DIE ZEIT:
Herr Bojowald, gibt es Zeit?
Martin Bojowald: Ja, die gibt es auf jeden Fall. Wir
können die Zeit messen, wir haben Methoden dafür. Praktisch gesehen gibt es die
Zeit.
ZEIT: Es gibt in
den Naturwissenschaften den Versuch, Zeit klar zu definieren – was mir
gelegentlich gar nicht so einfach zu sein scheint. Was genau ist Zeit
eigentlich, aus der Sicht eines Profis?
Bojowald: Wir
reden ständig über die Zeit, es klingt völlig selbstverständlich – aber wenn
man genau hinsieht, ist es alles andere als leicht, Zeit wirklich zu definieren
oder sie direkt zu messen. Tatsächlich haben wir keine wirklich gute Definition
von Zeit, selbst wenn man die Mathematik einbezieht. Das ist das Seltsame: Die
Zeit ist eine der alltäglichsten Erfahrungen – und trotzdem schwer zu fassen.
Denn eigentlich können wir keinen einzigen Zeitpunkt direkt messen. Alle
Messmethoden, ob alte mechanische Uhren oder moderne Atomuhren, messen immer
etwas anderes: die Position eines Uhrzeigers, eine Schwingungsfrequenz, eine
Energie. Das alles sind Stellvertreter – aber nicht die Zeit selbst.
ZEIT: Wenn ich
eine Raumdistanz messe, kann ich einen Meterstab nehmen und sagen: Dieser Tisch
ist soundso groß, er hat diese eine konkrete Eigenschaft. Bei der Zeit ist das
anders: Man misst eigentlich Veränderungen von Materie im Raum und nennt das
dann »Zeit«?
Bojowald: Ja.
Oder wenn wir sagen »Jetzt« – wie spät ist es jetzt? –, dann ist dieses
»Jetzt« dadurch definiert, dass wir uns vielleicht gerade treffen. Was
letztlich auch wieder eine Positionsangabe ist.
ZEIT: Es ist eher
ein Ort als tatsächlich die Zeit.
Bojowald: Genau.
ZEIT: Aber ist
die Frage dann wirklich so einfach mit Ja zu beantworten? Ich erinnere mich an
Studienzeiten: In der Newtonschen Mechanik, die man in der Schule lernt, war
die Zeit schon da als eingebauter Parameter. Aber sie ist nicht zwingend
nötig, um das Universum zu beschreiben. Man könnte auch mit einem Daumenkino
arbeiten, einer bloßen Abfolge von Zuständen. Man braucht die Zeit nur als
Hilfsvariable. Stimmt diese Sichtweise?
Bojowald: Es gibt
die Vorstellung des sogenannten Blockuniversums: Das Universum ist demnach
nicht etwas, das sich wie ein Film zeitlich abspielt – sondern ein Objekt, das
eine zusätzliche Dimension hat, die wir durch die Zeit beschreiben.
Mathematisch müsste man diese Zeitabfolge nicht berücksichtigen; es könnte
einfach wie eine zusätzliche Raumdimension sein, mit etwas anderen
Eigenschaften. Aber dem, was wir als den Fortschritt in der Zeit erleben,
diesem Unterschied zwischen Vergangenheit und Zukunft – dem können wir nicht
ausweichen. Wir können uns nicht in der Zeit zurückbewegen. Und das ist eine
der großen Schwierigkeiten, auch mathematisch: Die meisten Gleichungen, die wir
benutzen, funktionieren vorwärts und rückwärts in der Zeit auf die gleiche
Weise. Es ist sehr schwer zu zeigen, warum es nur in die Zukunft weitergehen
kann.
ZEIT: Einstein
und Kollegen haben gezeigt, dass Raum und Zeit verknüpft sind. Zeit verläuft
nicht immer gleich schnell – sie ist formbar wie Knetmasse. Wenn ich mich
relativ zu Ihnen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit bewege, habe ich eine andere
Zeit als Sie. Daran haben wir uns vielleicht gewöhnt; im konkreten Alltag
spielt es ohnehin selten eine Rolle. Aber dass die Zeit als einzige dieser
Dimensionen nur in eine Richtung zu fließen scheint – ist das inzwischen
gelöst?
Bojowald: Nein,
das wird noch immer diskutiert. Eine Möglichkeit, warum das so schwierig ist:
Vielleicht spielt die schiere Zahl der Atome und Elementarteilchen im Universum
eine Rolle. Wenn man einen einfachen Anfangszustand annimmt – vielleicht einen
sehr homogenen wie zu Beginn des Universums –, dann werden sich die
Bestandteile unterschiedlich bewegen und unterschiedliche größere Strukturen
bilden: Sterne, Galaxien. Dadurch wird alles komplizierter, komplexer. Es
bildet sich mehr Entropie, in der thermodynamischen Sprache formuliert.
ZEIT: Also mehr
Unordnung.
Bojowald: Ja. Und
das ist sehr schwer zu verstehen, weil einfach so viele Bestandteile dabei
sind. Allerdings hängt es dann auch wieder von der Annahme ab, dass der
Anfangszustand sehr einfach gewesen sein sollte. Dadurch wird diese
Zeitasymmetrie mit ins Spiel gebracht. Und auch das kann man nur schwer
erklären, weil der Anfangszustand eben sehr dicht war – wenn man das
Urknallmodell benutzt.
ZEIT: Da sind Sie
jetzt höflich, weil Sie nicht dem Urknallmodell anhängen.
Bojowald: Das
Urknallmodell als physikalische Phase im Universum ist durch indirekte
Messungen sehr gut bestätigt. Aber die Frage ist, ob es regulär oder mit einer
Singularität angefangen hat.
ZEIT: Der Urknall
ist in Ihren Augen nicht die ganze Geschichte. Aber ich muss noch einmal
versuchen zu verstehen, was Sie gerade gesagt haben: Wenn das Universum wie ein
hoch geordneter Kristall gewesen wäre, statisch – wäre es dann so, dass die
Zeit vorwärts und rückwärts hätte fließen können, damals, als die Entropie noch
keine so große Rolle spielte?
Bojowald: Es wäre
schon zu unserer normalen Zukunft weitergelaufen, aber es wäre vielleicht
weniger merkbar gewesen, wenn es damals Messungen gegeben hätte.
ZEIT: Dinge
tendieren dazu, unordentlicher zu werden. Ein Glas zerspringt, aber es setzt
sich nie von selbst wieder zusammen. Eine verbreitete Theorie besagt: Die
Entropie – das Maß für Unordnung – nimmt im Universum stetig zu, und genau das
erzeugt unsere Wahrnehmung, dass die Zeit nur in eine Richtung fließt. Sie sind
von dieser Erklärung nicht überzeugt?
Bojowald: Nein,
denn wenn man den Gedanken wirklich konsequent zu Ende verfolgt, wird er
zirkulär. Um ein Glas fallen zu lassen und zerbrechen zu sehen, braucht man ja
bereits eine Zeitrichtung – ein Vorher und ein Nachher. Außerdem setzt die
Erklärung voraus, dass der Anfangszustand geordneter war als das, was danach
kommt. Aber woher weiß man, was »danach« ist, wenn man die Zeitrichtung
erst noch begründen will?
Natürlich ist die zunehmende Unordnung einer der wichtigsten
Gründe, warum wir eine Zeitrichtung erleben – Dinge verändern sich, sie
zerbrechen, sie kehren nicht in ihren Ausgangszustand zurück. Aber das ist im
Grunde eine Beobachtung, die wir rückwärts zur Erklärung umdeuten: Wir nehmen
unsere alltägliche Erfahrung und versuchen, daraus ein fundamentales Prinzip
für den Zeitpfeil abzuleiten.
Mathematisch steckt darin ein grundsätzliches Problem: Wenn
man zeigen will, dass eine Größe wie die Entropie in eine bestimmte Richtung
wächst, muss man diese Richtung schon kennen. Man muss bereits wissen, wo
»Zukunft« ist. Als endgültige Erklärung für die Zeitrichtung taugt das
deshalb nicht.
ZEIT: Ich bin
immer noch nicht sicher, ob ich verstanden habe, warum die Zeit nur in eine
Richtung fließt.
Bojowald: Das
habe ich auch nicht verstanden.
ZEIT:
Aber wenn Sie es nicht verstanden haben – wer sonst auf diesem Planeten sollte es
verstehen?
Bojowald: Es ist
eine Beobachtung, die wir machen und der wir nicht ausweichen können: Wir
müssen immer weiter in Richtung Zukunft gehen. In der Physik versuchen wir, das
zu erklären. Natürlich wäre es interessant, wenn wir irgendwo eine Lücke finden
könnten – und sehen würden, dass man vielleicht doch in die Vergangenheit
zurückkehren könnte, wenn man es richtig anstellt. Aber das ist bisher nicht
gelungen.
