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Zeitreisen Ausflüge in Zukunft oder Vergangenheit sind theoretisch möglich...

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Alt 21.01.2010, 22:05   #1
Undine90
Gast
 
Beiträge: n/a
Standard Zeitreisen für Blonde

Hab leider nicht die Zeit mir hier alle Berichte über Zeitreisen durchzulesen. Kann mir vieleicht einmal jemand erklären wie das so funktioniert, theoretisch mein ich und was diese komischen Wurmlöcher damit zu tun haben?

Also wenn ich das mal kurz überschlage, dann ist Zeit eigentlich nur eine Maßeinheit für umgewandelte Energie oder sehe ich das falsch?

Beispiel : Die Energie der Sonne trifft auf die Blume, die Blume blüht auf, sie verwelkt und stirbt ab. Sagen wir mal das geschieht inerhalb von 2 Wochen. Wenn ich diesen kleinen Ausschnitt aus dem Weltgeschehen rückgänig machen möchte und die Zeit zurückdrehen will um diese 2 Wochen dann müßte ich doch mindestens die gleiche Energie aufbringen die bis dahin umgewandelt wurde oder sehe ich das falsch?

Jetzt kommen diese Wurmlöcher ins Spiel, laut Star Treck und Co hüpft mann in so ein Wurmloch rein und kommt zu einen früheren Zeitpunkt raus quasii als Abkürzung oder wie ist das zu verstehen?

Weiß hört sich irgendwie Mischuge an das ganze

Grüße U.P.
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Alt 22.01.2010, 10:06   #2
Sakslane
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Beiträge: 2.735
Standard

Also, zunächst einmal ist Zeit nicht mit Energie zu vergleichen. Beides sind grundverschiedene Dinge. Die Frage "Was ist Zeit?" ist gar nicht mal so einfach zu beantworten (und Gegenstand heutiger Forschung in der Physik). Es gibt sogar verschiedene Arten von Zeit:
  • Für uns im Alltag am bekanntesten ist die Eigenzeit. Das ist die Zeit, die man z.B. auf einer Stoppuhr ablesen kann, die man mit sich führt. Die Eigenzeit ist eine physikalische Zeit, denn mit dieser Zeit misst man auch den Ablauf physikalischer Prozesse, z.B. radioaktive Zerfälle, Schwingungen von Atomen etc.
  • Daneben gibt es aber auch noch die Koordinatenzeit. Diese ist, wie der Name schon sagt, eine Koordinate, genau wie die Koordinaten des Raumes. Die Weltzeit ("Greenwich Mean Time") kann man als solche Koordinatenzeit auffassen. Mit der Koordinatenzeit plus räumlichen Koordinaten kann man jedes Ereignis in Raum und Zeit festlegen, z.B. sich zu einem Treffen zu einer Zeit an einem Ort verabreden. Diese Zeit ist aber nicht physikalisch, d.h. für physikalische Vorgänge spielt es keine Rolle, wie man die Koordinatenzeit wählt.

In unserem Alltag sind beide Zeiten für gewöhnlich in so guter Übereinstimmung, dass wir sie gleichsetzen können. Im allgemeinen sind sie aber nicht gleich, z.B. wenn man schnell bewegte Beobachter hat, oder starke Gravitationsfelder. Dabei tritt der Effekt der Zeitdilatation auf, d.h. (Eigen-)Zeit vergeht nicht mehr für jeden Beobachter gleich schnell. Sie können also nicht mehr gemeinsame Koordinaten finden, die für beide mit der Eigenzeit übereinstimmen. Das macht sich z.B. bei den GPS-Satelliten bemerkbar, deren Uhren gegenüber denen auf der Erde geringfügig anders gehen, weil sie weiter von der Erde entfernt sind und sich nicht gerade langsam bewegen. Wenn man Zeitreisen verstehen will, ist diese Unterscheidung zwischen Eigenzeit und Koordinatenzeit sogar noch wichtiger.

Zunächst einmal muss man definieren, was eine Zeitreise eigentlich ist. Physikalisch betrachtet man als Zeitreisen solche "Reisen", bei denen man seine eigene Vergangenheit beeinflussen kann. Eine Reise in die Zukunft, aus der man nicht zurückkehrt, ist in diesem Sinne also keine Zeitreise. Betrachten wir zwei Ereignisse, A und B, wobei A in der Vergangenheit von B liegt. Daraus folgt bereits, dass A einen Einfluss auf B haben kann, das ist ja die ganz normale Zeitrichtung. Es gibt also gewissermaßen eine Kurve in der Raumzeit (also in Raum und Zeit), entlang derer ein Signal von A nach B gelangen kann, das diesen Einfluss überträgt. Eine solche Kurve bezeichnet man als zeitartig, weil entlang dieser Kurve eine positive Eigenzeit vergeht. Wenn man nun für die Zeitreise fordert, muss es eine weitere zeitartige Kurve von B nach A geben. Beide Kurven zusammen bilden also eine geschlossene Kurve, die beide Ereignisse A und B enthält. Zeitreisen sind also, physikalisch gesehen, nichts anderes als geschlossene, zeitartige Kurven. Diesen Begriff findet man durchgehend in der Fachliteratur zu diesem Thema.

Die Frage, ob Zeitreisen möglich sind, lässt sich also umformulieren in: Gibt es geschlossene, zeitartige Kurven? Und wenn ja, unter welchen Bedingungen gibt es sie?

Nehmen wir mal an, die Raumzeit wäre ein "Kasten", aufgespannt von Raum und (Koordinaten-)Zeit. (Diesen Kasten nennt man Minkowski-Raum.) Die zeitartigen Kurven in dieser Raumzeit verlaufen immer steiler als 45° in die zeitliche Richtung - diese 45° markieren die Lichtgeschwindigkeit. Da man sie nicht überschreiten kann, muss immer eine Mindestzeit vergehen, um eine bestimmte Strecke zurückzulegen. Genau das bedeutet es, dass diese Kurve "steil" sein muss: Man muss weit genug im (Koordinaten-)Zeitrichtung gehen, wenn man einen Schritt in Raumrichtung macht. Das hat eine wichtige Konsequenz: Man kann nicht wenden, man schreitet immer in der (Koordinaten-)Zeit voran. In dieser Raumzeit gibt es daher keine geschlossenen, zeitartigen Kurven.

Ein Beispiel für eine Raumzeit, in der es geschlossene, zeitartige Kurven gibt, ist das Gödel-Universum. Kurt Gödel hat sich überlegt, was passieren würde, wenn das Universum als ganzes um eine Achse rotieren würde. Die Materie würde dabei die Raumzeit "verdrillen" und dabei Raum und Zeit so verbiegen, dass es eine kreisförmige Kurve um die Rotationsachse herum zeitartig ist. Diese Kurve ist ein Kreis, also geschlossen. Wer sich auf dieser Kurve bewegt, trifft also irgendwann sein früheres Ich wieder. Ähnlich ist es übrigens bei schnell rotierenden schwarzen Löchern.

Ein anderes schönes Beispiel sind Wurmlöcher. Das sind "Tunnel" oder "Verbindungen" in der Raumzeit, die man sich am besten folgendermaßen vorstellt: Wir fangen mit dem Minkowski-Raum an, also einem "Kasten" aus Raum und Zeit. Den kann man sich vorstellen, wie die äußere Oberfläche eines (unendlich hohen) Glases: Die Zeitachse soll dabei auf den Glas nach oben zeigen, die Raumachse führt um das Glas herum. Zeitartige Kurven führen immer auf dem Glas nach oben, geschlossene Zeitartige Kurven gibt es daher nicht.

Im Gegensatz dazu ist eine Raumzeit mit Wurmloch vergleichbar mit einer (unendlich hohen) Tasse. Der Henkel ist das Wurmloch. Man kann in diesem Fall einfach an der Wand der Tasse nach oben gehen, oben auf den Henkel gehen, am Henkel wieder nach unten und dann zurück auf den alten Weg an der Wand der Tasse - schon hat man eine geschlossene, zeitartige Kurve.

Das setzt aber voraus, dass die Kurve am Henkel entlang ebenfalls zeitartig ist. Das gilt nicht für alle Arten von Wurmlöchern, es hängt von der Geometrie der Raumzeit ab. Wurmlöcher, bei denen die Kurven, die hindurchführen, zeitartig sind, bezeichnet man als zeitartige oder "traversierbare" (durchschreitbare) Wurmlöcher. Nur diese Wurmlöcher ermöglichen Zeitreisen - "raumartige" Wurmlöcher tun das nicht.

Also, fass wir zusammen: Zeitreisen sind physikalisch gesehen nichts anderes als geschlossene, zeitartige Kurven in der Raumzeit. Ob diese Kurven existieren oder nicht hängt nur von der Geometrie der Raumzeit ab. Eine Raumzeit, die Zeitreisen ermöglicht, braucht z.B. schnell rotierende Massen oder Wurmlöcher. Letztere sind Verbindungen in der Raumzeit.

Ich hoffe, das hilft dir weiter Um wirklich tief in die Materie einzusteigen, braucht man ein wenig mehr Relativitätstheorie, etwas Mathe und ein paar Diagramme...
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Alt 22.01.2010, 10:25   #3
Undine90
Gast
 
Beiträge: n/a
Standard

Danke für die ausführliche Antwort. Hab zwar noch nicht alles 100 Prozentig verstanden aber hab schon wieder einiges dazugelernt, worauf ich aufbauen kann.

Grüße U.P.
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