Was die Zukunft wohl bringt? Um das herauszufinden müssen wir abwarten. Und selbst dann werden wir nie erleben können, wie die Welt in ein paar Jahrhunderten oder Jahrtausenden aussieht. Es sei denn, wir könnten per Zeitmaschine in die Zukunft reisen. In der Science-Fiction passiert das ständig. In der Realität ist es schwieriger. Aber Zeitreisen in die Zukunft sind möglich. Wie man so etwas macht, erklärt die neue Folge der Sternengeschichten.

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Transkription

Sternengeschichten Folge 213: Zeitreisen in die Zukunft

Eine Reise durch die Zeit. Zurück in die Vergangenheit oder in die ferne Zukunft. Das ist ein alter Traum der Menschheit und ein Traum, der in zahllosen Science-Fiction-Büchern und Filmen ausgelebt wird. Aber Zeitreisen sind auch ein Thema, das man aus wissenschaftlicher Sicht betrachten kann. Denn die modernen Theorien der Physik haben einiges zu diesem Thema zu sagen. Unter anderem, dass eine Reise durch die Zeit tatsächlich möglich sein kann!

Man muss hier allerdings aufpassen, dass man Wissenschaft und Science-Fiction nicht durcheinander bringt. Und vor allem muss man vorerst zwischen Reisen in die Zukunft und Reisen in die Vergangenheit trennen. Eine Reise in die Zukunft erscheint nämlich sehr viel realistischer als eine Reise in die Vergangenheit. Eine Reise in die Zukunft könnte man in gewisser Weise auch simulieren, ganz ohne Zeitmaschine. Die Zeit vergeht ja ganz von selbst und wir gehen mit ihr von der Gegenwart in die Zukunft. Dass wir nicht das Gefühl haben, eine echte Zeitreise zu machen liegt nur daran, dass unser Bewusstsein die ganze Zeit über aktiv ist. Wenn wir es für einen längeren Zeitraum irgendwie anhalten könnten, dann wäre das anders.

In vielen Science-Fiction-Filmen wird für so etwas die Kryotechnik eingesetzt: Menschen lassen sich “einfrieren” und wenn sie Tage, Jahre oder Jahrhunderte später wieder aufgetaut werden und aufwachen, ist für sie selbst keine bewusste Zeit vergangen; für den Rest der Welt allerdings schon. Wer in der Gegenwart schlafen geht und 100 Jahre später wieder aufwacht kann von sich durchaus mit gewissem Recht behaupten, eine Zeitreise gemacht zu haben. Man könnte sich auch vorstellen, dass man das Bewusstsein eines Menschen vom Körper trennt und in einem Computer speichert. Dann kann man auf das Einfrieren verzichten und stattdessen einfach das Programm pausieren lassen.

Ne Tardis wäre praktisch...

Ne Tardis wäre praktisch…

Aber das ist – wie gesagt – Science-Fiction. Die Technik um Menschen ohne Schaden einzufrieren und weit in der Zukunft ebenso ohne Schaden wieder aufzutauen existiert nicht und es ist zweifelhaft, ob sie je existieren wird. Und noch viel zweifelhafter ist es, ob sich das menschliche Bewusstsein 1:1 in ein Computerprogramm übertragen lässt. Die moderne Physik hat aber noch mehr zu bieten. Zuständig für Zeitreisen ist hier vor allem die Relativitätstheorie von Albert Einstein.

In seiner speziellen Relativitätstheorie aus dem Jahr 1905 hat Einstein gezeigt, dass weder der Raum noch die Zeit absolut sind. Beide sind untrennbar miteinander verbunden; die Bewegung durch den Raum kann nicht unabhängig von der Bewegung durch die Zeit erfolgen. Ganz vereinfacht gesagt hat Einstein nachgewiesen, dass nur die Bewegung durch die kombinierte Raumzeit selbst immer konstant ist. Je schneller sich jemand durch den Raum bewegt, desto langsamer muss man sich dafür als Ausgleich durch die Zeit bewegen. Oder anders gesagt: Je größer die Geschwindigkeit ist, mit der man sich bewegt, desto langsamer vergeht für einen selbst die Zeit. Beziehungsweise desto langsamer vergeht die Zeit im Vergleich zu dem System, gegenüber dem man sich bewegt. Das klassische Beispiel dafür sind Astronauten in einem Raumschiff. Wenn sie die Erde damit verlassen, dann bewegen sie sich in Bezug auf die Erde sehr schnell. In Bezug auf die Erde vergeht für sie die Zeit auch langsamer. Aber eben nur in Bezug auf die Erde: Den Astronauten selbst kommt der Verlauf der Zeit ganz normal vor. Von der Erde beobachtet scheinen sie sich aber – wieder sehr vereinfacht gesagt – in Zeitlupe zu bewegen. Wenn die Astronauten mit ihrem Raumschiff zum Beispiel ein Jahr lang im All unterwegs sind und dann wieder auf die Erde zurück kehren, könnten sie dort feststellen, dass in ihrer Abwesenheit dort viel mehr als nur ein Jahr vergangen ist. Ein paar Jahrzehnte, Jahrhunderte oder gar Jahrtausende – je nachdem wie schnell sie tatsächlich waren.

Aus dieser Überlegung heraus stammt auch das berühmte “Zwillingsparadoxon”. Es basiert auf der Frage, wieso man das ganze nicht auch umgekehrt betrachten kann. Ein auf der Erde zurückbleibender Astronaut könnte ja auch den Standpunkt einnehmen, er würde sich mitsamt der Erde sehr schnell vom Raumschiff entfernen. Jetzt wäre er es, dessen Zeit in Bezug auf seine durchs All reisenden Kollegen langsamer vergeht. Die Auflösung dieses Paradoxons ist nicht trivial, aber sie ist möglich. Denn die Situation ist eben nicht genau gleichwertig: Die Astronauten in ihrem Raumschiff müssen abbremsen, umdrehen und wieder beschleunigen um zur Erde zurück kehren zu können und das macht am Ende den Unterschied. Dass es sich hier nicht um ein reines Gedankenspiel handelt, haben die Wissenschaftler mittlerweile auch experimentell bestätigt. Versuche mit Atomuhren die sich in Flugzeugen schnell bewegen haben gezeigt, dass diese Uhren in Bezug auf Uhren die am Erdboden zurück geblieben waren, wirklich langsamer gingen. Auch Elementarteilchen die sich schnell bewegen, zeigen diese sogenannte “Zeitdilatation”.

Berühmtestes Beispiel dafür sind die Myonen. Das sind Elementarteilchen die entstehen, wenn die kosmische Strahlung aus dem All auf die oberen Schichten der Erdatmosphäre trifft. In ungefähr 10 Kilometer Höhe entstehen dabei Myonen die sich dann in Richtung des Erdbodens weiterbewegen und das sehr schnell tun. Sie erreichen fast Lichtgeschwindigkeit – aber eigentlich dürften sie den Erdboden trotzdem nicht erreichen. Denn Myonen sind instabil und wandeln sich in Sekundenbruchteilen in andere Teilchen um. Sie leben zu kurz um die 10 Kilometer bis zur Erde zurück legen zu können. Trotzdem messen Detektoren auf dem Erdboden jede Menge dieser Teilchen. Der Grund dafür liegt in der Zeitdilatation der speziellen Relativitätstheorie. Da die Myonen so schnell sind, vergeht für sie die Zeit enorm langsam. Aus ihrer Sicht haben sie ausreichend Zeit um bis zur Erde zu gelangen ohne zu zerfallen. Sie reisen quasi durch die Zeit, in die Zukunft…

Das Rezept für Zeitreisen in die Zukunft ist also ganz einfach: Bau ein Raumschiff und fliege damit sehr schnell durch die Gegend. Nach deiner Rückkehr wird auf der Erde mehr Zeit vergangen sein als für dich selbst. Je schneller du bist, desto weiter kannst du in die Zukunft reisen. Wie gesagt – es eigentlich ein einfaches Rezept. Aber natürlich sind wir weit davon entfernt, tatsächlich Raumschiffe bauen zu können, die auch nur in die Nähe der Geschwindigkeiten kommen die nötig wären um tatsächlich so etwas wie eine Zeitreise durchführen zu können. Im Prinzip haben wir Reisen in die Zukunft allerdings tatsächlich schon durchgeführt. Zum Beispiel der russische Kosmonaut Gennadi Iwanowitsch Padalka: Er hat 878 Tage im All verbracht und sich dabei mit hoher Geschwindigkeit um die Erde bewegt. Dadurch sind für ihn knapp 23 Millisekunden weniger vergangen als für den Rest der Menschheit. Nicht das, wovon man träumt wenn man von Zeitreisen träumt. Aber immerhin eine echte Zeitreise in die Zukunft!

Zeitmaschinen sind cool - aber leider nur Sci-Fi (Bild: Public Domain)

Zeitmaschinen sind cool – aber leider nur Sci-Fi (Bild: Public Domain)

Durch die Zeit kann man aber nicht nur mit hoher Geschwindigkeit reisen sondern auch an hohen Orten. Albert Einstein hat sich nicht nur in seiner speziellen Relativitätstheorie mit Raum und Zeit beschäftigt sondern auch zehn Jahre später in seiner allgemeinen Relativitätstheorie. Dort hat er den Einfluss von Massen auf Raum und Zeit untersucht und die Auswirkungen der Gravitationskraft. Er kam zu dem Ergebnis, dass die Zeit nicht nur langsamer vergeht, wenn man sich sehr schnell bewegt. Sondern auch das der Verlauf der Zeit auch durch die Gravitation beeinflusst wird. Zum Beispiel durch das Gravitationsfeld der Erde. Ein Beobachter im Weltall ist einer geringeren Anziehungskraft ausgesetzt als einer auf der Erdoberfläche. Vergleicht er die Zeit auf seiner Uhr mit der einer unten auf der Erde, wird er feststellen dass die Uhr unten langsamer geht als seine eigene. Auch dieser Effekt konnte schon mit Atomuhren nachgewiesen werden. Im Prinzip würde es also reichen, auf einen hohen Berg zu steigen und sich so ein wenig aus dem Gravitationsfeld der Erde zu entfernen um eine Zeitreise durchzuführen.

Zeitreisen in die Zukunft sind also prinzipiell möglich. Die moderne Wissenschaft kennt nicht nur Prinzipien und Methoden um das zu bewerkstelligen; wir haben sogar schon konkret nachgewiesen, dass Zeitreisen in die Zukunft tatsächlich stattgefunden haben. Von einer echten Zeitmaschine in die man einfach ein bestimmtes Datum eintippt um dann mit jeder Menge Special-Effects direkt in die so gewählte Zukunft transportiert zu werden sind wir weit entfernt. Das ist Science-Fiction und keine seriöse Wissenschaft. Aber die Situation ist immer noch besser als bei Zeitreisen in die Vergangenheit. Hier wird die Sache wirklich kompliziert. Aber dazu mehr in der nächsten Folge der Sternengeschichten…

Kommentare (32)

  1. #1 MartinB
    23. Dezember 2016

    “Im Prinzip würde es also reichen, auf einen hohen Berg zu steigen und sich so ein wenig aus dem Gravitationsfeld der Erde zu entfernen um eine Zeitreise durchzuführen. ”
    Aber wenn ich will, dass für mich weniger zeit vergeht als für den Rest der Welt, dann sollte ich doch eher umgekehrt in ein hohes Schwerefeld gehen, damit ich gegenüber dem rest der Welt “eingefroren” werde.
    http://www.sciencealert.com/earth-s-core-is-2-5-years-younger-than-its-crust-thanks-to-the-curvature-of-space-time

  2. #2 M.
    23. Dezember 2016

    Zusammenfassend könnte man also sagen, wir alle reisen permanent in die Zukunft, solange nur die Zeit vergeht.
    In die Vergangenheit können wir nur in gedächtnislosen Systemen nur mit Überlichtgeschwindigkeit, also nicht, reisen. Solche Systeme gibt es aber nur in der Theorie.

  3. #3 James L. Lacross
    Zürich
    23. Dezember 2016

    Und Sie haben Physik studiert?!

    Mit Experimenten hat man Einsteins Theorie, die Zeitdilatation bestätigt und nicht, dass es etwa Zeitreisen gibt. Das eine vom anderen abzuleiten ist ziemlicher Hokuspokus.

    Einmal davon abgesehen, dass Sie ständig einerseits Relativität, andererseits absolutes Wissen verwenden um den Unsinn zu rechtfertigen, dass “Zeitreisen” möglich sind und sein werden. Sie verschweigen geflissentlich, dass es noch nicht einmal eine Definition von Zeit gibt geschweige denn man etwas über ihren Ursprung weiß.

  4. #4 MartinB
    23. Dezember 2016

    @James
    Aha,einerseits beschwerst du dich, dass man “Zeit” nicht definiert hat, andererseits siehst du die Zeitdilatation als bestätigt an.
    “einerseits Relativität, andererseits absolutes Wissen verwenden”
    Huh?? Die Relativitätstheorie sagt ja nicht, dass alles relativ ist.

  5. #5 Florian Freistetter
    23. Dezember 2016

    @James: “Und Sie haben Physik studiert?! “

    Nein :) Ich habe Astronomie studiert.

  6. #6 Bullet
    23. Dezember 2016

    @Martin:

    Aber wenn ich will, dass für mich weniger zeit vergeht als für den Rest der Welt, dann sollte ich doch eher umgekehrt in ein hohes Schwerefeld gehen, damit ich gegenüber dem rest der Welt “eingefroren” werde.

    Naja, sieh es doch so: wenn ich in ein tiefes (Gravitations-)Loch absteige, vergeht für mich die Zeit langsamer = ich “reise” in die Zukunft.
    Wenn ich hingegen auf einen hohen Berg steige (oder mich gar aus dem Schwerefeld der Erde entferne), vergeht für den Rest der Welt die Zeit langsamer = ich reise in die (Pseudo-)Vergangenheit.
    Is doch cool. :)

  7. #7 tomtoo
    23. Dezember 2016

    Manche Kommentare erscheinen mir noch schwere verständlich (denkbar) als eine Zeitreise in die Vergangenheit. Aber sie sind existent.
    Verblüffend.

  8. #8 MartinB
    23. Dezember 2016

    @Bullet
    Klar, ich fand es nur verwirrend, weil Florian im Rest des Artikels “Reise in die Zukunft” gleichgesetzt hat mit “für die Reisende vergeht die Zeit langsamer”.

  9. #9 rolak
    23. Dezember 2016

    geschweige denn man etwas über ihren Ursprung weiß

    Eine Zeitquelle ist wohldefiniert.

  10. #10 tomtoo
    23. Dezember 2016

    @rolak
    Was ist mit dir los ? Bei so einem Thema so “erdgebunden” ?

  11. #11 rolak
    23. Dezember 2016

    erdgebunden

    Mitnichten, tomtoo, das geht auch via Satellit.

    Außerdem hängt die Antwort sich zwar sprachlich an der Zitatfrage auf, beantwortet aber nicht sie, sondern eine andere aus dem Bezugstext fast. Und dürfte damit deutlich näher an ihrem Thema sein als besagter Kommentar an dem des threads.

  12. #12 tomtoo
    23. Dezember 2016

    @rolak
    “Und dürfte damit deutlich näher an ihrem Thema sein als besagter Kommentar an dem des threads.”

    Könnte ich mich doch auch nur so schön ausdrücken. 😉

  13. #13 harg
    23. Dezember 2016

    Sehr interessantes Thema, bin selbst begeisterter Science Fiction Leser – um so schöner, auch mal von wissenschaftlicher Seite etwas dazu zu hören. Mich würde sehr interessieren, wie groß der Effekt bei einem (gedachten) Raumflug wäre.

    Folgendes einfaches Szenario: Das Raumschiff beschleunigt 1/2 Jahr (Eigenzeit) konstant mit 1 g (wäre ja für die Astronauten am angenehmsten, die dafür nötige Energiemenge allerdings sicher “etwas” außerhalb unserer jetzigen Möglichkeiten), dann bremst das Raumschiff 1/2 Jahr wieder mit 1 g ab – es ist dann relativ zur Erde in Ruhe und schließlich das Gleiche wieder zurück zur Erde. Nach 2 Jahren Eigenzeit also wieder Landung auf der Erde.
    – Wieviel Zeit wäre auf der Erde inzwischen vergangen?
    – Wie weit ist das Raumschiff nach 1 Jahr gekommen?
    – Welche Höchstgeschwindigkeit hätte das Raumschiff erreicht? (in % von c).

    Gibt es jemand unter den Lesern, der so etwas ausrechnen kann (und vielleicht als interessantes Weihnachträtsel sieht)? Der “Chef” könnte das natürlich, wird aber sicher viel zu beschäftigt dafür sein.
    Ich habe ehrlich gesagt leider keine Ahnung, ob das ein Experte so mal eben in 15 min berechnen kann oder man sich da durch ein seitenlanges Formeldickicht schlagen muss um dann vielleicht zu erkennen, dass es keine exakte Lösung gibt und man erst ein Computerprogramm für eine numerische Näherung schreiben müsste…

  14. #14 tomtoo
    23. Dezember 2016
  15. #15 Oliver Gabath
    23. Dezember 2016

    In diesem Zusammenhang fällt mir der originale Planet der Affen mit Charlton Heston ein:

    Zu Beginn des Films sitzt Taylor in seinem Raumschiff und hält einen längeren Monolog darüber, dass er der Erde, die er verlassen hat, keine Träne nachweint. Sein Raumschiff bewegt sich mit so hoher Geschwindigkeit, dass auf der Erde bereits über 1.000 Jahre vergangen sind.

  16. #16 harg
    23. Dezember 2016

    @tomtoo
    Danke, super Link, liefert genau das, was ich wissen wollte!

  17. #17 rolak
    23. Dezember 2016

    genau das, was

    Gibts auch in deutsch und mit diversen Sichtweisen, harg, sogar mit Erklärung.

    Von Grund auf herleiten dauert sicherlich mindestens ein Viertelstündchen, doch meist suchmaschint sich eine Abkürzung deutlich schneller…

  18. #18 tomtoo
    23. Dezember 2016

    @rolak
    Das ist ja ein echter hyperluxuslink.
    Danke !

  19. #19 tomtoo
    23. Dezember 2016

    @Oliver Gabath
    Imho der beste Zeitreise SF aller Zeiten.

  20. #20 Dampier
    23. Dezember 2016

    Imho der beste Zeitreise SF aller Zeiten.

    Ich stimme für Twelve Monkeys!

  21. #21 tomtoo
    23. Dezember 2016

    En g

  22. #22 tomtoo
    23. Dezember 2016

    tschuldigung. wollte “en garde” sagen. blödes handy.

  23. #23 rolak
    23. Dezember 2016

    beste Zeitreise SF

    Votum 3 für Babylon 5

  24. #24 tomtoo
    23. Dezember 2016

    @rolak
    Sry. Bin schon etwas betagt.
    Um was gehts da ?

  25. #25 Kyllyeti
    23. Dezember 2016

    beste Zeitreise SF aller Zeiten

    Tut mir leid, aber das wirklich Beste kommt erst noch, in ca. 17 Jahren.

  26. #26 tomtoo
    23. Dezember 2016

    @Kyllyeti
    Sry. Hab mich falsch ausgedrückt.
    Mööööp
    Also der der mich in meiner kurzen Zeitspanne des Seins, am meisten begeistert hat.

    So geh jetzt wieder in meine Ecke. Hey sry MA Flappe halt. *sniff*

  27. #27 Alderamin
    23. Dezember 2016

    Aus dieser Überlegung heraus stammt auch das berühmte “Zwillingsparadoxon”. Es basiert auf der Frage, wieso man das ganze nicht auch umgekehrt betrachten kann. Ein auf der Erde zurückbleibender Astronaut könnte ja auch den Standpunkt einnehmen, er würde sich mitsamt der Erde sehr schnell vom Raumschiff entfernen. Jetzt wäre er es, dessen Zeit in Bezug auf seine durchs All reisenden Kollegen langsamer vergeht. Die Auflösung dieses Paradoxons ist nicht trivial, aber sie ist möglich.

    Das Zwillingsparadoxon ist übrigens sehr einfach zu verstehen, wenn man erst einmal verstanden hat, dass man das Inertialsystem nicht wechseln darf bzw. die Situation aus allen Inertialsystemen einzeln betrachten muss. Ein Inertialsystem ist nur bei konstanter Geschwindigkeit ohne Beschleunigungen oder Richtungswechseln (die auch Beschleungigungen sind) gegeben. Im Zwillingsparadoxon gibt es daher nicht 2, sondern 3 Inertialsysteme, und in allen ist das Altern des auf der Erde verweilenden Zwillings gegenüber dem bewegten konsistent. In den folgenden Fällen sei die Beschleunigungsphase beliebig kurz, so dass sie keine Rolle spielt.

    System 1 ist dasjenige der Erde. In diesem System ruht Zwilling A. Zwilling B bewegt sich eine Zeit T mit hoher Geschwindigkeit weg von der Erde, und dann nochmal eine Zeit T mit hoher Geschwindigkeit zur Erde zurück. An Bord seines Raumschiffs vergeht aus Sicht der Erde die Zeit 2T’ < 2T (jeweils T’ < T pro Segment des Flugs). So weit, so klar.

    System 2 ist dasjenige, in derm Zwilling B ruht, während er sich von der Erde weg bewegt – und nur diese Richtung! Im System 2 sieht B den Zwilling A auf der Erde langsamer altern, und zwar um T’, während bei ihm T vergeht, bis zum Umkehrpunkt. Und dann verlässt B das Inertialsystem und fliegt in Richtung Erde los. Das tun wir aber nicht, sondern wir bleiben weiter im System 2 in Ruhe und lassen die Erde nochmal für die Zeit T weiterhin entschwinden. Dort vergeht nochmal T’. Aber der Zwilling B bewegt sich nun so schnell, dass er nach unserer Zeit T die Erde wieder eingeholt hat. Bei uns ist dann insgesamt 2T vergangen, auf der Erde 2T’, und für den Zwilling B einmal T (1. Segment) und einmal T” (2. Segment). Da Zwilling B beim Flug zur Erde schneller als diese unterwegs war, ist seine Zeitdilatation T” größer als die der Erde T’. Es gilt dann T+T” (Zeit Zwilling B) < 2T’ (Zeit Zwilling A) und der Zwilling B ist also langsamer gealtert, als A – weil er auf dem zweiten Segment schneller sein musste, als die Erde.

    System 3 kehrt die Situation von System 2 um, wir fliegen gewissermaßen in der Ferne los auf die Erde zu, so dass wir sie bei 2T erreichen. Bzw. aus unserer Sicht kommt uns die Erde entgegen, dort vergeht 2T’, und wir ruhen. Der Zwilling B kommt uns mit weitaus höherer Geschwindigkeit entgegen, so dass bei ihm T” < T’ vergeht. Sobald er uns bei T erreicht, stoppt er und wartet, bis die Erde da ist. Es vergeht noch einmal die Zeit T. Insgesamt aus unserer Sicht 2T, für die Erde und Zwilling A 2T’ und für den Zwilling B T+T” < 2T’. Zwilling B ist also auch hier weniger gealtert als Zwilling A.

    Der Wechsel des Inertialsystems und nicht etwa die Beschleunigung ist also der Grund dafür, dass Zwilling A mehr altert als B. Eigentlich ganz einfach nachzuvollziehen.

  28. #28 Dampier
    23. Dezember 2016

    @Kyllyeti

    Tut mir leid, aber das wirklich Beste kommt erst noch, in ca. 17 Jahren.

    Ich glaub, ich weiß, was du meinst. Hab ich schon gesehen, fand ich nicht so doll …

  29. #29 Rüdiger Kuhnke
    München
    23. Dezember 2016

    Eines ist gewiss: @James hat auch nicht Physik studiert.

  30. #30 tomtoo
    23. Dezember 2016

    So Kinder ist euch jetzt endlich klar was uns Aldemarin für uns alle einfach verständlich erklärt hat ?
    Prima.Pause!
    *heul*
    😉

  31. #31 Christian Berger
    23. Dezember 2016

    Auf Spindizzy (das ist ein MUCK) gab es mal eine Ausstellung der “Lemuren” (die Primatenart) über deren technische Entwicklungen. Dort sah man allerlei aus Zink gefertigte Erfindungen. Eine dieser Erfindungen war eine Zeitmaschine. Es war eine Kiste in die man hineinging um in der Zeit zu reisen.

    Das hat so funktioniert, nehmen wir mal an, es ist 13:00:00 und man möchte nach 14:00:00 am selben Tag. Man steigt in die Maschine um 13:00:00, wartet dann 3600 Sekunden und steigt um 14:00:00 wieder aus.

    Alles ohne hohe Geschwindigkeiten oder sonst was.

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