Der Weg in die Vergangenheit ist versperrt

Seit Albert Einstein 1916 seine Allgemeine Relativitätstheorie veröffentlichte, quälen Physiker sich mit der Frage herum, ob Zeitreisen möglich sind. Insbesondere Reisen in die Vergangenheit würden die eindeutige Reihenfolge von Ursache und Wirkung durcheinanderbringen und die gesamte Physik in Frage stellen. Mithilfe der Stringtheorie hat die Physikstudentin Lisa Dyson vom MIT in Cambridge jetzt einen Schutzschild entdeckt, der die Bildung von Regionen, in denen Zeitreisen möglich wären, verhindert. Das berichtet der New Scientist (Ausg. vom 20.09.).

Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie lässt Reisen in die Vergangenheit zu. Die Gleichungen seiner Theorie ermöglichen so genannte geschlossene zeitartige Kurven. Im dreidimensionalen Raum ist eine geschlossene Kurve nichts besonderes. Jeder, der morgens aus dem Haus geht und abends auf dem gleichen oder einem anderen Weg zurückkommt, ist solch einer Kurve gefolgt. Die Kurve ist geschlossen, weil man sich wieder da befindet, von wo man losgegangen ist.

In der vierdimensionalen Raumzeit bedeutet das Folgen einer geschlossenen zeitartigen Kurve aber nicht nur, dass man wieder am Ausgangsort ankommt, sondern dass man dort zu genau dem Zeitpunkt wieder ankommt, zu dem man losgegangen ist. In solch einer Kurve trifft man immer wieder auf seine eigene Vergangenheit, ähnlich wie in dem Kinofilm “Und täglich grüßt das Murmeltier”. Eine geschlossene zeitartige Kurve ist also nichts anderes als eine Zeitschleife.

Die meisten Physiker sind über diese Möglichkeit der Zeitreise nicht glücklich, weil sie das Kausalitätsprinzip über den Haufen wirft. In einem Universum, in dem Zeitreisen möglich sind, könnte es zu solch einer paradoxen Situation kommen, dass jemand seinen eigenen Vater umbringt, bevor dieser ihn gezeugt hat. Stephen Hawking wusste sich 1992 keinen anderen Rat, als die “Vermutung zum Schutz der zeitlichen Reihenfolge” zu formulieren. Salopp ausgedrückt hat er damit in etwa gesagt: Wenn es bisher auch niemand beweisen kann, Zeitschleifen gibt es nicht ? basta.

Lisa Dyson hat nun einen speziellen Fall untersucht, für den die Existenz von Zeitschleifen vorhergesagt wurde. Dabei handelt es sich um eine bestimmte Art von Schwarzem Loch, das “kranke” Raumzeitregionen erzeugt, wenn es schnell genug rotiert. Als “krank” bezeichnen Physiker Regionen, in denen es Zeitschleifen gibt.

Dabei gab Dyson sich aber nicht einfach mit der Berechnung des Verhaltens des fertigen Schwarzen Lochs zufrieden, sondern sie wollte wissen, was passiert, wenn solch ein Schwarzes Loch entsteht. Dazu bediente sie sich der Stringtheorie. Diese Theorie gilt als der aussichtsreichste Kandidat, alle physikalischen Kräfte einschließlich der Relativitätstheorie in einer gemeinsamen Theorie zu vereinen.

Das Ergebnis ihrer Berechnungen, die sie im e-Print-Archiv arXiv.org (hep-th/0302052) vorstellt: Kurz bevor das Schwarze Loch den kritischen Punkt überschreitet, ab dem sich die kranke Raumzeitregion bildet, entsteht ein “Zeitschutzhorizont”, der nicht von Gravitationswellen überschritten werden kann. Für die Entstehung der kranken Raumzeit wäre aber das Eindringen der Gravitationswellen erforderlich.

Axel Tillemans