Zeit, ein allen wahrnehmbaren Veränderungen zugrunde liegendes Phänomen.

Veränderungen erscheinen uns als Bewegung der Gegenwart von der Vergangenheit in die Zukunft. Die Vergangenheit ist das Reich der Fakten, die sich nicht mehr ändern lassen. Die Zukunft dagegen ist das Reich der Möglichkeiten. Die Bewegung der Gegenwart macht aus Zukunft Vergangenheit, aus Möglichkeiten Fakten. Die Richtung, entlang der sich die Gegenwart bewegt, nennt man die Zeitachse. Dinge, die vom Fortschreiten der Gegenwart nicht beeinflusst werden, d.h. die entlang der Zeitachse unverändert bleiben, bezeichnet man als ewig.

Die Zeit scheint uns von der Zukunft in die Vergangenheit zu fließen, weil unser Bewusstsein fest mit der Gegenwart gekoppelt ist. Da sich die Ebene der Gegenwart entlang der Zeitachse bewegt (in der Abbildung nach oben), strömt uns die Zeit gewissermaßen entgegen und lässt uns so Veränderungen wahrnehmen. Der Wind der Veränderung bläst also keineswegs ins Gesicht der Zeit - vielmehr bläst der Wind der Zeit ins Gesicht der Gegenwart.

Lebewesen sind denkbar, deren Bewusstsein nicht so fest oder vielleicht gar nicht mit der Gegenwart verbunden ist. Diese würden alle Veränderungen eines Objekts gleichzeitig wahrnehmen, dieses Objekt also gewissermaßen ausgedehnt in der Zeit sehen. Von einem Baum etwa sähe ein solches Wesen zugleich alle Zustände vom Samenkorn bis hin zum abgestorbenen Stumpf. Wesen mit einem solchen zeitunabhängigen Bewusstsein wären zwar unsterblich, hätten aber nicht viel davon, da Zeit für sie keine Bedeutung hätte und sie vermutlich auch keinen freien Willen besäßen.

Der Zeitfluss, wie wir ihn kennen, ist also ein Phänomen unserer Wahrnehmung. In der Relativitätstheorie wird die Zeit als eine Dimension betrachtet, die bis auf ein Vorzeichen gleichberechtigt mit den drei normalen Raumdimensionen ist. Die Relativitätstheorie basiert damit auf einer vierdimensionalen Raumzeit. Ereignisse werden durch vier Koordinaten in der Raumzeit beschrieben: ihre drei räumlichen Positionsangaben und ihren Zeitpunkt. Da Zeit und Raum relativ sind - jedes Objekt kann seine eigenen Zeit- und Raumkoordinaten haben - ist der Begriff der Gleichzeitigkeit in der Physik sinnlos. Von zwei räumlich getrennten Ereignisse kann vom Standpunkt eines Beobachters das eine, vom Standpunkt eines anderen Beobachters das andere früher stattfinden. In bewegten Objekten läuft vom Standpunkt eines stillstehenden Beobachters aus die Zeit langsamer.

Da eigentlich nichts im Universum stillsteht, ist eine Bewegung in der Zeit normalerweise auch eine Bewegung im Raum. In einer einzigen Sekunde bewegt sich

die Erdoberfläche um 460 m (am Äquator),
die Erde um 30 km (auf ihrer Bahn um die Sonne),
das Sonnensystem um 250 km (auf einer Bahn um das Zentrum der Milchstraße),
die Milchstraße um 600 km (in Richtung auf den Großen Attraktor).

Die spezielle Relativitätstheorie begrenzt die Geschwindigkeit jedes Objekts auf die Lichtgeschwindigkeit. Die Kegel in dem obigen Diagramm (s. auch Ereignishorizont) entsprechen den möglichen Bahnen von lichtschnellen Objekten, d.h. Lichtteilchen. Alle materiellen Objekte können sich nur auf Bahnen bewegen, die innerhalb dieser Kegel liegen. Eine Bahn, die aus einem Kegel herausführt, würde ein Überschreiten der Lichtgeschwindigkeit bedeuten. Eine Bahn in Form einer geschlossenen Schleife wäre gar eine Zeitreise, die zurück in die Vergangenheit und dann wieder an unseren gegenwärtigen Ort führt.

Zeitreisen erscheinen uns als unmöglich, weil sie Paradoxa erzeugen, wie das Großvater-Paradox (jemand reist in der Zeit zurück und erschießt seinen eigenen Großvater). Ein Grund für das Paradox liegt darin, dass die Naturgesetze in unserer Welt komplexe Wechselwirkungen zulassen, etwa zwischen den Molekülen eines Gases. Dadurch gibt die Entwicklung der Entropie eine Richtung der Zeit vor. Der Mathematiker Kurt Gödel entwickelte in den 1940er Jahren das Modell einer unendlich großen, rotierenden Welt, die gleichmäßig mit Materie gefüllt ist, als eine konsistente Lösung der Feldgleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie. In dieser Welt sind die Kegel im obigen Diagramm so verzerrt, dass sich Objekte tatsächlich entlang geschlossener Schleifen in der Raumzeit bewegen können. Zeitreisen sind dadurch möglich. Allerdings ist eine solche Zeitreise immer mit einer Veränderung des Ortes verbunden, die verhindert, dass man seinen Großvater erschießen kann.

In unserer eigenen Welt wären Zeitreisen theoretisch als Reisen in Parallelwelten oder in der Umgebung von Singularitäten vorstellbar. Entlang einer Bahn um ein hinreichend schnell rotierendes Schwarzes Loch etwa könnte die Zeit rückwärts laufen. Derart schnell rotierende massive Objekte gibt es jedoch vermutlich nicht im Universum. Der für effektheischende Publikationen bekannte Physiker Frank Tipler schlug 1974 die Konstruktion einer Zeitmaschine aus einer zylinderförmigen Anordnung einander schnell umkreisender Neutronensterne vor. Eine spiralförmige Bahn durch das Zentrum des Zylinders würde in der Zeit rückwärts führen. Da es jedoch nicht so ganz einfach ist, ein Objekt aus Neutronensternen zu konstruieren, glauben viele Physiker nicht an die Möglichkeit, eine Zeitmaschine jemals auf diese Weise zu konstruieren.

Zur Zeitmessung benutzt man Objekte, die sich entlang der Zeitachse auf definierte Weise verändern: Uhren. Uhren können von Menschen konstruiert sein, wie etwa die Zehntausend-Jahres-Uhr. In der Physik nutzt man zur Messung sehr kurzer Zeiten häufig aber auch natürliche Effekte wie den Zerfall von Atomen oder die Schwingungsfrequenz von Lichtwellen. Die Psychologie lehrt, dass sich die gemessene und die wahrgenommene Zeit oft deutlich unterscheiden. Ein ereignisreicher Zeitraum wird als kurz, ereignisarme Zeiträume als lang oder gar ewig empfunden. Paradoxerweise erscheinen uns in der Erinnerung die Zeitdauern gerade umgekehrt.

Die wahrgenommene Zeit lässt sich nicht unendlich fein unterteilen. Ob zwei Ereignisse als getrennt erkannt werden, hängt vom Sinnesorgan ab: Optische Eindrücke müssen 20 bis 30 Millisekunden auseinander liegen, um zeitlich getrennt wahrgenommen zu werden. Für akustische Signale reichen bereits drei Millisekunden, Berührungsreize benötigen dagegen bis zu 40 Millisekunden. Die Wahrnehmung der Gegenwart erstreckt sich über einen Zeitraum von etwa drei Sekunden.

Fast alle Lebewesen, sogar manche Einzeller, besitzen zudem eine biologische innere Uhr, die sich normalerweise auf den Tag-Nacht-Wechsel einstellt. Verschieben dieses Wechsels, etwa durch Flugreisen, kann die innere Uhr verwirren, was sich im Jetlag äußert. Fehlen äußere Zeithinweise ganz, wie etwa bei Menschen in Bunkern oder auf U-Booten, stellt sich nach einiger Zeit ein Wach-Schlaf-Zyklus von etwa 25 Stunden ein. Warum dieser Rhythmus ein wenig länger ist als ein Erdentag, hat man bisher noch nicht herausgefunden.


 

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