Photonen: Botschafter der Ewigkeit

„Das Licht sehen – das ist eine Metapher für das Anschauen des Unsichtbaren im Sichtbaren, die Entdeckung der feinen Vorstellungsnetze, die unseren Planeten und alle Existenz zusammenhalten. Sobald wir gelernt haben, das Licht zu sehen, könnte sich alles andere von selbst ergeben.“

Arthur Zajonc, „Die Lichtfänger“¹

Und sie bewegt sich doch … nicht

Tick. Tack. Tick. Tack. Sie läuft, die Zeit, oder? Gestern haben Sie Ihre Notvorräte sortiert, gerade lesen Sie im NEXUS, morgen recherchieren Sie die Hintergründe der Nord-Stream-Sprengungen. Und auch Ihre Zellen geben Ihnen ein deutliches Signal, dass hier etwas von A nach B schreitet: Die Falten und grauen Haare nehmen trotz Basenkuren zu, und die Zähne, die Sie verlieren, wachsen nicht mehr nach. Auch im Weltgeschehen ist schwer zu leugnen, dass hier etwas abläuft …

… nur die Physik schlägt wieder einmal quer. Zwar haben die Naturwissenschaften mit ihrer pragmatischen Definition, dass Zeit das ist, was man mit Uhren messen kann, einen unglaublichen Erfolg erzielt – doch in der physikalischen Grundlagenforschung ist der Zeitbegriff bis heute nicht einheitlich definiert. Seit Jahrhunderten ringen die Physiker um das Verständnis von Zeit.

In der aktuellen physikalischen Forschung wird derzeit über Theorien diskutiert, die schwer mit unserer Alltagserfahrung in Verbindung zu bringen sind: Neue Einsichten in der Quantenphysik und bei höherdimensionalen Theorien zur Raumzeit zeigen deutliche Indizien, dass Zeit ganz anders ist, als es unser Alltagsbewusstsein suggeriert. Leider verlieren sich die theoretischen Erklärungen in den Gebilden einer hochspezialisierten Mathematik und sind immer schwerer zu vermitteln. Komplizierte Artikel über gequantelte Zeitchronone, Zeitkristalle, Zeitreisen, Zeitschleifen, Kausalitätsverletzungen, Retrokausalität und andere Zeitanomalien zeigen eine verwirrende Vielfalt von Problemen auf.

Das hängt unter anderem damit zusammen, dass die beiden fundamentalen Theorien der Physik – die Quantenmechanik und die Relativitätstheorie – auf unterschiedlichen Zeitbegriffen beruhen. Die Zeit in der Quantenmechanik verwendet einen äußeren Zeitparameter, der unbeeinflusst vom physikalischen Geschehen ist – die Zeit ist also in der Quantenmechanik absolut. In der Allgemeinen Relativitätstheorie hingegen wird die Zeit als Teil der Raumzeit dynamisch behandelt. Können die Physiker diese unterschiedlichen Zeitauffassungen überhaupt miteinander in Einklang bringen?

Moderne Forschungsprojekte zu einer allumfassenden Theorie der Quantengravitation versuchen, das Problem anzugehen. So stellt etwa der Kosmologe und Physiker Carlo Rovelli von der Universität Marseille fest:

„Jede Theorie zur Quantengravitation, die das ganze Universum beschreibt, kann die Zeit nicht enthalten. […] Das bedeutet, dass es sie auf der fundamentalen Ebene des Kosmos nicht gibt.“ ²

In der Quantentheorie ist Veränderung in der Zeit mit Energie verknüpft – Energie ist proportional zur Frequenz: E = h ν. Da es keine Uhr außerhalb des Universums gibt, kann sich der Quantenzustand des Universums in der Zeit nicht ändern. Man kann also sagen: Der Quantenzustand des Universums ist eingefroren. Er isteinfach. Das bedeutet, dass es Zeit auf der fundamentalen Ebene des Kosmos nicht gibt. Die der Schrödingergleichung äquivalente Form der Wellengleichung für die Quantengravitation ist als Wheeler-DeWitt-Gleichung bekannt geworden.³

Dabei bezeichnet Ψ die Wellenfunktion des Universums. Die Wheeler-DeWitt-Gleichung ist eine statische Gleichung, in der kein Zeitparameter vorhanden ist. Ein hypothetischer externer Beobachter (außerhalb des Universums) würde ein statisches, zeitloses, ewiges Universum sehen.

Wenn die gesamte Geschichte des Universums eine zeitlose Einheit bildet, dann ist der Zeitablauf, den wir makroskopisch erleben, gewissermaßen eine Illusion. Das Universum kann man vor diesem Hintergrund mit einem Buch vergleichen. Von außen betrachtet ist das Buch unbewegt und statisch – es ist einfach. Folgt man aber dem Text innen, so kann sich eine Handlung entwickeln, Zeit taucht auf.

Wenn sich nun aber die Zeit als Illusion herausstellen sollte, was bereits Einstein ahnte und auch andere Physiker schon länger vermuten – müssen wir uns dann nicht zwangsläufig mit der Ewigkeit befassen? Verschleiert dann nicht unser subjektives Zeitempfinden eine Tatsache, die an vorderster Front der Wissenschaft längst erkannt wird: dass wir uns mitten in der Ewigkeit befinden?

Den vollständigen Artikel können Sie in NEXUS 104 lesen.

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