Eine Zeitreise klingt vielleicht wie eine Fantasie, aber einige Physiker glauben, dass es wirklich möglich sein könnte. BBC Horizon hat sich einige der vielversprechendsten Ideen angesehen, um diese Science-Fiction-Idee Wirklichkeit werden zu lassen.
Ron Mallett hat einen Traum: Er möchte in der Zeit reisen.
Das ist keine bloße Fantasie – Mallett ist ein angesehener Physikprofessor.
„Ich betrachte mich selbst als einen gewöhnlichen Menschen mit einer Leidenschaft, und meine Leidenschaft ist die Möglichkeit von Zeitreisen“, sagt er.
Prof. Mallett wollte schon fast sein ganzes Leben lang eine Zeitmaschine bauen. Seine Leidenschaft, so erklärt er, geht auf ein tragisches Ereignis in seiner Jugend zurück.
Rons Vater, ein starker Raucher, starb im Alter von 33 Jahren an einem Herzinfarkt – da war Prof. Mallett gerade 10 Jahre alt. Ron war am Boden zerstört und zog sich in seine Bücher zurück.
„Ein Jahr später, als ich 11 war, stieß ich auf das Buch, das alles für mich veränderte. Das war Die Zeitmaschine von HG Wells“, sagte der Physiker von der University of Connecticut in der BBC-Sendung Horizon.
„Das Cover hat meine Aufmerksamkeit erregt, aber erst als ich den Klappentext las, wurde ich darauf aufmerksam: ‚Wissenschaftliche Menschen wissen sehr wohl, dass die Zeit nur eine Art von Raum ist und dass wir uns in der Zeit vorwärts und rückwärts bewegen können, genauso wie wir es … im Raum können‘.
„Als ich das las, sagte ich: ‚Das ist wunderbar!‘.“
Prof. Mallett erklärt: „Wenn ich eine Zeitmaschine bauen könnte, dann könnte ich in die Vergangenheit zurückreisen und meinen Vater wiedersehen und vielleicht sein Leben retten und alles ändern.“
Zeitreisen mögen weit hergeholt klingen, aber Wissenschaftler sind bereits dabei, einige Geheimnisse der Natur zu erforschen, die Rons Traum eines Tages wahr werden lassen könnten.
Albert Einstein glaubte, dass die drei Dimensionen des Raums mit der Zeit verbunden sind, die als vierte Dimension dient. Er nannte dieses System Raumzeit, und es ist das Modell des Universums, das wir heute verwenden.
Aber Einstein hielt es auch für möglich, die Raumzeit zu falten und so eine Abkürzung zwischen zwei entfernten Orten zu schaffen. Dieses Phänomen wird Wurmloch genannt und man kann es sich als einen Tunnel mit zwei Öffnungen vorstellen, die jeweils an verschiedenen Punkten der Raumzeit entstehen.
Wurmlöcher könnten im Kosmos natürlich vorkommen; in der Tat versuchen Wissenschaftler in Russland, sie mit Radioteleskopen aufzuspüren. Aber die Nutzung von Wurmlöchern für Zeitreisen wird nicht einfach sein.
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Die nächsten könnten viele Lichtjahre entfernt sein. Und selbst wenn man sie erreichen und die Reise durch sie überleben könnte, gibt es keine Garantie, wo man am Ende landen würde.
Einige Physiker haben jedoch spekuliert, dass wir irgendwann in der Zukunft in der Lage sein könnten, maßgeschneiderte Wurmlöcher zu zaubern – auch wenn wir derzeit keine Ahnung haben, wie.
Die Physik sagt auch voraus, dass Wurmlöcher die Angewohnheit haben, zu kollabieren und alles, was sich in ihnen befindet, zu zerstören. Wenn eine Zeitmaschine sie jemals ausnutzen soll, müssen wir einen Weg finden, diese unangenehme Eigenschaft zu stoppen.
Das mysteriöse Phänomen der dunklen Energie könnte eine Lösung bieten. In den 1990er Jahren stellten Astronomen fest, dass sich die Ausdehnung des Universums beschleunigt, anstatt sich zu verlangsamen, wie man vielleicht erwartet hätte.
„Irgendetwas da draußen hat einen ‚Anti-Schwerkraft‘-Effekt – es schiebt, anstatt zu ziehen. Wir wissen nicht, was das ist, aber es macht den größten Teil des Universums aus. Wir nennen es dunkle Energie“, sagt Prof. Tamara Davis, Kosmologin an der Universität von Queensland in Australien.
Ein Wurmloch kann nur dann für Zeitreisen genutzt werden, wenn sein „Mund“ lange genug offen gehalten werden kann, damit etwas hindurch reisen kann. Dazu braucht man etwas, das man negative Energie nennt und das in der Alltagswelt nicht wirklich existiert.
Aber die dunkle Energie, die den Kosmos durchdringt, passt auf die Rechnung – wenn wir herausfinden können, was sie ist, könnten wir ein Wurmloch lange genug offen halten, um an einem Ende hinein und am anderen wieder herauszukommen.
„Wir wissen nicht, ob wir in der Lage sind, ein Wurmloch zu schaffen, ob das technisch innerhalb unserer Möglichkeiten liegt… Aber wer weiß, wozu eine zukünftige menschliche Zivilisation in der Lage sein wird“, sagt Professor Davis.
„Die Technologie hat sich so schnell weiterentwickelt, dass wir vielleicht Raum und Zeit selbst unter unsere Kontrolle bringen können.“
Wurmlöcher gehören zu den spekulativeren Aspekten der Physik und bieten eine Möglichkeit, durch die Zeit zu reisen. Aber Ron Mallett hat einen anderen.
Er hat Pläne für eine echte Zeitmaschine entworfen, und sein Konzept wurde durch ein Buch inspiriert, das er im Alter von 12 Jahren über Albert Einsteins Gleichungen gelesen hat.
Prof. Mallett hat ein Tischgerät gebaut, das Prinzipien veranschaulicht, die seiner Meinung nach für den Bau einer echten, funktionierenden Zeitmaschine verwendet werden könnten. Zunächst werden Laser verwendet, um einen umlaufenden Lichtstrahl zu erzeugen. Der Raum innerhalb dieses „Ringlasers“ soll sich verdrehen, „wie beim Umrühren einer Tasse Kaffee“, erklärt der Professor der University of Connecticut.
Da Raum und Zeit eng miteinander verbunden sind, sollte eine Verdrehung des Raums auch die Zeit verdrehen. Die theoretische Arbeit von Prof. Mallett hat gezeigt, dass es bei ausreichender Laserintensität auf kleinem Raum möglich sein sollte, die normalerweise lineare Zeitlinie, in der wir alle leben, zu verändern.
„Wenn der Raum stark genug verdreht wird, wird diese lineare Zeitlinie zu einer Schleife verdreht. Wenn die Zeit auf einmal zu einer Schleife verdreht wird, können wir in die Vergangenheit reisen“, sagt Ron Mallett.
Damit das Konzept funktioniert, bräuchte man allerdings Unmengen an Energie und eine Möglichkeit, alles auf mikroskopische Größe zu schrumpfen.
Aber wenn wir erst einmal eine Zeitmaschine haben, wird ihre erfolgreiche Nutzung ein detailliertes Verständnis der Zeit selbst erfordern.
Die allgemein akzeptierte Ansicht ist, dass das Universum ein unveränderlicher „Block“ der Raumzeit ist; diese Vorstellung ergibt sich direkt aus Einsteins Gleichungen.
„Wichtig an dem Modell ist die Vorstellung, dass die Vergangenheit, die Gegenwart und die Zukunft alle gleichermaßen real sind. Man kann sich also vorstellen, dass alles, was jemals existiert hat, existiert oder existieren wird, irgendwie da draußen in der Raumzeit ist“, sagt Dr. Kristie Miller, Direktorin des Centre for Time an der Universität Sydney, Australien.
„Die Dinosaurier sind alle irgendwo da draußen in der Vergangenheit und machen Dinosaurier-Zeug, wir sind alle hier und die ganze Zukunft ist auch irgendwo da draußen in der Raumzeit.“
Eine Möglichkeit, sich das Blockmodell vorzustellen, ist, sich andere Orte in der Zeit wie andere Orte im Raum vorzustellen: „Wir sind hier in Sydney, aber es gibt noch andere Menschen in Singapur und London. Diese Orte sind absolut real, wir sind nur nicht an ihnen“, sagt Dr. Miller.
Das sind gute Nachrichten für angehende Zeitreisende, denn es deutet darauf hin, dass uns nichts davon abhält, unseren jetzigen Aufenthaltsort mit einem anderen Ort und einer anderen Zeit zu tauschen.
Es bedeutet aber auch, dass die Vergangenheit, die Gegenwart und die Zukunft bereits festgeschrieben sind, so dass wir, wenn wir in der Zeit zurückreisen würden, nicht in der Lage wären, sie zu ändern. Um ein oft zitiertes Beispiel zu nennen: Wir sollten nicht in der Lage sein, die Großeltern von jemandem zu töten, damit ihr Nachkomme in der Zukunft nicht mehr existiert.
Das Blockmodell behandelt unsere alltägliche Vorstellung von Zeit als eine Illusion, eine Art, wie Menschen die Realität rationalisieren. Doch Prof. Lee Smolin vom Perimeter Institute in Waterloo, Kanada, ist anderer Meinung. Er ist der Meinung, dass der Lauf der Zeit ein reales und grundlegendes Phänomen ist.
„Zeitreisen sind wahrscheinlich unmöglich“, sagt er. „Wenn nur der gegenwärtige Moment real ist und die Vergangenheit nur in dem Sinne real ist, dass es in der Gegenwart Erinnerungen und Aufzeichnungen darüber gibt, und die Zukunft noch existiert… dann kann man nirgendwo hingehen.“
Sein Kollege Prof. Neil Turok, Direktor des Perimeter Institute, glaubt, dass die seltsame Welt der Quantenphysik für die Beantwortung dieser Frage entscheidend sein könnte.
Dieser Bereich der Physik tritt in sehr kleinen Maßstäben auf, wo die Regeln der klassischen Physik, die wir in unseren Schulbüchern gelernt haben, nicht mehr gelten. In der Quantenwelt ist es zum Beispiel möglich, dass sich ein Teilchen an mehreren Orten gleichzeitig befindet.
„Ich denke, es ist klar, dass es eine gewisse Wahrscheinlichkeit gibt, dass wir in der Zeit rückwärts gehen“, sagt er. „In der Quantenphysik ist nichts unmöglich – Teilchen reisen durch Wände!“
Prof. Turok erklärt, dass Zeitreisen eine ferne Hoffnung bleiben, weil „niemand wirklich eine plausible Idee hat, wie man in der Zeit rückwärts reisen kann“. Aber er fügt hinzu: „Man sollte nie nie sagen, denn irgendeine kluge Person wird schon kommen und einem sagen, wie man die Regel bricht.“
Horizon: How To Build a Time Machine wurde am Dienstag, den 10. Juli auf BBC Two ausgestrahlt und ist jetzt auf dem BBC iPlayer verfügbar.