Bisher sind größere Zeitreisen nur im Film möglich. Klicken Sie sich durch eine Auswahl aus legendären Zeitreisen-Kinofilmen. Foto: fotolia

Der Physiker und Wissenschaftskabarettist Metin Tolan über Zeitreisen, Warp-Antriebe und das Altern im Weltall

Stuttgart – - - Herr Professor Tolan, sind Zeitreisen nur Utopien in den Köpfen von Science-Fiction-Fans?
Reisen in die Zukunft sind theoretisch ‚relativ‘ einfach. Das sagt uns die Spezielle Relativitätstheorie von Albert Einstein. Im Jahr 1905 hat er herausgefunden, dass Raum und Zeit miteinander zusammenhängen. Die Zeit ist nicht irgendetwas Absolutes und für alle gleich. Wenn man sich schnell bewegt, vergeht die Zeit objektiv langsamer. Man altert auch langsamer im Vergleich zu jemanden, der sich nicht so schnell bewegt.
Angenommen man reist durch das Weltall . . .
. . . nach Alpha Centauri, dem uns mit vier Lichtjahren am nächsten gelegen Stern. Das Licht braucht vier Jahre, um zur Erde zu gelangen. Wenn die Lichtgeschwindigkeit von knapp 300 000 Kilometer pro Sekunde die größte Geschwindigkeit ist, die im Universum erreichbar ist, dann wäre man offenbar mindestens vier Jahre unterwegs. Dem ist aber nicht so. Wenn man sich nämlich mit 99,9999 Prozent der Lichtgeschwindigkeit bewegen könnte, würden auf dieser Reise nur drei Tage vergehen. Tatsächlich würde die Zeit also viel langsamer verlaufen.
Dort angekommen, fliege ich sofort wieder zur Erde zurück und wäre nur sechs Tage älter.
Auf der Erde wären schätzungsweise 50 Jahre vergangen. Hätten Sie einen Zwillingsbruder, wäre der so alt wie ihr Großvater. Das nennt die Physik das Zwillingsparadox der Speziellen Relativitätstheorie. Die Zeit hängt vom Bewegungszustand ab.
Solche Geschwindigkeiten müsste man aber erst einmal erreichen.
Theoretisch sind Zeitreisen möglich, technisch aber bei weitem nicht in Reichweite. So schnelle Raumschiffe gibt es nicht. Astronauten, die ein Jahr auf der Internationalen Raumstation ISS waren und sich mit 28 000 Kilometern pro Stunde bewegten, waren danach auch ein paar Millisekunden jünger als die Menschen auf der Erde. Diesen Zeitverzögerungseffekt hat man auch bereits gemessen, indem man Atomuhren in einem Flugzeug rund um den Globus flog. Sie sind ein paar Milliardstel Sekunden langsamer gegangen. All das ist messbar, aber bei den Geschwindigkeiten, die auf der Erde relevant sind, völlig ohne eine Auswirkung.
Die Quantenphysik und Relativitätstheorie waren vor 150 Jahren auch undenkbar. Ist das Unvorstellbare zukünftig nicht doch möglich?
Das ist richtig. Ich will gar nicht ausschließen, dass man in der Zukunft Raumschiffe bauen kann, die Bruchteile der Lichtgeschwindigkeit erreichen. Neandertaler würden sich auch über die Concorde wundern.
Wie ist es mit Reisen in die Vergangenheit? Kann man den Urmenschen besuchen?
Hier geht es um das ‚Großvater-Paradoxon‘: Wenn sie in die Vergangenheit fliegen, dort ihren Großvater treffen und ihn umbringen, hätte es sie damit nie gegeben und sie könnten gar nicht in die Vergangenheit reisen. Für eine solche Reise müsste man eine geschlossene Zeitschleife konstruieren.
Also komplett unmöglich?
Ob das geht, ist in der Physik noch ungeklärt. Im Raum geht das: Wenn sie im Kreis laufen, dann kommen sie irgendwann zu dem gleichen Punkt, an dem sie losgegangen sind. Fakt ist nach der Allgemeinen Relativitätstheorie, die Einstein in den Jahren 1915/16 entwickelte, dass Raum und Zeit gekrümmt sind. Einsteins Theorie lässt daher theoretisch auch geschlossene Schleifen in der Zeit zu. Wir bewegen uns also in die Vergangenheit.
Theoretisch denkbar, praktisch unvorstellbar?
Und das schon deswegen, weil man den Raum und die Zeit sehr stark krümmen müsste. Dafür sind unvorstellbar große Energiemengen notwendig, die viel größer sind als der Energieinhalt in unserer Sonne. Es gibt verschiedenste Überlegungen, wie so etwas funktionieren könnte. Auch Wurmlöcher sind Kandidaten für Zeitmaschinen.
Wurmlöcher kennen Science-Fiction-Fans aus den „Star-Trek“-Serien und -Kinofilmen.
Wurmlöcher sind in der gekrümmten Raumzeit quasi Abkürzungen. Materie und Energie krümmen den Raum, wodurch Gravitation entsteht. Wenn Raumbereiche so stark gekrümmt werden, dass sie nah zusammenkommen, kann ein Wurmloch entstehen. Bisher sind Wurmlöcher nur ein theoretisches Konstrukt. Ob es sie wirklich gibt, weiß man nicht. Theoretisch könnte ein Wurmloch – geschickt konstruiert – als Zeitmaschine dienen. Denn die Zeit würde auch verändert werden, weil Raum und Zeit eine Einheit sind. Man geht an der einen Seite rein und kommt auf der Seite in der Vergangenheit wieder raus.
Was sagen Ingenieure zur technischen Machbarkeit solcher Überlegungen?
Wurmlöcher sind nach den Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie theoretisch denkbar. Wie man sie technisch herstellt und wo man solche Energiemengen herbekommt, weiß kein Mensch.
Die US-Weltraumbehörde Nasa forscht an Warp-Antrieben, mit denen Raumschiffe schneller als Lichtgeschwindigkeit fliegen sollen. Was halten sie von der Idee?
Das ist alles sicher nur reine PR und hat mit der Realität nichts zu tun. Bleiben wir bei den „Star Trek“-Filmen. Mit einem normalen Antrieb können sie kein zentral regiertes Universum konstruieren. Das würde ein riesiges Zeitchaos geben. Mal angenommen, sie werden losgeschickt, um die Welt zu retten. Wenn sie zurückkommen, um sich feiern zu lassen, sind jene, die sie losgeschickt haben wegen der Speziellen Relativitätstheorie und des sogenannten Zwillingsparadoxons beispielsweise schon seit etwa 200 Jahren tot. Das wäre doof.
Geschwindigkeit ist demnach nicht die einzige Variable bei Zeitreisen.
Genau. Deshalb auch der Warp-Antrieb. Er ermöglicht eine Reise durchs All ohne Zeitverzerrung. Die Zeit bleibt immer gleich.
Wie erklärt die Physik dieses Phänomen?
Ebenfalls mit der Allgemeinen Relativitätstheorie. Theoretisch ist es möglich, nur den Raum und nicht die Zeit zu verzerren. Ein Beispiel: Sie möchten zu einer Wand in ihrem Raum gehen. Dafür können sie eine gigantische Menge Energie freisetzen, die den Raum so stark krümmt, dass sich die Wand dann direkt vor ihrer Nase befindet. Danach müssen sie dann nur noch den zusammengequetschten Raum hinter sich durchschieben und schon stehen sie vor der Wand. Sie selber bewegen sich nicht, sondern nur der Raum um sie herum. Das Raumschiff wird also wie ein Surfer von einer Welle vom Raum mitgenommen.
Klingt faszinierend, aber unwahrscheinlich.
Die Geschwindigkeit wäre dabei quasi unbegrenzt, und theoretisch ist es möglich. Nur: Selbst wenn man einen solchen Antrieb konstruieren könnte, bräuchte man die Energie, die in 20 unserer Sonnen steckt, um mit einmal Warp zu fliegen.
Und das untergebracht in einem kleinen Reaktor am Raumschiff.
Mal angenommen, sie haben diese Sonnen in Form von Briketts. Die knüppeln sie in den Warp-Antrieb und können ein Mal fliegen. Mit anderen Worten: nicht umsetzbar.
Der mexikanische Physiker Miguel Alcubierre hat das aber schon vor 20 Jahren berechnet.
Sein Warp-Antrieb würde mehrere Milliarden Mal mehr Energie verschlingen als im gesamten Universum vermutet wird. Inzwischen ist man in neueren Berechnungen bei Energien, die dem 20-fachen der Sonne entsprechen. Das ist immer noch ziemlich viel.
Bleiben nur Zeitreisen durch Parallelwelten?
Es gibt beliebig viele Theorien, die man hier machen kann. Nur muss sich jede Theorie daran messen lassen, ob sie experimentell zu überprüfen ist. Parallelwelten sind reine Spekulation, während die spezielle und allgemeine Relativitätstheorie durch Experimente belegt sind. Alles was ich auf dieser Grundlage über Zeitreisen gesagt habe, ist keine Spekulation, sondern das sind Fakten.
Könnte ein Mensch Zeitreisen überhaupt aushalten ohne zerrissen zu werden?
Astronauten, die zum Mond geflogen sind, hat man Beschleunigungen von 3 g zugemutet – dem Dreifachen der Erdbeschleunigung und damit des eigenen Körpergewichts. Über einen kurzen Zeitraum kann man sogar noch höhere Beschleunigungen aushalten. Je schneller man aber unterwegs ist, desto länger dauert die Beschleunigungsphase.
Was würden Zeitreisen der Menschheit bringen. Hat sie nicht existenziellere Probleme?
Es ist ein Traum des Menschen zu wissen, ob im Universum noch andere Lebensformen existieren. Wenn es so eine Zeitmaschine gäbe, dann wäre ich neugierig herauszufinden, ob es uns beispielsweise in 100 Jahren gelungen ist, andere Lebensformen im Universum aufzuspüren. Ein noch größerer Traum des Menschen ist es aber, seine Fehler aus der Vergangenheit ausmerzen zu können.
Zur Person: Metin Tolan

1965 geboren in Lensahn (Holstein)

1984-1989 Studium der Physik und Mathematik in Kiel

1993 Promotion und Forschungsaufenthalte in den USA

1998 Habilitation an der Universität Kiel

Seit 2001 Professor für Experimentelle Physik an der TU Dortmund

2013 Communicator-Preis der Deutschen Forschungsgemeinschaft und des Stifterverbandes für die Deutsche Wissenschaft.

Humoristisch-physikalische Vorträge zu „Die Physik des Fußballspiels“, „Die Physik bei James Bond“ oder „Die Physik bei Star Trek“.

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