Ég pikkaði saman grein á þýsku fyrir annað tilefni, en hún er eflaust skemmtiefni fyrir sammengi vísinda- og heimspekisinnaðra huga og þýskunema. Ef einhver orð eða frasar vefjast fyrir ykkur bendi ég á hina stórgóðu orðabók dict.cc. Ég firri mig allri ábyrgð af skaða sem gæti valdist vegna rangt staðsettra komma og skorts á hástöfum.

Leise aber unaufhaltsam treibt sie vor, und hinterlässt eine unwiederbringliche Welt: Zeit. Ihre Beschreibung ist schon siet Jahrhunderten ein Rätzel. Augustinus von Hippo sagte schon in Confessiones, “Was also ist »Zeit«? Wenn mich niemand danach fragt, weiß ich es; will ich es einem Fragenden erklären, weiß ich es nicht.” Lass uns mal sehen ob die Physik des 21. Jahrhunderts mehr Erfolg hat als die Theologie des fünften dabei, diese Frage zu beantworten.

Fangen wir mal mit dem alltäglichem Leben an. Manchmal empfinden wir, das die Zeit langsamer vergeht als sonst. Dies geschieht oft wenn wir Langeweile haben. Im gleichförmigem Trubel in der U-Bahn-Station, im leerem Wartezimmer beim Zahnarzt, oder in langweiligen Gesprächen wo wir nichts mehr wahrnehmen. Im Kopf wandern Gedanken, und wir hoffen das es bald zum Ende kommt. Was aber wirklich passiert ist das wir eine ganze Menge wahrnehmen in allen Fällen, nur innerlich. Im Kopf ist viel passiert, nur ausserhalb nicht.

Dasselbe Phänomen macht sich bemerkbar wenn wir uns Uhren anschauen. Die müssten uns allerdings etwas sagen über die Eigenschaften der Zeit!Eine Uhr ist grundsätzlich ein Apparatus der mit regelmässiger Frequenz tickt. Regelmässig im Vergleich zu was? Naja, mit so vielem wie möglich. Anfangs an benutzten Menschen die Sonne, den Mond und die Sterne um die Zeit in Jahre, Monate und Tage aufzubrechen. Später gab es Sanduhren, Wasseruhren und schlussendlich Quarzuhren. Alle diese Systeme haben es gemeinsam das die aus enorm vielen Teilen zusammengesetzt sind. Die Erde und die Sonne bestehen aus Trillionen von Trillionen von Trillionen von Elementarpartikeln, und jede davon übt eine Gravitationskraft auf die anderen aus, und jede davon hat Momentum in irgend eine Richtung. Offenbar haben die der Erde durchschnittlich Momentum senkrecht auf die Richtung zur Sonne, und in ungefär dieselbe Richtung. Die Sandpartikel in der Sanduhr sind auch zahlreich, sowie die Wassermoleküle in der Wasseruhr, und die Silicumdioxidmoleküle im Quarzkristall, die wie eine Stimmgabel schwingen und dabei elektrische Pulse abgeben. Dieser Verlass auf grosse Zahlen von Partikeln deutet auf Statistik. Wenn wir uns die Natur vorstellen als ein Gewirr von unterschiedlichen und sich ständig verändernden Rhythmen, dann muss ein gleichmässiger Rhytmus auf Durchschnittswerten von möglichst vielen Teilen bauen.

Dabei stossen wir auf ein interessantes Phänomen. Temperatur hat ihren Ursprung in der Geschwindigkeit von Molekülen. Wenn die Luft heisser wird, so bewegen sich und zittern ihre Moleküle schneller. Die prallen fester auf die Moleküle unserer Haut, die dann auch schneller zittern, auf die Oberfläche der Nerven treffen, die Signale zum Hirn schicken, das dann ein Pflaster (oder eine Limonade) verlangt. Wenn alles schneller geschiet, läuft die Zeit dann auch schneller? Läuft die Zeit langsamer im Kühlschrank (oder in Island) als auf den Bahamas?

Die grundliegende Frage ist, passiert etwas zwischen den Kollisionen? Kann etwas passieren zu einem stillstehendem Elementarteilchen was man als ein Zeitfortschritt bezeichnen könnte? Die Antwort ist ja. Elementarteilchen brechen hin und wieder ab, zum Beispiel kann ein Photon in ein Elektron und ein Positron “auseinanderbrechen”, und wenn die wieder zusammenkommen bildet sich erneut ein Photon. Solche Ereignisse gibt es für alle Elementarteilchen, und die Warscheinlichkeit das die geschehen kann man haargenau rechnen. Dann müssen wir nur wissen, welche von diesen Ereignissen mit der höchsten Frequenz passieren, und dann haben wir eine Grundeinheit der Zeit! Leider ist es nicht so einfach. Diese Ereignisse geschehen, nach den genauesten physischen Theorien aller Zeiten, mit unendlicher Dichte! Also sieht es so aus das Zeit ein Kontinuum ist. Na gut. Rhytmen sind also nur Oberflächeneffekte der unterliegenden Gleichmässigkeit.

Soweit hat uns die Quantenmechanik gebracht. Aber die hat noch eine Überraschung auf Lager. Quantenmechanische Prozesse haben keine Richtung in der Zeit. Es ist denen gleichgültig was man “Zukunft” und “Vergangenheit” nennt. Wieso ist denn bei uns, in der Welt des Grossen, so ein gewaltiger Unterschied? Ein Teller zu brechen ist leichter als ihn wieder heil zu machen, und wir erinnern uns nicht an die Zukunft. Was die beiden Zustände des Tellers unterscheidet ist deren Entropie. Ein klares intuitives Bild von Entropie zu kriegen ist wichtig, also fangen wir mit einem einfachem Beispiel an. Stellen uns einen unbrechbaren Kasten vor, und ein Paar Teilchen in einem dichtem Haufen dort drinnen. Wenn der Haufen losgelassen wird, so dass die Teilchen überall im Kasten hinfliegen können, wird deren Entropie höher. Das heisst ungefär, das deren Positionen mehrere Kombinationen haben können. Im kleinem Häufchen waren die dicht zusammen, und deshalb konnten die nur in ein Paar Konfigurationen sein. Im Kasten sind die freier. Die werden dann auch nur selten in solche Haufen wieder zusammenraten. Ein ähnliches Beispiel wäre ein Tintentropfen im Schwimmbad, wo die Tintenmoleküle sich ausbreiten und sich nur seeeeeehr selten wieder in einen Tropfen zusammenstellen.

Ist die Quantenmechanik dann verkehrt? Auf keinen Fall. Der Zustand von “ein Tropfen Tinte in einem Schwimmbad” kann man im Prinzip (wenn auch überhaupt nicht in der Praxis) quantenmechanisch rechnen in beide Zeitrichtungen, und in beide sieht's gleich aus. Entropie wird höher in beide Richtungen. Wenn man eine Entropiekurve für dies Beispiel zeichnen würde, würde der Nullpunkt in einem Tal liegen, wo die Entropie in beide Richtungen steigt, zuerst schnell, dann immer langsamer, bis die auf eine Ebene kommt wo kein Unterschied zwischen Vergangenheit und Zukunft ist. Dort sind alle Teilchen in deren niedrigsten Energien, gleichmässig ums ganze Universum geteilt. Wenn das Universum unendlich umfangreich ist, dann wird die Entropie ins unendliche steigen, immer langsamer.

Das heisst aber, das in der Vergangenheit mal gewaltig hohe Entropie war; der Urknall. Das wir in einer nicht-maximalen Entropie einen Startpunkt hatten heisst, das wir in einer Welt der Veränderungen leben. Diese Veränderungen haben unzählige Auswirkungen, unter anderen die, das unsere Köpfchen Strukturen von Der Zeit der Niedrigeren Entropie behalten, und nur trübe Vorstellungen haben über die Fremde Welt der Höheren Entropie. Es heisst auch das unsere Zeit enden wird, und das wir, früher oder später, vorausgesetzt, das die Welt nicht unter der eigenen Schwerkraft kollabiert, zum endlos verstreutem, unbemerkenswertem Sternstaub werden.