Zeitreisen

Fakten & Fiktionen

Peter Ripota

• Verlag: Books on Demand
• Jahr: 2017
• ISBN drucken: 9783839117132
• eBook-ISBN: 9783744828765
• Auflage: 3
• Thema: Naturwissenschaften
• Thema: Physik

Zeitreisen sind faszinierend, verstörend, undenkbar. Allein die Möglichkeit, in die Vergangenheit zu reisen und seine eigene Gegenwart zu ändern, führt zu scheinbar unlösbaren Paradoxien. Das muss nicht sein, wie der Physiker Peter Ripota in diesem Buch zeigt. Anhand logischer Überlegungen und mathematischer Diagramme beweist er: Zeitreisen sind denkbar. Aber sind sie auch machbar? Und wohin führen sie?

Teil I: Fakten

Was ist Zeit?

"Zeit ist das, was man an der Uhr abliest." meinte Albert Einstein (1879 - 1955), der dann aber doch Uhren mit Zeit gleich setzte: Wenn Uhren langsamer oder schneller gehen - was von vielen Faktoren abhängt -, dann geht nach Einstein auch die Zeit langsamer oder schneller. Hier widerspricht sich der große Gelehrte selbst, ebenso wie der alltäglichen Erfahrung und dem gesunden Menschenverstand. Denn Zeit ist eben nicht gleich ihrer Messung, so wie der Raum nicht das ist, was man auf dem Meterstab ablesen kann.

Da ist die Einstellung des Heiligen Augustinus (354 - 430) schon ehrlicher, wenn er sagt: "Was also ist die Zeit? Wenn niemand mich danach fragt, weiß ich's, will ich's aber einem Fragenden erklären, weiß ich's nicht." Und er weist auf einen wesentlichen Aspekt der subjektiv erlebten Zeit hin: "In der Gegenwart werden die Zukunft, die an sich noch nicht ist, und die Vergangenheit, die an sich nicht mehr ist, im Geiste sichtbar."

Der SF-Autor Ray Cummings prägte schon 1919 in seiner Erzählung "The Girl in the Golden Atom" die witzige Definition: "Zeit ist das, was alles daran hindert, im gleichen Augenblick zu geschehen." Für ihn ist Zeit sehr subjektiv: "Zeit ist die Geschwindigkeit, mit der wir leben - die Geschwindigkeit, mit der wir immer wieder unsere Existenz durcheilen, von der Geburt bis zum Tod. Sie ist für jedes Individuum anders."

Für John D. MacDonald ist "Jede Seele ein Sandkorn im Gefängnis (des Einsteinschen Lichtkegels), für immer aufgehoben im Punkt des 'Jetzt'." ("Amphiskios". Thrilling Wonder Stories, August 1949)

Raymond F. Jones antwortet in seiner Erzählung "Encroachment (Startling Stories, March 1950) dem nach dem nach dem Wesen der Zeit Fragenden Folgendes: "Deine Frage ist bedeutungslos. Zeit existiert nicht. Sobald du fragst: Was ist Zeit, verfällst du in den gängigen semantischen Irrtum der Identität. Zeit ist nicht identisch mit irgendetwas innerhalb unserer Erfahrungswelt. Sie kann nicht mit anderen Worten definiert werden. Sie gehört (nach Korzybski) zur tiefsten Abstraktionsebene nahe dem Niveau des Unaussprechlichen."

Eine besonders poetische Beschreibung des Gefühls der Zeit liefert der SF-Schriftsteller Ray Bradbury in der Erzählung "Night Meeting" aus den "Marschroniken" (1950):

"Es lag heute Abend ein Geruch von Zeit in der Luft. Er lächelte und verweilte bei der Fantasievorstellung. Ein interessanter Gedanke. Wie roch die Zeit überhaupt? Nach Staub und Uhren und Menschen. Und wenn man sich fragte, welches Geräusch die Zeit machte, so klang sie wie Wasser, das in einer dunklen Höhle dahinströmt, und wie weinende Stimmen und Erdschollen, die auf hohle Sargdeckel fallen, und wie Regen. Um den Gedanken weiterzuspinnen, wie sah die Zeit aus? Die Zeit sah aus wie Schneefall in einem schwarzen Raum oder wie ein Stummfilm in einem alten Kino oder wie hundert Milliarden Gesichter, die wie unzählige Neujahrsballons herabsinken, immer tiefer hinab ins Nichts. Ja, so roch und klang die Zeit und so sah sie aus. Und heute - heute Abend konnte man die Zeit beinahe fühlen."

Total nüchtern dagegen Wilhelm von Humboldt: "Die Zeit ist nur ein leerer Raum, dem Begebenheiten, Gedanken und Empfindungen erst Inhalt geben."

Durch die Jahrtausende gibt es zwei grundsätzlich verschiedene Auffassungen von Zeit. Die erste, die wir statisch nennen wollen, leugnet den Fluss der Zeit, die Entwicklung der Dinge, den Unterschied zwischen Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft. Die andere, die wir dynamisch nennen wollen, betont genau diese Attribute: Die Zeit fließt, es gibt Dynamik, Evolution, eine Zukunft, die sich aus Vergangenheit und Gegenwart allmählich heranbildet. Hier die wichtigsten Vertreter dieser beiden Denkrichtungen:

statisch	dynamisch	Kategorie
Parmenides: Die wirkliche Welt ist ein unveränderliches Ganzes	Heraklit: "Alles fließt", sein berühmtes Zitat	antike Philosophie
Newton: Zeit ist eine Kategorie zur Beschreibung von Bewegungen	Leibniz: Zeit ist eine Beziehung zwischen Ereignissen	Beginn der Naturphilosophie
Kant: ähnlich wie Newton	Bergson: Zeit besitzt Dauer und Entwicklung	Moderne Philosophie
Minkowski/Einstein: "Blockuniversum". Zeit = Raumkoordinate (4. Dimension). Alles ist schon da, nichts 'wird'.	Kosyrew: Zeit ist ein Fluss, der sich verdichten kann und die Umgebung beeinflusst	Theoretische Physik des 20. Jahrhunderts

Für Parmenides (540 - 475 v. Chr.) war alles Täuschung und folgerichtig auch der Zeitfluss eine Illusion. Nichts geschieht wirklich, alles ist schon irgendwie vorhanden. Die wirkliche Welt („aletheia“) ist ein unveränderliches Ganzes. Der Urgrund des Seins kann aber nicht gesehen oder beschrieben werden. Heraklit (gleiche Lebensdaten wie Parmenides) dagegen betonte das Fließen der Zeit. Berühmt ist sein Ausspruch: Man kann nicht zweimal in den gleichen Fluss treten. Damit meinte er auch: Man kann nicht zweimal das Gleiche erleben.

Isaac Newton (1643 - 1727) brauchte die Zeit als absolute, unveränderbare, starre Größe, mit deren Hilfe er Bahnen und Bewegungen beschrieb. Seine Zeit fließt, kann aber nicht beeinflusst werden. Auch gibt es keinen Unterschied zwischen Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft, und die Richtung der Zeit ist belanglos. Gottfried Wilhelm Leibniz (1646 - 1716) dagegen war Relativist und propagierte die erste Relativitätstheorie, ohne sie auszuarbeiten. Zeit kann nur durch zwei Ereignisse definiert werden (vorher - nachher, große - kleine Distanz).

Für den deutschen Denker Immanuel Kant (1724 - 1804) war die Zeit Anschauungsform a priori, also eine angeborene Möglichkeit, die Wirklichkeit zu erfassen, mithin nichts Substanzielles, sondern ein bequemes Hilfsmittel zum Überleben - wie Farben, die uns zeigen, ob eine Frucht reif ist oder nicht. Für den französischen Philosophen Henri Bergson dagegen (1859 - 1941) ist die Zeit "ein mal schnelleres, mal langsameres Fließen und Werden, eine unumkehrbare, unwiederholbare, unteilbare Dauer". Sie ist etwas Schöpferisches, denn sie erschafft kontinuierlich unvorhersehbar Neues.

Albert Einstein (1879 - 1955) schuf 1905 die "Spezielle Relativitätstheorie", in der Raum und Zeit relativ gleichberechtigt, aber noch getrennt sind. Der Mathematiker Hermann Minkowski (1864 - 1909) fügte die beiden Beschreibungskategorien zu einem vierdimensionalen Raum-Zeit-Kontinuum zusammen, wo die Zeit als selbstständiges Wesen keinerlei Rolle mehr spielt. Einstein übernahm Minkowskis Idee und baute sie in seine "Allgemeine Relativitätstheorie" 1915 ein. Die Welt ist nichts anderes als eine statische Struktur, die von einer höheren Warte aus als einziger, unbeweglicher Block gesehen werden kann (daher der Ausdruck "Blockuniversum"). Eine Entwicklung ist dort natürlich nicht möglich: Es gibt weder Evolution noch freien Willen. Weder fließt die Zeit, noch hat sie eine Richtung oder gar so etwas wie "Substanz". Originalzitat Einstein 1955: "Die Unterscheidung zwischen Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft ist bloße Illusion, wenngleich eine ziemlich hartnäckige."

Eine Substanz indes spricht ihr der russische Astronom und Physiker Nikolai Alexandrowitsch Kosyrew (auch "Kozyrev" geschrieben) zu (1908 - 1983). Bei ihm ist die Zeit wie ein Strom. Sie fließt (und er konnte sogar ihre Flussgeschwindigkeit bestimmen!); sie hat, wie alle Flüsse, unterschiedliche Dichte; sie kann ihre Umgebung beeinflussen und umgekehrt von ihrer Umgebung verändert werden. Sie ist substanziell, und man kann ihre Auswirkungen messen.

Also wollen wir uns jetzt ein wenig mit den Eigenschaften der Zeit beschäftigen.

Die Eigenschaften der Zeit

Der Zeit schreiben wir von jeher drei Eigenschaften zu:

1. Sie hat eine Richtung.
2. Sie ist unterteilt in Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft, deren Eigenschaften ganz unterschiedlich sind.
3. Sie fließt.

Als Eigenschaft (0) könnten wir hinzufügen: Sie ist. Sie war schon immer da und wird immer da sein. Auch diese Auffassung stellt keine Selbstverständlichkeit dar - siehe unseren Beitrag über R. Cahill auf S. →!

Alle Eigenschaften der Zeit sind im Alltag unmittelbar erfahrbar, in der Physik indes nicht vorhanden. Dort gibt es nur Eigenschaft (0) - sie ist da. Aber sie fließt; sie hat keine bevorzugte Richtung (bei Zeitumkehr ändert sich nichts an den Formeln), und es gibt keinen Einschnitt, der "Gegenwart" genannt werden kann. Wer also hat Recht, die Physiker oder unsere Alltagserfahrung?

Fangen wir an mit Punkt 1, der bevorzugten Richtung der Zeit, die auch "Pfeil der Zeit" genannt wird.

(1) Der Pfeil der Zeit

In der Physik kommt die Zeit als gewöhnliche Variable t vor. In ausnahmslos allen Formeln der Mikro- und Makrophysik kann die Zeit t auch umgedreht werden (ersetze t durch - t), ohne dass sich an den Formeln etwas ändert. In den Newtonschen Formeln kommt die Zeit entweder nicht vor (weil Kräfte beschrieben werden, die augenblicklich wirken), oder aber der Determinismus der Newtonschen Physik kann genauso gut in die Vergangenheit projiziert werden. In der Quantenphysik kommt in der Schrödingergleichung die Zeit nicht vor, weil diese Gleichung nur stehende Wellen beschreibt, also "Quantenzustände" (diskrete Energieniveaus). Durch die Messung wird zwar ein Zeitpfeil festgelegt, Quantenzustände sind aber erst mal unbestimmt und hängen nicht von der Zeit ab. Nur der Zerfall des K-Mesons scheint der exakten Zeitsymmetrie zu widersprechen. Doch K-Mesonen leben im Mittel nur eine Hundertmillionstel Sekunde, und der dabei gemessene Effekt ist so klein, dass er offiziell als "superschwach" bezeichnet wird. Eine Erklärung kennt man auch nicht.

Explosion oder Implosion? In den Gleichungen der klassischen Physik sind die Bewegungsrichtung und damit der Zeitpfeil belanglos. Dreht man die Zeitrichtung um, bleibt die Form der Gleichungen erhalten, und man kann aus ihnen nicht entnehmen, in welcher Richtung die Bewegungen ablaufen.

Aber, so wird der gebildete Leser einwenden, was ist denn mit dem zweiten Hauptsatz der Wärmelehre? Da heißt es doch, die Entropie, sprich Unordnung eines abgeschlossenen Systems, nimmt mit der Zeit zu, was also bedeutet, dass Zustände niedriger Entropie früher sind und Zustände höherer Entropie später. Indes, das Gesetz ist rein empirisch, und in den beiden Definitionen der Entropie kommt die Zeit wieder nicht vor. Zwar hat Ludwig Boltzmann (1844 - 1906) versucht, den Zeitpfeil durch Übergangswahrscheinlichkeiten zu beweisen: Die Wahrscheinlichkeit des Übergangs eines unwahrscheinlichen Zustands in einen wahrscheinlichen ist größer als umgekehrt. Doch kann man durch ein cleveres einfaches Gedankenexperiment mit farbigen Kugeln und Urnen zeigen, dass diese Rechenergebnisse nur deshalb zustande kommen, weil wir zu wenig wissen. Macht man die Rechnung mit vollständiger Information, verschwindet der Zeitpfeil wieder (siehe Literatur: Rothman). Boltzmann meinte im übrigen, in unterschiedlichen Regionen des Universums kö...

Inhaltsverzeichnis

• Inhaltsverzeichnis
• Vorwort: Wozu Reisen in die Zeit?
• Teil I: Fakten
• Teil II: Fiktionen
• Weitere Bücher des Verfassers
• Impressum