Unsere Welt zu verstehen:  Hawking Unumkehrbarkeit

Steven Hawking ( 1996, Zitat ):

 
Ich werde diese Vorlesung mit einem Thema abschließen, zu dem Roger Penrose und ich unterschiedliche Meinung haben — dem Zeitpfeil:
 
In unserem Bereich des Universums gibt es eine klare Unterscheidung zwischen der Vorwärts- und der Rückwärtsrichtung der Zeit. Man muss sich nur einen rückwärts laufenden Film ansehen, um den Unterschied zu erkennen. Man sieht dann Tassen, die nicht mehr vom Tisch fallen und zerbrechen, sondern Scherben, die auf den Tisch springen und sich dort zu einer Tasse zusammenfügen.
 
Die lokalen Gesetze, denen die physikalischen Felder genügen, sind zeitsymmetrisch, genauer gesagt CPT-invariant.
 
Der beobachtete Unterschied zwischen Vergangenheit und Zukunft muss also von Randbedingungen des Universums herrühren.
 
Nehmen wir an, das Universum sei räumlich geschlossen, expandiere zu einer maximalen Größe und kollabiere dann wieder. Wie Penrose betont, sieht das Universum an beiden Enden dieser Geschichte gravierend unterschiedlich aus: Was wir als seinen Anfang bezeichnen, scheint ein sehr glatter, regulärer Zustand gewesen zu sein. Wenn es jedoch wieder kollabiert, erwarten wir, dass es sehr ungeordnet und irregulär wird.
 
Da es weitaus mehr ungeordnete als geordnete Konfigurationen gibt, bedeutet dies, dass die Anfangsbedingungen unglaublich genau hätten ausgewählt werden müssen.
 
Es scheint sich daher so zu verhalten, dass an den beiden Enden der Zeit unterschiedliche Randbedingungen vorliegen müssen.
 
Und tatsächlich: Rogers Vorschlag sieht vor, dass der Weyl-Tensor an einem Ende verschwindet, jedoch nicht am anderen. Der Weyl-Tensor ist der Teil der raumzeitlichen Krümmung, der nicht über die Einstein-Gleichungen lokal durch die Materie bestimmt ist. Er sollte also in den glatten, geordneten Phasen des frühen Universums klein, im kollabierenden Universum aber groß sein.
 
 
Dieser Vorschlag würde die beiden Enden der Zeit voneinander unterscheiden
 
und könnte so den Zeitpfeil erklären.
 
 
Note: Ich schrieb eine Arbeit, in der ich behauptete, der Zeitpfeil kehre sich um, wenn das Universum kollabiere. Danach aber haben mich Diskussionen mit Don Page und Raymond Laflamme davon überzeugt, daß ich damit meinen größten Fehler — mindestens meinen größten Fehler in der Physik — begangen hatte: Das Universum würde während des Kollaps nämlich keineswegs in einen glatten Zustand zurückkehren, der Zeitpfeil also würde sich nicht umkehren: Er würde weiter in die gleiche Richtung deuten wie während der Expansion.