Im Jahr 2009 veranstaltete der britische Physiker Stephen Hawking eine Party für Zeitreisende – die Wendung war, dass er die Einladungen ein Jahr später verschickte. (Keine Gäste erschienen.)
Eine Reise in die Vergangenheit ist wahrscheinlich unmöglich. Selbst wenn es möglich wäre, haben Hawking und andere argumentiert, dass Sie niemals zurückreisen könnten, bevor Ihre Zeitmaschine gebaut wurde.
Aber in die Zukunft reisen? Das ist eine andere Geschichte.
Natürlich sind wir alle Zeitreisende, da wir im Strom der Zeit, von der Vergangenheit in die Zukunft, mit einer Geschwindigkeit von einer Stunde pro Stunde mitgerissen werden.
Aber wie bei einem Fluss fließt die Strömung an verschiedenen Orten mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Die Wissenschaft, wie wir sie kennen, ermöglicht verschiedene Methoden, um den schnellen Weg in die Zukunft zu gehen. Hier ist ein Überblick.
Geschwindigkeit
Dies ist der einfachste und praktischste Weg, um in die ferne Zukunft zu gelangen – gehen Sie sehr schnell.
Nach Einsteins spezieller Relativitätstheorie verlangsamt sich die Zeit für Sie relativ zur Außenwelt, wenn Sie mit Geschwindigkeiten reisen, die sich der Lichtgeschwindigkeit nähern.
Dies ist nicht nur eine Vermutung oder ein Gedankenexperiment – es wurde gemessen. Mit zwei Atomuhren (eine in einem Düsenflugzeug geflogen, die andere stationär auf der Erde) haben Physiker gezeigt, dass eine fliegende Uhr aufgrund ihrer Geschwindigkeit langsamer tickt.
Im Falle des Flugzeugs ist der Effekt winzig. Aber wenn Sie in einem Raumschiff wären, das mit 90% der Lichtgeschwindigkeit reist, würden Sie erleben, dass die Zeit etwa 2,6 Mal langsamer vergeht als auf der Erde.
Und je näher man der Lichtgeschwindigkeit kommt, desto extremer wird die Zeitreise.
Die höchsten Geschwindigkeiten, die durch menschliche Technologie erreicht werden, sind wahrscheinlich die Protonen, die mit 99,9999991% der Lichtgeschwindigkeit um den Large Hadron Collider sausen. Mit Hilfe der speziellen Relativitätstheorie können wir berechnen, dass eine Sekunde für das Proton 27.777.778 Sekunden oder etwa 11 Monate für uns entspricht.
Erstaunlicherweise müssen Teilchenphysiker diese Zeitdilatation berücksichtigen, wenn sie es mit zerfallenden Teilchen zu tun haben. Im Labor zerfallen Myonenteilchen typischerweise in 2,2 Mikrosekunden. Aber sich schnell bewegende Myonen, wie sie entstehen, wenn kosmische Strahlen auf die obere Atmosphäre treffen, brauchen 10 Mal länger, um sich aufzulösen.
Gravity
Die nächste Methode ist ebenfalls von Einstein inspiriert. Nach seiner allgemeinen Relativitätstheorie bewegt sich die Zeit umso langsamer, je stärker die Schwerkraft ist.
Wenn Sie sich beispielsweise dem Erdmittelpunkt nähern, nimmt die Stärke der Schwerkraft zu. Die Zeit läuft für deine Füße langsamer als für deinen Kopf.
Auch dieser Effekt wurde gemessen. Im Jahr 2010 stellten Physiker des US-amerikanischen National Institute of Standards and Technology (NIST) zwei Atomuhren in Regale, eine 33 Zentimeter über der anderen, und maßen den Unterschied in ihrer Tickrate. Der untere tickte langsamer, weil er eine etwas stärkere Schwerkraft spürt.
Um in die ferne Zukunft zu reisen, brauchen wir nur eine Region mit extrem starker Schwerkraft, wie ein Schwarzes Loch. Je näher Sie dem Ereignishorizont kommen, desto langsamer bewegt sich die Zeit – aber es ist ein riskantes Geschäft, die Grenze zu überschreiten und Sie können niemals entkommen.
Und wie auch immer, der Effekt ist nicht so stark, also ist es wahrscheinlich nicht die Reise wert.
Angenommen, Sie hätten die Technologie, um die großen Entfernungen zurückzulegen, um ein Schwarzes Loch zu erreichen (das nächste ist etwa 3.000 Lichtjahre entfernt), wäre die Zeitdilatation durch Reisen weitaus größer als jede Zeitdilatation durch Umkreisen des Schwarzen Lochs selbst.
(Die im Film Interstellar beschriebene Situation, in der eine Stunde auf einem Planeten in der Nähe eines Schwarzen Lochs sieben Jahren auf der Erde entspricht, ist laut Kip Thorne, dem wissenschaftlichen Berater des Films, so extrem, dass sie in unserem Universum unmöglich ist.)
Das Verblüffendste ist vielleicht, dass GPS-Systeme Zeitdilatationseffekte berücksichtigen müssen (sowohl aufgrund der Geschwindigkeit der Satelliten als auch aufgrund der Schwerkraft, die sie fühlen), um zu funktionieren. Ohne diese Korrekturen wäre die GPS-Funktion Ihres Telefons nicht in der Lage, Ihren Standort auf der Erde auf wenige Kilometer genau zu bestimmen.
Suspended Animation
Eine andere Möglichkeit, in die Zukunft zu reisen, könnte darin bestehen, Ihre Wahrnehmung der Zeit zu verlangsamen, indem Sie Ihre körperlichen Prozesse verlangsamen oder stoppen und sie später neu starten.
Bakteriensporen können Millionen von Jahren in einem Zustand schwebender Animation leben, bis die richtigen Bedingungen für Temperatur, Feuchtigkeit und Nahrung ihren Stoffwechsel wieder in Gang setzen. Einige Säugetiere, wie Bären und Eichhörnchen, können ihren Stoffwechsel während des Winterschlafs verlangsamen und den Bedarf ihrer Zellen an Nahrung und Sauerstoff drastisch reduzieren.
Könnten Menschen jemals dasselbe tun?
Obwohl das vollständige Stoppen des Stoffwechsels wahrscheinlich weit über unsere derzeitige Technologie hinausgeht, arbeiten einige Wissenschaftler daran, einen kurzfristigen Winterschlaf zu induzieren, der mindestens einige Stunden dauert. Dies könnte gerade genug Zeit sein, um eine Person durch einen medizinischen Notfall, wie einen Herzstillstand, zu bringen, bevor sie das Krankenhaus erreichen kann.
Im Jahr 2005 zeigten amerikanische Wissenschaftler eine Möglichkeit, den Stoffwechsel von Mäusen (die keinen Winterschlaf halten) zu verlangsamen, indem sie sie winzigen Dosen Schwefelwasserstoff aussetzten, der an dieselben Zellrezeptoren wie Sauerstoff bindet. Die Kernkörpertemperatur der Mäuse sank auf 13 ° C und der Stoffwechsel sank um das 10-fache. Nach sechs Stunden konnten die Mäuse ohne negative Auswirkungen reanimiert werden.
Leider waren ähnliche Experimente an Schafen und Schweinen nicht erfolgreich, was darauf hindeutet, dass die Methode bei größeren Tieren möglicherweise nicht funktioniert.
Eine andere Methode, die einen hypothermischen Winterschlaf induziert, indem das Blut durch eine kalte Salzlösung ersetzt wird, hat an Schweinen gearbeitet und wird derzeit in Pittsburgh an Menschen klinisch getestet.
Wurmlöcher
Die allgemeine Relativitätstheorie ermöglicht auch Abkürzungen durch die Raumzeit, sogenannte Wurmlöcher, die Entfernungen von einer Milliarde Lichtjahren oder mehr oder verschiedene Zeitpunkte überbrücken können.
Viele Physiker, darunter Stephen Hawking, glauben, dass Wurmlöcher ständig auf der Quantenskala auftauchen und wieder verschwinden, weit kleiner als Atome. Der Trick wäre, einen zu fangen und auf menschliche Skalen aufzublasen – eine Leistung, die eine riesige Menge an Energie erfordern würde, die aber theoretisch möglich sein könnte.
Versuche, dies so oder so zu beweisen, sind letztendlich an der Inkompatibilität zwischen allgemeiner Relativitätstheorie und Quantenmechanik gescheitert.
Verwendung von Licht
Eine andere Idee des amerikanischen Physikers Ron Mallet besteht darin, einen rotierenden Lichtzylinder zu verwenden, um die Raumzeit zu verdrehen. Alles, was in den wirbelnden Zylinder fällt, könnte theoretisch im Raum und in der Zeit herumgeschleppt werden, ähnlich wie eine Blase auf Ihrem Kaffee herumläuft, nachdem Sie ihn mit einem Löffel gewirbelt haben.
Mallet zufolge könnte die richtige Geometrie zu Zeitreisen in die Vergangenheit und in die Zukunft führen.
Seit der Veröffentlichung seiner Theorie im Jahr 2000 versucht Mallet, die Mittel für ein Proof-of-Concept-Experiment aufzubringen, bei dem Neutronen durch eine kreisförmige Anordnung von sich drehenden Lasern fallen gelassen werden.
Seine Ideen haben den Rest der Physikgemeinschaft jedoch nicht gepackt, wobei andere argumentieren, dass eine der Annahmen seines Grundmodells von einer Singularität geplagt wird, die Physik ist – sprich für „es ist unmöglich“.