Physik ohne Zeit

Ich habe einmal von einem Science-Fiction-Szenario gelesen, in dem auf einem Planeten die Entfernung von einem bestimmten Zentrum die Zeit war. Das Leben in diesem Format wuchs von der Mitte aus in die Höhe, bekam Konturen von bestimmter Höhe und wurde beim Tod flach. Das Bewusstsein dieser Wesenheiten hatte die Zeit, die durch ihre Veränderungen definiert war, aber die Menschen sahen nur eine abgeschlossene, konturierte Landschaft, die sich in menschlichen Begriffen nicht veränderte.

Wir Menschen definieren Zeit durch Veränderungen. Die dreidimensionalen Konturen in unserer Umgebung, beschrieben durch dx/dy, dy/dz, dz/dx usw. ändern ihre Werte. Diese Veränderungen zwingen uns, die Zeit zu definieren. Die Sonnenbewegung, Tag und Nacht, das sind geometrische Änderungen in Konturen, die invariant wären, wenn t=konstant wäre. Im Gegensatz zum hypothetischen Planeten über unserer vierten Dimension hat die Zeit eine kompliziertere Algebra, aber das Konzept ist dasselbe.

Physik ohne Zeit wäre nur dreidimensionale Geometrie, unveränderlich, und es ist offensichtlich, dass nur dreidimensionale Geometrie nicht einmal die einfachsten Phänomene beschreibt, die wir beobachten, zum Beispiel einen fallenden Apfel.

Ohne Zeit ist keine vollständige Formulierung der Physik möglich. Um physikalisch zu sein, muss eine Formulierung das beobachtbare Universum erklären und vorhersagen, dessen grundlegendes Merkmal die Zeit ist. In einer zeitlosen Formulierung können sich keine Mengen ändern und keine Ereignisse verursachen oder verursacht werden. Da wir überwiegend feststellen, dass sich Größen ändern und Ereignisse kausale Beziehungen zueinander haben, ist eine rein zeitlose Formulierung unphysikalisch.

Wir kennen Teilchen, die außerhalb der Zeit existieren: Photonen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen, sehen ihren Weg (und ihre Lebensdauer) relativistisch auf einen Punkt (und einen Augenblick ohne Dauer) zusammengezogen. Es muss natürlich mathematisch möglich sein, zu beschreiben, was mit einem Photon in seinem eigenen Ruhesystem passiert.

Wir wissen nur nicht wie: Allein die Änderung unseres Bezugsrahmens führt zu dem Problem, dass alles auf dem Weg des Photons am selben Punkt erscheint, der einzige, den das Photon jemals gesehen hat (in seinem Ruhesystem). Wir können nicht genügend Informationen in einen einzelnen Punkt quetschen, damit dies so funktioniert, wie es die Relativitätstheorie vorschlägt, mit den bekannten Gesetzen der Physik.

Wenn wir entdecken könnten, wie die bekannten Gesetze der Physik (oder vielleicht unsere Lorentz-Transformation oder vielleicht unsere Vorstellung von Raumzeit) erweitert werden müssten, um die bekannte Physik aus der Sicht eines Photons zu beschreiben, hätten wir eine Beschreibung außerhalb der Zeit, und also zumindest oberflächlich zeitfrei.