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Zeitreisen - Referat
Zeitreisen
Inhaltsverzeichnis
0. Einleitung
1. Die Möglichkeit von Zeitreisen
1.1 Raum und Zeit
1.2 Schwarze Löcher
1.2.1 Kerr-Lösung
1.3 Passierbare-Wurmloch-Lösung
1.3.1 Probleme bei dieser Lösung
1.4 Konstruktion einer Zeitmaschine
2. Paradoxa bei Zeitreisen
2.1 Mögliche Paradoxa
2.1.1 Begegnung mit seinen Eltern vor der Geburt
2.1.2 Die Person/die Erinnerung ohne Vergangenheit
2.2 Auflösung der Paradoxa
2.2.1 Alternative Geschichten
2.2.2 Konsistente Geschichten
3. Stellungnahme
0. Einleitung
Zeitreisen - bei erster Überlegung sicherlich dem Bereich der Sciencefiction zuzuordnen, auf keinen Fall aber dem der Physik.
Doch - bei genauerer Betrachtung stellt man fest, dass sich die Möglichkeit, in die Vergangenheit oder Zukunft zu “reisen”, aus Formeln der Physik ergibt, die an anderen Stellen schon ihre Richtigkeit unter Beweis gestellt haben.
Im Folgenden werde ich zeigen, welche Möglichkeiten der Zeitreisen es gibt, und welche Paradoxa dabei entstehen können.
1. Die Möglichkeit von Zeitreisen
Raum und Zeit
Früher stellte man sich den Raum und die Zeit absolut vor. Dies bedeutet, dass es einen genau definierten Ruhezustand eines Körpers (eines stofflichen und räumlichen Gebildes) gibt, wenn keine Kraft auf ihn einwirkt, und dass jeder die Zeit gleich wahrnimmt (in der Geschwindigkeit ihres Verstreichens).
Der Physiker Isaac Newton zeigte jedoch, dass es keinen Ruhezustand gibt, da ein Körper, auf den keine Kraft einwirkt, sich nicht zwangsläufig in Ruhe befinden muss. Dies hat die Auswirkung, dass es keinen absoluten Raum gibt. Man kann also zum Beispiel nicht sagen, ob sich der Körper A am Körper B vorbeibewegt oder umgekehrt.
In den Jahren 1905 und 1914/15 stellte Albert Einstein seine berühmte Relativitätstheorie auf. Aus ihr folgt, dass es auch eine absolute Zeit nicht gibt, dass also die Zeit für verschiedene Beobachter verschieden verstreicht: Je schneller man sich bewegt, desto langsamer vergeht die Zeit. Bei Lichtgeschwindigkeit (die nie erreicht werden kann) stünde sie sogar still.
Des Weiteren wird die Zeit mit dem (dreidimensionalen) Raum zusammengefasst zur vierdimensionalen Raumzeit. In ihr lässt sich jedes Ereignis mit vier Zahlen beschreiben: drei für den Raum und eine für die Zeit. Vorstellen kann man sich die vier Dimensionen allerdings nicht, unser Gehirn ist nur für drei “ausgelegt”.
Physikalische Kräfte entstehen in der Raumzeit, indem diese sich krümmt. Wie ein (zweidimensionales) Blatt Papier kann auch die Raumzeit gekrümmt oder sogar gefaltet werden.
Schwarze Löcher
Nach den Gleichungen Einsteins kann im Weltall ein Stern kollabieren, so dass er zu einem sogenannten Schwarzen Loch wird. Dort ist die Raumzeit sehr stark (nämlich unendlich) gekrümmt; die dort entstehenden Kräfte werden so groß, dass nichts dem Schwarzen Loch entkommt.
Ein Schwarzes Loch verbindet zwei “Spiegeluniversen” (Universen, die nebeneinander existieren) oder zwei verschiedene Regionen der Raumzeit (zwei Orte oder zwei “Zeiten” - wie Gegenwart und Vergangenheit) miteinander. Solch eine Verbindung nennt man allgemein “Wurmloch”. Durch die unendlich großen Kräfte ist allerdings in diesem Fall keine Passage möglich, jede Materie würde in ihre Einzelteile zerlegt werden.
1.2.1 Kerr-Lösung
1963 fand der Mathematiker Roy Kerr eine Lösung für Einsteins Gleichungen. Er ging davon aus, dass jeder Stern rotiert, und somit auch das aus ihm entstandene Schwarze Loch. Durch diese Rotation flacht sich das Schwarze Loch zu einem Ring ab. Rechnungen zeigten, dass etwas, das von oben oder unten den Ring passieren würde, zwar einer großen aber endlichen Kraft ausgesetzt wäre. Somit ist ein Durchqueren möglich.
1.3 Passierbare-Wurmloch-Lösung
1988 stellten die drei Physiker Kip Thorne, Michael Morris und Ulvi Yurtsever eine weitere Möglichkeit des Zeitreisens vor. Angeregt durch Carl Sagan, der für ein Buch nach einer ernsthaften Lösung fragte, stellten sich die Physiker das vor, was sie finden wollten: Ein stabiles Wurmloch, das man in einigen Tagen durchqueren könnte. Dann begannen sie, rückwärts zu rechnen um zu klären, was diese Bedingungen erfüllt.
Schließlich fanden sie eine erstaunlich einfache Lösung der Gleichungen Einsteins, die ihre Bedingungen erfüllte. Zudem waren die Kräfte beim Passieren in etwa gleich denen, die ein Körper auf der Erde erfährt.
Das errechnete Gebilde wurde “passierbares Wurmloch” getauft.
1.3.1 Probleme bei dieser Lösung
Das Problem bei dem passierbaren Wurmloch liegt darin, dass sich in seinem Inneren eine “exotische” Form der Materie befinden müsste, eine Form der Materie, die es bei uns nicht gibt und die ungewöhnliche Eigenschaften hat. Allerdings ist diese Materie mit allen physikalischen Gesetzen vereinbar, so dass man sie mit ausreichend entwickelter Technik durchaus herstellen könnte.
Konstruktion einer Zeitmaschine
Nach der letztgenannten Lösung ergibt sich die Möglichkeit, eine Zeitmaschine zu konstruieren:
In zwei Kammern befinden sich zwei parallele Metallplatten, auf die starke elektrische Ladungen aufgebracht werden. Diese verformen die Raumzeit so, daß eine Verbindung beider Kammern entsteht. Dann bringt man sie an zwei verschiedene Orte. Wenn man dabei eine der Kammern mit Beinahe-Lichtgeschwindigkeit bewegt, vergeht deren Zeit langsamer, und sie würde beim Passieren einen “Tunnel” in die Vergangenheit darstellen.
Eine zweite Möglichkeit besteht darin, einen hohlen Zylinder aus der “exotischen Materie” zu formen. In seiner Mitte verformt sich die Raumzeit; ein Wurmloch entsteht.
Paradoxa bei Zeitreisen
Mögliche Paradoxa
Die Widersprüche, die bei Zeitreisen entstehen könnten, kann man in zwei Kategorien einteilen:
Begegnung mit seinen Eltern vor der Geburt
Die Person/die Erinnerung ohne Vergangenheit
Begegnung mit seinen Eltern vor der Geburt
Ein Beispiel für diesen Widerspruch ist eine Person, die in der Zeit zurückreist und ihren Vater vor ihrer eigenen Zeugung umbringt. Da die Person dann nicht gezeugt worden sein kann, kann sie nicht existieren. Dann kann sie aber nicht ihren Vater umbringen, und sie wäre gezeugt worden usw.
Die Person/die Erinnerung ohne Vergangenheit
Ein Beispiel dafür ist ein armer Erfinder, der vergeblich eine Zeitmaschine zu bauen versucht. Dann erscheint ihm ein älterer Herr, der ihm Geld und Konstruktionspläne einer Zeitmaschine überlässt. Jahre später, der Erfinder hat mit “seiner” Erfindung viel Geld verdient, reist er in die Vergangenheit und gibt seinem jüngeren Ich Geld und die Konstruktionspläne der Zeitmaschine.
Hier stellt sich die Frage, woher die Konstruktionspläne stammen.
Auflösung der Paradoxa
Alternative Geschichten
Eine Theorie nimmt an, dass man – wenn man die Vergangenheit verändert – auf eine andere “Abzweigung” der Geschichte, in ein Paralleluniversum, gerät, wo die weitere Geschichte einen anderen Verlauf nimmt.
Das Problem liegt darin, wo sich diese vielen Parallelwelten befinden. Zu ihnen kommen zudem in jeder Sekunde weitere hinzu, da in dieser Zeit Entscheidungen für die Zukunft getroffen werden.
Des Weiteren geben die Welten Energie – z.B. Wärme der Sterne – ab, deren “Menge” demnach auch sehr groß sein müsste - groß genug, um Auswirkungen auf benachbarte Universen zu haben.
Konsistente Geschichten
Diese Theorie geht davon aus, dass sich die Vergangenheit nicht ändern, sondern nur “erfüllen” kann.
Wenn man sich z.B. selbst in der Vergangenheit aufsucht, um ein Gespräch mit seinem jungen Ich zu führen, so kann man sich an ein Gespräch in seiner Jugend erinnern, in dem jemand behauptete, dass der Gesprächspartner man selbst sei. Hier spricht man natürlich mit sich selbst, die Erinnerung an das Gespräch ist aber vor der Zeitreise entstanden: die Vergangenheit ist somit unveränderlich und von vornherein festgelegt.
Allerdings erklärt auch diese Theorie nicht, woher die Idee bei dem Paradoxon Typ 2 stammt.
Stellungnahme
Theoretisch gibt es also die Möglichkeit, in der Zeit zu reisen. Praktisch ist dies jedoch noch nicht möglich – und niemand weiß heute, ob es überhaupt einmal möglich wird.
Thorne, Morris und Yurtsever gingen davon aus, dass man unendlich Energie zur Herstellung der “exotischen Materie” zur Verfügung hat – was unmöglich ist, da Energie in einem Universum nur begrenzt zur Verfügung stehen kann.
Stephen W. Hawking glaubt, dass Zeitreisen nie möglich werden, da wir noch keine Touristenströme aus der Zukunft empfangen mussten.
Wenn es so sein sollte, sicherlich ein Glücksfall. Irgendwelche Scharlatane wird es immer geben, die das Mögliche missbrauchen – sei es in Form von “Zeitreiseunternehmen” oder in Form von Börsenspekulationen mit Informationen über die Zukunft.
Nur leider bleiben dann auch die Chancen der Zeitreisen aus – die Lösung vieler bis heute ungelöster Fragen.
Quelle(n) für dieses Referat: Hawking, Stephen: “Die illustrierte kurze Geschichte der Zeit - aktualisierte und erweiterte Ausgabe”, Rowohlt Verlag, Reinbeck bei Hamburg 1997
Kaku, Michio: “Im Hyperraum - Eine Reise durch Zeittunnel und Paralleluniversen”, Rowohlt Taschenbuch Verlag, Reinbeck bei Hamburg 1998
Ripota, Peter: “Physiker halten sie für möglich: Zeitreisen” aus: “P.M. - Peter Moosleitners interessantes Magazin”, Ausgabe 9/98, Gruner & Jahr, München
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