Der Mord am eigenen Ahnen - wissenschaft.de
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Der Mord am eigenen Ahnen

Die Welt steht kopf– wenn Zeitreisen wahr werden. Wurmlöcher könnten uns in die eigene Zukunft oder Vergangenehit befördern – so lesen es die Physiker aus ihren Formeln. Doch Zeitreisen hätten paradoxe Konsequenzen: Sie würden Ursache und Wirkung durcheinanderbringen.

Die einfachste Möglichkeit, schnell reich zu werden, besteht darin, einen Freund in der Zukunft nach den Lottozahlen oder Aktienkursen der nächsten Woche zu fragen. Falls es überlichtschnelle Teilchen – sogenannte Tachyonen – gibt, und falls sich diese ähnlich wie Radiowellen als Informationsüberträger nutzen ließen, könnten wir die Geheimtips über ein Tachyonen-Telefon frei ins Haus bekommen. Da sich Tachyonen gemäß der Einsteinschen Relativitäts- theorie relativ zu uns rückwärts in der Zeit bewegen, wäre die Zukunft gegenwärtig.

Solche Überlegungen lassen sich nicht einfach als Science-fiction unter den Teppich kehren. Ein bewährtes Prinzip der Physik lautet nämlich, daß alles, was nicht durch Naturgesetze ausdrücklich verboten ist, auch geschehen kann. Deshalb wurde es manchen Wissenschaftlern mulmig, als sie entdeckten, daß Einsteins Relativitätstheorie Zeitmaschinen nicht prinzipiell ausschließt.

Seither suchen Physiker nach Wegen, die Lösung von Einsteins Formeln zum Bau einer Zeitmaschine zu nutzen. Von vielen zum Teil verrückten Ideen ist nur ein Konzept übriggeblieben: die Wurmlöcher. Sie könnten nämlich nicht nur kosmische Distanzen abkürzen (siehe Seite 68), sondern auch Zeitreisen ermöglichen.

Die Allgemeine Relativitätstheorie macht eindeutige Aussagen über den Zeitfluß an beiden Öffnungen eines solchen Wurmlochs. Aufgrund der Zeitdilatation, die Einstein beschrieben hat, gehen die Uhren an einer bewegten Öffnung langsamer als die Uhren an einer ruhenden. Das ist zumindest der Fall, wenn man sie von außen betrachtet. Vom Wurmloch aus gesehen stimmt der Zeitfluß an beiden Pforten überein. „Eine unendlich fortgeschrittene Zivilisation könnte also aus einem Wurmloch eine Zeitmaschine konstruieren“, spekuliert Kip Thorne vom California Institute for Technology in Pasadena.

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Ein Beispiel: Ein Raumfahrer hat ein kleines Wurmloch im All gefunden und fliegt mit einem Ende des Schlauchs mit nahezu Lichtgeschwindigkeit davon. Wenn er wendet und zum Ausgangspunkt zurückkehrt, sind für seinen Zwillingsbruder, der beim anderen Ende geblieben war, vielleicht Jahrzehnte vergangen, der Raumfahrer selbst ist dagegen kaum gealtert. Dieses Gedankenexperiment basiert auf Einsteins Zwillingsparadoxon, wonach die Zeit für einen Astronauten in einem schnellen Raumschiff langsamer vergeht als für seinen Zwillingsbruder auf der Erde. Dieses Zwillingsparadoxon läßt sich durch das Wurmloch aufheben. Der zurückgebliebene Bruder braucht bloß durch die bewegte Öffnung des Wurmlochs zu schlüpfen, sobald sein Bruder sie wieder bringt, und gelangt so in seine eigene Vergangenheit – zurück zu seinem jüngeren Selbst, das gerade erst vom Zwillingsbruder verlassen wurde.

Einzige Einschränkung: Es ist unmöglich, in eine Vergangenheit zu reisen, die weiter zurückliegt als der Zeitpunkt, zu dem das Wurmloch erstmals als Zeitmaschine eingesetzt wurde. Umgekehrt kann sich der verjüngte Zwillingsbruder durch die ruhende Öffnung des Wurmlochs in die Zukunft katapultieren.

„Wir können hoffen, eines Tages bei entsprechenden Fortschritten in Wissenschaft und Technik eine Zeitmaschine zu bauen“, sagt Stephen Hawking von der britischen Universität Cambridge. „Aber falls das stimmt, warum ist dann noch niemand aus der Zukunft zurückgekommen, um uns zu sagen, wie es geht?“, schränkt der berühmteste Physiker der Gegenwart ein. „Es könnte gute Gründe geben, uns in unserem heutigen primitiven Entwicklungsstadium das Geheimnis der Zeitreise vorzuenthalten. Doch falls sich die Natur der Menschen in der Zwischenzeit nicht grundlegend gewandelt hätte, ist es kaum vorstellbar, daß nicht irgendein Besucher aus der Zukunft sich verplappern würde.“

Daß unsere Zivilisation nicht mit Zeitmaschinen umgehen könnte, ist allerdings kein stichhaltiges Argument gegen Zeitreisen. Viel schwerer wiegt, daß Zeitreisen das natürliche Gefüge von Ursache und Wirkung zum Einsturz bringen könnten. Denn Beziehungen zwischen Zukunft und Vergangenheit führen zu schwindelerregenden Paradoxien.

Angenommen, der erste Konstrukteur einer Zeitmaschine hat zu viele Bücher von Sigmund Freud gelesen und daraufhin einen ausgeprägten Ödipus-Komplex entwickelt. Er verspürt einen unerklärlichen Haß auf seinen Vater. Dank seiner Erfindung reist er 60 Jahre in die Vergangenheit und ermordet den Vater, als dieser noch ein kleiner Junge war. Deshalb wird der Vater nie die Mutter des Zeitreisenden schwängern können und die Geburt des Zeitreisenden wäre unmöglich. Daher kann er aber auch niemals die Zeitmaschine bauen und mit ihr die Reise in die Vergangenheit antreten.

Sind Zeitreisen womöglich eine ernstzunehmende Bedrohung der kosmischen Ordnung? Müßten nicht Zeitpolizisten den Bau von Wurmlöchern massiv verhindern, wie es Stephen Hawking gefordert hat? Für ihn und seinen Kollegen Brandon Carter von der Universität Cambridge sind Zeitreisen Trugschlüsse und von der Natur strikt verboten. Hawking formulierte 1992 eine „Vermutung zum Schutz der Zeitordnung“, in der er die Erhaltung der Zeitrichtung und damit die Unmöglichkeit von Zeitmaschinen verlangt: „Die Naturgesetze verhindern in ihrem Zusammenwirken, daß makroskopische Körper Informationen in die Vergangenheit tragen können.“

Hawking versuchte, mit Näherungsrechnungen zu zeigen, daß Quantenfluktuationen gewaltige Energien erzeugen, die die Zeitreisenden töten könnten. Womöglich zerstören sie auch die Wurmlöcher selbst, mutmaßte er. Allerdings ergaben Berechnungen von Kip Thorne und Sung-Won Kim am Caltech, daß diese Energien nicht unendlich groß werden können, weil die Planck-Zeit bei 10-43 Sekunden ihrem Wachstum ein Ende bereitet. Eine kürzere Zeitspanne scheint es nicht zu geben, also vermögen die Fluktuationen sich hier nicht mehr weiter exponentiell zu verstärken und ebben wieder ab.

Doch Hawking wandte ein, daß dies nur für einen äußeren Beobachter gilt, im zeitlichen Bezugssystem der Fluktuation der Energieanstieg aber länger dauert. Für den äußeren Beobachter würde die Energieschwelle daher umgerechnet erst 10-95 Sekunden vor der Entstehung des Wurmlochs wirksam – zu spät, um die Zeitmaschine zu retten.

Hawkings Rechnung erwies sich aber als unzureichend. Und Li-Xin Li von der Universität Peking zeigte, daß ein Spiegel das katastrophale Anwachsen der Quantenfluktuationen verhindern und sie ins Weltall ablenken kann. Der Spiegel müßte zwischen die eng benachbarten Wurmlöcher gebracht werden und so groß sein wie deren Schlünde. Ob auf diese Weise jedoch auch Fluktuationen der Gravitationsfelder so weit zu zähmen sind, daß sie für die Zeitmaschine ungefährlich bleiben, ist noch immer nicht geklärt.

Glücklicherweise gibt es noch andere Möglichkeiten, Zeitreisen den Stachel des Paradoxen zu ziehen. Zeitreisen sind prinzipiell nur möglich, wenn sie keine physikalischen Widersprüche zulassen. Ereignisse auf einer geschlossenen Zeitkurve sollen sich nach Überlegungen des russischen Physikers Igor Novikov nur so beeinflussen können, daß keine Kausalitätsverletzungen entstehen. Der Zeitreisende könnte zum Beispiel den Vater verfehlen oder Mitleid würde ihn daran hindern, ihn umzubringen.

Novikov, Thorne und andere Physiker demonstrierten dieses Selbstkonsistenzprinzip mit dem Wurmloch-Billard: „Kann eine Billiardkugel so durch ein Wurmloch fliegen“, fragten sie, „daß sie in ihrer eigenen Vergangenheit ankommt, auf sich selber stößt und ihr früheres Pendant damit so aus der Bahn lenkt, daß es das Wurmloch verfehlt?“

Tatsächlich berechneten Novikov und seine Kollegen, daß mögliche Zeitsprünge der Billardkugel ihr früheres Pendant doch wieder in das Wurmloch einlochen, so daß sich kein Widerspruch ergibt.

David Deutsch und Michael Lockwood von der Universität Oxford haben nach einem anderen Weg für Zeitreisen ohne Paradoxien gesucht. Ihre Hypothese hat aber einen atemberaubenden Preis. Die beiden Physiker stützen sich auf eine provozierende Interpretation der Quantenmechanik, die der amerikanische Physiker Hugh Everett im Jahr 1957 vorschlug. Er vermutete, daß immer, wenn die Natur die Wahl zwischen zwei oder mehr Zuständen hat, sich das Universum in zwei oder mehr identische Paralleluniversen aufspaltet. Dann gibt es ein Universum, in dem dieser Satz mit einem Punkt endet, aber auch eines, in dem das nicht der Fall ist. Und beide haben fortan ihre eigene Geschichte.

Der Sohn kann also tatsächlich in die Vergangenheit reisen und seinen Vater ermorden. Er gelangt in ein Universum, das bis zum Moment seiner Ankunft exakt mit seinem eigenen identisch war, nun aber einen anderen Verlauf nimmt. In diesem Universum wird der Zeitreisende niemals das Licht der Welt erblicken. Aber aus diesem Universum ist er auch nicht gekommen, sondern aus einem anderen, in dem er geboren wurde, weil dort sein Vater keines vorzeitigen Todes starb.

Das letzte Wort ist noch nicht gesprochen. „Die Frage von Zeitreisen bleibt offen“, gibt auch Stephen Hawking zu. „Ich werde darauf jedoch keine Wette abschließen. Der andere könnte ja den unfairen Vorteil haben, die Zukunft zu kennen.“

Es war einmal eine Frau namens Bright Die reiste schneller als Lichtgeschwindigkeit Sie verließ uns leise auf relativistische Weise und kam zurück zu einer früheren Zeit.

A. H. Reginald Buller

„Ich bin ein großer Star-Trek-Fan“

Hanns Ruder, Professor für Theoretische Astrophysik an der Universität Tübingen, über Wurmlöcher und Zeitreisen.

bild der wissenschaft: Wann bauen Physiker das erste Wurmloch?

Ruder: Wahrscheinlich nie. Wurmlöcher sind Lösungen der Einsteinschen Feldgleichungen. Aber nicht alles, was mathematisch korrekt ist, gibt es auch in der Realität. Ein weiteres Beispiel sind Tachyonen: Die überlichtschnellen Teilchen wären nach Einsteins Gleichungen erlaubt, doch nach heutigem Wissen existieren sie nicht.

bild der wissenschaft: Was wäre nötig, um doch Wurmlöcher zu konstruieren?

Ruder: Kip Thorne hat einfach zwei Schwarze Löcher genommen und sie mathematisch aneinandergeklebt. Durch Rückwärtsrechnen hat er dann ihre Form bestimmt. Um dieses hypothetische Gebilde zu stabilisieren, benötigt er die sogenannte exotische Materie. Doch niemand weiß, ob und wo es sie gibt.

bild der wissenschaft: Ist es also völlig sinnlos, sich mit Wurmlöchern und Zeitreisen zu beschäftigen?

Ruder: Es ist sicher lustig und lehrreich, darüber nachzudenken. Aus diesem Grund arbeiten wir zum Beispiel an Simulationen von Wurmlöchern. Die Beschäftigung mit Zeitreisen und ihren paradoxen Konsequenzen für die Kausalität hilft, die Einsteinsche Physik besser zu verstehen.

bild der wissenschaft: Und was hat die Öffentlichkeit davon?

Ruder: Die Öffentlichkeit hat großes Interesse am Beamen und an Zeitreisen. Eine richtige Forschung dazu gibt es aber nicht, es stehen dafür auch keine Forschungsgelder zur Verfügung. Ein Institut für Zeitreisen wird es niemals geben.

bild der wissenschaft: Was können Physiker von Science-fiction-Autoren lernen?

Ruder: Ich selbst bin ein großer Fan von Star-Trek. Es gibt wissenschaftliche Arbeiten, die sich zum Beispiel mit dem Warp-Antrieb beschäftigen. Wenn es entsprechende

Materie gäbe, könnte man die Raumzeit so verbiegen, daß das Raumschiff Enterprise mit Überlichtgeschwindigkeit wie hinter einem aufgerollten Wurstzipfel herfliegt. Die Annahme, es gebe solche Materie, ist natürlich falsch, aber die Schlußfolgerungen sind korrekt. Bei den meisten anderen Science-fiction- Autoren ist leider alles falsch.

Infos im Internet

Wissenswertes zu Stephen Hawking: http://207.201.56.13/hawking/hawking_links.html

Rüdiger Vaas

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