Pack für morgen, nicht für gestern: Ein Physiker erklärt, warum Zeitreisen in die Vergangenheit wohl grundsätzlich unmöglich sind.
Viele von uns haben sich schon gefragt: Wohin würden Sie reisen, wenn Sie eine Zeitmaschine hätten?
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Würden Sie wie Marty McFly den Regler zurückdrehen und riskieren, Ihre eigene Zukunft zu sabotieren? Bevor Sie den Koffer packen, kommt eine Nachricht eines Physikers, die ein paar Marvel-Filme ruinieren könnte: Die Reise könnte nur in eine Richtung führen, und sie geht nicht zurück.
Hongsheng Zhang, Physiker an der University of Jinan in China, zeigt, dass in einer breiten Klasse theoretischer Universen Reisen in die eigene Vergangenheit unmöglich sind.
Das Argument ruht auf einem Punkt. In der Relativität kann die Richtung des Lichts niemals im rechten Winkel zur Richtung eines Objekts durch die Zeit stehen.
Stellen Sie sich die Raumzeit in Schichten geschnitten vor, auf denen sich das Licht selbst bewegen kann. Alles, was langsamer oder schneller als Licht unterwegs ist, muss diese Flächen in derselben Richtung kreuzen, wie auf einer Treppe, auf der Sie niemals einen Schritt nach unten machen können.
Wenn Sie nur nach oben steigen, kommen Sie nie wieder auf der Stufe an, auf der Sie gestartet sind.
Das Argument braucht keine exotische Materie, keine Quanteneffekte und keine Annahmen darüber, womit das Universum gefüllt ist. „Der gesamte Inhalt ist Buchführung über Richtungen“, sagte Zhang zu ScienceAlert.
Die zwei Schlupflöcher
Physiker nennen Reisen in die Vergangenheit „geschlossene zeitartige Kurven“: Wege durch die Raumzeit, die an genau den Ort und den Zeitpunkt zurückführen, an dem sie begonnen haben. Einsteins Gleichungen erlauben sie in wenigen Szenarien, etwa nahe dem Kern eines rotierenden Schwarzen Lochs.
Entscheidend ist, dass Zhangs Forschung (Quelle auf Englisch), die noch auf Begutachtung wartet, außerdem genau zeigt, wie eine Zeitmaschine eine Reise zurück in die Zeit schaffen könnte, und behauptet, es gebe nur zwei Wege.
Der erste ist eine Verdrehung. Stellen Sie sich Lichtstrahlen vor, die nicht nebeneinander laufen, sondern sich wie die Fasern eines Seils umeinander winden. Dann können sich die sauberen Lichtflächen nicht bilden, es gibt also keine eindimensionale Treppe, die Sie nur nach oben führt.
Genau das geschieht nahe dem Zentrum eines rotierenden Schwarzen Lochs. Nach Einsteins Theorie zerrt eine rotierende Masse Raum und Zeit mit sich. Diesen Effekt hat der NASA-Satellit Gravity Probe B 2011 rund um die Erde gemessen. Nahe dem Kern des Schwarzen Lochs ist der Zug so stark, dass sich die Bewegung „vorwärts in der Zeit“ zu einem Kreis krümmt.
Ein Reisender, der diesem Kreis folgt, sieht seine Uhr ganz normal vorwärts ticken, erreicht mit seiner Reise aber den Moment, in dem er aufgebrochen ist. Der Physiker Brandon Carter zeigte 1968, dass solche Schleifen im Inneren rotierender Schwarzer Löcher existieren.
Die zweite Möglichkeit betrifft die Form des Universums selbst. Die Treppe kann perfekt gebaut sein, aber entlang der Außenseite eines Gebäudes verlaufen, sodass die oberste Stufe direkt zur untersten zurückführt, wie bei den unmöglichen Treppen in einer Escher-Zeichnung. Sie steigen immer weiter und landen trotzdem wieder am Anfang. Die meisten Zeitmaschinen, die Physiker auf dem Papier entworfen haben, auch solche mit Wurmlöchern, nutzen diesen Trick.
Zhang betont, dass der Satz Grenzen hat.
„Er sagt uns nicht, ob die Natur irgendetwas davon erlaubt. Diese Frage ist offen, und sie ist die, die ich am liebsten beantwortet sähe“, erklärte Zhang gegenüber ScienceAlert (Quelle auf Englisch).
Ziel: morgen
Reisen in die Zukunft sind dagegen gut belegt. Einstein zeigte, dass hohe Geschwindigkeit oder starke Gravitation die eigene Uhr im Vergleich zu allen anderen verlangsamt. Nach Angaben der Europäischen Weltraumorganisation kehren Astronauten auf der Internationalen Raumstation einige Tausendstel einer Sekunde jünger zur Erde zurück, als sie es sonst wären.
Die Arbeit klärt nicht, ob unser eigenes Universum eine Reise in die Vergangenheit zulässt.
Vorerst sollten alle, die eine Zeitreise planen, eher für morgen packen als für gestern, es sei denn, Sie besitzen natürlich den Zeitstein.