Existiert Zeit wirklich?

Zeit ist sicherlich ein sehr komplexes Thema in der Physik, und es gibt Menschen, die glauben, dass Zeit tatsächlich nicht existiert. Ein häufig verwendetes Argument ist, dass Einstein bewiesen hat, dass alles relativ ist, also ist Zeit irrelevant. Im Bestseller Das Geheimnis, Die Autoren sagen: "Zeit ist nur eine Illusion." Ist das wirklich wahr? Ist die Zeit nur eine Erfindung unserer Vorstellungskraft?

Unter Physikern gibt es keinen wirklichen Zweifel, dass Zeit wirklich existiert. Es ist ein messbares, beobachtbares Phänomen. Die Physiker sind sich nur ein wenig darüber uneinig, was diese Existenz verursacht und was es bedeutet, zu sagen, dass sie existiert. In der Tat grenzt diese Frage sowohl an den Bereich der Metaphysik und Ontologie (der Philosophie des Daseins) als auch an die streng empirischen Fragen nach der Zeit, für deren Beantwortung die Physik gut gerüstet ist.

Der Pfeil der Zeit und der Entropie

Der Ausdruck "Pfeil der Zeit" wurde 1927 von Sir Arthur Eddington geprägt und in seinem Buch von 1928 populär gemacht Die Natur der physischen Welt. Grundsätzlich ist der Zeitpfeil die Idee, dass die Zeit nur in eine Richtung fließt, im Gegensatz zu Raumdimensionen, die keine bevorzugte Ausrichtung haben. Eddington macht drei spezifische Punkte in Bezug auf den Pfeil der Zeit:

1. Es wird vom Bewusstsein klar erkannt.
2. Es wird gleichermaßen von unserer Denkfähigkeit betont, die uns sagt, dass eine Umkehrung des Pfeils die Außenwelt unsinnig machen würde.
3. Es erscheint in der Physik nur beim Studium der Organisation einer Reihe von Individuen. Hier zeigt der Pfeil die Richtung der fortschreitenden Zunahme des Zufallselements an.

Die ersten beiden Punkte sind sicherlich interessant, aber es ist der dritte Punkt, der die Physik des Zeitpfeils erfasst. Der Zeitpfeil zeichnet sich dadurch aus, dass er nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik in Richtung zunehmender Entropie zeigt. Die Dinge in unserem Universum verfallen als ein Ablauf natürlicher, zeitbasierter Prozesse… aber sie gewinnen ohne viel Arbeit nicht spontan wieder Ordnung.

Es gibt jedoch eine tiefere Ebene für das, was Eddington in Punkt drei sagt, und das ist, dass "es in der Physik nur in Erscheinung tritt ..." Was bedeutet das? In der Physik ist die Zeit allgegenwärtig!

Das ist sicherlich wahr, aber das Merkwürdige ist, dass die Gesetze der Physik "zeitumkehrbar" sind, das heißt, die Gesetze selbst sehen so aus, als würden sie perfekt funktionieren, wenn das Universum umgekehrt gespielt würde. Aus physikalischer Sicht gibt es keinen wirklichen Grund, warum der Pfeil der Zeit notwendigerweise vorwärts gehen sollte.

Die häufigste Erklärung ist, dass das Universum in sehr ferner Vergangenheit einen hohen Grad an Ordnung (oder eine niedrige Entropie) hatte. Aufgrund dieser "Randbedingung" sind die Naturgesetze so, dass die Entropie kontinuierlich zunimmt. (Dies ist das grundlegende Argument in Sean Carrolls Buch von 2010 Von der Ewigkeit bis hierher: Die Suche nach der ultimativen Theorie der Zeit, Er geht jedoch noch weiter, um mögliche Erklärungen dafür vorzuschlagen, warum das Universum mit so viel Ordnung angefangen hat.)

Das Geheimnis und Zeit

Ein weit verbreitetes Missverständnis, das durch eine unklare Diskussion der Natur der Relativitätstheorie und anderer zeitbezogener Physik verbreitet wird, ist die Tatsache, dass Zeit überhaupt nicht existiert. Dies trifft auf eine Reihe von Gebieten zu, die üblicherweise als Pseudowissenschaften oder sogar als Mystik eingestuft werden. In diesem Artikel möchte ich jedoch auf ein bestimmtes Erscheinungsbild eingehen.

Im meistverkauften Selbsthilfebuch (und Video) Das Geheimnis, Die Autoren vertreten die Auffassung, dass die Physiker bewiesen haben, dass es keine Zeit gibt. Betrachten Sie einige der folgenden Zeilen aus dem Abschnitt "Wie lange dauert es?" im Kapitel "Wie man das Geheimnis benutzt" aus dem Buch:

"Zeit ist nur eine Illusion. Das hat uns Einstein erzählt."

"Quantenphysiker und Einstein sagen uns, dass alles gleichzeitig passiert."

"Es gibt keine Zeit für das Universum und es gibt keine Größe für das Universum."

Alle drei obigen Aussagen sind laut die meisten Physiker (vor allem Einstein!). Zeit ist eigentlich ein integraler Bestandteil des Universums. Wie bereits erwähnt, ist der sehr lineare Zeitbegriff mit dem Konzept des Zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik verknüpft, der von vielen Physikern als eines der wichtigsten Gesetze in der gesamten Physik angesehen wird! Ohne Zeit als reales Eigentum des Universums wird das Zweite Gesetz bedeutungslos.

Es ist wahr, dass Einstein durch seine Relativitätstheorie bewiesen hat, dass die Zeit für sich genommen keine absolute Größe ist. Vielmehr werden Zeit und Raum auf sehr präzise Weise zu Raumzeit vereint, und diese Raumzeit ist ein absolutes Maß, mit dem - wiederum auf sehr präzise, ​​mathematische Weise - bestimmt werden kann, wie unterschiedliche physikalische Prozesse in unterschiedlichen Vorgängen ablaufen Standorte interagieren miteinander.

Das macht nicht bedeutet jedoch, dass alles gleichzeitig passiert. Tatsächlich glaubte Einstein fest daran, basierend auf den Beweisen seiner Gleichungen (wie E = mc²) -dass sich keine Information schneller als mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen kann. Jeder Punkt in der Raumzeit ist in der Art begrenzt, wie er mit anderen Regionen der Raumzeit kommunizieren kann. Die Vorstellung, dass alles gleichzeitig passiert, steht genau im Widerspruch zu den Ergebnissen, die Einstein entwickelt hat.

Dies und andere physikalische Fehler in Das Geheimnis sind vollkommen verständlich, weil es sich um sehr komplexe Themen handelt, und sie werden von Physikern nicht unbedingt vollständig verstanden. Nur weil Physiker ein Konzept wie die Zeit nicht unbedingt vollständig verstehen, heißt das noch lange nicht, dass sie kein Zeitverständnis haben oder das gesamte Konzept als unwirklich abgeschrieben haben. Das haben sie mit Sicherheit nicht.

Zeit verändern

Eine weitere Komplikation für das Verständnis der Zeit zeigt Lee Smolins Buch von 2013 Time Reborn: Von der Krise der Physik zur Zukunft des Universums, in dem er argumentiert, dass die Wissenschaft (wie die Mystiker behaupten) die Zeit als Illusion behandelt. Stattdessen ist er der Meinung, dass wir die Zeit als eine grundlegend reale Größe betrachten sollten. Wenn wir sie als solche ernst nehmen, werden wir Gesetze der Physik aufdecken, die sich im Laufe der Zeit entwickeln. Es bleibt abzuwarten, ob dieser Reiz tatsächlich zu neuen Erkenntnissen über die Grundlagen der Physik führen wird.

Herausgegeben von Anne Marie Helmenstine, Ph.D..