Wissenschaftler der US-amerikanischen Universität Queensland haben vor kurzem bewiesen, dass Zeitreisen in sich konsistent und logisch sein können. Das ist zumindest das Ergebnis einer Arbeit, die in der Fachzeitschrift „Classical and Quantum Gravity“ veröffentlicht wurde.
Für den interessierten oder euphorischen Leser gilt allerdings zu bemerken, dass es sich um einen rein mathematischen Beweis in einem bestimmten nicht der Realität entsprechenden Framework handelt, dem sogenannten „Gödel-Universum“. Man sollte die Ergebnisse also mit einer gewissen Vorsicht interpretieren. Die Forscher erkennen selbst an, dass noch untersucht werden muss, ob diese auch auf das real existierende Universum übertragen werden können.
Das höchst eigenartige Gödel-Universum
Der Gödel-Kosmos ist ein Modell eines rotierenden Universums, in dem Raum und Zeit so stark verdreht sind, dass sich Vergangenheit und Zukunft teilweise überschneiden. Unter Berücksichtigung von Albert Einsteins Theorien ist es möglich, in einem so beschaffenen Kosmos eine Zeitreise zu beschreiben. Hierzu führte der berühmte Mathematiker Kurt Gödel das Konzept der geschlossenen Zeitkurve ein. So wird eine Zeitschleife bezeichnet, die sich zirkulär durch die Raumzeit bewegt, um am Ende wieder genau am Anfang zu landen. Geschlossene Zeitkurven (im englischen „closed time curves“) bilden auch die Basis des Papers.
Verliefe unser Leben entlang einer solchen Kurve, würden wir irgendwann in unsere Vergangenheit zurückkehren, obwohl wir uns in unserer Eigenzeit nur vorwärts Richtung Zukunft bewegen. Nur was ist das für eine Vergangenheit, in die man da reisen würde – die ergo noch vor uns liegt, also noch gar nicht vergangen ist? Wie nimmt man als Mensch eine endlose Zeitschleife wahr? Gödel hat ein Universum erdacht, in welchem die Zeit keinen objektiven Verlauf mehr hat, es gibt noch nicht mal eine klar definierte Zeitrichtung. Die Zeit wäre dann eine bloße Illusion. Gödel zufolge könnten diese Gedanken in gewisser Weise auch auf unsere Welt (mit einer absoluten Zeit) übertragen werden.
Zeitreisen sind möglich, nicht aber eine Änderung der Gegenwart
Auch unter diesen Einschränkungen sind die Resultate des Papers bahnbrechend, wie auch die überschwänglichen Worte des Betreuers Dr. Fabio Costa andeuten: „Die Mathematik ist stimmig – und die Resultate sind der Stoff, aus dem Science-Fiction gemacht wird.“
Es gibt aber einen Haken: Die beliebte Science-Fiction-Fantasie einer Reise in die Vergangenheit, welche die Zukunft – und damit die Gegenwart, aus der man doch gerade in die Vergangenheit gereist ist – beeinflussen kann, bleibt eine Fantasie. Die Zukunft ist determiniert und lässt sich scheinbar nicht verändern.
Der Autor Germain Tobar ist dennoch fasziniert von seinen Ergebnissen: „Wir haben gezeigt, dass Zeitreisen mit Zeitreisenden, die Handlungsfreiheit besitzen, Sinn ergeben können, ohne dass es zu logischen Widersprüchen kommt.“ Das erklärt er folgendermaßen: „Wenn multiple lokale Regionen in Gegenwart einer Zeitschleife miteinander kommunizieren, gibt es eine Reihe von Szenarien, die dem Akteur alle Handlungsfreiheit geben, ohne dass logische Inkonsistenzen wie das Großvaterparadoxon auftreten“.
Ständige Neuordnung der Ereignisse
Den Kalkulationen der Wissenschaftler zufolge ist ein kausales Paradoxon also nicht denkbar. Tobar führt das gegenüber dem Portal IFLScience so aus: „Zeitreisen können Sinn ergeben, aber es könnte bestimmte Hindernisse und Komplikationen geben. Eine Möglichkeit wäre, dass sich Ereignisse allem anpassen, was ein Paradoxon verursachen kann, so dass es gar nicht erst zu einem Paradoxon kommt.“ Anders ausgedrückt: Alle Veränderungen in der Vergangenheit würden durch nachfolgende Ereignisse quasi „korrigiert“ werden. Die Ereignisse rekalibrieren sich laufend so, dass es keine logischen Widersprüche, keine Zeit-Anomalien geben kann.
Ein solcher logischer Widerspruch läge vor, wenn man in die Vergangenheit reist, dort den Forscher, der die Zeitreise-Maschine erfunden hat, umbringt und somit die eigene Existenz (die ja auf die Zeitmaschine angewiesen ist, um überhaupt an diesen Punkt zu reisen und diese Tat begehen zu können) ad absurdum führt.
Übertragen auf dieses Beispiel würde laut Tobar Folgendes passieren: Der Versuch, den Erfinder zu töten, würde durch eine vorangegangene Handlung (zum Beispiel die Suche nach seinem Aufenthaltsort) in einer solchen Weise konterkariert, dass es gar nicht zur Tat kommen kann. Oder aber jemand anderes baut dann die Zeitmaschine zu Ende, möglicherweise auch der Zeitreisende selbst. Die Vergangenheit kann man aus einer gewissen Perspektive heraus also schon beeinflussen, aber man kann sie nicht so ändern, dass es einen kausalen Einfluss auf die Gegenwart beziehungsweise Zukunft hat – dafür sorgt eine ständige Neuordnung der Ereignisse.
Der Versuch, ein Paradoxon zu kreieren, muss immer scheitern. „Die Ereignisse werden sich immer so anpassen, dass es keine Inkonsistenzen gibt“, so Tobar. Das ist tatsächlich die Art von Stoff, von dem sich die Schöpfer bekannter Science-Fiction-Werke nur zu gerne inspirieren lassen.
Ein Zeitreise-Film ohne Logikfehler
Der erste bekannte Zeitreise-Roman „Die Zeitmaschine“ von H.G. Wells erschien 1895. Der angebliche Zeitreisende ist hier ein schrulliger Forscher, welcher sein Geheimnis zu Beginn des Buches mit einer ausgewählten Runde aus Freunden und Bekannten teilt.
Die halten ihn für verrückt, werden aber aufgrund einiger Indizienbeweise neugierig. Unter anderem erklärt der Forscher, man würde die Zeitmaschine, die sich ja in der Zeit bewegt, im Laufe ihrer Reise an jedem beliebigen Zeitpunkt für einen Bruchteil einer Millisekunde tatsächlich sehen können. Leider würde das aber die menschliche Wahrnehmungskraft übersteigen. Doch als Beweis für die Wahrheit seiner Aussagen hat er ein Bild parat. Er macht sich an eine Praxisdemonstration, die ihn dann unbeabsichtigt auf eine Odyssey bis zum Verglühen der Erde (Milliarden von Jahren in der Zukunft) katapultiert.
Seitdem hat sich in der Science-Fiction viel getan und insbesondere das Medium Film hat die Idee der Zeitreise stets gerne aufgegriffen und erweitert. Besonders gerne thematisieren die Drehbuchschreiber, wie sich (kausale) Vergangenheits-Handlungen des Zeitreisenden in der dann veränderten Zukunft auswirken. Ganz ohne logische Brüche klappt das selten, aber es gibt Ausnahmen. Eine davon ist der 2004 erschienene „Primer“ – eine Independent-Produktion des studierten Mathematikers Shane Carruth. (SPOILERWARNUNG: Im Folgenden werden zwar keine Details der Handlung, aber einige grundlegende Aspekte des Films vorweggenommen.)
Die zentrale Frage bei Zeitreise-Geschichten ist immer die, wie die Zeit in der Logik des Werkes beschaffen ist. Gibt es nur eine absolute, stringente Zeitdimension, nur einen linearen Zeitstrahl? In diesem Fall ergeben sich paradoxe und theoretisch endlose Schleifen, welche die Auswirkungen der Zeitreise schon in der Gegenwart (aus der die Zeitreisenden in die Vergangenheit gereist sind) abbilden müssen. Das bedeutet, die Zukunft ist determiniert.
Wer sein Framework liberaler aufstellt, der muss erklären, wie Zeitreisen in die Vergangenheit einen Einfluss auf die Gegenwart haben können, ohne dass kausale Handlungen zum Beispiel die Zeitreise selbst unmöglich machen würden. Häufig geschieht dies, indem man Ideen aus der Viele-Welten-Theorie (auch Multiversum-Theorie genannt) aufgreift.
Jede (kausale) Handlung des Zeitreisenden in der Vergangenheit löst dann einen neuen Zeitstrahl aus, der ab diesem Zeitpunkt unabhängig zu dem Zeitstrahl verläuft, aus dem der Zeitreisende ursprünglich stammt. Mit jeder noch so kleinen Veränderung der Vergangenheit wird ein neuer Zeitstrang ausgelöst. Folglich muss es – bei einer Existenz von Zeitmaschinen – unendlich viele parallel existierende Zeitstränge geben. In diesem Sinne schafft sich der Zeitreisende seine Zukunft selbst, diese ist also nicht determiniert.
Folgenloser Bruch der Symmetrie
Primer folgt grundsätzlich der Konzeption eines absoluten, stringenten, stets linear verlaufenden Zeitstrahls, fügt aber eine relative Komponente hinzu. Durch das Reisen in der Zeit laufen für einen bestimmten Zeitpunkt mehrere Zeitstränge derselben Person parallel zueinander, und zwar für das Zeitintervall vom Verlassen der Zeitmaschine des „Zukunft-Selbst“ bis zum Starten der Zeitreise durch das „Vergangenheit-Selbst“. In diesem Zeitraum können verschiedene Inkarnationen des Zeitreisenden aufeinandertreffen. In diesem Zeitraum sind auch kausale Handlungen möglich. Die folgende Abbildung zeigt die Zeitreise-Logik des Films sehr anschaulich.
Hier weicht Primer über das Konzept der sich temporär parallel überlappenden Zeitstrahlen von Genrekonventionen ab und verlässt die Idee einer sich selbst regulierenden Zeit, wie sie in der Arbeit von Tobar beschrieben wird. Wenn eine Handlung des Zeitreisenden einer Handlung der parallel existierenden Version derselben Person widerspricht, dann löst dies keine übergeordneten Probleme oder Widersprüche aus. Die Symmetrie ist gebrochen, aber es hat keinerlei Auswirkungen.
Im Laufe des Films kommt es dann auch zu zahlreichen kausalen Handlungen, die aufgrund unvorhersehbarer Konsequenzen vermieden werden sollten. Das verschärft natürlich die Probleme der Protagonisten und die Komplexität der Handlung exponentiell. An dieser Stelle soll es genug sein und den Lesern der grandiose Film dringlichst zum Selbststudium empfohlen werden.
Das Kausalitätsprinzip kann nicht verletzt werden
Wenn es um die Umsetzung von Zeitreisen angeht wird es in der Science-Fiction deutlich dünner. Die Mechaniken werden häufig gar nicht erklärt und die mannigfaltigen Zeitmaschinen existieren meistens einfach. Von aufregenden Zeitreise-Konzepten aus der Science-Fiction deshalb zur etwas schnöderen Theorie.
Das Kausalitätsprinzip verknüpft die Abfolge aufeinander folgender Ereignisse und Zustände untrennbar mit einem stringent linear ausgerichteten Zeitverlauf, oder auf Deutsch: Die Kette aus Ursachen und zeitlich späteren Wirkungen darf niemals abreißen. Und weil alle Ereignisse in Raum und Zeit durch Kausalketten miteinander verknüpft sind, dürften Zeitreisen in der Realität diesem fundamentalen Naturgesetz nicht widersprechen.
Das oben beschriebene Gödel-Universum ist ein Framework, welches das Kausalitätsprinzip im Prinzip aushebelt. Im Rahmen einer geschlossenen Zeitkurve kann ein Zukunftsereignis die Ursache eines vergangenen Ereignisses sein. Dann sind auch Zeitreisen in die Vergangenheit problemlos möglich.
Andere Ansätze zu Zeitreisen finden sich in Mathematik und Physik aber kaum, was beweist, wie stark das Kausalitätsprinzip dem Zeitreise-Gedanken im Wege steht.
Erfahren Sie im zweiten Teil mehr über praktische Aspekte der Zeitreise: Wie könnten Raumfahrer überhaupt in die Vergangenheit reisen und welche technischen Probleme würden dabei auftreten?
