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DAS WESEN DER ZEIT

 

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Was ist Zeit (1) Was ist Zeit (2) Zeit und Realität Zeitdilatation & Inertialsysteme
Der thermodynamische Zeitpfeil Der Augenblick Die "Geschwindigkeit der Zeit" Was ist denn nun "Zeit"?
Hutchinson-Gilford Syndrom Bilder eines Genies Definitionen für Zeit Wenn die Zeit entgleitet
Vergangenheit zurückgekehrt Der Sprung in die Zukunft Die verschwundene Wäscherei Die Zeit marschiert voran 
 

 

Was ist Zeit? (2)

Die Einsteinsche Relativitätstheorie beschreibt Raum und Zeit als ein untrennbar zusammengehöriges, gekrümmtes Gebilde. Schwere Objekte krümmen den Raum und verlangsamen den Zeitfluß, schnell bewegte Objekte unterliegen einem langsameren Zeitfluß als weniger schnell bewegte. Die Zeit verstreicht also nicht überall gleich schnell, wie wir ja bereits im ersten Teil dieses Beitrags festgestellt haben.
Stephen Hawking (Autor des Bestsellers "Eine kurze Geschichte der Zeit") folgert aus der Untrennbarkeit von Raum und Zeit weiter, daß ein Zeitfluß ohne Materie nicht vorstellbar sei. Diese Schlußfolgerung hört sich meiner Meinung nach plausibel an. Die Frage nach der Zeit als Maßstab für Veränderungen erübrigt sich ohne das Vorhandensein jeglicher Materie. Ohne Materie gäbe es keinen Grund zur Annahme der Existenz einer Zeit, da sie sich nicht bemerkbar machen könnte.

Die empfundene Zeit

Wir empfinden die Zeit ähnlich einem Fluß von Ereignissen, ohne welche sich die Frage nach dem Wesen der Zeit möglicherweise selbst erübrigen würde. Unser Empfinden beschränkt sich wohl auf die Gegenwart, und doch kann man sich die Existenz der Gegenwart nur schwer vorstellen. Denn wie lange dauert sie? Kaum ist sie da, ist sie auch schon zur Vergangenheit geworden. Sie ist eigentlich nie richtig hier, oder etwa doch? In der Forschung hat man dieses Phänomen näher untersucht. Die Untersuchungen lassen darauf schließen, daß Willkürhandlungen vorbewußt eingeleitet werden (ca. 250 ms vor der Bewußtwerdung) und erst während der Ausführung ins Bewußtsein gelangen. Dies läßt sich bei einer Vielzahl von Handlungen nachvollziehen. Weiterhin können durch künstliche Stimulation von Hirnregionen Handlungen ausgelöst werden, die später als selbst beabsichtige Handlung wahrgenommen werden. Es zeigt sich auch hier ein Widersatz von Empfinden und neurobiologischem Befund.
Vielleicht sollten wir uns noch näher mit Wahrnehmung und Kognition beschäftigen, wenn wir schon dabei sind, uns Gedanken über das Wesen "der erlebten Zeit" machen. Die Steuerung der bewußten Wahrnehmung wird erlernt und unterliegt einer Regelung über Parameter wie Aufmerksamkeit, Übung und Erwartung. Während der Verarbeitung werden Reize und Wahrnehmungen ständig bewertet und gefiltert. Nur die bedeutendsten Wahrnehmungen gelangen aus dem sensorischen Gedächtnis bis ins Kurzzeitgedächtnis (KZG), das eine Kapazität von nur 5-7 Informationen besitzt. Diese Informationen können jedoch aufgrund der Integrations- und Abstraktionsprozesse eine hohe Informationsdichte besitzen. Durch Wiederholung und elaborierte Verarbeitung im KZG können Informationen im Langzeitgedächtnis (LZG) gespeichert werden. Im LZG gespeicherte Informationen können mitunter lebenslang erhalten bleiben. Sie sind im Gegensatz zu den Informationen im KZG nicht in Engrammen (rückgekoppelten Nervenerregungen), sondern wahrscheinlich biochemisch abgelegt. Das LZG läßt sich in ein prozedurales Gedächtnis und ein deklaratives Gedächtnis unterteilen. Das prozedurale Gedächtnis speichert Informationen zu Bewegungsabläufen, Verhaltensmuster und umfaßt die kognitiven Fähigkeiten. Das deklarative Gedächtnis speichert Fakten- und Ereigniswissen und erlaubt einen schnellen, assoziativen Zugriff auf seine Inhalte. Willentlich kann man auf diese jedoch nur sehr begrenzt zugreifen.

Dimensionen

Trotz der großen Fortschritte der Wissenschaft im Bereich Neurobiologie, läßt es sich nicht erklären, warum wir die Zeit als eine Abfolge von Ereignissen im Rahmen der Gesetze der Kausalität (jede Wirkung hat seine Ursache) empfinden. Man könnte davon ausgehen, daß diese Empfindung verbindlich ist, um das Leben überhaupt erst zu ermöglichen. Könnten wir den Ablauf von Ereignissen nicht bestimmten Gesetzen zuordnen, wäre ein Überleben absolut undenkbar. Dies gilt natürlich für alle lebenden Organismen. Ohne diese Ordnung wäre es uns beispielsweise unmöglich, auf ein bestimmtes Ereignis zu reagieren. Auch könnten wir uns ohne die Existenz eines zeitlich geordneten Ablaufs der Dinge nicht an Vergangenes erinnern. Jegliches Leben wäre absolut ausgeschlossen. Letztendlich wissen wir nicht, warum in unserem Empfinden die Ursache eines Ereignisses seiner Wirkung immer vorauszugehen hat, doch wäre dem nicht so, würden wir wohl nicht existieren und könnten uns somit auch keine Gedanken darüber machen, warum es ist, wie es ist.

Wir betrachten die Zeit als vierte Dimension, unweigerlich in direktem Zusammenhang stehend mit den restlichen drei Dimensionen eines Raumes: Länge, Breite und Höhe. Wenn ich die genaue Position eines Teilchens bestimmen möchte, muß ich seine genaue räumliche, aber auch zeitliche Position beschreiben. Nur so kann eine klare Aussage darüber gemacht werden, wo sich ein Teilchen in einem System befindet. Ein interessantes, universelles und immer gegenwärtiges Gesetz ist dabei, daß sich die Position des Teilchens im Raum umso genauer feststellen läßt, je weniger man die Zeit dabei beachtet. Andersherum ist es genauso: Je genauer der Zeitpunkt ermittelt wird, umso weniger läßt sich eine Aussage über die Position des Teilchens im Raum treffen. Dieser Effekt wird von der Unschärferelation näher beschrieben.
Wieviele Dimensionen gibt es eigentlich? Wissenschaftler sprechen von 26 Dimensionen, doch bisher haben wir uns nur mit den ersten vier Dimensionen näher beschäftigt. Was hat es also mit den restlichen 22 Dimensionen auf sich? Bisher basteln Physiker nur an Theorien, in denen die Elementarteilchen sich als schwingende Superstrings in bis zu 26 Dimensionen entpuppen. Diese Theorie greift allerdings in die Quantenphysik ein, und läßt sich in unserem allgegenwärtigen Weltbild nicht ohne Eingriffe beschreiben. Man stelle sich eine Welt vor, in der sich ein Teilchen um 360 Grad dreht, und erst nach drei weiteren Drehungen sieht es wieder aus wie zu Beginn. Wir möchten das Teilchen von allen Seiten betrachten, doch sieht es, bei der ersten Seite wieder angelangt, noch nicht so aus wie zu Beginn. Solche und viele weitere Phänomene gibt es nur in der Quantenphysik. Doch zurück zu den Dimensionen. Alle überschüssigen Dimensionen haben sich, so die These der Wissenschaftler, bei der Entstehung des Universums "aufgerollt", so daß sie heute nicht mehr sichtbar sind - warum aber bleiben gerade vier Dimensionen übrig?

Der schwedische Physiker Max Tegmark glaubt, diese Frage beantworten zu können: Wir leben, so der Forscher, in der besten aller Welten: Nur in einem Kosmos mit drei räumlichen und einer zeitlichen Dimension können sich, so Tegmark, komplexe Strukturen bilden, nur dort kann Leben entstehen. Stabile Umlaufbahnen, also die Bildung von Atomen ebenso wie von Planetensystemen, sind nur in drei räumlichen Dimensionen möglich. Und bei einer weiteren Zeitrichtung würde jede Form der Vorhersagbarkeit verloren gehen: Nicht mehr Naturgesetze würden den Kosmos regieren, sondern das reine Chaos. Die Kausalität würde ihre Wirkung verlieren.


Entropie

Wie bereits im ersten Teil dieses Berichts erwähnt, gibt es aus wissenschaftlicher Sicht drei verschiedene Zeitpfeile: Den kosmologischen, den psychologischen und den thermodynamischen Zeitpfeil. Betrachten wir den thermodynamischen Zeitpfeil etwas näher (zu diesem Thema existiert inzwischen ein eigener Bericht auf dieser Homepage - siehe Übersicht). Man könnte auch sagen, er beschreibt den Grad der Entropie. Entropie ist das Maß für Unordnung in einem geschlossenen System. Nach dem Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik nimmt die Entropie, solange es in einem solchen System ein Temperaturgefälle gibt, immer zu. Ist das "Thermodynamische Gleichgewicht" erst einmal hergestellt, endet der Thermodynamische Zeitpfeil. Dieser Zustand stellt in einem gewissen Sinne wieder eine Ordnung dar. Was danach kommt, kann man nur vermuten. Doch solange das Universum expandiert, wird das Gesetz seine Gültigkeit behalten, daß jeder Vorgang, jede Aktion und jede Veränderung mehr Unordnung im System erzeugt als Ordnung. Die Wahrscheinlichkeit, daß ein geordnetes Kartenspiel, nachdem es gemischt wurde, noch geordneter ist als zuvor, ist praktisch null, weil es wesentlich mehr ungeordnete Zustände gibt, als geordnete. Um das Kartenspiel zu ordnen, muß in jedem Falle mehr Energie aufgebracht werden, als um es zu mischen. Ein weiteres Beispiel eines entropischen Vorgangs: Eine Sandkiste, in der sich in der einen Hälfte weißer, in der anderen Hälfte schwarzer Sand befindet. Ein Kind läuft nun Hunderte Male im Uhrzeigersinn durch die Sandkiste, bis der Sand vermischt und dessen Gesamteindruck grau ist. Nun läuft das Kind im Gegenuhrzeigersinn, wodurch der Ausgangszustand aber nicht mehr erreicht werden kann, sondern der graue Farbton noch gleichmäßiger wird. Was hier im Kleinen gilt, gilt auch für große Systeme, auch für den Kosmos. Es handelt sich dabei um ein universelles Gesetz. Diese Tatsache ist es, die sich der thermodynamische Zeitpfeil zunutze macht. Das Fortschreiten der Zeit bedeutet gleichzeitig auch, daß der Grad der Unordnung in irgendeiner Form zunimmt. Somit ist es die womöglich stärkste aller "Mächte", die es gibt. Jedes System ist davon betroffen. Die Entropie ist sozusagen im weiteren Sinne die unumkehrbare Veränderung eines geschlossenen Systems, die in letzter Konsequenz zu dessen Kollaps führt. Naturverschmutzung ist nichts anderes, und fast jeder Vorgang, der unsere Welt verändert, ist Teil der Entropie. Natürlich ist jeder von uns auch selbst davon betroffen. Und so müssen wir unbeholfen mit ansehen, wie unsere Leiden im Alter nicht gerade weniger, unsere Haut nicht straffer, und die Klarheit unserer Gedanken, oder schlichtweg unser Erinnerungsvermögen, nicht besser werden. Nichts ist für die Ewigkeit. Die Idee, daß bei einer Zeitreise in die Vergangenheit die Entropie gezwungen würde, wieder abzunehmen, erweist sich jedoch als Trugschluß. Im eigenen Körper (abgeschlossenes System) nimmt sie trotzdem zu, und die Veränderungen in der übrigen Welt können damit begründet werden, daß eine Zeitreise in jedem Falle einen "Wechsel des Systems" erfordert. Die Entropie schließt die Möglichkeit von Zeitreisen somit nicht aus.

M. Uhl

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