Paul Davis hat viel im Kopf - oder besser gesagt im Kopf. Als Physiker an der Arizona State University forscht er in Bereichen, die von den abstrakten Weiten der theoretischen Physik und Kosmologie bis zu den inhaltlicheren Fragen der Astrobiologie, dem Studium des Lebens jenseits der Erde, reichen. Nautilus sprach mit Davis, und das Gespräch drehte sich natürlich um das Thema Zeit, das sein Forschungsinteresse lange gehalten hatte. Das Folgende ist ein Auszug aus diesem Interview, der der Klarheit halber leicht bearbeitet und gekürzt wurde.
Ist der Zeitfluss real oder nur eine Illusion?
Der Fluss der Zeit ist eine Illusion, und ich muss gestehen, ich kenne nur wenige Wissenschaftler und Philosophen, die bereit sind, dies in Frage zu stellen. Der Grund dafür wird klar, es lohnt sich, sich zu fragen, was unter Zeitablauf zu verstehen ist. Wenn wir sagen, dass so etwas wie ein Fluss fließt, bedeutet dies, dass sich sein Teilchen irgendwann an einem anderen Ort befand als an dem Ort, an dem es sich einen Moment zuvor befand. Mit anderen Worten, es bewegt sich relativ zur Zeit. Die Zeit kann sich jedoch nicht relativ zur Zeit bewegen - es ist Zeit. Viele Menschen machen den Fehler zu denken, dass die Aussage, dass es keinen Zeitfluss gibt, bedeutet, dass es keine Zeit an sich gibt. Es ist Unsinn. Natürlich existiert Zeit. Wir messen es mit einer Uhr. Uhren messen keine Zeitströme, sondern Zeitlängen. Natürlich gibt es Zeiträume zwischen Ereignissen - genau das misst die Uhr.
Woher kommt also das Gefühl des Flusses?
Lassen Sie mich Ihnen ein Beispiel geben. Angenommen, ich stehe auf, drehe mich mehrmals um meine Achse und friere ein. In diesem Fall werde ich das überzeugende Gefühl haben, dass sich die ganze Welt dreht. Ich kann fühlen, wie es sich dreht - obwohl ich natürlich weiß, dass ich mich selbst drehe. In ähnlicher Weise spüre ich den Fluss der Zeit, obwohl ich weiß, dass dies nicht der Fall ist. Wahrscheinlich hängt die Erklärung dieser Illusion mit etwas in unserem Kopf und der Beziehung zur Erinnerung zusammen - der Überlagerung von Erinnerungen und anderen Dingen in diesem Geist. Dies ist also nur ein Merkmal unserer Wahrnehmung und keine Eigenschaft der Zeit selbst.
Eine andere Sache, die die Menschen verwirrt, ist, dass sie glauben, dass das Leugnen des Zeitflusses das Leugnen von Ursache und Wirkung bedeutet. Natürlich folgen Ereignisse in einer gerichteten Reihenfolge. Wenn Sie ein Ei fallen lassen, zerbricht es. Die Eier werden nicht zurückgesammelt. Gebäude bröckeln durch Erdbeben und wachsen nicht aus Trümmern. Im Alltag gibt es viele Beispiele für zeitliche Asymmetrie - es ist eine der Eigenschaften des Seins. Es ist keine Eigenschaft der Zeit an sich, und die Erklärung ihrer Natur liegt in den frühesten Stadien des Ursprungs des Universums und seiner Anfangsbedingungen. Dies ist eine völlig andere und durchaus würdige Studie.
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Die Zeit fließt nicht. Dies ist ein Produkt unserer Psychologie.
Ist die Zeit der Hauptbestandteil des Universums?
Raum und Zeit setzen die Grenzen, innerhalb derer wir alle unsere Theorien über die Struktur des Universums formulieren, aber einige wundern sich über die Wahrscheinlichkeit, dass diese Eigenschaften des Seins sekundär oder abgeleitet sein können. Vielleicht werden die ursprünglichen Gesetze des Universums in einem bestimmten Vorraum und einer bestimmten Zeit gebildet, und die Raumzeit wird durch etwas Primäreres erzeugt.
Natürlich nehmen wir im Alltag eine dreidimensionale Welt und eine einmalige Dimension wahr. Im Urknall - wir verstehen nicht wirklich, wie der Urknall das Universum hervorgebracht hat, glauben wir jedoch, dass dies mit der Quantenphysik zusammenhängen könnte - ist es möglich, dass die Phänomene, die wir Raumzeit nennen, im üblichen Sinne, in dem alles klar zu sein scheint ausgesprochen, vielleicht war es nicht. Das Produkt der frühen Stadien der Existenz des Universums kann also nicht nur Energie und Materie sein, sondern sogar die Raumzeit selbst. Das wissen wir nicht. Dies wird untersucht.
Zeit kann also abgeleitet werden?
Die Idee, dass die Dualität von Raum und Zeit eine sekundäre Qualität ist, die von etwas Einfacherem abgeleitet ist, das den Kern unseres Seinskonzepts ausmacht, lag schon vor Beginn meiner Karriere in der Luft. Dies war die Meinung von John Wheeler, der in den 1950er Jahren darüber schrieb - dass es eine Vorgeometrie geben könnte, die Geometrie auf die gleiche Weise hervorbringt, wie Atome ein Kontinuum elastischer Körper bilden - und die Menschen denken weiterhin darüber nach.
Das Problem ist, wir können dies nicht beobachten. Unabhängig davon, wie viele geeignete mathematische Modelle Sie entwickeln, scheint es hoffnungslos, sie zu testen. Die meisten Menschen glauben, dass sich etwas im Hintergrund von Raum und Zeit, das sich von unserer Vorstellung von sequentiellem Raum und Zeit unterscheidet, nur auf der sogenannten Planck-Skala manifestiert, die zwanzig Größenordnungen kleiner ist als die Größe des Atomkerns Während unsere genauesten Beobachtungsinstrumente nur viele Größenordnungen größer beobachten können. Es ist sehr schwer vorstellbar, wie wir unter kontrollierten Bedingungen etwas auf der Planck-Skala untersuchen können.
Wenn es viele Universen gibt, folgen sie derselben Uhr?
Das vergleichende Zeitverhältnis zwischen verschiedenen Beobachtern an verschiedenen Orten ist selbst innerhalb desselben Universums ein komplexes Phänomen. Die Geschwindigkeit einer Uhr, beispielsweise an der Oberfläche eines Schwarzen Lochs, unterscheidet sich deutlich von der Geschwindigkeit einer Uhr hier auf der Erde. Selbst in unserem Universum gibt es keine gemeinsame Zeit.
Jetzt haben wir jedoch viele Universen, von denen jedes in gewissem Sinne seine eigene Zeit hat - Sie können sie nur vergleichen, wenn es eine Möglichkeit gibt, eine Nachricht zwischen ihnen zu senden. Es hängt alles vom Modell des von Ihnen gewählten Multiversums ab. Es gibt viele von ihnen, aber in der von Kosmologen am häufigsten diskutierten - der Vielzahl von Blasen, die in einem wachsenden Überbau auftreten - gibt es keine Möglichkeit, die Geschwindigkeit von Uhren in verschiedenen Blasen direkt zu vergleichen.
Welche der jüngsten Veränderungen im Zeitverständnis finden Sie am interessantesten?
Ich interessiere mich besonders für Laboruntersuchungen zur Zeitwahrnehmung, da hier meiner Meinung nach in den kommenden Jahren rasche Fortschritte erzielt werden können. Zum Beispiel gibt es bekannte Experimente, bei denen Menschen zu einem bestimmten Zeitpunkt angeblich eine bestimmte freie Wahl getroffen haben, aber es stellte sich heraus, dass diese Wahl tatsächlich etwas früher getroffen wurde, aber ihre eigene Wahrnehmung der Zeit und ihre Handlungen im Laufe der Zeit sich nach diesem Ereignis änderten. Wenn wir die Welt beobachten, scheint es uns, dass wir eine sequentielle und integrale Erzählung sehen, aber tatsächlich werden sensorische Informationen aus verschiedenen Wahrnehmungsorganen auf unser Gehirn gegossen, die es zusammenfügt. Er baut es auf und präsentiert es als zusammenhängende Erzählung, die ein Gefühl der Selbsterkenntnis schafft. So scheint es uns, dass wir uns selbst besitzen,und alles läuft reibungslos und reibungslos. In Wirklichkeit ist das meiste, was wir wahrnehmen, eine Erzählung, die nach den Ereignissen nachgebildet wurde.
Dies macht sich insbesondere in Situationen bemerkbar, in denen Menschen viel schneller reagieren als gedacht. Man muss sich nur an die Klavier- oder Tennisspieler erinnern, um zu verstehen, dass sie keine bewusste Entscheidung treffen können: „Dieser Ball bewegt sich hier; Ich sollte dorthin gehen und ihn abwehren. Während dieser Zeit hat das Signal keine Zeit, das Gehirn und dann das Motorsystem zu erreichen. Sie behalten jedoch das zwingende Gefühl bei, die Welt in Echtzeit wahrzunehmen und die Kontrolle über sich selbst zu haben. Ich finde das alles sehr aufregend.
Gab es Durchbrüche im Studium der Zeit auf dem Gebiet der Grundlagenphysik? Ich denke nicht. Neue Ideen erschienen. Grundlegende Fragen sind noch da; Wir haben bereits einen davon angesprochen: Ist Zeit eine primäre oder eine abgeleitete Eigenschaft? Der Ursprung der Zeitachse, der eine Asymmetrie der Zeit darstellt, ist immer noch etwas umstritten. Wir wissen, dass es bis zum Urknall überwacht werden sollte, aber es gibt immer noch eine Reihe verschiedener Fragen, auf die wir keine endgültige Antwort gefunden haben. Dies sind jedoch alles eher illusorische philosophische und theoretische Probleme als etwas, das Licht auf die Dimension der Zeit oder ihre Natur wirft.
Darüber hinaus beobachten wir unsere Kollegen in der experimentellen Physik, wie sie daran arbeiten, die Zeitmessung zu verbessern. Irgendwann wird es so genau, dass es wahrscheinlich interessante Ergebnisse liefert. Es gibt immer noch ein grundlegendes Problem - obwohl die meisten Gesetze der Physik zeitlich symmetrisch sind, gibt es eine Reihe von Prozessen, die mit schwachen nuklearen Wechselwirkungen verbunden sind, bei denen eine grundlegende Verletzung dieser Symmetrie auftreten soll. Anscheinend spielt dies eine Schlüsselrolle im Gesamtbild des Lebens. Ich denke, hier besteht Forschungspotential. In der Teilchenphysik ist es daher immer noch möglich, Experimente durchzuführen, die uns neue Erkenntnisse über diese zeitliche Asymmetrie mit schwacher Wechselwirkung und einem Ort nahe der Zeitachse liefern.
John Steele
