Materialien, die uns unsichtbar machen, sind keine reine Science-Fiction mehr, sondern könnten bald tatsächlich hergestellt werden. Schon 2010 gelang es Wissenschaftlern, ein dreidimensionales Objekt unter einem Tarnumhang verschwinden zu lassen. 2015 veröffentlichten Wissenschaftler des Berkeley-Instituts in Kalifornien, eine Studie, in der sie beschrieben, wie sie ein dreidimensionales Objekt einer beliebigen Form unter einem Tarnumhang verschwinden ließen. Zwar war das Objekt mikroskopisch klein (gerade einmal so groß wie ein paar biologische Zellen), doch die Wissenschaftler sind zuversichtlich, dass ihr Verfahren auch auf größere Dinge anwendbar ist.
Aber was ist, wenn sich so eine Tarnvorrichtung mit großer Geschwindigkeit im Vakuum bewegt? Also zum Beispiel im Weltall von einem Raumschiff zur Tarnung genutzt wird, so wie in „Star Trek“? Ein Gedankenexperiment, das der Physiker Martin Wegener vom Karlsruher Institut für Technologie und seine Kollegen Jad Halimeh und Robert Thompson durchgerechnet haben. „Einen praktischen Nutzen hat das nicht“, gibt Wegener zu. Spannend ist es trotzdem.
Schon bei nur einem Prozent der Lichtgeschwindigkeit wird die Tarnvorrichtung nutzlos.
Das Ergebnis ist allerdings enttäuschend — zumindest für alle Science-Fiction-Fans: Bei Lichtgeschwindigkeit funktioniert die Tarnung nicht. Mehr noch, sogar wenn der „Mantel“ nur eine Geschwindigkeit von einem Prozent der Lichtgeschwindigkeit erreicht (also etwa zehn Millionen Kilometer in der Stunde), wird er nutzlos. „Dass das schon bei einer so vergleichsweisen geringen Geschwindigkeit passiert, hat uns doch überrascht“, sagt Wegener.
Dass Tarnumhänge bei derart großer Geschwindigkeit nutzlos werden, liegt daran, wie sie funktionieren. Damit das, was sich unter dem Mantel verbirgt, wie Nichts aussieht, darf die Tarnkappe kein Licht reflektieren. Wenn sie von einer Seite beleuchtet wird, muss das Licht außerdem so wieder auf der anderen Seite herauskommen, als wäre nichts dazwischen. Diese zwei Bedingungen kann man mit sogenannten Metamaterialien erfüllen. Diese künstlichen Stoffe können das Licht so um das Objekt herum lenken, das man verbergen will, als wäre es durch ein Vakuum gelaufen. „Das betrifft auch die Laufzeit des Lichts“, sagt Wegener.
Und genau das ist das Problem. Weil das Licht einen Umweg machen muss, funktioniert der Umhang nur, wenn die Strahlen in diesem Fall schneller sind als im Normalfall geradewegs durchs Vakuum. Das geht sogar — aber immer nur für eine Farbe. Was auch heißt: Ein Unsichbarkeitsmantel funktioniert nur bei einer Farbe. Mit dem Tarnumhang ist also alles in Ordnung, solange sich die Farbe nicht ändert. Genau das passiert aber bei sehr hohen Geschwindigkeiten.
Schuld ist der Doppler-Effekt. Den akustischen Doppler-Effekt kennt man von der Krankenwagensirene. Wenn sich der Abstand zwischen Sender (Krankenwagen) und Empfänger (eure Ohren) ändert (weil der Krankenwagen erst auf euch zu und dann von euch wegfährt) wird das Signal (das Tatütata) gestaucht und gedehnt — es ändert seine Wellenlänge. Ganz ähnlich funktioniert der optische Dopplereffekt. Wenn sich hier die Frequenz ändert, dann heißt das nichts anderes, als dass das Licht seine Farbe ändert.
Sprung zurück: Der Tarnumhang funktioniert nur bei einer Farbe, die Farbe ändert sich aber bei hoher Geschwindigkeit durch den Dopplereffekt, für die ist der Tarnumhang aber nicht gemacht. Heißt: Der Tarnumhang funktioniert nicht mehr. „Das Raumschiff selbst kann man zwar nicht erkennen, man sieht aber eine komische Verzerrung des Hintergrundes, so ähnlich wie bei der heißen Luft über einer Kerze“, erklärt Wegener. „Wenn man also bei Star Trek sieht, wie die Klingonen bei hoher Geschwindigkeit die Tarnung ihrer Raumschiffe aktivieren, kann das nicht stimmen,“ sagt Wegener.
Harry Potter muss sich dagegen keine Sorgen machen. Sein Flugbesen Feuerblitz kommt nur auf etwa 250 km/h pro Stunde.
