Wir wissen bereits, wie man eine Zeit­ma­schine baut

Im Sep­tember 2015 kam der Kos­monaut Gennady Padalka zum letzten Mal auf die Erde zurück. Er hatte gerade seine sechste Mission im Weltraum abge­schlossen und brach den Rekord für die meiste Zeit, die außerhalb der Erd­at­mo­sphäre ver­bracht wurde – 879 Tage. Und auf­grund dieser zwei­einhalb Jahre, in denen er den Pla­neten mit hoher Geschwin­digkeit umkreiste, wurde Padalka auch zu einem Zeit­rei­senden, der Ein­steins Theorie der all­ge­meinen Rela­ti­vi­täts­theorie in Aktion erlebte.

“Als Herr Padalka von seinen Aben­teuern zurückkam, stellte er fest, dass sich die Erde 1/44-Sekunde in der Zukunft befindet, das hatte er nicht erwartet”, erklärt J. Richard Gott, Phy­siker aus Princeton und Autor des 2001 erschie­nenen Buches Time Travel in Einstein’s Uni­verse, “Er reiste buch­stäblich… in die Zukunft.”

Dass er einen Bruchteil einer Sekunde jünger war, als wenn er auf der Erde geblieben wäre, ist zwar nicht gerade über­wäl­tigend, aber es gab Padalka dennoch die Aus­zeichnung als “aktu­eller Zeitreisenden-Rekord”.

Obwohl man hierbei den plu­to­ni­um­ge­la­denen DeLorean ver­geblich suchen wird, sind Zeit­reisen alles andere als Fiktion. Echte Astro­phy­siker wie Gott sind sich ziemlich sicher, dass sie wissen, wie man eine Zeit­ma­schine baut, und intensive Geschwin­digkeit – viel, viel schneller als Padalkas Orbi­tal­ausflug – ist die Schlüsselkomponente.

Ein Zeit­reise-Crashkurs

Bis ins 20. Jahr­hundert glaubte man, die Zeit sei völlig unver­än­derlich und Zeit­reisen eine wis­sen­schaft­liche Unmög­lichkeit. In den 1680er Jahren schritt die Denkzeit von Sir Isaac Newton im gesamten Uni­versum in einem kon­stanten Tempo voran, unab­hängig von äußeren Kräften oder dem Standort. Und zwei Jahr­hun­derte lang folgte die wis­sen­schaft­liche Welt der New­ton­schen Theorie.

Bis der 26-jährige Albert Ein­stein auftauchte.

Im Jahr 1905 ent­hüllte Ein­stein seine Ideen zur Spe­zi­ellen Rela­ti­vi­täts­theorie und ver­wendete diesen Rahmen ein Jahr­zehnt später für seine Theorie der All­ge­meinen Rela­ti­vi­täts­theorie. Ein­steins uni­ver­sums­be­stim­mende Berech­nungen führten, nun ja, viele Dinge ein, aber auch einige zeit­be­zogene Kon­zepte. Das wich­tigste ist, dass die Zeit elas­tisch ist und von der Geschwin­digkeit abhängt. Je nachdem, wie schnell sich ein Objekt – oder eine Person – bewegt, ver­langsamt oder beschleunigt sie sich.

Im Jahr 1971 flogen vier Cäsi­um­strahl-Atom­uhren um die Welt und wurden dann mit boden­ge­bun­denen Uhren ver­glichen. Die daraus resul­tie­rende winzige Zeit­dif­ferenz bewies, dass Ein­stein auf der rich­tigen Spur war. Es gibt noch eine weitere Tech­no­logie, die in Smart­phones ver­steckt ist und die Ein­steins Theorie eben­falls bestätigt.

“Ohne Ein­steins all­ge­meine Theorie der Rela­ti­vität würde unser GPS-System nicht funktionieren.“

…sagt Ron Mallet, ein Astro­phy­siker und Autor des Buches Time Tra­veler: A Scientist’s Per­sonal Mission to Make Time Travel a Reality. “Das ist auch ein Beweis dafür, dass Ein­steins [Theorien] richtig sind.”

Aber abge­sehen von dieser ver­än­der­lichen Version der Zeit hat Ein­stein auch die Licht­ge­schwin­digkeit berechnet. Mit 300.000.000 Metern (oder 186.282 Meilen) pro Sekunde beschreibt Ein­stein diese Zahl als die “ulti­mative Geschwin­dig­keits­be­grenzung” und als uni­ver­selle Kon­stante, egal ob man auf einer Bank sitzt oder in einem Rake­ten­schiff reist.

Der letzte Teil von Ein­steins Ideen zur Zeit­ver­krümmung legt nahe, dass die Schwer­kraft auch die Zeit ver­langsamt, was bedeutet, dass die Zeit dort schneller läuft, wo die Schwer­kraft schwächer ist, wie die riesige Leere zwi­schen mas­siven Him­mels­körpern wie Sonne, Jupiter und Erde.

Ein Jahr­hundert später, und all diese Theorien – natürlich hoch zusam­men­ge­fasst – bilden jetzt die Bau­steine der Astro­physik, und begraben zwi­schen all dieser Mathe­matik auf Exper­ten­niveau, bewies Ein­stein auch, dass Zeit­reisen möglich sind.

Die sub­atomare Zeitmaschine

Tat­sächlich ist Zeit­reise nicht nur möglich, sondern bereits pas­siert – es sieht nur nicht wie ein typi­scher Sci-Fi-Film aus.

Um auf unseren zeit­rei­senden Kos­mo­nauten Padalka zurück­zu­kommen: Sein 1/44-Sekunden-Sprung in die Zukunft ist so winzig, weil er nur 17.000 Meilen pro Stunde zurück­gelegt hat. Das ist nicht sehr schnell, zumindest im Ver­gleich zur Licht­ge­schwin­digkeit. Aber was würde pas­sieren, wenn wir etwas schaffen würden, das viel schneller als die geo­sta­tionäre Umlaufbahn sein könnte? Wir sprechen hier nicht von einem Ver­kehrs­flugzeug (550 bis 600 Meilen pro Stunde) oder einer Rakete des 21. Jahr­hun­derts zur ISS (25.000 Meilen pro Stunde), sondern von etwas, das sich mit 186.282 Meilen pro Sekunde nähern könnte?

“Auf sub­ato­marer Ebene ist das schon geschehen”, sagt Mallett. “Ein Bei­spiel ist … der Large Hadron Col­lider. Er schickt rou­ti­ne­mäßig sub­atomare Teilchen in die Zukunft.”

Der Teil­chen­be­schleu­niger hat die Fähigkeit, Pro­tonen mit 99,999999 Prozent der Licht­ge­schwin­digkeit anzu­treiben, eine Geschwin­digkeit, bei der sich ihre relative Zeit im Ver­gleich zu ihren sta­tio­nären mensch­lichen Beob­achtern etwa 6.900 Mal lang­samer bewegt.

Also, ja, wir schicken Atome in die Zukunft, und zwar schon seit über zehn Jahren, aber der Mensch ist eine andere Sache.

Gott sagt, ange­sichts der Tat­sache, dass wir Teilchen mit nahezu Licht­ge­schwin­digkeit regel­mäßig antreiben, sei es für den Men­schen kon­zep­tionell recht einfach, in die Zukunft zu reisen. “Wenn Sie die Erde im Jahr 3000 besuchen wollen”, sagt Gott, “müssen Sie nur in ein Raum­schiff steigen und 99,995 Prozent der Licht­ge­schwin­digkeit erreichen”.

Nehmen wir an, ein Mensch wird auf ein solches Schiff gesetzt und zu einem Pla­neten geschickt, der etwas weniger als 500 Licht­jahre ent­fernt ist (z.B. Kepler 186f), d.h. wenn er mit 99,995 Prozent der Licht­ge­schwin­digkeit reisen würde, würde er etwa 500 Jahre brauchen, um dorthin zu gelangen, da er fast mit Licht­ge­schwin­digkeit reist.

Nach einem kurzen Imbiss und einer Toi­let­ten­pause würde man dann umkehren und zur Erde zurück­kehren, was weitere 500 Jahre dauern würde. Ins­gesamt würde es also etwa tausend Jahre dauern, bis man wieder sicher zu Hause ankommen würden. Und auf der Erde wäre es das Jahr 3018.

Da man sich jedoch so schnell bewegte, käme einem die daraus resul­tie­rende Zeit­di­la­tation nicht wie tausend Jahre vor, da sich die innere Uhr ver­langsamt hat. “[Ihre] Uhr wird mit 1/100 der Geschwin­digkeit der Uhren auf der Erde ticken. Sie werden nur etwa 10 Jahre altern”, sagt Gott. Während für uns ein Jahr­tausend ver­gehen würde, wäre es auf der anderen Seite ein Jahrzehnt.

“Wenn wir [auf der Erde] durch das Fenster zuschauen würden, würden sie slooooooowly früh­stücken”, sagt Gott, “aber für [sie] wäre alles normal.

Aber es besteht eine massive Kluft zwi­schen dem, was theo­re­tisch und dem, was real ist. Wie können wir also die immensen tech­no­lo­gi­schen Her­aus­for­de­rungen beim Bau einer Zeit­ma­schine bewältigen?

Die nicht allzu ferne Zukunft des mensch­lichen Zeitreisens

Der Bau eines zeit­rei­senden Raum­schiffs mag der beste Aus­gangs­punkt sein, aber die tech­ni­schen Hin­der­nisse sind, zumindest im Moment, enorm. Zum einen sind wir noch nicht einmal nahe daran, ein Raum­schiff zu haben, das mit Licht­ge­schwin­digkeit fliegen kann.

Hinzu kommt die enorme Ener­gie­menge, die nötig wäre, um ein Schiff so schnell zu bewegen. Gott schlägt vor, dass ein hoch­ef­fi­zi­enter Anti­ma­terie-Treib­stoff der Schlüssel sein könnte, und auch andere Welt­be­hörden und Wis­sen­schaftler sind der Meinung, dass ein solcher Treib­stoff ein poten­ziell unschätzbar wert­voller Bestandteil für inter­stellare Reisen sein könnte.

Aber die Sicherheit der mensch­lichen Fracht auf einer solch futu­ris­ti­schen Mission zu gewähr­leisten, wäre eben­falls schwierig. Zunächst einmal müsste das Schiff genügend Vorräte, wie Nah­rungs­mittel, Wasser und Medi­ka­mente, mit­führen und für die gesamte Reise autark sein.

Dann ist da noch die ganze Sache mit der Beschleu­nigung. Um sicher­zu­stellen, dass unser hypo­the­ti­scher Rei­sender nicht durch über­wäl­ti­gende G‑Kräfte aus­ge­löscht wird, müsste das Schiff all­mählich und stetig beschleunigt werden. Während eine kon­stante Beschleu­nigung von 1 g (wie wir sie auf der Erde emp­finden) über einen län­geren Zeitraum das Schiff schließlich dazu bringen würde, sich der Licht­ge­schwin­digkeit anzu­nähern, würde dies die Länge der Reise ver­längern und die in der Zukunft zu erwar­tende Ent­fernung minimieren.

Am Bei­spiel unseres 500-Licht­jahre-Pla­neten sagt Gott voraus, dass die stetige Beschleu­nigung von 1g bis nahe an die Licht­ge­schwin­digkeit die Alterung des Zeit­rei­senden auf 24 Jahre erhöhen würde, “aber man würde die Erde auch noch im Jahr 3000 besuchen können”, sagt Gott.

Ein Fahrzeug mit diesen Spe­zi­fi­ka­tionen zu bauen, würde viel Zeit, Res­sourcen und Geld erfordern. Das­selbe gilt aber auch für andere massiv ehr­geizige Expe­ri­mente, wie den Nachweis von Gra­vi­ta­ti­ons­wellen und den Bau des Large Hader Col­l­iders. Eine Zeit­ma­schine könnte das nächste wis­sen­schaft­liche Mega­projekt der Welt sein.

Die Schwie­rigkeit des Rückwärtsgehens

Es gibt jedoch einen großen Vor­behalt zu diesem theo­re­ti­schen Porträt des Zeit­reisens in der realen Welt – diese Maschine geht nicht rück­wärts. Während Bill und Ted in die Ver­gan­genheit reisen, um Sokrates mit rela­tiver Leich­tigkeit auf­zu­greifen, müssen Wis­sen­schaftler und For­scher in Wirk­lichkeit einen Weg finden, die Regeln der Physik zu umgehen, um in der Zeit zurück zu reisen.

Wurm­löcher, schwarze Löcher, kos­mische Strings und zir­ku­lie­rende Licht­strahlen wurden alle als mög­liche Lösungen für Zeit­reisen in die Ver­gan­genheit vor­ge­schlagen. Die größte Her­aus­for­derung, mit der die Astro­phy­siker zu kämpfen haben, besteht darin her­aus­zu­finden, wie man einen Licht­strahl zu einem Punkt in der Raumzeit und zurück schlagen kann.

Da die Licht­ge­schwin­digkeit das absolute Maximum ist, kon­zen­trieren sich die Phy­siker darauf, Phä­nomene wie Wurm­löcher zu finden, die tun­nel­artige Abkür­zungen bieten könnten, die durch die gekrümmte Raumzeit springen und theo­re­tisch eben diesen Licht­strahl zu erzeugen.

Wurm­löcher funk­tio­nieren zwar innerhalb der Grenzen von Ein­steins Rela­ti­vi­täts­theorien, aber sie sind im Weltraum noch nicht beob­achtet worden, und die Wis­sen­schaftler haben keine kon­kreten Beweise dafür, dass diese galak­ti­schen Abkür­zungen über­haupt funk­tio­nieren würden.

Während also Zeit­reisen in die Ver­gan­genheit das auf­re­gendere Konzept sein mögen, werfen Wis­sen­schaftler jemanden viel eher in die unbe­kannte Zukunft als in die aus­ge­tretene Ver­gan­genheit. Aber trotz der über­wäl­ti­genden Chancen – steu­erlich und wis­sen­schaftlich – glaubt Mallet, dass die Zukunft einer zeit­rei­senden Gesell­schaft möglich ist.

“Was ist mit der Reise zum Mond pas­siert… wir wollten dorthin fliegen, Kennedy bat darum, und es gab eine ange­messene Finan­zierung, so dass wir innerhalb eines Jahr­zehnts dort ankamen”, sagt Mallet. “Die Tech­no­logie ist nicht mehr weit ent­fernt. Wenn die Regierung und die Steu­er­zahler dafür zahlen wollten, könnten wir es in den nächsten zwanzig Jahren schaffen”, sagt Mallet.

Vorerst müssen sich Möch­tegern-Zeit­rei­sende noch an die Science-Fiction wenden, um ihre Zeit­reise-Fixierung zu erhalten, wobei einige Filme viel genauer sind als andere.

“Ein guter Film… war der ursprüng­liche Planet der Affen”, sagt Mallett. “Die Astro­nauten dachten, sie seien auf einem anderen Pla­neten gelandet, der von Affen beherrscht wurde, aber was sie her­aus­fanden…. war, dass sie so schnell gereist waren, dass sie in der Zukunft der Erde ange­kommen waren. Dieser Film stellt Ein­steins spe­zielle Rela­ti­vi­täts­theorie genau dar.”

Quelle: pravda-tv.com