Teleportation

Als Teleportation (auch Beamen genannt, von engl.: beam „der Strahl“) bezeichnet man den Transport eines Gegenstandes von einem Ort zu einem anderen in minimaler Zeit, ohne dass das Objekt dabei physisch den dazwischen liegenden Raum durchquert.

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Die Idee

Die Idee hinter der Teleportation ist, wenn ein Gegenstand – zum Beispiel mit der Hilfe eines technischen Gerätes (dem Teleporter) – in Energie (z.B. in Form von Licht) umgewandelt wird, dann kann dieser Gegenstand auch mit Lichtgeschwindigkeit durch den normalen Raum transportiert werden. Für diesen Energie-Transport sind jedoch zwei Umwandlungen nötig – am Ausgangspunkt, von Materie in Energie und am Zielort, wieder zurück von Energie in Materie.

Teleportation in der Science Fiction

In vielen Science-Fiction-Geschichten ist die Teleportation von Menschen oder großen Gegenständen eine gebräuchliche Transport- und Fortbewegungstechnik. Der Transport erfolgt dabei durch technische Geräte oder durch parapsychologische Phänomene. In der Romanserie Perry Rhodan etwa haben so genannte Teleporter die Parafähigkeit mit der Kraft ihrer Gedanken an einen anderen Ort springen zu können. In dieser Romanserie und auch in anderen Science-Fiction-Romanen und -Filmen gibt es fiktive Geräte oder Maschinen, die eine Teleportation durchführen können. In frühen Erzählungen und Geschichten wurden diese Maschinen meist Materietransmitter genannt und im sehr bekannten Star-Trek-Universum werden sie schlicht Transporter^[1] genannt.

Die fiktive Teleportationstechnik ist in der Realität wohl kaum umsetzbar. Das Beamen wirft aus heutiger wissenschaftlicher Sicht mehrere Probleme auf.

Teleportation in der Wissenschaft

Reale Teleportation

Reale Teleportation ist bis heute nur mit einzelnen sehr kleinen Bausteinen der Natur, in der Quantenphysik, möglich^[2] (siehe auch Elementarteilchen).

Die moderne Quantenphysik erlaubt lediglich die Übermittlung eines Quantenzustandes innerhalb eines verschränkten Systems bzw. der Übermittlung der Information vom Zustand eines Elementarteilchen. Solche Experimente sind bereits erfolgreich durchgeführt worden: Dabei werden zwei Photonen verschränkt und eines der beiden mit einem dritten Photon ausgelöscht. In dem Moment, in dem das zweite Photon ausgelöscht wird, nimmt das erste Photon alle Eigenschaften des zweiten an. Somit entsteht an einem anderen Ort eine identische Kopie des zuvor ausgelöschten Photons. Momentan prüft ein Team um den österreichischen Experimentalphysiker Anton Zeilinger, in welcher Entfernung die Verschränkung wirkt bzw. feststellbar ist^[3][4].

Dieses Phänomen ist auch als Quantenteleportation bekannt, auch wenn physisch dabei nichts bewegt wird. Der Begriff „Teleportation“ ist daher für diese Form der Informationsübermittlung zwar anschaulich, aber etwas irreführend, da auf diese Art und Weise (voraussichtlich) wohl nie größere Objekte (oder gar Menschen) teleportiert werden können. Denn die gleichen Naturgesetze, welche die Quantenteleportation (korrekt) vorausgesagt haben, verbieten dies.

Schwierigkeiten einer technischen Umsetzung

Laut Heisenbergscher Unschärferelation ist es nicht möglich, gleichzeitig sowohl den Ort als auch den Impuls eines subatomaren Partikels exakt festzustellen.

Für die Aufhebung der atomaren Bindung müssten die Atome des zu beamenden Objekts, also zum Beispiel eines Menschen, auf etwa 1 Milliarde °C erhitzt werden. Dies würde das Objekt wohl ziemlich sicher zerstören. Wichtig ist außerdem die Frage, ob es ausreicht, das zu „beamende“ Objekt in subatomare Teilchen zu zerlegen (das heißt deren Position zu erfassen) und diese an anderem Ort zu rekonstruieren. Möglicherweise sind noch viel umfangreichere Materie-Eigenschaften mit zu übertragen, zum Beispiel Spin und weitere Quantenzustände.

Die Speicherung und Übertragung des Musters übersteigt bei weitem die heutigen technischen Möglichkeiten. Man rechnet mit etwa einem Kilobyte pro Teilchen, daraus ergibt sich, dass beim Transport eines Menschen eine Datenmenge von etwa 10⁸ Yottabyte gespeichert und übertragen werden müsste, wovon ersteres wohl noch länger ein Wunschtraum und zweiteres wohl auch noch lange nicht in Bruchteilen von Sekunden möglich sein wird. (Allerdings würden die Daten sehr wahrscheinlich komprimiert gespeichert und übertragen werden, und es böte sich an, ein für die speziellen Anforderungen optimiertes Kompressionsverfahren einzusetzen. Betrachtet man außerdem den technischen Fortschritt bezüglich Speicherdichte (RAM, Festplatten, Flash-Speicher) und Übertragungsraten in Netzwerken, so ist die Vorstellung der Speicherung und Übertragung der entsprechend effizient komprimierten Datenmengen in naher Zukunft nicht gänzlich abwegig.)

Wenn lediglich die Information über eine zu teleportierende Struktur übertragen wird, muss die ursprüngliche Materie zwangsläufig irgendwie „beseitigt“ (banal gesprochen: Der Transporter könnte die Energie aus der weggebeamten Materie wie ein elektrischer Zug beim Bremsen ins Netz zurückspeisen) und am Zielort durch neue Materie ersetzt werden. Zwar ist dies nach der Einstein'schen Materie-Energie-Äquivalenz möglich – nach E=mc² ergibt sich jedoch bei einem Menschen von 100 Kilogramm schon ein Energiebedarf von 9 Exajoule (910¹⁸ Joule), was z.B. in etwa dem Energieausstoß des KKW Biblis über 150 Jahre lang entspräche. Selbst wenn bei diesem Vorgang nur 5% der umgesetzten Energie als Verluste „abgeschrieben“ werden müssten, würde das Beamen dennoch auf absehbare Zeit am Energiebedarf scheitern.

Aus philosophischer Sicht stellte bereits in den fünfziger Jahren der polnische Philosoph Stanislaw Lem die Frage, ob dabei nicht etwa das Individuum getötet und ein Zwilling oder Klon von ihm produziert wird.

Literatur zum Thema

• Lawrence M. Krauss: Die Physik von Star Trek. Wilhelm-Heyne-Verlag 1996, ISBN 3453109813 (mit Vorwort von Stephen Hawking)
• Stefan Thiesen: Trek Science – mit Warpgeschwindigkeit in die Zukunft?. MindQuest, Selm 2001, ISBN 3934195067 (auch als E-Book erhältlich: [1])
• Stanislaw Lem: Dialoge, Suhrkamp: Frankfurt a. M. 1980 (poln. Originalausgabe: 1957)

Siehe auch

• Der Ringtransporter und das Sternentor in Stargate – Kommando SG-1 und Stargate Atlantis. Im Gegensatz zum Ringtransporter teleportiert das Sternentor jedoch nicht direkt, sondern öffnet zuvor ein Wurmloch, um die in Energie umgewandelte Materie zu einem anderen Sternentor zu schicken, welches die Energie wiederum zu Materie umwandelt und diese am Zielort zusammensetzt.
• Die Fliege – Titel von Filmen und Kurzgeschichten, welche das Thema Teleporter und Teleportation relativ ausführlich behandeln
• Science-Fiction-Technologie

Quellen

1. ↑ Transporter im Star Trek-Wiki Memory Alpha  (Achtung: Inkompatible CC-Lizenz!)
2. ↑ Die Zeit (03.11.2005 Nr.45) Die Botschaft der Unschärfe(abgerufen am 05. 06 2007)
3. ↑ Wiener Physiker erhöhen Effizienz des „Beamens“ – Artikel über Teleportation, von „ORF ON Science“
4. ↑ Zeilingers Experiment zur Teleportation (Theorieteil) – wissenschaftlicher Artikel, von Hendrik van Hees

Wissenschaft

• Ein exklusiver Auszug zum Thema Beamen aus dem Buch Mein Auto repariert sich selbst - und andere Technologien von Übermorgen ISBN 3527311688
• Telepolis: »Es stellt sich letztlich heraus, dass Information ein wesentlicher Grundbaustein der Welt ist« - Interview mit Prof. Dr. Anton Zeilinger
• Telepolis: Beam me up
• Telepolis: Quantenfluss unter der Donau
• Telepolis: Scotty, beam me up, there is no intelligent life on this planet!