01.06.2003 · Das Verrinnen der Zeit sei eine Illusion, sagen viele und berufen sich dabei auf die moderne Physik - zu Unrecht, wie der Philosoph Tim Maudlin meint.
Von Ulf von RauchhauptMan stelle sich vor, auf einer Astronomentagung lege jemand eine Folie mit dem Satz "Die Erde ist eine Scheibe" auf den Projektor. So ähnlich muß es vielen der Physiker und Philosophen vorgekommen sein, die sich Ende vergangener Woche am Potsdamer Einstein-Forum zu einer Konferenz zum Thema "Zeit" trafen. War da an der Wand des Vortragssaales doch folgendes zu lesen: "Die absolute Zeit verfließt an sich und vermöge ihrer eigenen Natur gleichförmig und ohne Beziehung auf einen äußeren Gegenstand." Das Zitat stammt aus dem Gründungsdokument der mathematischen Physik, Isaak Newtons Philosophiae naturalis principia mathematica aus dem Jahr 1687. Ein ehrwürdiges Werk, aber gerade diese Stelle gilt heute als ausgesprochen anstößig. Nein, werden sich viele Tagungsteilnehmer gedacht haben, das kann er unmöglich ernst meinen.
Tim Maudlin meint es ernst. "Ich weiß, bei solchen Äußerungen drehen Philosophen gewöhnlich durch", sagt der Wissenschaftsphilosoph von der Rutgers University in New Jersey, "aber ich glaube in der Tat, daß Newton in einem Punkt recht hatte: Es ist ein fundamentales, irreduzibles Faktum der Struktur der Welt, daß die Zeit vergeht." Das Vergehen der Zeit ist für Maudlin eine Asymmetrie der Wirklichkeit, die sich von anderen Asymmetrien (etwa räumlichen wie der des Oben und Unten im Schwerefeld eines Planeten) dadurch unterscheidet, daß sie unumkehrbar ist: Zeit hat nur eine Richtung. Und diese Asymmetrie ist nach Maudlin fundamental, also nicht auf Naturgesetze oder philosophische Prinzipien rückführbar.
Kant und Newton
Damit legt sich der junge Professor nicht nur mit den meisten seiner Fachkollegen an, sondern mit fast allen Geistesgrößen, die je über die Zeit nachgedacht haben. So waren für Parmenides von Elea (etwa 515 bis 445 vor Christus) alle Veränderungen, die wir an der Welt und uns selber wahrnehmen, nur Schein. Aristoteles stellte die Realität des Wandels zwar nicht in Frage, hielt die Zeit aber für etwas Abgeleitetes: Ohne Dinge, die sich bewegen, gibt es keine Zeit. Unter Physikern dürfte diese Auffassung in der Form "Zeit ist das, was Uhren messen" auch heute vorherrschen, während Philosophen es meist mit Immanuel Kant halten. Der bewunderte Newton sehr, mochte aber auch nicht glauben, es könne Zeit "ohne Beziehung zu einem äußeren Gegenstand" geben. Bei Kant ist es unser Wahrnehmungsapparat, mit dem wir die Zeit in die Welt hineintragen.
Für Tim Maudlin ist keines dieser Konzepte zwingend. Und von den Einwänden, die gegen die Realität des Vergehens der Zeit gewöhnlich vorgebracht werden, sei keiner stichhaltig, sagt er - und begründete es in seinem Potsdamer Vortrag eindrucksvoll. Etliche beruhen sowieso auf Mißverständnissen. Etwa das Argument, Fließen sei doch eine Bewegung von etwas während eines Zeitabschnitts, weshalb ein Fließen der Zeit eine Art Zeit zweiter Ordnung voraussetze, die dann ihrerseits erklärt werden müsse. Aber es geht ja um Vergehen, nicht um Fließen oder Bewegen. "Flüsse fließen und Lokomotiven bewegen sich" sagt er, "aber eben nur, weil die Zeit vergeht."
Wider die Relativitätstheorie?
So sehr das einleuchtet, vielen erscheint die These deswegen falsch, weil sie glauben, sie widerspräche der modernen Physik. Tatsächlich erwies sich die Vorstellung einer an allen Orten simultan ablaufenden (und in diesem Sinne absoluten) Zeit als unvereinbar mit Einsteins Relativitätstheorie. Einstein konnte zeigen, daß der Zeitpunkt, an dem ein Beobachter etwa einen Blitz registriert, davon abhängt, mit welcher Geschwindigkeit er sich relativ zum Ort des Gewitters bewegt. Verschiedene Beobachter werden auf ihren mitgeführten Uhren daher für den Zeitpunkt des Blitzes verschiedene Uhrzeiten ablesen. Da aber kein Beobachter eine privilegierte Stellung hat (auch der nicht, der relativ zum Blitz ruht), ist es unmöglich zu sagen, wann es nun "wirklich" geblitzt habe.
Zudem kann die Zeit in der Relativitätstheorie mathematisch fast wie eine vierte Raumkoordinate behandelt und mit dem tatsächlichen Raum zur sogenannten Raumzeit zusammengefaßt werden. Dieser Umstand war nicht ohne Einfluß auf das Denken über die Zeit. Warum, so fragten sich manche, sollte man diese elegante mathematische Struktur nicht auch ontologisch ernst nehmen? Wenn schon der Gang der Zeit von den raumzeitlichen Umständen abhängt, in denen sich der Beobachter befindet - warum dann nicht gleich das Vergehen der Zeit als solches, die Unterscheidung von Vergangenheit und Zukunft, ganz in den Beobachter verlegen und, wie bei Parmenides, als Illusion begreifen? In etlichen populärwissenschaftlichen Publikationen wird so getan, als sei dies die einzige mit der Relativitätstheorie vereinbare Sicht der Dinge.
Die Richtung der Zeit
Doch Maudlin weist darauf hin, daß dies schlicht nicht der Fall ist. Auch bei Einstein hat die Zeit an jedem Punkt eine Richtung von der Vergangenheit in die Zukunft. Die Raumzeit ist überall "zeitlich orientierbar", was Relativitätstheoretiker in der Praxis dadurch berücksichtigen, daß sie Ereignisse mit einem Paar von Kegeln ausstatten: einem Vergangenheitskegel, der alle Raumzeitpunkte enthält, von denen aus das Ereignis beeinflußt werden konnte, und einem Zukunftskegel mit allen Punkten, die das Ereignis beeinflussen kann.
Leugnet man das Vergehen der Zeit, so bleibt es physikalisch rätselhaft, woher diese eigentümliche Gerichtetheit der Zeit kommt. Aus den fundamentalen Naturgesetzen, soweit die heute bekannt sind, läßt sie sich jedenfalls nicht herleiten. Deren Gleichungen schreiben nicht vor, in welche Richtung der Zeitparameter zu laufen hat. Sie reichen also nicht aus, um zu erklären, warum man viele physikalische Prozesse nur in eine Richtung ablaufen sieht. Solche sogenannten "Zeitpfeil"-Phänomene gibt es in allen Bereichen der Physik (siehe Abbildungen), und sie stellen die Forscher vor ein echtes Rätsel. Manche spekulieren, einer dieser Zeitpfeile könnte der Zeit die von uns beobachtete Richtung geben. Ein Kandidat wäre das Gesetz, wonach in abgeschlossenen Systemen die Unordnung nur gleich bleiben oder zunehmen kann - der sogenannte thermodynamische Zeitpfeil. Der ist für die vertrauten Prozesse von Alterung und Verfall verantwortlich, die uns das Fortschreiten der Zeit so augenfällig machen - warum also nicht darin das ontologisch Primäre sehen?
Warten auf die Weltformel
Doch umgekehrt wird ein Schuh daraus. Der thermodynamische Zeitpfeil ist nicht fundamental, sondern abgeleitet. Er ist ein statistisches Gesetz, das sich ergibt, wenn viele mikroskopische Komponenten (etwa Atome) den für sie gültigen fundamentalen, aber zeitsymmetrischen Gesetzen folgen - während die Zeit vergeht. Die Asymmetrie der Zeitrichtung von der Thermodynamik abzuleiten, hieße also genau das voraussetzen, was erklärt werden soll.
Der thermodynamische Zeitpfeil könnte die Folge einer fundamentalen Asymmetrie der Zeit sein. Für sich allein läßt er allerdings noch keinen Schluß auf die Richtigkeit von Maudlins These vom Vergehen der Zeit zu. Dieser Schluß wäre aber wohl zwingend, wenn es bezüglich der Zeit beim gegenwärtigen Stand der physikalischen Erkenntnis bliebe und das Universum außerdem einen Anfang hatte, in dem es einen Zustand minimaler Unordnung einnahm. Ob neue physikalische Theorien, insbesondere die heiß ersehnte Vereinigung von Quantenphysik und Gravitation (zuweilen "Weltformel" genannt), wesentlich neue Aussagen über die Natur der Zeit zulassen (so wie die Relativitätstheorie einst die absolute Gleichzeitigkeit widerlegte), muß abgewartet werden. Insofern betrachtet auch Maudlin seine Philosophie der Zeit als vorläufig.
Immerhin sieht es heute sehr danach aus, als hätte das Universum tatsächlich einen Anfang mit maximaler Ordnung. Alle Beobachtungen und empirisch überprüfbaren Theorien weisen darauf hin, daß der Kosmos seine Existenz vor etwa 14 Milliarden Jahren als ein extrem gleichförmiges Gebilde aus Energie und Raumzeit begann. Nach den Gesetzen der allgemeinen Relativitätstheorie dehnte sich die kosmische Raumzeit seither beständig aus, während seine Energie zu Materie geronn, die sich schließlich zu Galaxien und Sternen verklumpte. Das Ganze ist übrigens ein weiterer Zeitpfeil, und zwar der, von dem nicht wenige Physiker hoffen, er könnte sich einmal als "Meisterpfeil" erweisen, von dem sich alle andern Zeitpfeile ableiten. Dazu bedarf es aber vermutlich erst der "Weltformel".
Offene Frage der Zeitsymmetrie
Nun könnte diese Weltformel, anders als die bislang bekannten fundamentalen Naturgesetze, nicht zeitsymmetrisch sein. Für die Physiker wäre das Rätsel des Vergehens der Zeit damit vermutlich erledigt. Ob auch Maudlin zufrieden wäre, hängt von den Details der Weltformel ab. Doch bliebe auch für ihn wenig zu tun, wenn der resultierende Meisterpfeil dem quantenmechanischen Zeitpfeil ähnelte, dessen mathematische Struktur eine Zeitrichtung in Maudlins Sinne bereits voraussetzt.
Möglicherweise ist aber auch die Weltformel zeitsymmetrisch oder enthält überhaupt keinen Zeitparameter mehr - eine Variante, die viele Physiker heute bevorzugen, obwohl Weltformeln dieses Typs vermutlich bizarre kosmologischen Lösungen haben, etwa solche, bei denen Anfangs- und Endzustand des Universums identisch sind. Ein solches Universum müßte dann - entgegen den gegenwärtigen astronomischen Beobachtungen - seine Expansion irgendwann stoppen und sich wieder zusammenziehen. Da der Zeitpfeil eines solchen Universums durch die Dynamik seiner Ausdehnung gegeben wäre, halten es manche Verfechter solcher Theorien für möglich, daß die Uhren während des Kollapses rückwärts laufen. Für Maudlin stecken die Konsequenzen solcher Modelle allerdings noch voller Ungereimtheiten: "Wenn so ein Universum sich zusammenzieht, kippt dann auch der thermodynamische Zeitpfeil plötzlich um? Aber woher sollen die lokalen Systeme wissen, daß die Kontraktion begonnen hat?"
"allgemeinste Untersuchung dessen, was existiert"
Physiker werden Maudlin deswegen mangelnde Phantasie vorwerfen. Und manche mögen ihn auch eines quasireaktionären Festhaltens an Begriffen bezichtigen, die einer von der modernen Physik als Spezialfall entlarvten Anschauungswelt entstammen - wie zum Beispiel Newtons absolut für sich hinfließende Zeit. Doch damit verkennen sie vielleicht seine Aufgabe als Philosoph. Maudlins Metier ist die Ontologie, die, wie er es nennt, "allgemeinste Untersuchung dessen, was existiert". Hier kann es gerechtfertigt sein, auf die Bedeutung von Konzepten hinzuweisen, deren Abschaffung nicht nur physikalisch unnötig ist - und hier hat ihm zumindest in Potsdam niemand widersprochen -, sondern ohne die wir unsere Welt schlechterdings nicht verstehen können, weder in den Tagen Newtons noch im Zeitalter der Quantengravitation. Ob wir daraus den Schluß ziehen wollen, daß sie der Welt in einem absoluten Sinne zukommen müssen, ist eine Sache des philosophischen Instinkts, vielleicht des Glaubens, aber nicht mehr der Wissenschaft.
Ulf von Rauchhaupt Jahrgang 1964, verantwortlich für das Ressort „Wissenschaft“ der Frankfurter Allgemeinen Sonntagszeitung.
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