Wissenschaftler simulieren Zeitreise mit Photonen

Zeitreisen sind möglich – zumindest für Lichtpartikel. Australische Wissenschaftler wollen Photonen in einem Versuch per Wurmloch in die Vergangenheit geschickt haben. Hintergrund des Experiments sind die zwei erfolgreichsten Theorien unserer Zeit, die sich aber dennoch widersprechen: Einsteins Relativitätstheorie und die Quantentheorie.

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Der Science-Fiction-Spielfilm „Die Zeitmaschine“ aus dem Jahr 1960. Internationale Forscher beschäftigen sich seit Jahrzehnten mit der Möglichkeit, in die Zukunft oder in die Vergangenheit zu reisen. (Screenshot via Youtube)

Der Science-Fiction-Spielfilm „Die Zeitmaschine“ aus dem Jahr 1960. Internationale Forscher beschäftigen sich seit Jahrzehnten mit der Möglichkeit, in die Zukunft oder in die Vergangenheit zu reisen. (Screenshot via Youtube)

Im Australischen Queensland haben an der dortigen Universität Physiker Photonen durch die Zeit geschickt. Einzelne dieser Lichtpartikel sollen auf diese Weise Quantenpartikel simulieren. Ziel war es dabei, das Verhalten der Quantenteilchen besser kennenzulernen. Natürlich ging es auch um die Frage, ob Zeitreisen – zumindest auf Quantenebene – möglich sind. Die Theorie existiert immerhin seit 1991.

Auch Filme wie der Klassiker Zurück in die Zukunft oder der 2012 veröffentlichte Looper halten das Thema für die breite Masse spannend. Dazu gibt es je Menge Gedankenspiele, die insbesondere bei der Back to the Future-Reihe behandelt wurden. Darunter fällt auch das Großeltern-Paradox. Hier verhindert ein Zeitreisender, dass sich nicht nur seine Großeltern jemals kennenlernen, sondern damit seine eigene Existenz. Insofern wäre es in erster Linie gar nicht möglich, dass er die Zeitreise unternimmt, weil er nicht geboren worden ist.

Wissenschaftler befassen sich dagegen mit tiefer gehenden Problemen. Beim heutigen Stand der Physik zählen speziell die geschlossenen Kurven auf der Zeitebene zu den intensiv diskutierten Themen. Als logische Erklärung für Einsteins Theorien werden damit bisher Zeitreisen zu erklären versucht, dennoch wirkt das etwas paradox. Einstein beschreibt die Welt als einen riesigen Raum, der viele Sterne und Galaxien enthält. Die Quantentheorie wiederum befasst sich mit der Welt auf einer sehr kleinen Skala – im Bereich der Atome und Moleküle.

Nach Einstein verändert sich die Geschwindigkeit der Zeit, abhängig davon, wie schnell sich ein Objekt im Verhältnis zu einem anderen Objekt bewegt. Insofern sind Zeitreisen möglich, wenn der Pfad in Raum und Zeit zum Ausgangspunkt zurückführt. So können Objekte, die den selben Start- und Zielpunkt haben, dort ankommen – nur zu einem früheren Zeitpunkt. Das nennt sich geschlossene Zeitschleife und ist eine Art passierbares Wurmloch.

Durch ein solches wollen die Physiker jetzt Photonen transportiert haben. Immer auf der Suche nach den Rätseln der Quantenphysik. Schließlich sind bei diesem Thema noch viele Fragen offen und der bisherige Stand der Wissenschaft kann diese nicht ansatzweise vollständig beantworten. Genau deshalb widmeten sich die Forscher diesen winzigen Teilen, um mehr über ihre Verhaltensweisen zu erfahren.

Ein Lichtblick ist dabei, dass die Physiker durchaus bereit sind die bisherigen Theorien als nicht in Stein gemeißelt anzusehen. Der Gedanke, dass unser heutiges Wissen nicht allumfassend und für alle Ewigkeit gültig ist, hat sich scheinbar in gewissen Teilen der Forschung durchgesetzt. Vielmehr ist es nun einmal Tatsache, dass viele Phänomene mit dem aktuellen Wissen nicht erklärt werden können. Irgendwo muss also der Wurm drin sein und eine Theorie kann unter Umständen nur teilweise stimmen.

In der Studie geht es auch darum, wie sich die Natur verhält – obwohl unsere bisherige Theorie eigentlich etwas anderes behauptet. Unter anderem betrifft das auch die Heisenbergsche Unschärferelation. Hier gibt es offenbar auch Abweichungen bei dem Test mit dem Wurmloch. Genauso gilt es mehr über die Quantenphysik zu erfahren. Im nächsten Schritt soll es dann sogar möglich sein Quanten perfekt zu klonen. Ob dies auch per Wurmloch geschehen muss, ist noch nicht bekannt. Möglicherweise würde es dazu ausreichen ein Teilchen auf Zeitreise zu schicken und es zum selben Zeitpunkt wieder am Ausgangsort erscheinen zu lassen.

Gerade weil die Eigenschaften der Quantenteilchen noch unklar sind, wird derartige Forschung betrieben. Anscheinend wird genau dadurch die Zeitreise möglich, weil so viel über die Teilchen der Quantenmechanik noch nicht bekannt ist. Das lässt Raum für Spekulationen übrig und dadurch könnten die Quanten „ungereimte Situationen bei der Zeitreise verhindern“, so Physikprofessor Tim Ralph, von der University of Queensland. Durch das zugegeben mangelnde Wissen, wirkt es fast so, als würden die Forscher dem Photon einen Klaps auf den Hintern geben und durch das Wurmloch schicken. Dabei hoffen Sie, dass es die Zeitreise schon irgendwie richtig handhabt.

Die Versuchsanordnung war dabei in zwei Abschnitte unterteilt. Zuerst wurde ein Photon durch das Wurmloch geschickt und reiste in der Zeit zurück. Als es wieder am Anfangspunkt ankam, reagierte es mit seiner älteren Version. Im zweiten Versuch reiste ein Photon durch ein normales Raum-Zeit-Feld, aber reagierte mit einem anderen Photon, dass in einer geschlossenen Zeitschleife ewig gefangen war. „Wir haben einzelne Photonen verwendet, aber für die Zeitreise wurde ein zweites Photon genutzt, um die Rolle des alten Photons zu spielen“, so Ralph weiter.

Wenn man es genau nimmt, handelt es sich also nicht real um eine Zeitreise. Vielmehr wurde in diesem Versuch gezeigt, wie sich einzelne Partikel verhalten, wenn Sie in der Zeit reisen würden und auf sich selbst treffen. Immerhin kann die Simulation den Forschern in der Quantenphysik mehr Aufschluss über das Verhalten der Teilchen geben. Und auch wenn diese Studie die Welt sicher nicht verändern wird, ist sie Teil einer ganzen Reihe von kleinen bedeutenden Forschungsergebnissen, die auf die nächste große Entdeckung hinführen. Entscheidend ist vor allem, dass dieses Wissen auch anderen Forschern weltweit zur Verfügung gestellt wird. Wer weiß, vielleicht gibt es in der näheren Zukunft sogar einen neuen Denkansatz, der die Quantentheorie mit Einsteins Relativitätstheorie vereinen kann.

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