Alles ist nicht so einfach
Stellen Sie sich vor, Sie haben ein zerbrochenes Ei im Gesicht, und dies ist keine Redewendung. Ein Versuch, mit Eiern zu jonglieren, führte dazu, dass einer von ihnen auf den Kopf fiel und brach. Jetzt müssen Sie unter die Dusche gehen und sich umziehen.
Aber wäre es nicht einfacher, die Zeit um eine Minute zurückzudrehen? Immerhin ist das Ei in nur wenigen Sekunden zerbrochen - warum können Sie nicht das Gleiche tun, im Gegenteil? Setzen Sie einfach die Schale wieder zusammen, werfen Sie das Weiß und das Eigelb hinein - und das war's. Sie hätten ein sauberes Gesicht, saubere Kleidung und kein Eigelb im Haar.
Es klingt lächerlich - aber warum? Warum kann ich diese Aktion nicht rückgängig machen? In der Tat ist daran nichts unmöglich. Es gibt kein Naturgesetz, das dies verbietet.
Darüber hinaus berichten Physiker, dass jeder Moment im Alltag zu jedem Zeitpunkt in umgekehrter Reihenfolge stattfinden kann. Warum also nicht die Eier "zurückbrechen", das Streichholz "zurückbrennen" oder sogar das Bein zurück "verschieben"?
Warum passieren diese Dinge nicht jeden Tag? Warum unterscheidet sich die Zukunft überhaupt von der Vergangenheit? Diese Frage sieht ziemlich einfach aus, aber um sie zu beantworten, müssen Sie zur Geburt des Universums zurückkehren, sich der Atomwelt zuwenden und die Grenzen der Physik erreichen.
Wie viele Geschichten in der Welt der Physik geht diese auf den großen Physiker Isaac Newton zurück. Die Beulenpest verschlang 1666 Großbritannien, und sie war es, die Newton zwang, die Universität von Cambridge zu verlassen und zu seiner Mutter nach Hause zu gehen, die auf dem Land in Lincolnshire lebte. Dort langweilte sich Newton und nahm, isoliert von der Außenwelt, die Physik auf.
Er entdeckte drei Bewegungsgesetze, einschließlich der berühmten Maxime, dass jede Handlung ihre eigene Opposition hat. Er fand auch eine Erklärung dafür, warum die Schwerkraft funktioniert.
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Newtons Gesetze sind unglaublich effektiv bei der Beschreibung der Welt um uns herum. Sie können viele Phänomene erklären, von warum Äpfel von Bäumen fallen bis warum sich die Erde um die Sonne dreht.
Aber sie haben eine seltsame Eigenschaft - sie arbeiten genauso und umgekehrt. Wenn ein Ei bricht, sagen Newtons Gesetze, dass es in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehren kann. Natürlich ist das falsch, aber praktisch jede Theorie, die von Wissenschaftlern seit Newton entwickelt wurde, hat genau das gleiche Problem.
Die Gesetze der Physik berücksichtigen einfach nicht, wie die Zeit fließt - vorwärts oder rückwärts. Sie kümmern sich ebenso darum wie Informationen darüber, ob Sie mit der rechten oder mit der linken Hand schreiben. Aber es interessiert dich auf jeden Fall!
Soweit Sie wissen, hat die Zeit einen Pfeil, der ihre Richtung anzeigt, und sie ist immer in die Zukunft gerichtet. Sie können Ost und West verwechseln, aber Sie werden gestern und morgen nie verwechseln. Die Grundgesetze der Physik unterscheiden jedoch nicht zwischen Vergangenheit und Zukunft.
Die erste Person, die sich ernsthaft mit diesem Problem befasste, war der österreichische Physiker Ludwig Boltzmann, der in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts lebte. In jenen Tagen waren alle Ideen, die heute als Axiom akzeptiert werden, umstritten.
Insbesondere die Physiker waren nicht so überzeugt wie heute, dass alles auf der Welt aus Teilchen besteht, die Atome genannt werden. Nach Meinung der meisten Physiker konnte die Idee der Atome nicht bewiesen, sie konnte nicht durch praktische Methoden verifiziert werden.
Boltzmann war davon überzeugt, dass Atome tatsächlich existieren, und nutzte diese Idee, um alle alltäglichen Dinge zu erklären, wie die Feuerflamme, die Arbeit der Lunge und auch, warum Tee abkühlt, wenn man darauf bläst. Er glaubte, all diese Dinge mit dem Konzept verstehen zu können, das ihm so nahe stand - der Theorie der Atome.
Einige Physiker waren von Boltzmanns Arbeit beeindruckt, die meisten lehnten sie jedoch ab. Er wurde bald von der wissenschaftlichen Gemeinschaft für seine Ideen geächtet.
Er hat jedoch gezeigt, wie Atome mit der Natur der Zeit zusammenhängen. In jenen Tagen erschien die Theorie der Thermodynamik, die beschreibt, wie sich Wärme verhält. Boltzmanns Gegner bestanden darauf, dass die Natur der Hitze nicht beschrieben werden könne; Sie sagten, dass Wärme nur Wärme ist.
Boltzmann beschloss zu beweisen, dass sie falsch lagen, und die Hitze wird durch die chaotische Bewegung der Atome verursacht. Er hatte recht, aber er musste den Rest seines Lebens damit verbringen, seinen Standpunkt zu verteidigen.
Boltzmann versuchte zunächst, etwas Seltsames zu erklären - "Entropie". Nach den Gesetzen der Thermodynamik hat alles auf der Welt eine gewisse Entropie, und wenn diesem Objekt etwas passiert, nimmt die Entropie zu.
Wenn Sie beispielsweise Eiswürfel in ein Glas Wasser geben, schmelzen diese und die Entropie im Glas steigt an. Und das Wachstum der Entropie unterscheidet sich von allem in der Physik - der Prozess bewegt sich in eine Richtung. Physiker haben sich lange gefragt, ob die Art und Weise, wie die Zeit fließt, durch eine Zunahme der Entropie bestimmt wird.
Wie Sie sich vorstellen können, war Boltzmann der erste, der dieses Problem ansprach, aber dann begannen viele andere Wissenschaftler, dieses Problem zu untersuchen. Infolgedessen wurde klar, dass die Zeit möglicherweise in die entgegengesetzte Richtung fließen kann - aber nur, wenn die Entropie abnimmt, was einfach unmöglich ist.
Wenn die Zeit jedoch in die entgegengesetzte Richtung fließen kann, ist es möglich, eine Zeitmaschine zu bauen. 2009 veranstaltete der britische Physiker S. Hawking eine Party für Zeitreisende - der Trick bestand darin, dass er ein Jahr später Einladungen zur Party verschickte (keiner der Gäste erschien).
Eine Zeitreise in die Vergangenheit ist also höchstwahrscheinlich unmöglich. Selbst wenn diese Möglichkeit bestand, argumentieren Hawking und andere, dass Sie bis zu dem Zeitpunkt, an dem Ihre Zeitmaschine gebaut wurde, nie zu einem Zeitpunkt gelangen können.
Aber eine Reise in die Zukunft? Das ist eine andere Geschichte. Natürlich rasen wir alle Zeitreisenden im Zeitfluss von der Vergangenheit in die Zukunft mit einer Geschwindigkeit von einer Stunde pro Stunde. Aber wie ein Fluss fließt der Zeitfluss an verschiedenen Orten mit unterschiedlicher Geschwindigkeit. Die moderne Wissenschaft bietet verschiedene Möglichkeiten, um die Zukunft näher zu bringen. Hier ist eine Zusammenfassung ihres Wesens.
Der einfachste und praktischste Weg, in die ferne Zukunft zu gelangen, besteht darin, sich sehr schnell zu bewegen. Nach Einsteins Relativitätstheorie verlangsamt sich die Zeit für Sie in Bezug auf die Außenwelt, wenn Sie mit einer Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit reisen.
Es ist nicht nur eine Hypothese oder ein Gedankenexperiment - es ist ein Messergebnis. Mit Hilfe von zwei identischen Atomuhren (einige flogen in einem Düsenflugzeug, andere blieben auf der Erde stationär) konnten Physiker nachweisen, dass fliegende Uhren aufgrund der Geschwindigkeit langsamer ticken.
Bei einem Flugzeug ist der Effekt minimal. Wenn Sie sich jedoch an Bord eines Raumfahrzeugs befinden, das mit 90% Lichtgeschwindigkeit fährt, vergeht die Zeit für Sie 2,6-mal langsamer als auf der Erde. Und je näher Ihre Geschwindigkeit der Lichtgeschwindigkeit kommt, desto extremer wird die Zeitreise.
Die höchste Geschwindigkeit, die dank menschlicher Technologie erreicht wird, kann als die Geschwindigkeit bezeichnet werden, mit der Protonen um den Large Hadron Collider fegen - 99,9999991% der Lichtgeschwindigkeit. Mit der Relativitätstheorie kann man berechnen, dass eine Sekunde für ein Proton 27.777.778 Sekunden oder in der Praxis 11 Monate für uns entspricht.
Überraschenderweise berücksichtigen Teilchenphysiker die Verzögerung beim Umgang mit zerfallenden Teilchen. Im Labor zerfallen Myonpartikel typischerweise in 2,2 Mikrosekunden. Aber sich schnell bewegende Myonen, die entstehen, wenn kosmische Strahlen die obere Atmosphäre erreichen, zerfallen zehnmal länger.
Die folgende Methode ist ebenfalls von der Arbeit von Einstein inspiriert. Nach seiner allgemeinen Relativitätstheorie bewegt sich die Zeit umso langsamer, je mehr Sie die Schwerkraft spüren. Wenn Sie sich beispielsweise dem Erdmittelpunkt nähern, nimmt die Schwerkraft zu. Die Zeit vergeht für Ihre Beine langsamer als für Ihren Kopf.
Auch dieser Effekt wurde gemessen. Im Jahr 2010 stellten Physiker des US-amerikanischen National Institute of Standards and Technology zwei Atomuhren in Regale, eine 33 cm höher als die andere, und maßen den Unterschied in ihrer Tickgeschwindigkeit. Die Uhr im Regal darunter tickte langsamer, weil sie etwas stärker der Schwerkraft ausgesetzt war.
Um in ferner Zukunft zu sein, brauchen wir nur einen Ort mit extrem starker Schwerkraft, wie ein Schwarzes Loch. Je näher Sie der Grenze kommen, desto langsamer vergeht die Zeit - dies ist jedoch riskant, da Sie beim Überqueren der Linie niemals zurückkehren können. In jedem Fall ist der Effekt nicht so stark, so dass sich die Reise wahrscheinlich nicht lohnt.
Nehmen wir an, Sie haben die Technologie, lange Strecken zurückzulegen, um zu einem Schwarzen Loch zu gelangen (das nächste ist etwa 3000 Lichtjahre entfernt). Während der Reise selbst verlangsamt sich die Zeit viel stärker als während der Reise durch das Schwarze Loch.
(Die Situation in Interstellar, wo eine Stunde auf einem Planeten in der Nähe eines Schwarzen Lochs sieben Jahren auf der Erde entspricht, ist zu extrem und für unser Universum völlig unmöglich, sagt Kip Thorne, der wissenschaftliche Berater des Films.)
Das vielleicht Erstaunlichste ist, dass GPS-Systeme bei ihrer Arbeit die Auswirkungen der Zeitdilatation (sowohl aufgrund der Geschwindigkeit der Satelliten als auch der auf sie einwirkenden Schwerkraft) berücksichtigen müssen. Ohne diese Korrekturen kann das GPS des Telefons Ihre Position auf der Erde selbst in einem Umkreis von mehreren Kilometern nicht bestimmen.
Eine andere Möglichkeit, in die Zukunft zu reisen, besteht darin, die Wahrnehmung der Zeit zu verlangsamen, indem Sie die Lebensprozesse Ihres Körpers verlangsamen oder stoppen und sie dann neu starten.
Bakteriensporen können in suspendierten Animationen Millionen von Jahren leben, bis die richtige Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Nahrungsbedingungen ihren Stoffwechsel wieder aufnehmen. Einige Säugetiere, wie Bären und Eichhörnchen, können ihren Stoffwechsel während des Winterschlafes verlangsamen, was den Sauerstoff- und Nahrungsbedarf ihrer Zellen erheblich verringert. Werden die Menschen jemals in der Lage sein, dasselbe zu tun?
Obwohl der vollständige Stopp des Stoffwechsels des Körpers noch nicht der modernen Wissenschaft unterliegt, arbeiten einige Wissenschaftler daran, die Wirkung eines mehrstündigen kurzfristigen "Winterschlafes" zu erzielen. Dies kann genug Zeit sein, um der Person zu helfen, beispielsweise während eines Herzstillstands zu überleben, bevor sie ins Krankenhaus gebracht werden kann.
Eine andere Methode, die den Körper in einen unterkühlten "Winterschlaf" versetzt - das Ersetzen von Blut durch kalte Kochsalzlösung - hat bei Schweinen funktioniert und befindet sich derzeit in Pittsburgh in klinischen Studien am Menschen.
Die allgemeine Relativitätstheorie ermöglicht auch die Möglichkeit, schnell durch Zeit-Raum-Tunnel zu reisen, um Entfernungen von Milliarden von Lichtjahren oder einfach zu unterschiedlichen Zeiten zurückzulegen.
Viele Physiker, einschließlich S. Hawking, glauben, dass die Raum-Zeit-Tunnel, die ständig an verschiedenen Stellen der Quantenhülle auftreten, viel kleiner sind als Atome.
Der Trick besteht darin, einen zu ergreifen und ihn auf menschliche Proportionen zu vergrößern - eine Leistung, die eine enorme Menge an Energie erfordert, aber nur theoretisch möglich sein kann.
Versuche, eine solche Methode zu beweisen, sind gescheitert, letztendlich aufgrund der Inkompatibilität zwischen allgemeiner Relativitätstheorie und Quantenmechanik.
Basierend auf Materialien aus der Zeitschrift "Unknown"
