Verschieden schnell durch die Zeit reisen

Einstein sagt: Zeit ist, was man von der Uhr abliest — aber kaum zwei Uhren gehen gleich:

Sind A und B zwei Objekte, die sich treffen (Treffen 1), danach einige Zeit getrennte Wege gehen, sich aber schließlich doch wieder begegnen (Treffen 2), so werden sie fast immer in der Zwischenzeit unterschiedlich stark gealtert sein.

Das zeigt sich auf jeden Fall an mitgeführten Atomuhren gleicher Bauart: Wurden sie im Zuge von Treffen 1 synchronisiert, so werden sie bei Treffen 2 dennoch mehr oder weniger unterchiedliche Zeit anzeigen.

Ein erstes Beispiel hierfür wurde schon in Beitrag Warum die Zeit nicht wirklich existiert diskutiert.

Hier nun zwei weitere Beispiele (gefunden in Allgemeine Relativitätstheorie macht Science Fiction wahr):

• Nach Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie wird der Fluss der Zeit auch durch die Gravitation verlangsamt. Jeder Bergmann, der in einen Schacht einfährt und nach beendeter Schicht wieder an die Oberfläche kommt, wird nach seiner Rückkehr etwas weniger schnell gealtert sein als ein oben zurückgebliebener Kollege: Da nämlich der Boden des Schachtes dem Erdmittelpunkt näher ist als der Einstieg, wirkt dort höhere Schwerkraft, und so werden die Uhren dort langsamer gehen, als an der Erdoberfläche. Natürlich wird in diesem Beispiel der Unterschied so klein sein, dass er nicht wirklich messbar ist.
   
• Für einen Astronauten, der den Merkur besucht, wäre der Effekt schon größer. Nimmt man an, er würde erst nach 30 Jahren auf die Erde zurück­kehren, wäre er nach seiner Rückkehr zur Erde um etwa 22 Sekunden weniger gealtert als dort verbliebene Menschen. Der Grund hierfür: Merkur ist der Sonne näher als die Erde, so dass die Anziehungskraft der Sonne dort viel stärker wirkt. Hinzu kommt die im Vergleich zur Erde höhere Umlaufge­schwindigkeit des Merkur um die Sonne, die ebenfalls die Bewegung durch die Zeit verlangsamt.
   
• Noch größere Effekte ließen sich erzielen, wenn man ein Schwarzes Loch besuchen würde: Angenommen der Astronaut würde sich mit seinem Raum­schiff bis etwa 3 cm vor den Ereignishorizont eines Schwarzen Loches mit einer Masse von etwa 1000 Sonnenmassen heranpirschen und dort 1 Jahr parken, so würde er nach seiner Rückkehr zur Erde feststellen, dass auf dort zurückgebliebenen Uhren etwa 10000 mal so viel Zeit vergangen ist wie auf seiner eigenen.

Diese Beispiele zeigen klar:

• Je zwei Punkte (Ereignisse) der Raumzeit können durch zeitlich ganz verschieden lange Wege miteinander verbunden sein.
   
• Einen besonders kurzen Weg zu nehmen, kommt einer Reise in die Zukunft dessen gleich, der nach gleichzeitigem Reisebeginn einen der zeitlich längeren Weg gewählt hat.

 
Interessant ist auch: Da Personen massebehaftet sind (sich also niemals ebenso schnell wie das Licht bewegen können), gibt es für sie zwischen je zwei Ereignissen, an denen sie gemeinsam teilnehmen, keinen kürzesten Weg durch die Zeit.

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Warum die Zeit nicht wirklich existiert

Einstein sagt: Zeit ist, was man von der Uhr abliest — aber kaum zwei Uhren gehen gleich:

Sind A und B zwei gleichzeitig (und an derselben Stelle) ins Leben gerufene Objekte, die sich anschließend weit auseinanderbewegen, jahrelang getrennte Wege gehen, sich aber schließlich doch wieder treffen, so werden sie dann fast immer unterschiedliches Alter haben.

Für den Fall etwa, dass A auf der Erde verharrt, während sein Zwillingsbruder B mit einem schnellen Raumschiff einen anderen Stern besucht und dann sofort zurück­kehrt, wird — so sagt uns Allgemeine Relativitätstheorie — wenn sie sich wieder treffen, A um Jahre älter sein als B.

Das aber zeigt deutlich: Objekte, die nicht ständig den gleichen Weg gehen, haben stets auch einen ganz individuellen Zeitbegriff (was uns nur deswegen nicht auffällt, da der Unterschied bei Objektpaaren aus unserem Alltagsleben extrem klein ist).

Man könnte jetzt meinen, dieser Unterschied im Zeitbegriff sei nur gedanklich vor­handen. Das aber ist — wie das Beispiel der Zwillinge zeigt — falsch:

Wenn sie sich nach Rückkehr von B zur Erde wieder treffen, ist für beide der zeit­liche Abstand zwischem dem Jetzt und ihrem Geburtstag ein um viele Jahre ver­schie­dener (auch wenn die beiden ihr Alter von stets mit sich geführten, völlig iden­tisch arbeitenden Atomuhren ablesen — sie werden den Unterschied sogar genau quantifiziert sehen, wenn sie sich nach Rückkehr von B nicht nur die Hände schütteln sondern zudem noch gemeinsam auf beide Uhren blicken) .

Mit anderen Worten:

Der zeitliche Abstand zwischen zwei Ereignissen ist abhängig vom Lebensweg, den A und B zwischen diesen Ereignissen gegangen sind — die Zeit als ein von konkreten Objekten unabhängiger Begriff existiert nicht (!).

Literatur: [1], [2], [3], [4] und [5]

Was aber sind dann Gegenwart und Zukunft? Die Antwort geben [A] und [B].

Ganz besonders interessant ist, dass die Begriffe Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft sich gut definieren lassen ohne jeden Bezug auf den Begriff der Zeit. Siehe hierzu [VGZ].