zeit

Zeit

Die Zeit
ist eine physikalische Größenart.

Das Formelzeichen
der Zeit
ist t,
ihre SI-Einheit
ist die Sekunde s.

Die Zeit beschreibt die Abfolge
von Ereignissen,
hat also im Gegensatz
zu anderen physikalischen Größen
eine eindeutige,
unumkehrbare Richtung.

Mit Hilfe der physikalischen Prinzipien
der Thermodynamik
kann diese Richtung
als Zunahme der Entropie,
d.h. der Unordnung
in einem abgeschlossenen System
bestimmt werden.

Aus einer philosophischen Perspektive
beschreibt die Zeit
das Fortschreiten
der Gegenwart
von der Vergangenheit
kommend
zur Zukunft hinführend.

Nach der Relativitätstheorie
bildet die Zeit
mit dem Raum
eine vierdimensionale Raumzeit,
in der die Zeit
die Rolle
einer Dimension einnimmt.

Dabei ist der Begriff
der Gegenwart
nur in einem einzigen Punkt definierbar,
während andere Punkte der Raumzeit,
die weder in der Vergangenheit
noch der Zukunft liegen,
als „raumartig getrennt“
von diesem Punkt bezeichnet werden.

Im SI-Einheitensystem
ist die Zeit eine Basisgröße,
wobei aus diesen Größen
andere Größen aufgebaut werden.

Die Bürgerliche Zeit (UT, MEZ usw.)
richtet sich annähernd
nach dem Sonnenstand
und ist durch staatliche Regelungen
innerhalb einer gewissen Zeitzone einheitlich.

In der Philosophie fragt man
seit jeher
nach dem Wesen der Zeit,
was auch Themen der Weltanschauung berührt.

Für die physikalischen,
die Bio- und Humanwissenschaften
ist die Zeit ein zentraler,
auch messtechnisch erfassbarer Parameter,
u.a. bei allen bewegten Körpern
(Dynamik, Entwicklung),
in der Chronobiologie oder der Zeitsoziologie.

Die Psychologie untersucht
die Zeitwahrnehmung
und das Zeitgefühl.

Die Ökonomie betrachtet Zeit
auch als Wertgegenstand.

In den Sprachwissenschaften
bedeutet „Zeit“
die grammatische Form
der Zeitwörter,
das Tempus.

Die wohl markanteste Eigenschaft
der Zeit
ist der Umstand,
dass es stets eine
in gewissem Sinne
aktuelle und ausgezeichnete Stelle zu geben scheint,
die wir die Gegenwart nennen,
und die sich unaufhaltsam
von der Vergangenheit
in Richtung Zukunft zu bewegen scheint.

Dieses Phänomen wird auch
als das Fließen der Zeit bezeichnet.

Dieses Fließen entzieht sich jedoch
einer naturwissenschaftlichen Betrachtung,
wie im Folgenden dargelegt wird.

Auch die Geisteswissenschaften können
die Frage
nicht eindeutig klären.

Die Zeit dient in der Physik
in gleicher Weise
zur Beschreibung des Geschehens
wie der Raum.

Die Physik besagt lediglich,
dass unter allen denkbaren Strukturen
im dreidimensionalen Raum
in Kombination mit allen dazu denkbaren
zeitlichen Abläufen nur solche beobachtet werden,
die den physikalischen Gesetzen gehorchen.

Dabei könnte es sich ebenso gut
um unbewegliche Strukturen
in einem vierdimensionalen Raum handeln,
die durch die physikalischen Gesetze
bestimmten geometrischen Bedingungen unterworfen sind.

Etwas,
das man als Fließen der Zeit interpretieren könnte,
kommt in der Physik
nicht vor.

Bei genauer Betrachtung erweist es sich sogar
als völlig unklar,
wie ein Fließen
der Zeit in der Sprache der Physik
oder Mathematik
oder irgendeiner anderen Wissenschaft
präzise beschrieben werden könnte.

So ist beispielsweise
die Aussage,
dass die Zeit fließe,
nur dann sinnvoll,
wenn eine davon unterscheidbare Alternative denkbar ist.

Die naheliegende Alternative
der Vorstellung einer stehenden Zeit
beispielsweise
führt jedoch zu einem Widerspruch,
da sie nur aus der Sicht
eines Beobachters denkbar ist,
für den die Zeit weiterhin verstreicht,
sodass der angenommene Stillstand
als solcher überhaupt wahrnehmbar ist.

Könnte man die Zeit anhalten,
für wie lange „stünde“ dann die Zeit?

Das scheinbare Fließen der Zeit
wird daher
von den meisten Physikern
und Philosophen
als ein rein subjektives Phänomen
oder gar als Illusion angesehen.

Man nimmt an,
dass es sehr eng
mit dem Phänomen
des Bewusstseins verknüpft ist,
das ebenso wie dieses
sich einer physikalischen Beschreibung
oder gar Erklärung entzieht
und zu den größten Rätseln
der Naturwissenschaft
und Philosophie zählt.

Damit wäre unsere Erfahrung
von Zeit vergleichbar
mit den Qualia
in der Philosophie des Bewusstseins
und hätte folglich
mit der Realität ebenso wenig zu tun
wie der phänomenale Bewusstseinsinhalt
bei der Wahrnehmung
der Farbe Blau
mit der zugehörigen Wellenlänge des Lichtes.

Hinfällig wäre damit unsere intuitive Vorstellung,
es gäbe eine von der eigenen Person
unabhängige Instanz
nach Art einer kosmischen Uhr,
die bestimmt,
welchen Zeitpunkt
wir alle im Moment gemeinsam erleben,
und die damit die Gegenwart
zu einem objektiven
uns alle verbindenden
Jetzt macht.

Durch die Entdeckungen
im Zusammenhang
mit der Relativitätstheorie
musste der newtonsche Begriff
der absoluten Zeit aufgegeben werden.

So beurteilen Beobachter,
die sich relativ zueinander bewegen,
zeitliche Abläufe unterschiedlich.

Das betrifft sowohl die Gleichzeitigkeit
von Ereignissen,
die an verschiedenen Orten stattfinden,
als auch die Zeitdauer
zwischen zwei Treffen zweier Beobachter,
die sich zwischen diesen Treffen
relativ zueinander bewegen
(Zeitdilatation).

Da es kein absolut ruhendes Koordinatensystem gibt,
ist die Frage,
welcher Beobachter die Situation korrekt beurteilt,
nicht sinnvoll.

Man ordnet daher jedem Beobachter
seine sogenannte Eigenzeit zu.

Ferner beeinflusst die Anwesenheit
von Massen den Ablauf der Zeit,
sodass diese an verschiedenen Orten
im Gravitationsfeld
unterschiedlich schnell verstreicht.

Damit ist Newtons Annahme,
die Zeit verfließe ohne Bezug
auf äußere Gegenstände,
nicht mehr haltbar.

Zeit und Raum erscheinen
in den Grundgleichungen
der Relativitätstheorie
fast völlig gleichwertig nebeneinander
und lassen sich daher
zu einer vierdimensionalen Raumzeit vereinigen.

Im dreidimensionalen Raum
ist die Wahl
der drei Koordinatenachsen willkürlich,
sodass Begriffe wie links und rechts,
oben und unten,
vorne und hinten
relativ sind.

In der speziellen Relativitätstheorie
stellt sich nun heraus,
dass auch die Zeitachse
nicht absolut ist.

So verändern sich
mit dem Bewegungszustand
eines Beobachters
auch die Orientierung
seiner Zeit- und Raumachsen
in der Raumzeit.

Es handelt sich dabei
um eine Art Scherbewegung dieser Achsen,
die mathematisch
mit den Drehungen nahe verwandt ist.

Damit lassen sich
Raum und Zeit
nicht mehr eindeutig trennen,
sondern hängen
in gewisser Weise voneinander ab.

Die Folge sind Phänomene
wie Relativität der Gleichzeitigkeit,
Zeitdilatation
und Längenkontraktion.

Diese im Zusammenhang
mit der Relativitätstheorie
entdeckten Eigenschaften
von Zeit und Raum
entziehen sich weitgehend
der menschlichen Anschauung.

Sie sind jedoch mathematisch
präzise beschreibbar und
– soweit experimentell zugänglich
– auch bestens bestätigt.

Allerdings lässt sich
durch eine Bewegung
die Zeitachse nicht umdrehen,
das heißt,
Vergangenheit und Zukunft
lassen sich nicht vertauschen.

Zeit ist
in der allgemeinen Relativitätstheorie
nicht unbedingt unbegrenzt.

So gehen viele Physiker davon aus,
dass der Urknall
nicht nur der Beginn
der Existenz von Materie (Physik) ist,
sondern auch den Beginn
von Raum und Zeit darstellt.

Nach Stephen W. Hawking
hat es einen Zeitpunkt
eine Sekunde
vor dem Urknall
ebenso wenig gegeben
wie einen Punkt auf der Erde,
der 1km nördlich
des Nordpols liegt.

Die erwähnten relativistischen Effekte
lassen sich
im Prinzip
als Zeitreisen interpretieren.

Inwieweit über die Krümmung
der Raumzeit
und andere Phänomene
auch Reisen
in die Vergangenheit prinzipiell möglich sind,
ist nicht abschließend geklärt.

Mögliche Kandidaten
sind sogenannte Wurmlöcher,
die Bereiche der Raumzeit
mit unterschiedlicher Zeit
verbinden könnten,
ferner spezielle Flugbahnen
in der Umgebung eines hinreichend
schnell rotierenden Schwarzen Loches
und schließlich die Umgebung
zweier kosmischer Strings,
die hinreichend schnell
aneinander vorbei fliegen.

Der erforderliche Aufwand
für eine praktische Nutzung
einer dieser potenziellen Möglichkeiten
würde jedoch gegenwärtig
die Mittel der Menschheit
bei Weitem übersteigen.

Die bei Reisen
in die Vergangenheit auftretenden Paradoxien
ließen sich
im Rahmen
der everettschen Vielwelten-Theorie vermeiden.

Danach wäre die Vergangenheit,
in die man reist,
in einer Parallelwelt angesiedelt.

Der ursprüngliche Ablauf
der Dinge
und der durch die Zeitreise modifizierte
würden sich beide
parallel und unabhängig voneinander abspielen.

Der Zeitbegriff hängt eng
mit dem Kausalitätsbegriff zusammen.

So betrachten wir es
als selbstverständlich,
dass die Ursache
vor ihrer Wirkung auftritt,
genauer gesagt wird
jeder Beobachter
von korrelierten Ereignissen
den Vorgang so beschreiben,
dass in seinem Modell
des Vorgangs
die Wirkung
durch die Ursache bedingt ist.

Die Vergangenheit
ist unveränderlich,
sie kann
nicht von gegenwärtigen Ereignissen beeinflusst werden.

Die Zukunft hingegen
hängt von der Gegenwart kausal ab,
kann also durch Ereignisse
oder Handlungen
in der Gegenwart beeinflusst werden.
In der Relativitätstheorie
wird die zeitliche Reihenfolge
mancher Ereignisse,
die an verschiedenen Orten stattfinden,
von relativ zueinander bewegten Beobachtern
unterschiedlich beurteilt.

Das ist genau dann der Fall,
wenn die beiden Ereignisse
nur durch ein Signal
mit Überlichtgeschwindigkeit
in Kontakt treten könnten.

Könnte eine Wechselwirkung
mit Überlichtgeschwindigkeit stattfinden,
dann könnte man
mit folgendem System
eine Botschaft
in die Vergangenheit schicken:

1. Das Signal
wird mit Überlichtgeschwindigkeit
an eine weit genug
entfernte Relaisstation geschickt.

2. Diese beschleunigt konventionell
vom ursprünglichen Sender weg
(alternativ: sie überträgt es konventionell
auf eine weitere,
sich vom Empfänger
weg bewegende Relaisstation,
z.B. die andere Seite
einer rotierenden Plattform).

Dadurch wird das Absendeereignis
aus der Vergangenheit
in die Zukunft „verschoben“.

3. Schließlich wird das Signal
wieder mit Überlichtgeschwindigkeit
zurückgesendet.
Sind die beteiligten Geschwindigkeiten
hoch genug,
so kommt das Signal
vor dem Aussenden
des Ursprungssignals an.

Daher wäre das Kausalitätsprinzip
verletzt.

Mitte des 20. Jahrhunderts
wurde vermutet,
dass es überlichtschnelle Tachyonen
geben könnte.

Sollten sie mit gewöhnlicher Materie
in Wechselwirkung treten können,
so wäre die Kausalität verletzt.

Die Hypothese
der Existenz von Tachyonen
hat daher kaum Anhänger.

Die Gesetze der Physik,
die den Grundkräften
der Phänomene
unseres Alltags zugrunde liegen,
sind invariant
bezüglich
einer Inversion der Zeit.

Das bedeutet,
dass zu jedem Vorgang,
der diesen Gesetzen gehorcht,
auch der zeitumgekehrte
im Prinzip möglich ist.

Diese Aussage steht
in krassem Widerspruch
zu unserer Alltagserfahrung.

Fällt eine Keramiktasse zu Boden,
so zerbricht sie in Scherben.

Dass sich umgekehrt diese Scherben
von selbst wieder
zu einer intakten Tasse zusammenfügen,
ist dagegen
noch nie beobachtet worden.

Ein solcher Vorgang
stünde jedoch
nicht prinzipiell im Widerspruch
zu den Naturgesetzen.

Er ist lediglich
extrem unwahrscheinlich.

Der Hintergrund dieses Umstandes
ist eine Wahrscheinlichkeitsüberlegung,
die im zweiten Hauptsatz
der Thermodynamik formuliert wird.

Danach nimmt die Entropie,
welche das Maß der Unordnung
eines abgeschlossenen Systems angibt,
stets zu
und damit seine Ordnung ab.

Eine vorübergehende Zunahme
der Ordnung
ist prinzipiell
nicht ausgeschlossen,
aber je nach Größe
mehr oder weniger unwahrscheinlich.

Um die spontane Wiedervereinigung
von Scherben
zu einer Tasse
zu provozieren,
müsste man eine
mehr als astronomische Zahl
von Scherbenhaufen
anlegen und beobachten.

Der zweite Hauptsatz
der Thermodynamik verletzt damit
die Symmetrie bezüglich
der beiden Richtungen der Zeit.

Er lässt sich daher
auch nicht
aus den Grundgesetzen der Physik
herleiten,
sondern hat die Eigenschaft
eines Postulats.

Die beiden Richtungen
der Zeit verlieren
damit ihre Gleichwertigkeit,
und man spricht
vom thermodynamischen Zeitpfeil.

Er wird als potenzielle Basis
für das Fließen der Zeit
von der Vergangenheit
in die Zukunft angesehen,
so wie wir es in unserer Alltagswelt erfahren.

Oft ist in diesem Zusammenhang
von einer Umkehrbarkeit
oder Unumkehrbarkeit
der Zeit die Rede.

Dabei handelt es sich jedoch
um eine sprachliche
und logische Ungenauigkeit.

Könnte jemand die Zeit umkehren,
dann sähe er sämtliche Vorgänge
rückwärts ablaufen.

Dieser umgekehrte Lauf der Zeit
wäre
aber nur aus der Sicht
eines Beobachters erkennbar,
der einer Art persönlicher Zeit unterworfen ist,
die weiterhin unverändert vorwärts läuft.

Eine solche Spaltung
der Zeit
in eine,
die einem Experiment
oder Gedankenexperiment unterworfen wird,
und eine weitere unveränderte,
ergibt jedoch keinen Sinn.

Die Gesetze der Physik,
die die Phänomene
der schwachen und starken Wechselwirkung
beschreiben,
sind nicht invariant
bezüglich einer Zeitumkehr.

Zu einem Prozess
im Bereich
der Kern- und Elementarteilchenphysik
ist der zeitumgekehrte
daher nicht unbedingt
mit den Gesetzen der Physik
verträglich.

Das CPT-Theorem besagt,
dass der Prozess
wieder in Einklang
mit den Naturgesetzen steht,
wenn er nicht nur zeitumgekehrt,
sondern zusätzlich spiegelbildlich
betrachtet
und aus Antimaterie aufgebaut wird.

Aus dem CPT-Theorem folgt,
dass Prozesse,
welche eine sogenannte CP-Verletzung
darstellen,
wie es bei einigen Teilchenzerfällen
der Fall ist,
nicht invariant bezüglich
einer Zeitumkehr sein können.

Im Formalismus der Beschreibung
von Antimaterie
sind Antiteilchen gleichwertig
zu gewöhnlichen Teilchen,
die sich in gewissem Sinne
rückwärts in der Zeit bewegen.

In diesem Sinne
hat die Paarvernichtung
von einem Teilchen
mit seinem Antiteilchen
eine formale Ähnlichkeit
mit einem einzigen Teilchen,
das sich an dieser Stelle
in die Vergangenheit zurückzubewegen beginnt,
sodass es dort doppelt
und in der Zukunft
gar nicht existiert.

Es gibt deutliche Hinweise darauf,
dass das Phänomen Zeit
im Bereich
der Planck-Zeit von
10 hoch (-43)
seine Eigenschaften
als Kontinuum
verliert.

So führt die konsequente Anwendung
der bekannten physikalischen Gesetze
zu dem Ergebnis,
dass jeder Vorgang,
der kürzer ist als die Planck-Zeit,
nur einem Objekt
zugeordnet werden kann,
das sofort zu einem Schwarzen Loch
kollabieren muss
(siehe Planck-Einheiten).

Diese Überlegung zeigt,
dass die bekannten physikalischen Gesetze
jenseits der Planck-Zeit versagen.

Eine Klärung der damit verbundenen Fragen
erhofft man sich
von einer noch zu entwickelnden Theorie
der Quantengravitation,
die die beiden fundamentalen
Theorien der Physik,
die Relativitätstheorie
und die Quantenphysik,
vereinigen würde.

In einer solchen Theorie
wäre die Zeit
im Bereich der Planck-Zeit
möglicherweise quantisiert.

So geht man beispielsweise
in der Loop-Quantengravitation,
einem Kandidaten
für die Theorie
der Quantengravitation,
davon aus,
dass das Gefüge der Raumzeit
ein vierdimensionales,
schaumartiges Spin-Netzwerk darstellt
mit „Blasen“
von der Größenordnung
der Planck-Einheiten.

Allerdings darf man sich diesen „Schaum“
nicht in Raum und Zeit eingebettet vorstellen,
sondern der Schaum
ist in dieser Theorie Raum und Zeit.

Michael Ende:
„Es gibt ein großes
und doch ganz alltägliches Geheimnis.

Alle Menschen haben daran teil,
jeder kennt es,
aber die wenigsten denken
je darüber nach.

Die meisten Leute nehmen es
einfach so hin
und wundern sich
kein bisschen darüber.

Dieses Geheimnis
ist die Zeit.“

Carlos Ruiz Zafón:
Die Zeit heilt alles,
dachte ich,
außer die Wahrheit.

Möglich ist
eine explizite Angabe
des Zeitpunktes
oder Zeitraumes.

Beispiele:
Jetzt gehe ich in die Schule.

Morgen gehe ich in die Schule.

Morgen werde ich
in die Schule gehen.

Es war gestern:
Ich gehe da gerade
die Straße entlang,
da sehe ich
einen Zwanzig-Euro-Schein.

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Was ich im Bezug auf den Wikipedia-Artikel
interessant finde,
ist der letzte banale Satz.

Denn es sieht jemand
einen Zwanzig-Euro-Schein
auf der Straße liegen.

Nun symbolisiert Geld
Energie,
denn ich kann mir davon
Nahrungsmittel kaufen.

Energie und Zeit wiederrum
sind mit einander verknüpft.

Und vielleicht ist die Frage nach der Zeit,
ihr Geheimnis,
ganz leicht zu beantworten.

Es ist das Geben von Energie.