Claus_in_der_Kirche

Zeitreisen

Schon immer träumten die Menschen davon, einmal nach Belieben in der Zeit zun reisen. Sowohl in die Vergangenheit als auch in die Zukunft. Ist das überhaupt möglich? Ein bisschen geht schon - hier gibt es Aufklärung.

Ausbruch aus der Zeitschleife

Ob Zeitschleifen, innerhalb derer sich die Zeit im Kreis dreht, in unserem Universum tatsächlich existieren, ist bis heute unter Physikern umstritten. Das britische Wissenschaftsmagazin New Scientist berichtet jetzt von der Theorie eines italienischen Physikers, die in Zukunft zur Klärung dieser Frage beitragen könnte. Fernando de Felice von der Universität Padua argumentiert, dass die gewaltigen Gammablitze, die Astronomen seit den sechziger Jahren im All beobachten und für deren Entstehung eine abschließende Erklärung fehlt, von gemäßigt starken Gammastrahlen erzeugt werden könnten, die in eine Zeitschleife hineingeraten sind. Anders als im Murmeltierfilm bestimmen jedoch die physikalischen Bedingungen den Austritt aus der Zeitschleife. Wie de Felice durchgerechnet hat, würde die über viele Millionen Jahre kontinuierlich in die Zeitschleife einfallende Strahlung sie zu einem einzigen Zeitpunkt verlassen und dadurch einen gigantischen Blitz erzeugen.

Ein ganzes Universum als Zeitmaschine

Gödel fand eine universelle Zeitmaschine als eine exakte Lösung von Einsteins Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie und demonstrierte damit erstmals, wie Zeitreisen im Rahmen der relativistischen Kosmologie möglich sind.

Gödels Zeitmaschine

Dass Einsteins Relativitätstheorie grundsätzlich Zeitreisen nicht verbietet, bewies schon 1949 der Mathematiker Kurt Gödel (1906 bis 1978).   Während er neue Lösungen Einsteinscher Gleichungen fand kam ihm der Gedanke, dass der Kosmos rotieren könnte. Die Schwerkraft, die das Universum zusammenhält und vielleicht eines Tages wieder zu dessen Kollaps führt, könnte durch eine Zentrifugalkraft ausgeglichen werden. Wenn das der Fall ist, muss nicht zwangsläufig ein beobachtbares Rotationszentrum existieren, sondern jeder beliebige Beobachter im All sieht das Universum um sich herum rotieren. Genauso, wie sich alles von jedem Beobachter durch die Expansion entfernt.

Tiplers Bauplan einer Zeitmaschine

Man nehme Materie von mindestens 10 Sonnenmassen, besser noch von der Masse der gesamten Milchstraße und presse sie zu einem extrem dünnen Zylinder zusammen, in etwa so, als würde man ein Schwarzes Loch durch eine Spaghettimaschine quetschen. Diesen versetze man dann in hyperschnelle, relativistische Rotation, und schon hat man eine Zeitmaschine, mit welcher man in die Zukunft und in die Vergangenheit reisen kann. Man muss nur in möglichst geringem Abstand vorsichtig die rotierende "Nudel" umkreisen, und je nachdem, ob man sich mit oder gegen die Rotationsrichtung bewegt, geht man in der Zeit vor oder zurück.

Bauanleitung für eine Zeitmaschine

- Vorwärts durch die Zeit zu reisen ist gar nicht schwer. Wenn man fast mit Lichtgeschwindigkeit dahinrast oder sich in einem starken Gravita­tionsfeld aufhält, erlebt man die Zeit langsamer als ein äußerer Beobachter – das heißt, man reist in dessen Zukunft.

- Reisen in die Vergangenheit sind viel umständlicher. Die Relativitätstheorie gestattet sie nur bei spezi­ellen Raumzeit-Konfigurationen: in einem rotierenden Universum, in einem rotierenden Zylinder oder in einem so genannten Wurmloch – einem Tunnel durch Raum und Zeit.

 

Skizze einer Zeitreise in drei gewaltigen Schritten

1) Entdeckung oder Konstruktion eines Wurmlochs. Zunächst brauchen wir einen Raumzeit-Tunnel, der zwei verschiedene Orte im Raum verbindet. Vielleicht existieren große Wurmlöcher in den Tiefen des Alls als Relikte des Urknalls. Andernfalls müssen wir mit subatomaren Wurmlöchern vorlieb nehmen, die entweder auf natürliche Weise überall um uns entstehen und sofort wieder vergehen oder – wie hier skizziert – künstlich mit Teilchenbeschleunigern erzeugt werden. Solche winzigen Wurmlöcher müssten erst auf brauchbare Größe aufgebläht werden – vielleicht mit Energiefeldern, die denen gleichen, welche einst die Inflation des Raums unmittelbar nach dem Urknall verursachten. 


2) Stabilisierung des Wurmlochs. Damit ein Signal oder ein Objekt sicher durch das Wurmloch gelangen kann, erzeugen wir mit quantenphysikalischen Methoden, etwa dem so genannten Casimir-Effekt, einen Zufluss negativer Energie, andernfalls würde das Wurmloch zu einem Punkt fast unendlicher Dichte zusammenschrumpfen; das heißt, es würde zu einem Schwarzen Loch kollabieren. 


3) Abschleppen des Wurmlochs. Ein Raumschiff zieht die Öffnungen des Wurmlochs auseinander. Eine Öffnung wird nahe der Oberfläche eines Neutronensterns positioniert; dieser extrem dichte Stern ist von einem besonders starken Schwerefeld umgeben. Auf Grund der intensiven Schwerkraft vergeht dort die Zeit langsamer. Da die Uhren am anderen Ende des Wurmlochs schneller gehen, werden die beiden Öffnungen nicht nur räumlich getrennt, sondern auch zeitlich.

Sind Zeitreisen möglich?

 Als Albert Einstein 1905 seine spezielle Relativitätstheorie vorstellte, warf er die überlieferte Vorstellung von Raum und Zeit über den Haufen. Etwas, was zuvor nur in der Fantasie von Sciencefiction-Autoren wie Wells existierte, war nun möglich: Reisen in die Zukunft. Gemäß Newtons Vorstellung verlief die Zeit überall gleichmäßig. Sie verging niemals schneller oder langsamer. Für Einstein dagegen war Zeit relativ.

Zeitreisen sind nicht nur möglich, sie haben sogar schon stattgefunden – wenn auch nicht so, wie Wells es sich vorgestellt hatte. Den bisherigen Rekord hält der Raumfahrer Sergei Konstantinowitsch Krikaljow. Im Verlauf seiner Karriere hat der russische Kosmonaut 803 Tage im Weltraum verbracht. Wie Einstein bewies, vergeht die Zeit für Objekte in Ruhe schneller als für solche, die sich relativ dazu in Bewegung befinden. An Bord der Raumstation Mir raste Krikaljow mit 27 000 Kilometern pro Stunde um die Erde. Insgesamt ist der Kosmonaut dadurch weniger gealtert als seine am Boden gebliebenen Mitmenschen – und zwar den 48. Teil einer Sekunde. Anders ausgedrückt ist Krikaljow also eine 48stel Sekunde in die Zukunft gereist.

Größere Geschwindigkeiten und Entfernungen machen den Effekt offensichtlicher. Verließe ein Astronaut die Erde für einen Rundflug mit 99,995 Prozent der Lichtgeschwindigkeit zum 520 Lichtjahre entfernten Stern Beteigeuze und kehrte ebenso rasant zurück, würde er aus seiner Sicht für diese Reise insgesamt gerade einmal zehn Jahre benötigen – dem fast lichtschnellen Raumfahrer käme die Strecke durch die hierbei auftretende relativistische Längenkontraktion viel kürzer vor. Aber auf der Erde wären inzwischen mehr als 1000 Jahre vergangen.

Zurück in die Vergangenheit

Der berühmte österreichische Mathematiker und Logiker Kurt Gödel war der Erste, der mit Hilfe der allgemeinen Relativitätstheorie ein Universum entwarf, in dem Reisen in die Vergangenheit möglich sind. Er präsentierte das theoretische Modell seinem engen Freund Einstein als Geschenk zu dessen 70. Geburtstag. Es hat zwei besondere Eigenschaften: Einerseits rotiert es, was den Kollaps durch die Schwerkraft der enthaltenen Materie verhindert. Einstein wünschte sich von jedem kosmologischen Modell eine solche Stabilität. Zum anderen erlaubt es Reisen in die Vergangenheit, was bei dem Beschenkten wiederum ein tiefes Unbehagen auslöste. In Gödels Kosmos kann ein Astronaut immer geradeaus fliegen und so wieder zu seinem Ursprungsort zurückkehren – aber zu einem Zeitpunkt in der Vergangenheit. Solche Bahnen nennen Physiker "geschlossene zeitartige Kurven".
Eine derartige Kurve kehrt zeitversetzt zu ihrem vierdimensionalen Anfang zurück. In Gödels rotierendem Universum umrundet diese Bahn das ganze All, ähnlich wie der Äquator die Erdkugel. Physiker haben sich seither eine ganze Reihe von geschlossenen zeitartigen Kurven ausgedacht, die Reisen in die Vergangenheit erlauben, jedenfalls in der Theorie. Ein realer Flug entlang einer solchen Strecke wäre allerdings völlig unspektakulär. Der Raumfahrer würde das Weltall mit Sternen und Planeten ganz normal an sich vorüberziehen sehen, und für ihn würde auch die Zeit wie gewohnt vergehen. Anders als in einigen Filmen würden sich also beispielsweise nicht die Uhrzeiger an Bord rückwärtsdrehen. Und trotzdem käme er in seiner eigenen Vergangenheit an.

Ich würde gerne zum Anfang der Zeit reisen

 Sind Zeitreisen aus physikalischer Sicht möglich? „Prinzipiell ja“, sagt der britische Physiker und Kosmologe John Barrow. „Aber daraus folgt nicht, dass man in der Zeit zurückgehen und den Verlauf der Geschichte ändern könnte.“

 

Wiki

 

Gödel, Einstein und die Konsequenzen

In seiner Lösung der Einsteinschen Gleichungen zeigt Gödel die theoretische Möglichkeit von Zeitreisen auf. Einstein widerstrebte diese von ihm selbst wachgerufene Vision. Anlässlich der Konferenz "Kurt Gödels Erbe" (25.-27. Juli 2019) erklärt Physiker Peter C. Aichelburg den Stand der Theorie.