig in fremde Angelegenheiten ein. Die Oberste Direktive untersagt Eingriffe und wird ungefähr so konsequent eingehalten wie eine deutsche Schuldenbremse.
Captain Kirk brauchte häufig nur wenige Minuten, um einen Planeten kulturell zu erschüttern, einen Computer zu überreden, sich selbst zu zerstören, und anschließend weiterzufliegen.
Jean-Luc Picard hielt wenigstens vorher eine Rede.
Trotzdem kreist Star Trek immer wieder um ernsthafte Fragen: Wie viel Freiheit verträgt Sicherheit? Wann wird Fortschritt zur Gefahr? Was macht einen Menschen aus? Besitzt künstliche Intelligenz Rechte? Darf eine überlegene Zivilisation anderen ihre Werte aufzwingen? Kann technische Macht ohne moralische Reife bestehen?
Diese Fragen haben in Zeiten selbstständig handelnder KI-Systeme, genetischer Eingriffe, digitaler Überwachung und zunehmender politischer Kontrolle nichts von ihrer Bedeutung verloren.
Die Kulisse besteht aus Raumschiffen. Verhandelt wird die Gegenwart.
Wissenschaft darf unterhalten
Metin Tolans große Leistung besteht darin, komplizierte Physik ohne Ehrfurchtsstarre zu vermitteln. Die Relativitätstheorie verliert nichts von ihrer Bedeutung, wenn das Publikum dabei lacht. Newton wird durch einen Raumschiffwitz nicht widerlegt. Quantenmechanik bleibt schwierig, selbst wenn zwischendurch ein Tribble durchs Bild rollt.
Wissen muss nicht langweilig präsentiert werden, um seriös zu sein.
Das Gegenteil trifft häufiger zu: Wer einen komplizierten Sachverhalt wirklich verstanden hat, kann ihn meist verständlich erklären. Hinter einer Wand aus Fachbegriffen versteckt sich dagegen gelegentlich nur ein Gedanke mit 158 Kilogramm Gesamtgewicht.
Die TU Dortmund beschreibt Tolans Star-Trek-Physik als Verbindung von Quantenphysik, Astronomie und überprüfbaren Angaben aus der Serie. Genau darin liegt der Reiz: Der Vortrag setzt kein Physikstudium voraus, behandelt sein Publikum aber auch nicht wie intellektuelles Kabinengepäck.
Mehr Enterprise, weniger Wissenschaftsministerium
Der Vortrag liefert am Ende eine größere Erkenntnis als die kuriose Masse eines Raumschiffs.
Wissenschaft lebt vom neugierigen Zweifel. Sie stellt Hypothesen auf, rechnet nach, entdeckt Fehler und verbessert ihre Modelle. Sie braucht weder politische Heiligsprechung noch ein Wahrheitsministerium. Ihre Autorität entsteht aus der Möglichkeit, dass jeder sauber begründete Einwand sie verändern kann.
Star Trek versteht diesen Geist erstaunlich gut. Spock gewinnt nicht deshalb, weil er den höchsten Rang besitzt oder am lautesten „Folgt der Wissenschaft“ ruft. Er zeigt seine Rechnung. McCoy widerspricht. Kirk entscheidet. Gelegentlich explodiert anschließend etwas.
Vielleicht ist genau das der Grund, weshalb eine fast sechzig Jahre alte Science-Fiction-Welt noch immer moderner wirkt als viele politische Zukunftskongresse.
Die Enterprise wiegt nach Tolans Rechnung zwar nur 158 Kilogramm. Ihr wissenschaftlicher Geist bringt dennoch mehr auf die Waage als manches gegenwärtige Expertengremium.
Die berühmte sog. Unschärferelation besagt für den atomaren und subatomaren Bereich, je kleiner etwas sei, so weniger genau ließen sich exakte Aussagen treffen bezüglich Masse, Aufenthaltsort, Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung, oder auch, welche chemischen Verbindungen Ausgangsstoffe eingehen würden. Diesbezüglich möglich sind allein in Prozenten bezifferbare Wahrscheinlichkeiten. Ist im Kleinen etwa so, wie bei Annalena im Großen.
Mir war vor einiger Zeit als Kinderbuch das Märchen vom Froschkönig begegnet. Ich machte mir Gedanken wieviel der goldnene Ball wohl wiegen würde, mit dem die Protagonistin spielt. Ich erhielt beim einfachen Nachrechnen für einen Ball mit 20 cm Durchmesser 80 kg für den Fall, das der Ball vollständig aus Gold besteht. Ich nahm an, dass der Ball wohl doch eine Hohlkugel sein würde, der aber so schwer sein müsste, dass er wie im Märchen im Wasser versinkt, was ca. 4,5 kg entspräche. Welches Kind spielt mit einem fast 5 kg schweren Ball, bei dem die Wandstärke und dem relativ weichen Material bald Beulen garantieren würde. Aber vielleicht handelte es sich um eine vergoldete Edelstahlkugel und der Ball war viel kleiner. Bei einem Durchmesser von mickrigen 10 cm wären immerhin noch ca. 550 g notwendig, aber auch die hat der Frosch sicherlich nicht aus dem Wasser gehoben. Ich kann mir vorstellen, dass solche Berechnungen interessante Aufgaben für den Schulunterricht wären.
Seit 2008 bestimmt der perverse Finanz-Kapputalismus darüber, welche Investitionen sich lohnen und welche nicht und das betrifft auch die Forschung, denn wenn die Aktionäre/Epstein-Klasse nicht umgehende Gewinne von ihrem kapitaleinsatz erwarten können, fällt das Unternehmen/Unternehmen unterm Tisch und das betrifft alle Unternehmen auch den Mittelstand——soviel zum Finanz-Faschismus in dem sich alle Länder befinden, pfui Teufel! We shall overcome den trumpschen-/AfD-Finanz- Mussolini ! Wählt die humanityparty.com!Viel Erfolg!