Welche Zeitreisen könnten eines Tages wirklich möglich sein?

Die Kurzfassung kennst du jetzt – nun geht es ins Detail. Ich wünsche dir viel Freude beim Lesen!

Ein Knopfdruck, ein greller Lichtblitz – und plötzlich steht man im Jahr 2126. Oder vielleicht im alten Rom. So einfach machen es uns zumindest Romane und Filme. Doch wie sieht es in der Realität aus? Könnten Menschen tatsächlich eines Tages durch die Zeit reisen?

Überraschenderweise lautet die Antwort nicht einfach Nein. Denn zumindest eine Form der Zeitreise ist nach unserem heutigen Verständnis der Physik nicht nur theoretisch möglich – ihre Auswirkungen wurden längst gemessen. Schwieriger wird es allerdings, sobald wir die Richtung ändern und zurück in die Vergangenheit wollen.

Schauen wir uns deshalb die interessantesten Möglichkeiten für Zeitreisen einmal genauer an – angefangen bei jener Variante, von der wir bereits wissen, dass sie grundsätzlich funktioniert.

1. Mit hoher Geschwindigkeit in die Zukunft reisen

Die wahrscheinlich realistischste Zeitmaschine wäre keine Maschine mit Hebeln, blinkenden Anzeigen und einem großen roten Knopf. Es wäre vermutlich ein Raumschiff.

Nach Einsteins spezieller Relativitätstheorie vergeht die Zeit für einen sehr schnell bewegten Reisenden langsamer als für jemanden, der beispielsweise auf der Erde zurückbleibt. Dieses Phänomen nennt man Zeitdilatation – und dabei handelt es sich keineswegs um Science-Fiction. Der Effekt wurde experimentell bestätigt und spielt sogar bei moderner Satellitentechnik eine Rolle.

Für unseren Alltag sind diese Unterschiede winzig. Bei extrem hohen Geschwindigkeiten würde es allerdings interessant. Stellen wir uns ein Raumschiff vor, das sich annähernd mit Lichtgeschwindigkeit bewegt. Für die Menschen an Bord könnten beispielsweise nur einige Jahre vergehen, während auf der Erde wesentlich mehr Zeit verstreicht. Kehren die Reisenden zurück, befinden sie sich aus ihrer Sicht tatsächlich in der Zukunft.

Der entscheidende Unterschied zu vielen Geschichten aus Romanen und Filmen: Sie könnten anschließend nicht einfach den Rückwärtsgang einlegen und wieder in ihre ursprüngliche Zeit zurückkehren.

Könnte das wirklich funktionieren?

Das physikalische Prinzip funktioniert bereits. Das technische Problem ist allerdings gewaltig. Ein Objekt mit Masse kann nach unserem heutigen Verständnis nicht auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden. Schon eine Annäherung daran würde enorme Energiemengen erfordern.

Sollten zukünftige Generationen jedoch völlig neue Antriebstechnologien entwickeln, könnten solche Reisen zumindest prinzipiell denkbar werden. Unsere erste funktionierende „Zeitmaschine“ könnte deshalb eines Tages tatsächlich ein extrem schnelles Raumschiff sein.

2. Eine Zeitreise durch starke Gravitation

Es gibt noch eine zweite Möglichkeit, die Zeit unterschiedlich schnell vergehen zu lassen: Gravitation. Nach Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie beeinflusst Masse die Raumzeit. Vereinfacht gesagt vergeht Zeit in einem stärkeren Gravitationsfeld langsamer als in einem schwächeren.

Auch dieser Effekt ist real und muss beispielsweise bei GPS berücksichtigt werden. Die Satelliten befinden sich in einem anderen Gravitationsfeld als Empfänger auf der Erdoberfläche und bewegen sich gleichzeitig mit hoher Geschwindigkeit. Ohne relativistische Korrekturen würde die Positionsbestimmung zunehmend ungenau werden.

Das führt zu einer faszinierenden Überlegung: Was würde passieren, wenn wir uns in die Nähe eines Objekts mit einer extrem starken Gravitation begeben könnten – beispielsweise eines Schwarzen Lochs?

Unter geeigneten Bedingungen könnte die Zeit für einen Reisenden dort wesentlich langsamer verstreichen als für weit entfernte Beobachter. Würde er anschließend zurückkehren, könnte außerhalb wesentlich mehr Zeit vergangen sein. Auch das wäre im Grunde eine Reise in die Zukunft.

Allerdings besitzt diese Methode einen kleinen Schönheitsfehler: Die Umgebung eines Schwarzen Lochs gehört vermutlich nicht zu den Orten, an denen man seinen nächsten Urlaub verbringen möchte.

3. Wurmlöcher – Abkürzungen durch Raum und Zeit

Jetzt kommen wir langsam jener Vorstellung näher, die wir aus Science-Fiction-Romanen und Filmen kennen. Ein Wurmloch wäre vereinfacht gesagt eine Verbindung zwischen zwei unterschiedlichen Bereichen der Raumzeit.

Man kann sich das mit einem Blatt Papier vorstellen. Zwei Punkte befinden sich weit voneinander entfernt. Faltet man das Papier jedoch so, dass beide Punkte direkt übereinanderliegen, könnte eine Abkürzung zwischen ihnen entstehen. Ein Wurmloch wäre gewissermaßen dieser Tunnel durch die Raumzeit.

Bestimmte Modelle innerhalb der allgemeinen Relativitätstheorie erlauben solche exotischen Strukturen mathematisch. Das bedeutet allerdings noch lange nicht, dass durchquerbare Wurmlöcher tatsächlich in unserem Universum existieren. Bis heute wurde kein Wurmloch beobachtet, geschweige denn eines, durch das ein Mensch reisen könnte.

Trotzdem gehören Wurmlöcher zu den spannendsten theoretischen Möglichkeiten für zukünftige Zeitreisen. Denn unter bestimmten Voraussetzungen könnten sie nicht nur zwei Orte, sondern möglicherweise auch zwei unterschiedliche Zeitpunkte miteinander verbinden.

4. Könnte man aus einem Wurmloch eine Zeitmaschine bauen?

Nehmen wir einmal an, eine zukünftige Zivilisation entdeckt ein durchquerbares Wurmloch mit zwei Eingängen. Nun würde einer dieser Eingänge extrem schnell bewegt oder einem wesentlich stärkeren Gravitationsfeld ausgesetzt. Aufgrund der Zeitdilatation könnten beide Öffnungen anschließend zeitlich gegeneinander verschoben sein.

Wer durch die eine Öffnung tritt, könnte theoretisch zu einem anderen Zeitpunkt aus der anderen herauskommen. Damit hätten wir etwas geschaffen, das unserer Vorstellung einer echten Zeitmaschine erstaunlich nahekommt.

Auf dem Papier klingt das beinahe einfach. In der Realität türmen sich jedoch die Probleme. Wir wissen weder, ob durchquerbare Wurmlöcher existieren, noch ob sie stabil bleiben könnten. Viele theoretische Modelle benötigen außerdem ungewöhnliche Bedingungen beziehungsweise sogenannte exotische Materie oder negative Energiedichten, um ein Wurmloch offen zu halten.

Wurmlöcher bleiben deshalb ein faszinierender Kandidat für Zeitreisen in die Vergangenheit und Zukunft – derzeit allerdings ein rein hypothetischer.

5. Wenn die Raumzeit selbst eine Schleife bildet

Eine der merkwürdigsten Konsequenzen bestimmter Lösungen der allgemeinen Relativitätstheorie sind sogenannte geschlossene zeitartige Kurven. Normalerweise stellen wir uns Zeit als gerade Linie vor: Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft.

Eine geschlossene zeitartige Kurve würde diese Linie gewissermaßen zu einer Schleife formen. Ein Reisender könnte sich aus seiner eigenen Perspektive ständig vorwärts durch die Zeit bewegen und trotzdem irgendwann an einem früheren Punkt der Raumzeit ankommen.

Das klingt nach einem klassischen Science-Fiction-Szenario, ist mathematisch aber nicht völlig aus der Luft gegriffen. Bestimmte Lösungen von Einsteins Gleichungen enthalten tatsächlich solche Strukturen.

Hier muss allerdings eine wichtige Grenze gezogen werden: Mathematisch möglich bedeutet nicht automatisch physikalisch realisierbar. Ob solche Zeitkurven in unserem realen Universum entstehen können und ob sie jemals von Menschen genutzt werden könnten, ist eine völlig andere Frage.

6. Rotierende Schwarze Löcher als Zeitmaschine?

Auch rotierende Schwarze Löcher tauchen immer wieder auf, wenn über ungewöhnliche Eigenschaften von Raum und Zeit gesprochen wird. Ein rotierendes Schwarzes Loch beeinflusst die Raumzeit in seiner Umgebung besonders stark. Die Rotation führt unter anderem zum sogenannten Frame Dragging, bei dem die Raumzeit gewissermaßen mitgezogen wird.

Bestimmte mathematische Lösungen für stark rotierende Raumzeiten enthalten wiederum geschlossene zeitartige Kurven. Damit entsteht zumindest theoretisch eine Verbindung zur Idee einer Reise in die Vergangenheit.

Für zukünftige Zeitreisende gibt es allerdings ein entscheidendes Problem: Zwischen einer mathematischen Lösung auf dem Papier und einem Raumschiff, das sicher zu einem Schwarzen Loch fliegt, eine Zeitreise durchführt und anschließend wieder zurückkehrt, liegen Welten. Trotzdem zeigen gerade solche Überlegungen, wie ungewöhnlich Raum und Zeit unter extremen Bedingungen werden können.

7. Vielleicht reisen nicht wir – sondern nur Informationen

Vielleicht müssen wir gar nicht selbst durch die Zeit reisen. Was wäre, wenn wir eines Tages lediglich Informationen durch die Zeit schicken könnten?

Eine Nachricht aus der Zukunft wäre schließlich ebenfalls eine Form der Zeitreise. Und sofort landen wir bei einem der bekanntesten Probleme des gesamten Themas.

Angenommen, ich erhalte morgen eine Nachricht von meinem zukünftigen Ich: „Steig heute nicht in dieses Flugzeug.“ Ich befolge die Warnung und verhindere dadurch möglicherweise genau jenes Ereignis, das mein zukünftiges Ich überhaupt erst dazu gebracht hätte, die Nachricht abzuschicken.

Warum wurde die Nachricht dann gesendet?

Solche Gedankenexperimente führen direkt zu den berühmten Zeitreiseparadoxien. Sie zeigen, warum Reisen oder Informationsübertragungen in die Vergangenheit wesentlich problematischer sind als Reisen in die Zukunft.

8. Und was ist mit der Quantenphysik?

Sobald über mögliche Zeitreisen gesprochen wird, fällt früher oder später das Wort Quantenphysik. Das klingt wunderbar geheimnisvoll und eignet sich hervorragend für Science-Fiction – ist aber kein Freifahrtschein für funktionierende Zeitmaschinen.

Die Quantenmechanik beschreibt tatsächlich Phänomene, die unserer Alltagserfahrung widersprechen können. Daraus folgt jedoch nicht, dass Menschen oder Nachrichten einfach in die Vergangenheit geschickt werden können.

Besonders interessant ist dabei die Verbindung zwischen Quantenphysik und Gravitation. Bis heute besitzen wir keine allgemein bestätigte vollständige Theorie der Quantengravitation, welche die allgemeine Relativitätstheorie und Quantenmechanik vollständig zusammenführt. Vielleicht wird gerade eine solche zukünftige Theorie zeigen, ob Reisen in die Vergangenheit grundsätzlich möglich sind – oder ob die Natur sie verhindert.

Gibt es einen eingebauten Schutz vor Zeitreisen?

Stephen Hawking beschäftigte sich intensiv mit dieser Frage und formulierte seine bekannte Chronology Protection Conjecture. Vereinfacht ausgedrückt steckt dahinter die Vermutung, dass die Gesetze der Physik verhindern könnten, dass nutzbare geschlossene Zeitkurven und damit Zeitmaschinen entstehen.

Möglicherweise würden Quanteneffekte eine entstehende Zeitmaschine destabilisieren, bevor jemand sie benutzen könnte. Einen allgemein akzeptierten Beweis, der jede denkbare Möglichkeit einer Zeitreise in die Vergangenheit endgültig ausschließt, besitzen wir allerdings nicht.

Vielleicht erlaubt uns das Universum also, unterschiedlich schnell in die Zukunft zu reisen, verhindert aber gleichzeitig den Weg zurück. Eine ziemlich gemeine Regel für alle zukünftigen Zeitreisenden – aber zumindest eine, die einige der berühmtesten Zeitparadoxien elegant beseitigen würde.

Welche Zeitreise könnte tatsächlich irgendwann funktionieren?

Wenn wir uns auf unser heutiges Wissen beschränken, müssen wir deutlich zwischen Zeitreisen in die Zukunft und Zeitreisen in die Vergangenheit unterscheiden.

Zeitreisen in die Zukunft durch hohe Geschwindigkeiten oder unterschiedliche Gravitationsfelder beruhen auf physikalischen Effekten, die experimentell bestätigt wurden. Das eigentliche Problem ist daher weniger die grundlegende Physik als vielmehr die Technik. Um einen Menschen beispielsweise so stark in die Zukunft reisen zu lassen, dass während seiner Reise auf der Erde Jahrzehnte oder Jahrhunderte vergehen, wären Bedingungen erforderlich, die weit außerhalb unserer heutigen Möglichkeiten liegen.

Bei Reisen in die Vergangenheit sieht es anders aus. Wurmlöcher, geschlossene zeitartige Kurven und exotische Raumzeiten zeigen zwar, dass Einsteins Gleichungen erstaunliche Möglichkeiten zulassen. Ob die Natur solche Bedingungen tatsächlich ermöglicht und ob eine zukünftige Zivilisation sie kontrollieren könnte, wissen wir nicht.

Werden wir irgendwann eine echte Zeitmaschine bauen?

Vielleicht ist die spannendste Erkenntnis, dass wir diese Frage heute nicht endgültig beantworten können. Eine Zeitmaschine, wie wir sie von H. G. Wells kennen oder wie sie auch in meinen Romanen der Peter-Wheller-Serie eine zentrale Rolle spielt, bleibt vorerst Science-Fiction: Einfach das gewünschte Datum einstellen und nach Belieben in die Vergangenheit oder Zukunft reisen – davon ist unsere heutige Technik noch sehr weit entfernt.

Eine Reise in die Zukunft ist dagegen bereits Bestandteil der bekannten Physik. Wir bräuchten dafür keine geheimnisvolle Maschine mit blinkenden Lichtern. Wir müssten vielmehr lernen, Menschen mit extrem hohen Geschwindigkeiten durch den Weltraum zu transportieren oder andere extreme Eigenschaften der Raumzeit sicher zu nutzen.

Die Vergangenheit bleibt das wesentlich größere Rätsel. Vielleicht entdecken zukünftige Generationen tatsächlich Wurmlöcher. Vielleicht führt eine noch unbekannte Theorie der Quantengravitation zu Möglichkeiten, die wir uns heute kaum vorstellen können. Oder vielleicht entdecken wir genau das Gegenteil: dass die Natur zwar erlaubt, unterschiedlich schnell in Richtung Zukunft zu reisen, die Vergangenheit jedoch für immer verschlossen bleibt.

Und irgendwie macht gerade diese Ungewissheit das Thema Zeitreisen so faszinierend. Denn am Ende lautet die entscheidende Frage vielleicht gar nicht mehr: „Können wir durch die Zeit reisen?“ Sondern vielmehr: „Wie weit lässt uns die Physik tatsächlich gehen?“

Quellen und weiterführende Informationen

Für die wissenschaftliche Einordnung eignen sich insbesondere die Informationen von NASA Space Place – Is Time Travel Possible? zur Zeitdilatation sowie die Erläuterungen der NASA zu Einsteins Relativitätstheorie. Einen ausführlicheren wissenschaftsphilosophischen Überblick über Wurmlöcher, geschlossene zeitartige Kurven und Zeitmaschinen bietet die Stanford Encyclopedia of Philosophy – Time Travel and Modern Physics. Für die theoretische Diskussion von Wurmlöchern und Zeitmaschinen ist außerdem Matt Vissers Arbeit From Wormhole to Time Machineinteressant.

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