Paul Davies hat etwas zu denken. Er arbeitet als Physiker an der Arizona State University und forscht in vielen Bereichen, von den abstrakten Bereichen der theoretischen Physik und Kosmologie bis zur Astrobiologie, und studiert das Leben außerhalb der Erde. Wir führten ein Interview mit Davies, und das Gespräch drehte sich natürlich um das Thema Zeit - eines seiner langjährigen Interessen.
Ist der Lauf der Zeit eine Realität oder eine Illusion?
Der Lauf der Zeit ist eine Illusion, und ehrlich gesagt ist es unwahrscheinlich, dass viele Wissenschaftler und Philosophen damit nicht einverstanden sind. Der Grund für die Illusion ist sichtbar, wenn Sie innehalten und nachdenken - was bedeutet es, "der Lauf der Zeit"? Wenn wir sagen, dass etwas wie ein Fluss fließt, meinen wir, dass sich ein Teil dieses Flusses irgendwann an einem anderen Ort befindet als in der Vergangenheit. Mit anderen Worten, es bewegt sich in der Zeit. Aber die Zeit kann sich nicht in der Zeit bewegen - Zeit ist Zeit. Viele Menschen glauben fälschlicherweise, dass die Behauptung, dass die Zeit nicht fließt, tatsächlich besagt, dass es keine Zeit gibt, dass sie nicht existiert. Das ist Unsinn. Zeit existiert. Wir messen es stundenlang. Die Uhr misst nicht den Zeitablauf, sondern die Zeitintervalle. Natürlich gibt es Zeitintervalle zwischen verschiedenen Ereignissen; es sind diese, die die Uhr messen.
Woher kommt also dieser Eindruck von der Strömung?
Ich kann Ihnen eine Analogie anbieten. Angenommen, ich stehe auf, drehe mich mehrmals um und höre dann auf. Ich werde den vollen Eindruck haben, dass sich das ganze Universum dreht. Ich werde spüren, dass es sich dreht - obwohl ich natürlich weiß, dass dies nicht so ist. Ebenso spüre ich den Lauf der Zeit, aber ich weiß natürlich, dass dies nicht so ist. Die Erklärung für diese Illusion hängt wahrscheinlich mit etwas in Ihrem Kopf zusammen und wahrscheinlich mit dem Gedächtnis - dem Verschieben von Erinnerungen usw. Das ist also das Gefühl, das wir haben, aber keine Eigenschaft der Zeit selbst.
Und noch etwas, das die Menschen fälschlicherweise annehmen: Die Verweigerung des Zeitablaufs ist die Negation der Asymmetrie der Welt. Natürlich treten Ereignisse in der Welt in einer gerichteten Reihenfolge auf. Lassen Sie das Ei auf den Boden fallen und es wird brechen. Sie haben nicht gesehen, wie sich die Eier wieder angesammelt haben. Gebäude stürzen nach Erdbeben ein und kommen nicht aus den Trümmerhaufen heraus. Im Alltag gibt es viele Beispiele für Asymmetrie in der Zeit, dies ist eine Eigenschaft der Welt. Dies ist keine Eigenschaft der Zeit, und eine Erklärung dafür muss in den sehr frühen Stadien des Lebens des Universums und in seinen Anfangsbedingungen gesucht werden. Dies ist ein völlig eigenständiges und respektvolles Thema.
Ist Zeit für das Universum von grundlegender Bedeutung?
Zeit und Raum sind die Plattform, auf der wir alle unsere aktuellen Theorien über das Universum formulieren, aber es gibt Zweifel, ob es sich um die ursprünglichen oder abgeleiteten Eigenschaften des Universums handelt. Es kann sein, dass die Grundgesetze des Universums in Bezug auf einen Teilraum und eine Unterzeit formuliert sind und die Raumzeit aus etwas Grundlegenderem folgt.
Im Alltag spüren wir offensichtlich eine dreidimensionale Welt und eine eindimensionale Zeit. Aber im Urknall - wir wissen nicht genau, wie das Universum vom Urknall kam, aber wir glauben, dass die Quantenphysik sich darauf beziehen kann - ist es möglich, dass dieses Konzept, das wir klassische Raumzeit nennen, in dem alles gut zu sein scheint bestimmt gab es dann nicht. Es ist möglich, dass nicht nur die Welt der Materie und Energie, sondern auch die Raumzeit selbst das Ergebnis eines besonderen frühen Zustands des Universums ist. Wir wissen das nicht, diese Frage wird untersucht.
Kann Zeit abgeleitet werden?
Diese Dichotomie über die Tatsache, dass Raum-Zeit eine Ableitung sein kann, eine sekundäre Eigenschaft - dass etwas von etwas Primitiverem kommt, von etwas, das ganz unten in der Beschreibung der Natur liegt - existierte schon vor Beginn meiner Karriere. John Wheeler war sich dessen sicher und schrieb in den 1950er Jahren darüber - dass es eine Art Prägeometrie geben könnte, aus der die Geometrie hervorgeht, genau wie eine große Vielfalt flexibler Körper aus Atomen besteht - und die Menschen arbeiten mit dieser Idee.
Das Problem ist, dass wir auf diesem Gebiet keine möglichen Experimente haben. Sie können sich alle möglichen mathematischen Modelle einfallen lassen, aber ihre Überprüfung scheint ein ziemlich hoffnungsloses Unterfangen zu sein. Ich denke, das liegt an der Tatsache, dass die meisten Menschen glauben, dass sich jede Abweichung von unserer Vorstellung von kontinuierlicher Raumzeit nur auf der sogenannten manifestieren kann, wenn es einen unverständlichen Unterraum und eine unverständliche Unterzeit gibt. Die „Planck-Skala“, die 20 Größenordnungen kleiner als der Atomkern ist, und unsere besten Instrumente sind derzeit in der Lage, Skalen nur um viele Größenordnungen größer zu untersuchen. Es ist sehr schwer vorstellbar, wie wir die Planck-Skala kontrolliert erreichen können.
Wenn es mehrere Universen gibt, sind ihre Uhren synchronisiert?
Der Vergleich des Zeitablaufs verschiedener Beobachter an verschiedenen Orten ist selbst in unserem Universum eine heikle Angelegenheit. Die Geschwindigkeit der Uhr, zum Beispiel in der Nähe der Oberfläche eines Schwarzen Lochs, unterscheidet sich stark von der Geschwindigkeit auf der Erde. Im Universum gibt es also keine gemeinsame Zeit.
Wenn wir jedoch ein Multiversum haben, wäre es nur möglich, zu prüfen, ob sich die richtigen Zeiten der Universen voneinander unterscheiden, wenn die Möglichkeit besteht, Signale von einem Universum in ein anderes zu übertragen. Dies hängt vom Multiversum-Modell ab. Es gibt viele Modelle, aber in dem, über das Kosmologen oft sprechen - wenn Universumsblasen in einem bestimmten Überbau auftreten - gibt es keine direkte Möglichkeit, die Uhr in zwei verschiedenen Blasen zu vergleichen.
Was denkst du über ihre interessantesten neuen Fortschritte beim Verständnis der Zeit?
Ich bin besonders von der Arbeit der Zeitwahrnehmung angezogen, weil ich glaube, dass dieser Bereich in naher Zukunft schnell voranschreiten wird. Zum Beispiel gibt es bekannte Experimente, bei denen Menschen in bestimmten Momenten freie Entscheidungen zu treffen scheinen, und dann stellt sich heraus, dass die Entscheidung etwas früher getroffen wurde, aber ihre eigene Wahrnehmung der Zeit und ihre Handlungen irgendwie vom Gehirn bearbeitet wurden. Wenn wir die Welt beobachten, sehen wir eine beständige und reibungslose Entfaltung der Ereignisse, aber tatsächlich bombardieren die Sinne einfach das Gehirn, was alles zusammenbringt. Er integriert dies und bietet eine konsistente Präsentation. Daher haben wir immer noch das Gefühl, die Kontrolle zu haben und alles ist mit allem verbunden. Tatsächlich ist dies jedoch die gesamte Präsentation, die nach den Ereignissen neu erstellt wurde.
Besonders überraschend ist, dass Menschen viel schneller reagieren als Gedanken. Sie können einfach der Arbeit eines Pianisten oder Tennisspielers folgen, um zu sehen, dass das offensichtliche Bewusstsein für ihre Handlungen: „Der Ball fliegt von hier, ich bewege mich besser dorthin und treffe ihn“, kann es nicht sein. Es bleibt einfach nicht genug Zeit, damit das Signal zum Gehirn, dann durch das Motorsystem und umgekehrt gelangt. Und dennoch entsteht der volle Eindruck, dass sie die Welt in Echtzeit beobachten und alles kontrollieren. Es scheint mir, dass dies sehr überraschend ist.
Gibt es etwas Neues an der Zeit in der Grundlagenphysik? Ja, nicht wirklich. Es gibt neue Ideen. Ich denke, dass die grundlegenden Probleme nicht verschwunden sind. Wir haben bereits eines besprochen: Ist Zeit eine sekundäre oder grundlegende Eigenschaft? Ja, und über den Ursprung des Zeitpfeils, die Asymmetrie der Welt in der Zeit, wird immer noch diskutiert. Wir wissen, dass dies bis zum Urknall zurückverfolgt werden muss, aber es gibt verschiedene Probleme auf dem Weg, die wir noch nicht gelöst haben. Dies sind jedoch alles theoretische und philosophische Fragen im Hinblick auf die Messung der Zeit und ihrer Natur.
Natürlich erwarten wir von unseren Experimentierkollegen immer, dass sie die Zeitmessungen verbessern. Irgendwann werden sie lernen, es so gut zu machen, dass wir mit Sicherheit alle möglichen ungewöhnlichen Effekte sehen werden. Es gibt ein überwältigendes grundlegendes Problem - obwohl die Gesetze der Physik zeitlich meist symmetrisch sind, gibt es eine Reihe von Prozessen, die mit schwachen Wechselwirkungen verbunden sind, bei denen diese Symmetrie leicht grundlegend zusammenbricht, um die Zeit in eine andere Richtung zu drehen. Dieser Effekt spielt jedoch eine wichtige Rolle. Ich denke, es gibt noch Raum, um in diese Richtung zu graben. In der Teilchenphysik können Sie also immer noch Experimente durchführen, die diese Asymmetrie zu einer Änderung der Zeitrichtung bei schwachen Wechselwirkungen aufdecken und zeigen, wie dies alles mit dem Pfeil der Zeit übereinstimmt.