Zeitreise

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Als Zeitreise bezeichnet man in der Physik und der Science-Fiction eine Bewegung in der Zeit, die vom gewöhnlichen gerichteten Zeitablauf abweicht, bzw. auch eine Bewegung durch die Zeit. Mittels der Relativitätstheorie sind Szenarien beschreibbar, in denen durch den Effekt der Zeitdilatation „Reisen“ in die Zukunft stattfinden. Dass hingegen auch Reisen in die Vergangenheit, wie sie in vielen Werken der Science-Fiction beschrieben werden, überhaupt physikalisch, logisch oder metaphysisch möglich seien, wird vielfach bezweifelt und es gibt dafür keine empirische Evidenz.

Bei jeglichen Gedankenspielen über „Zeitreisen“ muss man strikt zwischen Hypothesen der theoretischen Physik und faktischen Ursache-Wirkungs-Zusammenhängen unserer Umwelt unterscheiden: Eine Umkehr der Zeitrichtung eines einzelnen isolierten Vorganges – sprich, von einer Wirkung zurück zur Ursache – mag eines Tages möglich sein, da sie sich theoretisch aus einigen Modellen der Physik ergibt. Das hat jedoch nichts mit der Vorstellung zu tun, dass komplexe makroskopisch wechselwirkende Systeme (wie etwa Lebewesen) tatsächlich in die Vergangenheit reisen könnten. Der „Zeitpfeil“ kann nur in eine Richtung laufen, die Vergangenheit ist definitionsgemäß vergangen und die Zukunft existiert noch nicht.[1]

Physikalische Möglichkeit von Zeitreisen

Video: Relativitätstheorie Albert Einsteins

Die Relativitätstheorie Albert Einsteins bietet verschiedene Möglichkeiten für Zeitreisen:

Reisen in die Zukunft

Verlässt man mit einem fast lichtschnellen Raumschiff (es reichen unter Umständen auch relativistische Geschwindigkeiten um 10 % der Lichtgeschwindigkeit) die Erde und kehrt nach Ablauf einer bestimmten Reisedauer wieder zurück, ist auf der Erde ein längerer Zeitraum verstrichen als an Bord des Raumschiffes. Die Ursache dafür ist die Zeitdilatation, die nach der speziellen Relativitätstheorie von Albert Einstein bei derartig hohen Geschwindigkeiten auftritt. Der genaue Ablauf einer solchen Zeitreise ist unter Zwillingsparadoxon beschrieben. Ein praktisches Experiment hierzu ist das Hafele-Keating-Experiment mit Atomuhren an Bord eines kommerziellen Linienflugzeugs.

Bei hinreichend großer Reisegeschwindigkeit und Beschleunigung wäre dabei im Prinzip in beliebig kurzer Reisedauer für den Reisenden eine beliebig ferne Zukunft auf der Erde erreichbar. Bei einer dem Menschen zumutbaren Beschleunigung erfordert jedoch eine Zeitverschiebung von Jahren auch eine Reisezeit aus der Sicht der Raumschiffbesatzung von über einem Jahr (jeweils rund 347 Tage für Beschleunigung und Abbremsen mit 9,81 m/s²).

Für ein Objekt, das sich mit Vakuumlichtgeschwindigkeit bewegt, würde die Zeit stillstehen. Ein Photon, das sich im Vakuum bewegt, kann also theoretisch die Zeitspanne vom Beginn bis zum Ende des Universums „in einem Augenblick“ durchmessen.

Nach der allgemeinen Relativitätstheorie ist der Lauf der Zeit auch von den Gravitations- und Beschleunigungsbedingungen abhängig, denen ein System unterworfen ist. So vergeht die Zeit etwa auf einem hohen Berg geringfügig schneller als auf Meereshöhe. Dieses Phänomen ließe sich als Zeitreise in die Zukunft interpretieren, wobei nicht nur eine raschere, sondern auch eine gebremste Reise möglich ist.

Auf einem Neutronenstern kann die gravitative Zeitdilatation erheblich sein. So könnte ein hypothetischer Bewohner eines Neutronensterns eine zeitaufwändige Aufgabe in einer Umlaufbahn um den Stern erledigen, um einen Termin auf der Sternoberfläche leichter einhalten zu können. Im noch extremeren Gravitationspotential nahe dem Schwarzschildradius Schwarzer Löcher kann sich die Zeit gemäß der Allgemeinen Relativitätstheorie beliebig dehnen.

Reisen in die Vergangenheit

Nach derzeitigem Stand der Wissenschaft sind Zeitreisen in die Vergangenheit prinzipiell nicht möglich. Bestehende Theorien, nach denen eine solche Reise möglich sei, sind spekulativ und umstritten. Unbestritten ist jedenfalls, dass die praktische Umsetzung derartiger Theorien durch den Menschen in absehbarer Zeit unmöglich ist.

Eine physikalisch realisierbare Reise in die Vergangenheit ist als reine Beobachtung möglich, wenn man mit einem Teleskop in das Weltall blickt, da die Lichtgeschwindigkeit endlich ist. Die Sonne sieht man, wie sie vor gut acht Minuten war. Die Beobachtung von Quasaren ermöglicht einen Blick in das Universum vor Milliarden Jahren.

Kurt Gödel entdeckte 1949, dass eine Lösung der Gleichungen der allgemeinen Relativitätstheorie, bei der das Universum rotiert, das Zurückkehren eines Objekts in seine eigene Vergangenheit ermöglicht. Ein solches Universum wird als Gödel-Universum (R-Universum) bezeichnet.

Auch wenn bewiesen werden kann, dass unser Universum nicht rotiert, zeigt das R-Universum, dass die Einsteinschen Feldgleichungen ein Universum mit geschlossenen zeitartigen Kurven zulassen. Folglich gehört das gleichförmige Vergehen der Zeit nicht zu den von vorneherein notwendigen Eigenschaften eines Universums, das den Gleichungen genügt.

Nach der allgemeinen Relativitätstheorie ist es denkbar, dass zwei verschiedene Bereiche der Raumzeit über sogenannte Wurmlöcher miteinander verbunden sein könnten. Wenn die beiden Ausgänge eines solchen Wurmloches zwei Bereiche unterschiedlicher Zeit verbinden würden, wäre eine Zeitreise auch in die Vergangenheit möglich. Allerdings zeigen Rechnungen, dass Wurmlöcher normalerweise nicht stabil sind[2] und so schnell zusammenbrechen, dass eine Passage nicht möglich ist. Hätte man eine hypothetische Materie mit negativer Energiedichte zur Verfügung, die sogenannte exotische Materie, so könnte man damit ein Wurmloch stabilisieren.[3] Die dazu erforderliche Menge an exotischer Materie steht aber nach derzeitigem Wissensstand im gesamten derzeit bekannten Universum nicht zur Verfügung.

Eventuell wäre auf einer speziellen Flugbahn in der Umgebung eines hinreichend schnell rotierenden Schwarzen Loches eine Reise in die eigene Vergangenheit möglich. Man nimmt jedoch an, dass es keine derart schnell rotierenden Schwarzen Löcher gibt.

Eine Zeitreise in die Vergangenheit wäre auch in der Umgebung zweier kosmischer Strings möglich, die hinreichend schnell aneinander vorbeifliegen. Es existieren jedoch keine Belege für die Existenz kosmischer Strings.

Nach einer sehr umstrittenen Interpretation wurde durch Superluminares Tunneln für Teilchen beziehungsweise Photonen eine Zeitumkehr erreicht, das heißt, aus der experimentellen Anordnung – dem „Tunnel“ – schienen die Teilchen herauszukommen, bevor sie hineingestrahlt wurden. Jedoch wurde bei diesen Experimenten eine sehr umstrittene Definition des Signalzeitpunktes verwendet.

Sollten Reisen in die Vergangenheit möglich sein, würde sich die Frage stellen, wie die Paradoxa vermieden werden, die sich in diesem Zusammenhang aus der Verletzung der Kausalität ergeben können, wie beispielsweise das Großvaterparadoxon. Als mögliche Antwort käme vor allem die Everettsche Vielwelten-Theorie in Frage. Danach wäre die Vergangenheit, in die man reist, in einer Parallelwelt angesiedelt. Der ursprüngliche Ablauf der Dinge und ein durch einen Eingriff in die Vergangenheit modifizierter Ablauf würden sich beide abspielen. Insbesondere wäre es für den Reisenden unmöglich, wieder in seine ursprüngliche Version der Gegenwart zurückzukehren, wohl aber in eine Parallelwelt, die dieser nahezu identisch wäre.

Gelegentlich werden, wenn von Reisen in die Vergangenheit die Rede ist, hypothetische überlichtschnelle Teilchen, sogenannte Tachyonen, ins Spiel gebracht. Könnte sich ein Teilchen mit Überlichtgeschwindigkeit von A nach B bewegen, so ließe sich immer ein Beobachter finden, für den die Bewegung von B nach A stattfände. Da die Beobachter die zeitliche Reihenfolge der Ereignisse A und B unterschiedlich beurteilen, bewegt sich für alle Beteiligten das Tachyon von der Vergangenheit in die Zukunft. Aus einer hypothetisch überlichtschnellen Bewegung die Möglichkeit einer Reise in die Vergangenheit abzuleiten, ist nicht möglich.

Immer wieder gibt es Pressemeldungen über Fotos und andere reale Belege von vermeintlichen Zeitreisenden, die sich jedoch oftmals auch anders erklären lassen, aber gern für Verschwörungstheorien genutzt werden. Im Jahr 2019 erregte etwa ein Foto Aufsehen, das ein Mädchen, das der Umweltaktivistin Greta Thunberg täuschend ähnlich sieht, auf einem Foto aus dem Jahr 1898 zeigt.[4]

Zeitreisen in der Literatur und im Film

Zeitreisefahrzeug aus dem Kinofilm Zurück in die Zukunft: DeLorean DMC-12 mit eingebautem Fluxkompensator.

Zeitreisen sind ein alter Menschheitstraum und werden daher oft in Science-Fiction-Literatur und im Science-Fiction-Film thematisiert. Meist erfolgt dort eine Zeitreise mittels einer Zeitmaschine (so etwa in Zurück in die Zukunft), seltener mittels anderer Methoden, beispielsweise in der Highland-Saga von Diana Gabaldon per Gang durch einen Steinkreis oder aber durch Zauberei, wie in der Serie Charmed – Zauberhafte Hexen. Anders aber bei der Serie Zurück in die Vergangenheit, wo Dr. Samuel „Sam“ Beckett (gespielt von Scott Bakula), ein mit dem Nobelpreis ausgezeichneter Quantenphysiker und Erfinder des „Quantenbeschleunigers“, infolge eines gescheiterten Selbstversuchs unkontrolliert innerhalb seiner eigenen Lebenszeit durch die Zeit reist und dabei temporär die Identität verschiedener Menschen dieser Zeit annimmt und mit ihnen den Körper tauscht. In der Science-Fiction-Fernsehserie Star Trek ist die Zeitreise ein wiederkehrendes, beliebtes und sowohl methodologisch als auch narrativ variiertes Thema.

Insbesondere sind die Probleme im Zusammenhang mit der Kausalität bei Zeitreisen in die Vergangenheit ein beliebtes Thema der Science-Fiction-Literatur, etwa in den Romanen Schutzengel von Dean Koontz oder Geschichte machen von Stephen Fry.

Dabei wird gerne der Schmetterlingseffekt aus der Chaostheorie thematisiert. Das bedeutet, dass selbst kleinste Veränderungen in der Vergangenheit extreme Auswirkungen auf die weitere Entwicklung haben können (siehe z. B. Butterfly Effect oder Zurück in die Zukunft), die unter Umständen mit der Nicht-Existenz des Zeitreisenden enden. Gelöst wird dieses Problem nicht selten mit der überraschenden Pointe, dass die Zeitreise von Beginn an Teil der bekannten Vergangenheit war und durch die Zeitreise ein Kreis geschlossen wird. Dadurch wird wiederum die Annahme in Abrede gestellt, durch eine Zeitreise könne man die „Zeitlinie“ verändern oder gar zerstören.

Eine andere wiederkehrende Idee ist die der Zeitschleife, in welcher der Protagonist festsitzt. Das ist zum Beispiel in den Filmen 12:01, Retroactive oder Und täglich grüßt das Murmeltier, in Supernatural Staffel 3 Folge 11 („Und täglich grüßt …“) und der Animationsserie Steins;Gate der Fall.

Michael Crichton verwendet in seinem Buch Timeline die These, dass unterschiedliche Zeiten nur unterschiedliche Welten in der Viele-Welten-Interpretation sind. Eine Zeitreise erfolgt daher durch die Reise in eine Parallelwelt.

Eine ähnliche Interpretation findet sich in den Romanen Der letzte Tag der Schöpfung und Das Cusanus-Spiel von Wolfgang Jeschke, in denen Menschen in die Vergangenheit reisen und dadurch parallele, voneinander abweichende Zukünfte schaffen, aus denen verschiedene weitere Personen in die Vergangenheit reisen.

Das Problem der grammatikalischen Tempusbildung für Zeitreisende wird von Douglas Adams in seinem Roman Das Restaurant am Ende des Universums thematisiert.

Die Beschreibung einer Zeitreise in die Zukunft bietet dem Autor die Möglichkeit, Fehlentwicklungen und Gesellschaftskritik zugespitzt darzustellen. Davon hat unter anderem H. G. Wells 1895 in seinem Buch Die Zeitmaschine Gebrauch gemacht.

Im Stargate-Franchise (SG-1, SGA & SGU) wird häufig das Stargate in Verbindung mit Wurmlöchern, die durch genau zu diesem Zeitpunkt stattfindende Sonneneruptionen führen, als Mittel für Zeitreisen angegeben. Dabei sind Reisen in beide Richtungen, sowohl in die Zukunft als auch in die Vergangenheit, möglich.

In Fabian Lenks Kinderbuchreihe Die Zeitdetektive reisen drei Teenager und eine magische Katze mithilfe eines „Tempus“ genannten magischen Raumes durch die Zeit und klären Fälle in der Geschichte auf.

In Stephen Kings Roman Der Anschlag reist der Lehrer Jacob Epping aus der Jetzt-Zeit in die fünfziger Jahre mit Hilfe eines Zeitportals in einem Diner. Dort will er nach einigen Versuchen und deren Überprüfung in der Jetzt-Zeit (das Portal ist beiderseitig begehbar), das Attentat auf Kennedy verhindern. Die Besonderheit bei dieser Geschichte ist, dass die Zeitlinie sich bei jeder erneuten Reise in die Vergangenheit auf die ursprüngliche zurücksetzt und vom Protagonisten vorgenommene Änderungen wieder verschwinden. Auch führt das Portal zu immer genau demselben Ort und Zeitpunkt (zum 9. September 1958). Außerdem werden die Schwierigkeiten, denen Epping gegenübersteht, umso größer, je stärker er die Zeitlinie zu beeinflussen sucht. Die Zeit scheint sich zu wehren.

Die Fernsehserie Dark handelt von der fiktiven Stadt Winden, in der mehrere Stadtbewohner aufgrund unterschiedlicher Motive Zeitreisen unternehmen. Kinder verschwinden und tauchen (teilweise tot) in einem anderen Jahrzehnt wieder auf. Die Serie thematisiert freien Willen und Schicksal im Kontext einer Zeitschleife und der Viele-Welten-Theorie.

Literatur

Theoretische Philosophie und Physik

  • Paul Davies: So baut man eine Zeitmaschine: Eine Gebrauchsanweisung. Piper, München 2004, ISBN 3-492-04527-8
  • John Bigelow: Time travel fiction. In: Gerhard Preyer, Frank Siebelt (Hrsg.): Reality and Humean Supervenience. Rowan & Littlefield, Lanham, MD 2001, S. 58–91
  • John Earman: Outlawing Time Machines. chronology protection theorems. In: Erkenntnis. 42/2 (1995), S. 125–139
  • John Earman: Recent Work on Time Travel. In: Steven Savitt (Hrsg.): Time’s Arrows Today. Recent Physical and Philosophical Work on the Direction of Time. Cambridge University Press, 1995, S. 268–310
  • Daniel M. Greenberger, Karl Svozil: Quantum Theory Looks at Time Travel. In: Avsalom Elitzur: Quo vadis quantum mechanics? Springer, Berlin 2005, ISBN 3-540-22188-3, S. 63–72
  • Paul Horwich: Asymmetries in Time. Problems in the Philosophy of Science. MIT Press, Cambridge, MA 1987
  • Simon Keller, Michael Nelson: Presentists Should Believe in Time-Travel. In: Australasian Journal of Philosophy. 79 (2001), S. 333–345
  • David K. Lewis: The paradoxes of time travel. (PDF; 69 kB) In: American Philosophical Quarterly. 13 (1976), S. 145–152
  • Ned Markosian: The Open Past. In: Philosophical Studies. 79 (1995), S. 95–105
  • Jack W. Meiland: A Two-Dimensional Passage Model of Time for Time Travel. In: Philosophical Studies. 26 (1974), S. 153–173
  • Werner Bernhard Sendker: Die so unterschiedlichen Theorien von Raum und Zeit. Der transzendentale Idealismus Kants im Verhältnis zur Relativitätstheorie Einsteins. Osnabrück 2000, ISBN 3-934366-33-3

Populäre Darstellungen

  • Falko Blask, Ariane Windhorst: Zeitreisen. Die Erfüllung eines Menschheitstraums. Rowohlt-Taschenbuch-Verlag, Reinbek bei Hamburg 2009, ISBN 978-3-499-62558-9
  • David Deutsch, Michael Lockwood: Die Quantenphysik der Zeitreise. In: Spektrum der Wissenschaft. November 1994, S. 50–57
  • J. Richard Gott: Zeitreisen in Einsteins Universum. Rowohlt Taschenbuch Verlag, 2003, ISBN 3-499-61577-0
  • Henriette Nagel: Zukunft war gestern. Zeitreisemodelle im Film. Mühlbeyer Filmbuchverlag, Frankenthal 2014, ISBN 978-3-945378-08-3
  • Rüdiger Vaas: Tunnel durch Raum und Zeit. 2. Auflage. Franckh-Kosmos, Stuttgart 2006, ISBN 3-440-09360-3
  • Kay Herrmann: Vor dem Starten ankommen. Über Zeitreisen und Warp-Antriebe. Chemnitz 2016. ISBN 978-3-944640-91-4.
Wiktionary: Zeitreise – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
Commons: Zeitreise – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. ↑ Harald Lesch und Harald Zaun: Die Zeit - Sklave der Physik, Beitrag auf astronomie.de, 2005, Online, abgerufen am 31. Mai 2022.
  2. ↑ Robert A. Fuller, John Archibald Wheeler: Causality and Multiply-Connected Space-Time. Physical Review, Band 128, 1962, 919.
  3. ↑ D. Hochberg, M. Visser: Null Energy Condition in Dynamic Wormholes. In: Phys. Rev. Lett. Band 81, Nr. 4, 1998, S. 746–749, doi:10.1103/PhysRevLett.81.746. Vgl. auch Wormhole Construction: Proceed with Caution Phys. Rev. Focus 2, 71 (1988).
  4. ↑ Andrea Diener: Thunberg-Doppelgängerin: Greta von gestern. In: FAZ.NET. ISSN 0174-4909 (faz.net [abgerufen am 27. September 2020]).
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