Lichtgeschwindigkeit
Die Lichtgeschwindigkeit ist eine der bekanntesten Konstanten der Physik. Sie beträgt 299.792.458 Meter pro Sekunde; dieser Wert wird jedoch nur im Vakuum, also im Weltraum, erreicht. In Medien (zum Beispiel Wasser) ist sie nämlich geringer, da die Strahlung in ihrer Ausbreitung durch die Teilchen des Mediums behindert wird; zwischen den Teilchen bewegen sich die Photonen jedoch weiterhin konstant mit Lichtgeschwindigkeit. Dadurch ist es möglich, dass sich beispielsweise schnelle Elektronen in solchen Medien schneller fortbewegen können, als das Licht. Ist dies der Fall, geschieht - ähnlich wie ein Überschallknall bei einem Kampfflugzeug - ein Überlichtblitz, da das Licht am Elektron gestreut wird, wenn es die Lichtmauer durchbricht. Der Effekt wird als Tscherenkow-Strahlung bezeichnet und kann insbesondere in Abklingbecken von Kernkraftwerken beobachtet werden. Er ist in größerer Form ebenso beim Warpsprung beobachtbar. Tachyonen sind immer schneller als das Licht; eine langsamere Ausbreitung ist ihnen nicht möglich, so wie es Materie nicht möglich ist sich, schneller als das Licht zu bewegen.
Einstein
Einstein stellte das Axiom auf, dass die Lichtgeschwindigkeit die maximal erreichbare Geschwindigkeit für Materie darstellt. Sie kann nur von Licht (allg. elektromagnetischer Strahlung) und von Schwerkraft (Gravitationswellen) erreicht werden, da diese keine Ruhemasse besitzen. Um nämlich ein massebehaftetes Objekt auf Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen, wäre eine unendliche Menge an Energie notwendig. Da jedoch natürlicherweise niemandem unendliche Energie zur Verfügung steht, ist es prinzipiell unmöglich, mit Lichtgeschwindigkeit zu fliegen.
Albert Einstein bewies dies 1905 in seiner Speziellen Relativitätstheorie. Der Grund dafür ist folgender: Bewegt sich ein Objekt mit der Ruhemasse m mit einer Geschwindigkeit v so nimmt diese Masse scheinbar zu, je schneller das Objekt bewegt ist, nach der Formel:
wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist. Lässt man v nahe an c herankommen, wird die Masse sehr viel größer. Lässt man die Masse dagegen mit Lichtgeschwindigkeit fliegen, also v=c, so wird der Nenner dieser Gleichung 0, was nicht definiert ist. Rein mathematisch kann die Masse jeden Wert annehmen, wobei der Grenzwert jedoch gegen unendlich geht.
Antriebe mit Überlichtgeschwindigkeit
Mit der Zeit wurden allerdings zahlreiche Hintertüren in dieser Überlegung gefunden:
- Der Warpantrieb
- Der Quanten-Slipstream-Antrieb
- Der Transwarp-Antrieb
- Der Koaxial-Warp-Antrieb
Die Lichtgeschwindigkeit ist äquivalent zu Warp 1, das erste Raumschiff der Erde, das diese Geschwindigkeit erreichte war die Phoenix von Zefram Cochrane, die 2063 die Lichtmauer durchbrach. (Star Trek: Der erste Kontakt)