- Vor einigen Jahren erklärte Stephen Hawking, er habe „experimentelle Beweise dafür, dass Zeitreisen nicht möglich sind“.
- In seinem letzten Buch „Kurze Antworten auf die großen Fragen“erklärte er jedoch auch, dass der Begriff der Zeitreise eine „sehr ernste Frage“ sei.Der Forscher Peter Millington von der University of Nottingham schrieb einen Gastbeitrag für das Gespräch, um einigen dieser Fragen auf den Grund zu gehen.
Stephen Hawking hat in seinem letzten Buch eine ziemlich große Aussage gemacht, die als Denkanstoß dienen sollte.
Reisen wir zurück ins Jahr 2009 — Stephen Hawking sitzt in einem mit Luftballons geschmückten Raum und wartet auf seine Gäste. Der Champagner ist gekühlt, ein großes Buffet steht bereit.
Es ist eines der exklusivsten Feste überhaupt: Eingeladen sind nur Zeitreisende aus der Zukunft — doch der Astrophysiker wartete vergeblich.
Zu dieser Zeit scheiterte Stephen Hawkings Versuch zu beweisen, dass Zeitreisen möglich waren. Laut einem Bericht von IFLScience sprach er 2012 auf einem Symposium und sagte: „Ich habe experimentelle Beweise dafür, dass Zeitreisen nicht möglich sind.“ Er erklärte, dass er eine Party für Zeitreisende organisiert hatte, aber die Einladungen nach der Party verschickt hatte. „Ich saß lange da, aber niemand kam.“
Der Astrophysiker schloss Zeitreisen bei seinem Tod im März 2018 jedoch nicht genau aus. In seinem posthumen Buch „Kurze Antworten auf die großen Fragen“ kam er noch einmal auf das Thema zurück.
Er schrieb, es sei eine „sehr ernste Frage“, fügte jedoch hinzu, dass „wenn man einen Forschungsstipendiumsantrag für die Arbeit an Zeitreisen stellt, dieser sofort abgewiesen wird“.
Ist Zeitreisen möglich? Werden wir eines Tages in der Lage sein, eine Maschine zu bauen, die sowohl in die Vergangenheit als auch in die Zukunft reist? In einem Gastbeitrag für das Gespräch versuchte der Forscher Peter Millington von der School of Physics and Astronomy der University of Nottingham einigen dieser Fragen auf den Grund zu gehen.
Die Lichtgeschwindigkeit spielt eine entscheidende Rolle bei Zeitreisen
„Wir halten es für selbstverständlich, unsere Freunde und Familie anzurufen, wo immer sie sich auf der Welt befinden, um herauszufinden, was sie gerade tun“, schrieb Millington. „Aber das ist etwas, was wir nie wirklich wissen können. Die Signale, die ihre Stimmen und Bilder tragen, reisen unverständlich schnell, aber es dauert immer noch eine begrenzte Zeit, bis diese Signale uns erreichen.“
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Die höchste Geschwindigkeit, mit der sich ein Signal oder — physikalisch gesprochen — eine elektromagnetische Welle ausbreiten kann, ist die sogenannte Lichtgeschwindigkeit. Es sind genau 299.792.458 Meter pro Sekunde. Albert Einstein postulierte im Rahmen seiner Relativitätstheorie, dass die Lichtgeschwindigkeit eine universelle Konstante ist, d.h. dieses Licht bewegt sich im Vakuum immer mit der gleichen Geschwindigkeit — und unabhängig vom Beobachter.
Genau diese Bedingung spielt eine entscheidende Rolle bei der Frage, ob Zeitreisen möglich sind. Das Gesetz der Kausalität folgt aus der Tatsache, dass nichts schneller sein kann als die Lichtgeschwindigkeit. Das Gesetz besagt, dass die Wirkung einer Handlung erst nach der Ursache eintreten kann, was eine Zeitreise in die Vergangenheit unmöglich machen würde. „Wenn ich in der Zeit zurückreise und Ereignisse in Gang setze, die meine Geburt verhindern, muss ich die Wirkung (mich) vor die Ursache (meine Geburt) stellen“, erklärte Millington.
Ist nach Einsteins Relativitätstheorie eine Zeitreise in die Zukunft möglich?
Aus der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit folgt jedoch, dass Raum und Zeit nicht absolut, sondern relativ sein dürfen. Eine direkte Folge davon ist, dass die Zeit mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten vergeht, je nachdem, wie schnell sich Objekte bewegen. Zum Beispiel tickt eine sich bewegende Uhr in einem Auto, das sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, aus der Sicht eines ruhenden Beobachters, der sich nicht in diesem Auto befindet, langsamer.
Das ist vergleichbar mit einer Reise in die Zukunft — auch wenn der Zeitunterschied zwischen dem fahrenden Fahrer und dem ruhenden Beobachter nur eine Milliardstel Sekunde beträgt.
Millington erklärte das Ganze mit folgendem Beispiel: „Wenn ich mit unglaublicher Geschwindigkeit in einem Raumschiff abfliegen und zur Erde zurückkehren würde, würde für mich weniger Zeit vergehen als für alle, die ich zurückgelassen habe. Jeder, zu dem ich zurückkehrte, kam zu dem Schluss, dass mein Leben wie in Zeitlupe gelaufen war — ich wäre langsamer gealtert als sie — und ich würde zu dem Schluss kommen, dass ihr Leben wie im Schnellvorlauf gelaufen war.“
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Und was würde passieren, wenn wir uns entgegen Einsteins Relativitätstheorie tatsächlich schneller als Licht bewegen könnten? Wäre es uns dann möglich, in der Zeit zurück zu reisen?
Die Antworten auf diese Fragen sind nicht einfach. Wie Millington erklärte, könnte das Gesetz der Kausalität in einem solchen Fall nicht mehr gelten und wir könnten die Zeit nicht mehr als vorwärts oder rückwärts betrachten. Darüber hinaus besagt die Relativitätstheorie, dass Masse und Energie ein und dasselbe sind. Für alle Teilchen, die eine „Ruhemasse“ haben, bedeutet dies, dass eine unendlich hohe Energie benötigt wird, um die Lichtgeschwindigkeit zu erreichen und zu überschreiten. Bisher sind keine Teilchen ohne Ruhemasse bekannt.
Zeitreise in die Zukunft durch Wurmlöcher
Wie Stephen Hawking in seinem Buch schreibt, könnte es jedoch einen Weg geben, wie Zeitreisen in die Vergangenheit möglich sein könnten: Wurmlöcher, die zwei entfernte Orte im Universum verbinden.
In Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie ist die Schwerkraft eine Folge der Art und Weise, wie Masse Raum und Zeit verzerrt — Masse verzerrt Raum-Zeit und dies wiederum beeinflusst die Bewegung der Masse. In der Physik bezieht sich Raumzeit auf die gemeinsame Darstellung von dreidimensionalem Raum und eindimensionaler Zeit in einer vierdimensionalen mathematischen Struktur.
„Je mehr Masse wir in eine Region des Weltraums pressen, desto mehr verzerrt sich die Raumzeit und desto langsamer ticken die Uhren in der Nähe. Wenn wir genügend Masse hineinpressen, wird die Raumzeit so verzerrt, dass selbst Licht ihrer Anziehungskraft nicht entkommen kann und ein Schwarzes Loch entsteht „, schrieb Millington.
Allerdings ist nur der Rand dieses Schwarzen Lochs relevant, wenn es um Zeitreisen geht: Dort vergeht die Zeit unendlich langsam relativ zu einem entfernten Beobachter: Ihre Uhr würde unendlich langsam relativ zu denen ticken, die weit davon entfernt sind. Physiker gehen davon aus, dass Wurmlöcher aus Schwarzen Löchern gebildet werden können.
Wurmlöcher sind eine Art Röhren in der Raumzeit, die es ermöglichen, mit Lichtgeschwindigkeit von A nach B zu gelangen. Um einen solchen Tunnel zu stabilisieren, wären jedoch Orte mit einer negativen Raumkrümmung, d.h. einer negativen Energiedichte, erforderlich. Aber kann eine Energiedichte überhaupt negativ werden?
Die meisten Menschen würden diese Frage mit einem klaren „Nein“ beantworten, wenn sie ihre Antwort auf die klassische Physik des 19. Die moderne Theorie der Quantenmechanik schließt jedoch die Existenz negativer Energiedichten nicht aus: Leerer Raum ist laut Quantenmechanik nicht leer.
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Stattdessen ist es mit Partikelpaaren gefüllt, die in und aus der Existenz auftauchen. Eine Region, in der weniger Paare ein- und ausgehen durften als überall sonst, hätte eine negative Energiedichte.Wie Millington schreibt, gibt es jedoch immer noch keine Theorie, die Einsteins Gravitationstheorie mit der Quantenmechanik verbindet — ob Zeitreisen in die Vergangenheit möglich sind oder nicht, wird eines der vielen Geheimnisse unseres Universums bleiben.