Zurück in die Vergangenheit Frischer Wind für Zeitreisen-Theorie

Sie sind ein alter Menschheitstraum: Reisen durch die Zeit, in die Zukunft und vor allem in die Vergangenheit. Jetzt hat ein Forscher eine Theorie vorgestellt, die eine der bisherigen Schwierigkeiten von Reisen in frühere Epochen überwindet.
Von Henning Krause

Die Prüfung war schlecht gelaufen. Als der junge Mann das Klassenzimmer verließ, ärgerte er sich. Hätte er die Fragen der mündlichen Abiturprüfung vorher gewusst, hätte er die Antworten lernen können. Gäbe es doch bloß eine Zeitmaschine! Mit seinem jetzigen Wissen könnte er bei einem erneuten Versuch eine glatte Eins machen. Doch Zeitreisen in die Vergangenheit gibt es nur in Science-Fiction-Geschichten, nicht in der Realität. Oder doch?

Wissenschaftler diskutieren schon seit langem die Möglichkeiten von Zeitreisen. Der israelische Physiker Amos Ori hat nun ein neues theoretisches Modell, das einer Zeitmaschine nahe kommt, in der Fachzeitschrift "Physical Review" vorgestellt. Damit könnten zukünftige Generationen eventuell in die Vergangenheit reisen, schreibt Ori, Professor für Theoretische Physik am Technion Israel Institute of Technology in Haifa. Zwar liefert er keine fertige Bauanleitung für eine Zeitmaschine, doch hat er eine bislang vorhandene Hürde hin zum Zeitreisen übersprungen.

Reisen in die Zukunft sind im Prinzip möglich - siehe Zwillingsparadoxon (Kasten oben). Nicht so einfach verhält es sich mit Zeitreisen in die Vergangenheit, denn die Zeit fließt immer nur in eine Richtung. Einstein zufolge ist sie auch unmittelbar an den dreidimensionalen Raum gekoppelt. Physiker sprechen von der Raumzeit und zeichnen zur Veranschaulichung Gitterflächen an ihre Tafeln. Eine Koordinate ist dabei die Zeit.

Dass die Relativitätstheorie Rückwärtsreisen in der Zeit nicht explizit verbietet, hatte der österreichische Mathematiker Kurt Gödel schon vor 60 Jahren bewiesen. "Zeitreisen sind denkbar, indem man die Raumzeit verbiegt", sagt Rainer Schimming, Mathematiker an der Universität Greifswald. Dabei können sogenannte Wurmlöcher entstehen, die Sprünge zu anderen Zeitpunkten erlauben (siehe Kasten).

Doch die Probleme, ein solches Wurmloch zu finden oder zu erzeugen, es zu stabilisieren und sicher nutzen zu können, scheinen unüberwindbar zu sein. Eine der vielen noch ungelösten Schwierigkeiten ist, dass die theoretischen Modelle eine sogenannte exotische Materie verlangen, die eine negative Dichte haben soll. Selbst für Physiker ist das schwer vorstellbar. "Außerdem verursachen Wurmlöcher immer eine komplizierte Raumzeit-Geometrie", sat Schimming.

Ein neues Universum

Ähnliche Abkürzungen wie Wurmlöcher nutzt auch der israelische Physiker Ori in seiner Theorie. Dazu hat er ein eigenartiges Universums ersonnen. "Meine Ausgangsfrage war: Ist es möglich, die Raumzeit so zu krümmen, dass sich Zeitschleifen bilden?", sagte Ori zu SPIEGEL ONLINE. "Dabei fand ich heraus, dass wir die bislang für nötig gehaltene exotische Materie mit ihrer negativen Dichte gar nicht benötigen."

Oris Beschreibung klingt fantastisch: "Wenn jemand eine Zeitreise unternehmen will, muss er sich entlang einer Zeitschleife der gebogenen Raumzeit bewegen." Physiker sprechen von sogenannten geschlossenen zeitartige Kurven in der Raumzeit. So lautet der wissenschaftliche Ausdruck für Reisen durch die Zeit.

Ungelöste Probleme bei Reisen in die Vergangenheit

Doch eine solche Zeitmaschine ist kein Fortbewegungsmittel wie in Science-Fiction-Filmen. "Maschine ist eigentlich gar kein gutes Wort für meine Theorie. Meine Zeitmaschine ist selbst Raumzeit, also kein Super-Auto", sagt Ori. Und selbst dann könnte man nur zu dem Zeitpunkt zurückreisen, an dem die erste Zeitmaschine gebaut wurde. Reisen ins Alte Rom oder ins Mittelalter, so Ori, seien prinzipiell ausgeschlossen.

Zudem hat seine Theorie einen Haken: Sie nutzt ein realitätsfernes Universum. "Ori konstruiert hier einen ganz speziellen Raum, damit sein Ansatz zum Zeitreisen funktioniert. Doch eine solche Welt ist nicht unsere. Unser Universum ist ganz anders als Oris Modell", sagt Peter Aufmuth. Der theoretische Physiker beschäftigt sich am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Hannover mit der Detektion von Gravitationswellen.

Modelluniversen aus mathematischen Formeln

Dieser Schwierigkeiten ist sich Ori durchaus bewusst. "Ich vermute sogar, dass die Probleme, vor denen wir noch stehen, niemals gelöst werden. Aber das ist noch unklar." Zwar halten es Physiker wie Aufmuth für einen Vorteil, auf die exotische Materie mit ihrer negativen Dichte verzichten zu können. Doch es blieben weitere offene Punkte. "Die Frage etwa, ob sein Modell stabil ist, klammert Ori ganz bewusst aus."

Ori beobachte eben nur ein Modelluniversum, um einen weiteren Schritt hin zu einer realistischen Beschreibung unseres Kosmos zu gelangen und dabei hinzuzulernen, erklärt Aufmuth. Dies sei eine übliche Vorgehensweise in der theoretischen Physik. "Aber eine Zeitmaschine kann man damit nicht bauen", sagt Aufmuth. "Uns fehlt auch die Technologie, um die riesigen Gravitationsfelder, die man benötigt, kontrollieren zu können", gibt Ori selbst zu.

Wider die Logik

Was durch Zeitreisen alles möglich werden könnte, trägt teils bizarre Blüten – Kausalitätsparadoxie heißt eine davon. "Die Allgemeine Relativitätstheorie erlaubt Wurmlöcher und Zeitreisen", sagt Schimming. "Letztere können jedoch Probleme mit der Kausalität verursachen, wenn der Zeitreisende die Geschichte ändert." So reist der Protagonist des Films "Zurück in die Zukunft" in die Vergangenheit seiner Eltern. Da sich seine Mutter dort in ihn anstatt in seinen Vater verliebt, droht seine eigene Zeugung niemals stattzufinden. Das Paradox: Wie könnte jemand seine eigene Zeugung verhindern, wenn er dann doch niemals geboren sein dürfte?

Derlei Widersprüche verwirren nicht nur Kinobesucher. Auch Wissenschaftler machen sich Gedanken über solche Paradoxien. Der berühmte Physiker Stephen Hawking sagte: "Die Gesetze der Physik haben sich verschworen, eine Zeitreise von makroskopischen Objekten zu verhindern."

Viele andere Welten sind möglich

Eine Antwort auf die Kausalitätsfrage könnte eine nicht unumstrittene quantenmechanische Interpretation liefern, die sogenannte Vielwelten-Theorie. Ein Multiversum verzweigt sich demnach zu jedem Zeitpunkt in viele Welten - für jede mögliche Zukunftsentwicklung ein Universum: Ein Universum, in dem der junge Mann im Klassenzimmer die Antworten der mündlichen Abiturprüfung weiß, und eines, in dem er sie nicht weiß. Um besser abzuschneiden, bräuchte er dann schon ein Sprungbrett, um zwischen diesen Welten hin- und herzuspringen.

Doch noch sind weder solche Sprungbretter erfunden, noch Zeitmaschinen gebaut. Abiturienten werden sich also auch in Zukunft auf alle denkbaren Fragen vorbereiten müssen.

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