Interessantes zu Theoretischer Physik

Quantenphysik, Quantenmechanik, Zeit

Über die wahre Natur der Zeit


Zeit entsteht, wo Energie sich neu verteilt und somit Gegenwart zu Vergangenheit macht.

Ursache der Neuverteilung ist letztlich immer Quanten­fluktuation: Sie bewirkt fortlaufende Äbänderung der Wellenfunktion des Universums, und so vermehrt sich Vergangenheit immer und überall.

Was wir als Zeit — präziser: als den Fluss der Zeit — wahrnehmen, ist diese ständige Vermehrung von Vergangenheit, nichts weiter sonst.


Vergangenheit existiert — aber keineswegs immer mit gleicher Intensität und auch nie beliebig lange, denn:

Vergangenheit kann in die Gegenwart hinein wirken, so dass man sie als immer noch irgendwie existent betrachten muss. Genauer lässt sich feststellen:

Vergangenheit existiert, solange sie Wirkung entfalten kann, aber Wirkung kann sie nur so lange entfalten, wie Teile der Gegenwart sich noch an sie erinnern.


Gemessen und quantifiziert wird der Fluss der Zeit durch Uhren — heute in Atomuhren durch Zählen der Zustandübergänge des Cäsium 133 Isotops. Das macht Sinn, denn sämtliche Exemplare dieses Isotops schwingen (d.h. verändern sich) stabil im exakt gleichen Takt.

Somit hatte Einstein recht, als er behauptete: Zeit ist, was man von der Uhr abliest.

VORSICHT ABER: Es macht einen Unterschied, ob man


Im Inneren eines Schwarzen Lochs etwa existiert zwar Zeit, aber keine Uhr mehr, die überall in diesem Bereich brauchbar wäre.

Dies erklärt sehr schön der Astrophysiker John D. Barrow auf Seite 481 seines Buches » Die Natur der Natur – Wissen an den Grenzen von Raum und Zeit « (1988, deutsch 1996). Er argumentiert dort wie folgt:

    Betrachten wir das Schicksal einer Uhr, die sich der überdichten Umgebung der Singularität eines Schwarzen Loches nähert:

    Der dort herrschenden Gezeitenkräfte wegen wird sie in Richtung hin zur Singularität "spaghetti­fiziert", d.h. auseinandergezerrt und senkrecht dazu zusammengepresst bis sie irgendwann in Stücke zerbricht. Dies gilt für jede aus Materie bestehende Uhr – selbst für Uhren, die nur aus einem einzigen Atom bestehen. Mit was aber kann Zeit dann noch quantifiziert werden? In solch extremer Umgebung müssen wir nach einer Möglichkeit für Zeitmessung suchen, die mit dem verknüpft ist, was einzig und allein noch dauerhaft gegeben ist: die Krümmung der Raumzeit.

    Und tatsächlich: Einige Singularitäten, so lässt sich aus Einsteins Gleichungen ableiten, wirken in ihrer Umgebung so auf Raum und Zeit, dass sie eine Art natürlicher Uhr darstellen: Wo Materie immer weiter zusammengepresst wird, erhält sie Wellencharakter. Sie schwingt dann umso schneller, je näher sie der Singularität kommt.

    Eine hypothetische Uhr würde (wenn sie Bestand hätte) die Singularität in endlicher Eigenzeit erreichen. Der Raum aber schwingt in diesem Zeitintervall – welches sich durch diese Uhr, da sie ja zerstört wird, nicht mehr quantifizieren lässt – unendlich oft. Gemessen an dieser Raum­schwingungs­zeit also wäre jenes Zeitintervall unendlich groß.

Note: Sollte es den Physikern gelingen, irgendwann mal eine brauchbare Quantengravitationstheorie zu erarbeiten, könnte man auf die Idee kommen, Zeit dann ganz grundsätzlich nur über Raumschwingung zu quantifizieren.

Bis dahin allerdings haben wir eindeutig quantifizierbare Zeit nur in Umgebungen, in denen Atomuhren existieren — auf keinen Fall also in kleiner Umgebung des Urknalls. Jeder, der sich Gedanken über die Existenz von Zeit macht, sollte sich deswegen zunächst mal bewusst machen, ob er da über Zeit generell oder vielleicht doch nur über sinnvoll quantifizierbare Zeit nachzudenken versucht.
Wissenswertes zu "Zeit, Quantenmechanik, Quantenphysik" zusammengestellt durch Gebhard Greiter.
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