“ Wenn man einen Forschungsstipendienantrag für die Arbeit auf Zeitreisen stellt, würde er sofort entlassen“, schreibt der Physiker Stephen Hawking in seinem posthumen Buch Kurze Antworten auf die großen Fragen. Er hatte Recht. Aber er hatte auch Recht, dass die Frage, ob Zeitreisen möglich sind, eine „sehr ernste Frage“ ist, die wissenschaftlich noch angegangen werden kann.,
Mit dem Argument, dass unser derzeitiges Verständnis dies nicht ausschließen kann, war Hawking anscheinend vorsichtig optimistisch. Also, wo bleibt uns das? Wir können heute keine Zeitmaschine bauen, aber könnten wir in Zukunft?
beginnen wir mit unserer alltäglichen Erfahrung. Wir halten es für selbstverständlich, unsere Freunde und Familie überall auf der Welt anzurufen, um herauszufinden, was sie gerade tun. Aber das können wir nie wirklich wissen. Die Signale, die ihre Stimmen und Bilder tragen, reisen unverständlich schnell, aber es dauert immer noch eine endliche Zeit, bis diese Signale uns erreichen.,
Unsere Unfähigkeit, auf das „Jetzt“ eines weit entfernten Menschen zuzugreifen, steht im Mittelpunkt von Albert Einsteins Raum-und Zeittheorien.
Lichtgeschwindigkeit
Einstein sagte uns, dass Raum und Zeit Teile einer Sache sind – Raumzeit – und dass wir genauso bereit sein sollten, über Entfernungen in der Zeit nachzudenken wie über Entfernungen im Raum. So seltsam das klingen mag, wir antworten glücklich „ungefähr zweieinhalb Stunden“, wenn jemand fragt, wie weit Birmingham von London entfernt ist. Was wir meinen, ist, dass die Fahrt mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 50 Meilen pro Stunde so lange dauert.,
Mathematisch entspricht unsere Aussage, dass Birmingham etwa 125 Meilen von London entfernt ist. Wie die Physiker Brian Cox und Jeff Forshaw in ihrem Buch schreiben, warum ist E=mc2?, zeit und Entfernung „können mit etwas ausgetauscht werden, das die Währung einer Geschwindigkeit hat“. Einsteins intellektueller Sprung bestand darin anzunehmen, dass der Wechselkurs von einer Zeit zur anderen in der Raumzeit universell ist – und es ist die Lichtgeschwindigkeit.
Die Lichtgeschwindigkeit ist die schnellste, die ein Signal zurücklegen kann, und setzt eine grundlegende Grenze dafür, wie schnell wir wissen können, was anderswo im Universum vor sich geht., Dies gibt uns „Kausalität“ – das Gesetz, dass Wirkungen immer nach ihren Ursachen kommen müssen. Es ist ein ernstzunehmender theoretischer Dorn im Auge der zeitreisenden Protagonisten. Für mich, in der Zeit zurück zu reisen und Ereignisse in Bewegung zu setzen, die meine Geburt verhindern, ist es, die Wirkung (mich) vor die Ursache (meine Geburt) zu setzen.
Wenn nun die Lichtgeschwindigkeit universell ist (im Vakuum des leeren Raums), müssen wir sie gleich messen – 299.792.458 Meter pro Sekunde – so schnell wir uns auch bewegen. Einstein erkannte, dass die Konsequenz der absoluten Lichtgeschwindigkeit darin besteht, dass Raum und Zeit selbst nicht sein können., Und es stellt sich heraus, dass bewegliche Uhren langsamer ticken müssen als stationäre.
Wenn ich mit unglaublicher Geschwindigkeit in einem Raumschiff abfliegen und zur Erde zurückkehren würde, würde weniger Zeit für mich vergehen als für alle, die ich zurückgelassen habe. Jeder, zu dem ich zurückkehrte, kam zu dem Schluss, dass mein Leben wie in Zeitlupe verlaufen war – ich wäre langsamer gealtert als sie – und ich würde zu dem Schluss kommen, dass ihr Leben wie im schnellen Vorlauf verlaufen war. Je schneller ich reiste, desto langsamer tickte meine Uhr relativ zu Uhren auf der Erde. Und wenn ich die Reise mit Lichtgeschwindigkeit machen würde, würde ich zurückkehren, als wäre ich rechtzeitig eingefroren.,
Was also, wenn wir schneller als Licht reisen würden, würde die Zeit rückwärts laufen, wie uns die Science-Fiction gelehrt hat?
Leider braucht es unendliche Energie, um einen Menschen auf die Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen, geschweige denn darüber hinaus. Aber selbst wenn wir könnten, würde die Zeit nicht einfach rückwärts laufen. Stattdessen wäre es nicht mehr sinnvoll, über Vorwärts und rückwärts zu sprechen. Das Gesetz der Kausalität würde verletzt und der Begriff von Ursache und Wirkung würde seine Bedeutung verlieren.
Wurmlöcher
Einstein hat uns auch gesagt, dass die Schwerkraft eine Folge der Art und Weise ist, wie Masse Raum und Zeit verzerrt., Je mehr Masse wir in eine Region des Weltraums drücken, desto mehr Raumzeit ist verzogen und desto langsamer ticken die Uhren in der Nähe. Wenn wir genug Masse hineindrücken, wird die Raumzeit so verzogen, dass selbst Licht seinem Gravitationszug nicht entgehen kann und ein Schwarzes Loch entsteht. Und wenn Sie sich dem Rand des Schwarzen Lochs – seinem Ereignishorizont – nähern würden, würde Ihre Uhr im Vergleich zu denen, die weit davon entfernt sind, unendlich langsam ticken.
Könnten wir die Raumzeit also genau richtig verziehen, um sie wieder auf sich selbst zu schließen und in die Zeit zurückzukehren?
Die Antwort ist vielleicht, und das Verziehen, das wir brauchen, ist ein durchquerbares Wurmloch. Aber wir müssen auch Regionen mit negativer Energiedichte produzieren, um sie zu stabilisieren, und die klassische Physik des 19. Die moderne Theorie der Quantenmechanik könnte jedoch nicht.
Laut Quantenmechanik ist leerer Raum nicht leer. Stattdessen wird es mit Paaren von Partikeln gefüllt, die in und aus der Existenz Pop., Wenn wir eine Region schaffen, in der weniger Paare als überall sonst ein-und aussteigen dürfen, hat diese Region eine negative Energiedichte.
Eine konsistente Theorie zu finden, die Quantenmechanik mit Einsteins Gravitationstheorie verbindet, bleibt jedoch eine der größten Herausforderungen in der theoretischen Physik. Ein Kandidat, die Stringtheorie (genauer gesagt die M-Theorie), kann eine andere Möglichkeit bieten.
Die M-Theorie verlangt, dass Raumzeit 11 Dimensionen hat: die eine von Zeit und drei von Raum, in die wir uns bewegen, und sieben weitere, die unsichtbar klein zusammengerollt sind., Könnten wir diese zusätzlichen räumlichen Dimensionen verwenden, um Raum und Zeit zu verkürzen? Hawking war zumindest hoffnungsvoll.
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Ist Zeitreise also wirklich eine Möglichkeit? Unser derzeitiges Verständnis kann es nicht ausschließen, aber die Antwort ist wahrscheinlich nein.
Einsteins Theorien beschreiben die Struktur der Raumzeit nicht in unglaublich kleinen Maßstäben., Und während die Naturgesetze oft völlig im Widerspruch zu unserer täglichen Erfahrung stehen können, sind sie immer selbstkonsistent und lassen wenig Raum für die Paradoxien, die es zuhauf gibt, wenn wir uns mit Ursache und Wirkung in der Zeitreise von Science Fiction beschäftigen.
Trotz seines spielerischen Optimismus erkannte Hawking, dass die unentdeckten Gesetze der Physik, die eines Tages Einsteins ersetzen werden, verschwören könnten, um zu verhindern, dass große Objekte wie Sie und ich beiläufig (nicht kausal) durch die Zeit hin und her hüpfen. Wir nennen dieses Vermächtnis seine „Chronologie der Vermutung“.,
Ob die Zukunft Zeitmaschinen auf Lager hat oder nicht, wir können uns mit dem Wissen trösten, dass wir, wenn wir einen Berg besteigen oder in unseren Autos mitfahren, ändern, wie die Zeit tickt.
Also, diese „pretend to be a time traveller day“ (8.Dezember), denken Sie daran, dass Sie bereits sind, nur nicht in der Art, wie Sie hoffen könnten.