Das „Geheimnis der Zeit“ lüften: Glauben Sie, dass Zeit und Raum eine Illusion sind?

Leviathan-Hinweis: Gemäß dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik kann die Entropie in einem geschlossenen System (wir können das Universum als das größtmögliche geschlossene System betrachten) nur zunehmen, nicht abnehmen. Die Entropie im Universum kann nach ihrer Zunahme nicht mehr abnehmen, daher ist die Zeit irreversibel. Unser Prozess der Geburt, des Wachstums, des Alterns und des Todes ist unumkehrbar, genau wie der Prozess einer Tasse, die auf den Boden fällt und in Stücke zerbricht.

Besonders gut gefällt mir dieser Satz in dem Artikel: „ Wir, eine Spezies, die auf die Zunahme der Entropie angewiesen ist und im Lauf der Zeit verankert ist, können nur diese einzigartige Perspektive entwickeln .“ Dies ist möglicherweise der Grund, warum es für uns schwierig ist, uns eine Szene vorzustellen, in der es weder Zeit noch Raum gibt. Wenn wir sagen, dass die Zeit „vergeht“, ist dies nur ein ungefährer Ausdruck, der auf Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft basiert. Natürlich gibt es auch Physiker, die glauben, dass dieser lineare „Pfeil der Zeit“ nichts damit zu tun hat, ob Zeit existiert, sondern nur mit der Bewegungsrichtung der Zeit. Ist das Konzept der Zeit nur für uns Lebewesen mit Nervensystem sinnvoll? Wenn es keinen Beobachter (Beobachtung) gibt, wird die Zeit dann immer noch in der Reihenfolge Vergangenheit-Gegenwart-Zukunft erscheinen?

Von Carlo Rovelli

Übersetzt von Zhan Guang

Korrekturlesen/Qiao Qi

Originaltext/nautil.us/issue/64/the-unseen/the-end-of-time

Dieser Artikel basiert auf der Creative Commons-Vereinbarung (BY-NC) und wird von Zhan Guang auf Leviathan veröffentlicht

Oder Jupiter reserviert

Mehr Winter,

Oder auf den Klippen

Dieser Winter der quälenden Wellen

ist das Ende,

Sei weise, filtere den Wein, schneide ab

Die Hoffnung ist lang, das Leben ist kurz.

Sprechen, eifersüchtig

Die Zeit ist wie im Flug vergangen.

Nutzen Sie den heutigen Tag und lassen Sie sich nicht vom morgigen Tag täuschen.

—Horaz, Oden, Buch I, Nr. 11

(Anmerkung des Übersetzers: Die Übersetzung stammt aus Li Yongyis Übersetzung von „Ausgewählte Gedichte des Horaz“)

„Er hat diese seltsame Welt etwas früher verlassen als ich, aber das bedeutet nichts. Menschen wie wir, die an die Physik glauben, wissen, dass die Unterscheidung zwischen Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft nur eine hartnäckige Illusion ist.“

— Albert Einsteins Kondolenzbrief an die Familie von Michele Angelo Besso, 1955

Das Gedicht beschreibt einen Zeitablauf, an den wir alle gewöhnt sind: Die Zeit fließt einfach gleichmäßig und beständig durch das Universum, und alles geschieht einfach im Laufe der Zeit. Es gibt etwas, das „der gegenwärtige Moment“ genannt wird und alles in der Galaxie durchdringt, und dieser Moment stellt die Realität dar. Jeder Mensch hat eine Vergangenheit, die passiert ist, verblasst ist und nicht geändert werden kann. Die Zukunft ist offen, aber noch nicht entschieden. Die Realität fließt von der Vergangenheit durch die Gegenwart in die Zukunft – doch die Entwicklung aller Dinge im Laufe der Zeit ist asymmetrisch, und dies ist tief verwurzelt. Alles, was wir spüren, ist die Grundstruktur der Welt.

Dieses vertraute Bild ist jedoch auseinandergefallen und stellt nur eine Annäherung an eine weitaus komplexere Realität dar .

Der gegenwärtige Moment, der das Universum durchdringt und die Täler füllt, existiert nicht. Die Ereignisse sind nicht sauber in der Reihenfolge Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft angeordnet, sondern nur „teilweise“ geordnet. Es gibt nur einen gegenwärtigen Moment in unserer Nähe; In weit entfernten Galaxien gibt es keinen gegenwärtigen Moment. Die Gegenwart ist eine lokale Erscheinung, kein ganzheitliches Phänomen.

In den grundlegenden Gleichungen, die alles bestimmen, gibt es keinen Unterschied zwischen Vergangenheit und Zukunft. Der Unterschied ergibt sich lediglich aus unserer verzerrten Wahrnehmung der Dinge und es ist diese Verzerrung, die alles, was in der Vergangenheit passiert ist, einzigartig macht.

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Die Geschwindigkeit, mit der die Zeit vergeht, ist überall unterschiedlich, je nachdem, wo wir uns befinden und wie schnell wir uns bewegen. Je näher wir einer großen Masse sind oder je schneller wir uns bewegen, desto langsamer vergeht die Zeit: Zwischen zwei Ereignissen liegt also nicht nur ein Intervall, sondern Tausende und Abertausende davon.

Der Rhythmus des Zeitflusses wird durch das Gravitationsfeld bestimmt, und dieses reale Gebilde hat seine eigenen dynamischen Gesetze. Dieses Gesetz ist in Einsteins Gleichungen eingraviert. Wenn wir Quanteneffekte ignorieren, werden Zeit und Raum zu unterschiedlichen Merkmalen einer großen Geleekugel, und wir befinden uns in dieser Geleekugel.

Da es sich jedoch um eine Quantenwelt handelt, ist die geleeartige Raumzeit nur eine Annäherung. In den grundlegenden Grammatikbüchern, aus denen die Welt besteht, gibt es weder Raum noch Zeit – es gibt nur Prozesse, die physikalische Größen von einem Wert in einen anderen umwandeln, wodurch wir die Wahrscheinlichkeiten von Ereignissen und die Beziehungen zwischen ihnen berechnen können.

Das Mysterium der Zeit gibt uns immer wieder Rätsel auf und weckt tiefe Emotionen in uns.

Auf der grundlegendsten Ebene gibt es, soweit wir wissen, so etwas wie Zeit, wie wir sie erleben, fast nicht. Dort gibt es weder eine spezielle „Zeit“-Variable, die Vergangenheit und Zukunft unterscheiden kann, noch existiert sie in Raum und Zeit. Trotzdem können wir immer noch Gleichungen schreiben, die die Welt beschreiben. In diesen Gleichungen arbeiten die Variablen zusammen und entwickeln sich endlos. Dies ist keine „statische“ Welt und auch kein „monolithisches Universum“, in dem jede Veränderung eine Illusion ist: Im Gegenteil, unsere Welt besteht aus Ereignissen , nicht aus Dingen . (Anmerkung des Übersetzers: Das gesamte Blockuniversum ist wie der fünfdimensionale Raum, in dem sich der Protagonist am Ende von „Interstellar“ befindet. Jeder Moment der Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft des Universums ist festgelegt und wird wie Blöcke dargestellt.)

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Was oben geschrieben steht, ist eine lange Reise, die mich in ein Universum führte, in dem es keine Zeit gibt.

Dann ist das Rückziel ganz klar: Wie ist in dieser Welt ohne Zeit unsere Wahrnehmung von Zeit entstanden? Überraschenderweise spielen wir selbst eine Rolle bei der Entstehung der Zeit, wie wir sie kennen. Aus unserer Perspektive als winziger Teil des Weltozeans fließt alles im Fluss der Zeit. Der Grund, warum wir die Welt auf diese verzerrte Weise sehen, liegt darin, dass wir nur mit einem Teil davon interagieren.

Als ob das nicht genug wäre, kommt zur Verzerrung noch die Quantenunbestimmtheit hinzu. Die durch den Nichtdeterminismus hervorgerufene Unerkennbarkeit führt zur Entstehung einer einzigartigen Variable namens „thermische Zeit“ und auch zur Entstehung der „Entropie“, die die Unsicherheit misst.

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Vielleicht sind die Menschen eine kleine, einzigartige Untergruppe der Welt und wir nehmen bei unseren Interaktionen mit der Außenwelt immer ein Ende des Pfeils der thermischen Zeit als ein Ende mit geringerer Entropie wahr. Diese Richtung des Zeitablaufs ist daher real , aber auch subjektiv : Die Entropie der Welt im Verhältnis zu uns nimmt mit fortschreitender thermischer Zeit immer zu. Wir sehen also, dass das Auftreten von Ereignissen entlang dieser Variable geordnet ist, und wir nennen diese Variable „Zeit“.

Die Zunahme der Entropie ermöglicht es uns, zwischen Vergangenheit und Zukunft zu unterscheiden und leitet die allmähliche Entfaltung und Entwicklung des Universums. Entropie hinterlässt auch Spuren, Überreste und Erinnerungen an alles Vergangene. Wir Menschen sind das Nebenprodukt dieser großen Geschichte der Entropiezunahme. Spuren der Vergangenheit hinterlassen Erinnerungen in uns, und Erinnerungen machen die menschliche Gesellschaft zu einem Ganzen. Jeder von uns ist ein einheitliches Wesen, denn wir alle kartieren die Welt. Durch die Interaktion mit unseren Mitmenschen bilden wir uns ein einheitliches Bild der Welt, und dieses Bild ist eine durch die Erinnerung einheitliche Perspektive auf die Welt. Daher kommt das, was wir das „Vergehen“ der Zeit nennen. Das ist es, was wir hören, wenn wir dem Lauf der Zeit lauschen.

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„Zeit“ ist nur eine von unzähligen Variablen, die die Welt beschreiben. Es handelt sich um eine der Variablen, die das Gravitationsfeld beschreiben: Auf unserer Skala spielen Quantenfluktuationen keine Rolle, daher ist es vernünftig, die Raumzeit als deterministisch zu betrachten. Daher stellen wir uns Raum und Zeit als so fest vor wie einen Tisch. Diese Tabelle hat verschiedene Dimensionen: Eine heißt Raum und eine, begleitet von zunehmender Entropie, heißt Zeit. Da die Geschwindigkeit, mit der wir uns in unserem Alltag bewegen, im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit unbedeutend ist, können wir den Unterschied zwischen den Eigenzeiten verschiedener Uhren nicht spüren. Die Unterschiede in der Zeitgeschwindigkeit, die auftreten, wenn wir uns in unterschiedlicher Entfernung von einer großen Masse befinden, sind zu gering, um erkennbar zu sein.

In den grundlegenden Gleichungen, die alles bestimmen, gibt es keinen Unterschied zwischen Vergangenheit und Zukunft.

Am Ende verschwinden die vielen möglichen Zeiten im Nichts und wir können nur noch von einer sprechen: der Zeit, die wir erleben – einheitlich, allgegenwärtig und geordnet. Dies ist eine ungefähre Annäherung an eine ungefähre Beschreibung des Universums und die einzige Perspektive, die wir uns als Spezies ausdenken können, die auf zunehmender Entropie beruht und im Lauf der Zeit verankert ist. Wie der Prediger sagt, gibt es einen Moment, in dem wir geboren werden, und einen Moment, in dem wir sterben.

Für uns ist Zeit genau das: ein vielschichtiges, komplexes Konzept mit zahlreichen unterschiedlichen Eigenschaften, die aus einer Vielzahl unterschiedlicher Näherungen abgeleitet werden.

Viele Diskussionen über die Zeit sind verwirrend, weil ihre Komplexität und Vielschichtigkeit nicht berücksichtigt werden. Ihr Fehler bestand darin, dass sie nicht erkannten, dass die verschiedenen Zeitebenen tatsächlich unabhängig und ohne Bezug zueinander sind.

Nachdem ich sie mein Leben lang erforscht habe, glaube ich, dass dies die physikalische Struktur der Zeit ist.

Viele Teile dieser Geschichte sind fundiert und glaubwürdig, einige sind plausibel und einige sind reine Spekulation. Ich möchte einfach mal ein Risiko eingehen und sehen, ob ich einen Blick auf das Gesamtbild erhaschen kann. Auf jeden Fall gibt es eine allgemeine Tatsache, die völlig plausibel ist: Die zeitliche Struktur der Welt unterscheidet sich radikal von unserer naiven Vorstellung davon. Naive Vorstellungskraft ist im Alltag gut geeignet, aber nicht zum Verständnis der subtilen Aspekte der Welt und ihrer Weite. Aller Wahrscheinlichkeit nach reicht es nicht einmal aus, unsere eigene Natur zu verstehen, denn das Mysterium der Zeit ist eng mit dem Mysterium unserer persönlichen Identität und dem Mysterium unseres Bewusstseins verknüpft.

Das Mysterium der Zeit gibt uns immer wieder Rätsel auf und weckt tiefe Emotionen in uns. Die Intensität der Emotion und die Tiefe des Gefühls sind tatsächlich die Quelle von Philosophie und Religion.

Bildnachweis: Ignacio Serrano

Ich glaube, dass Hans Reichenbach in seinem Buch „Die Richtung der Zeit“, dem klarsten Buch über die Natur der Zeit, Folgendes schrieb: „Parmenides leugnete die Existenz der Zeit, um ihrer Angst einflößenden Natur zu entgehen, Platon stellte sich eine Welt der Ideen vor, die außerhalb der Zeit existierte, und Hegel behauptete, als er über die Gegenwart sprach, dass die Seele die Zeit transzendiere, weil sie dies aus ihrer eigenen allumfassenden Natur heraus verstehen könne.“

Um dieser Angst zu entkommen, fantasieren wir über die Existenz der „Ewigkeit“, einer seltsamen Welt, die die Zeit übersteigt und von Göttern, einem Gott oder unsterblichen Seelen bevölkert ist. Unsere zutiefst emotionale Einstellung zur Zeit trägt mehr zum Baustein der Philosophie bei als jede Logik oder Rationalität. Auch die entgegengesetzte sentimentale Haltung, die Ehrfurcht vor der Zeit, wie sie bei Heraklit und Bergson vorherrscht, hat zu zahlreichen Philosophien geführt – doch keine davon bringt uns der Natur der Zeit näher.

Es ist die Physik, die uns hilft, die Schichten des Mysteriums der Zeit zu durchdringen. Es zeigt, wie sehr sich die Zeitstruktur des Universums von unserer Wahrnehmung unterscheidet. Es gibt uns Hoffnung, die Natur der Zeit klar zu studieren, ohne durch den Nebel der Emotionen getrübt zu werden.

Doch während wir auf unserer Suche nach der Natur der Zeit Schicht für Schicht neue Theorien entwickeln und uns immer weiter von uns selbst entfernen, finden wir vielleicht irgendwann etwas über unsere eigene Natur heraus – genau wie Kopernikus, der die Bewegung der Himmelskörper studierte und schließlich erkannte, dass sich auch die Erde unter seinen Füßen bewegt. Vielleicht werden wir am Ende feststellen, dass die emotionale Dimension der Zeit kein Nebel ist, der uns daran hindert, das Wesen der Zeit objektiv zu verstehen.

Vielleicht sind unsere Gefühle gegenüber der Zeit genau das, was Zeit für uns bedeutet, nicht mehr und nicht weniger.

Über den Autor: Carlo Rovelli ist theoretischer Physiker und Wissenschaftsautor. Dieser Artikel ist ein Auszug aus seinem Buch The Order of Time.