WISSENSCHAFT UND PHILOSOPHIE

Was ist Zeit? Was für uns Gegenwart ist, könnte für anderebereits Zukunft sein...

Faszinierende Antworten in Lugano aus der Vortragsreihe «Tempo al Tempo». Auf der Ebene der einzelnen Atome gibt es kein Vorher und Nachher. In der makroskopischen Welt ist alles komplizierter

von Cesare Alfieri

In der Liste der am häufigsten verwendeten englischen Wörter erscheint nach einer langen Reihe von Artikeln, Präpositionen, Pronomen und Konjunktionen schliesslich an fünfzigster Stelle das erste Substantiv: «time».

Noch nie hat die Allgegenwart der Zeit das Leben der Menschen so geprägt wie heute: Wir teilen uns die Zeit ein, investieren sie, verlieren sie, bezahlen dafür, lassen uns dafür bezahlen und schlagen sie in der melancholischen Gewissheit, dass sie für uns irgendwann zu Ende sein wird, sogar tot.
Allerdings können wir behaupten, dass wir über dieses in unserem täglichen Leben allgegenwärtige Thema mehr wissen als der heilige Augustinus, als er schrieb: «Was ist also Zeit? Fragt mich niemand, so weiss ich es; will ich es dem Fragenden erklären, so weiss ich es nicht.»

Für diejenigen, die an den drei vom Litorale der USI in Zusammenarbeit mit dem Institut für Philosophische Studien (ISFI) organisierten Veranstaltungen unter dem Titel Tempo al Tempo teilgenommen haben, ist die Antwort wahrscheinlich klar: Wir wissen mittlerweile deutlich mehr über die Zeit. Die physikalische Auffassung von Zeit hat sich von Newton über Einstein bis hin zu den modernsten Theorien der Quantengravitation und dem Genie Ludwig Boltzmann weiterentwickelt und ist zusammen mit den entsprechenden Interpretationen der grossen Philosophie gereift.
Das Litorale (dt. Küstenzone), dessen Name bereits an die unklare Grenze zwischen Wasser und Land erinnert, ist der ideale Ort für jene Begegnung zwischen Physik und Philosophie, welche die tragende Säule der gesamten Vortragsreihe «Tempo al Tempo» bildete. An jedem der drei Abende führte der Physiker Cesare Alfieri jeweils mit einem anderen Philosophen ein Gespräch. Die aktive Beteiligung des Publikums war im Rahmen dieser inklusiven Initiative eine willkommene und freudige Überraschung.

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Die Titel der einzelnen Veranstaltungen beziehen sich auf das biblische Buch Kohelet, in dem es heisst, dass «es für jedes Geschehen unter dem Himmel eine bestimmte Zeit gibt». Damiano Costa, Philosoph und Professor an der USI, eröffnete den ersten Abend zum Thema «Eine Zeit zum Geborenwerden und eine Zeit zum Sterben». Was ist also Zeit? «Die Zeit erscheint wie ein sich ständig bewegender hauchdünner Lichtstrahl, der nur die Existenz der Gegenwart beleuchtet». Mit diesen Worten begann Costa seine Rede und legte zugleich die vier der Vortragsreihe «Tempo al Tempo» zugrunde liegenden wesentlichen Fragen dar:

1) Gibt es etwas ausserhalb dieses Lichtstrahls bzw. existieren die Vergangenheit und die Zukunft?
2) Wenn die Zukunft existiert und bereits feststeht, welche Freiheiten bleiben uns dann?
3) Warum bewegt sich der Lichtstrahl fortwährend in eine Richtung, nämlich von der Vergangenheit in die Zukunft?
4) Wie schnell bewegt sich der Lichtstrahl? Bewegt er sich für alle Menschen gleich schnell? Lässt er sich aufhalten?

Eine von manchen als provokant empfundene Antwort auf die ersten beiden Fragen lieferte der vor zwei Jahren verstorbene Emanuele Severino, einer der bedeutendsten und daher auch umstrittensten Philosophen des 20. Jahrhunderts. Severino zufolge ist alles ewig: jeder Gedanke, jedes flüchtige Wort, jeder Augenblick. Das Werden ist nur die vorübergehende Erscheinung von etwas Ewigem. Es ist wie mit einem Buch: Die Seite, die wir gerade lesen, ist die Gegenwart (also das, was in diesem Moment vom Lichtstrahl beleuchtet wird), während die bereits gelesenen Seiten die Vergangenheit und jene, die wir noch lesen werden, die Zukunft darstellen. Das Buch existiert jedoch stets in seiner Gesamtheit, unabhängig davon, welche Seite wir gerade lesen. In der Ewigkeit entleert sich die Zeit, verliert ihre Bedeutung und ist niedergeschlagen, denn alles ist ewig. Demnach besteht die einzige Chance für uns Menschen darin, jedes Mal von Neuem Zeugen davon zu werden, wie ein kleines Stück Ewigkeit beleuchtet wird. Das Schreckgespenst des Nichts ist zwar besiegt, aber zu einem hohen Preis: Wir müssen unsere Freiheit opfern. Wie können wir die Zukunft mit einem bereits geschriebenen Buch nach Belieben ändern? Gerade weil unsere technische Zivilisation so sehr von der Idee begeistert ist, eine nicht vorherbestimmte Welt frei gestalten zu können, redet sie sich, um nicht darauf verzichten zu müssen, ein (betrügt sich laut Severino selbst), dass es eine Zeit zum Geborenwerden und eine Zeit zum Sterben gibt, und nimmt alle damit verbundenen Ängste in Kauf.
In den Sälen des Litorale wendete man sofort ein, dass die Zeit nicht oder zumindest nicht so, wie sie uns erscheint, existiere.

WARUM LÄUFT DIE ZEIT NICHT RÜCKWÄRTS? – Am darauffolgenden Abend («Eine Zeit zum Steinewerfen und eine Zeit zum Steinesammeln») ging es um die dritte Frage (Warum bewegt sich der Lichtstrahl fortwährend in eine Richtung, nämlich von der Vergangenheit in die Zukunft?). Dieses Mal war Emiliano Boccardi, Professor an der Abteilung für Philosophie der Universidade Federal da Bahia (Brasilien), zu Gast. Wenn man einen Stein wirft, dann fällt er zu Boden. Warum kommt er, nachdem er zu Boden gefallen ist, nicht von selbst wieder hoch und kehrt so den Zeitpfeil um? Es handelt sich um eine scheinbar sinnlose Frage, doch die Physik und die Philosophie erinnern uns daran, wie wenig wir von selbstverständlichen Tatsachen verstehen. Woher kommt diese Irreversibilität, wo doch die wichtigsten Prinzipien der Physik zeitsymmetrisch und somit reversibel sind? Grundlegende Gleichungen und Prinzipien erklären nicht, warum wir uns stets in Richtung Zukunft bewegen und es nicht möglich ist, die Vergangenheit wiederherzustellen. Es würde kein physikalisches Grundgesetz verletzt, wenn sich der Stein von selbst wieder in die Luft erheben würde. Was wäre, wenn der Zeitpfeil keine Grundregel wäre? Was wäre, wenn er unserer ungefähren und verschwommenen Vorstellung von der Welt entspringe?
Um dieses Konzept besser zu verstehen, müssen wir uns auf die Ebene der Moleküle und Atome hinabbegeben. Damit der Stein sich von selbst wieder in die Luft erhebt (und sich somit vor unseren Augen etwas ereignet, das die Richtung des Zeitpfeils umkehrt und so die Vergangenheit wiederherstellt), müssten sich Abermilliarden von Atomen gleichzeitig und im Einklang bewegen, um den Stein in die Luft zu befördern. Unmöglich? Nein, aber so unwahrscheinlich, dass es nie geschehen wird, nicht einmal, wenn wir zehnmal so lange warten würden, wie das Universum alt ist. Der Zeitpfeil scheint also eine mit der Wahrscheinlichkeit verknüpfte statistische Tatsache zu sein. Warum betrachten wir die Welt eigentlich aus statistischer Sicht, anstatt zu versuchen, jedes einzelne mikroskopische Teilchen genauer zu beobachten? «Weil uns Grenzen gesetzt sind und es zu viele Teilchen gibt», so die Antwort der Gäste des Litorale. Jedes Gehirn, egal ob biologisch oder elektronisch, würde bei dem Versuch, dieser Vielzahl an Teilchen nachzugehen, explodieren. Wir sind also gezwungen, ihr durchschnittliches Verhalten zu beobachten und – wie Boltzmann es uns gelehrt hat – die Welt anhand thermodynamischer Grössen zu beschreiben, die von Natur aus statistisch sind (Wärme, Temperatur, Druck). 

Man kann sagen, dass sich die statistische Thermodynamik (Boltzmann gilt als Begründer dieser Disziplin) zu den Atomen/Molekülen wie die Demografie zu den Menschen verhält. Ebenso wenig wie es die Temperatur eines einzelnen Atoms gibt, gibt es eine Frau mit 1,48 Kindern (Geburtenrate in der Schweiz). Gleichermassen hat das einzelne Atom keine unabänderliche Vergangenheit hinter sich: Es tut nicht viel mehr, als sich zu bewegen und mit anderen Atomen zusammenzustossen. Für das einzelne Atom bleibt alles wie gehabt. Genauso wie in der Vergangenheit wird es auch in der Zukunft mit anderen Atomen zusammenstossen und keine einzige Spur davon zurücklassen. Dabei verspürt das einzelne Atom keineswegs dieses bittersüsse Gefühl der Nostalgie, das uns überkommt, wenn wir an die Vergangenheit als verlorene Zeit denken. Die unwiederbringliche Vergangenheit ist nur für diejenigen sichtbar, die mit verschwommenem Blick die statistische Entwicklung makroskopischer Bewegungen beobachten. 

An dieser Stelle (bitte nicht erschrecken ...) kommen wir auf den Begriff der Entropie zu sprechen. Was ist Entropie? Die Entropie ist jene Grösse, die zunimmt, wenn sich eine Anordnung von Atomen (praktisch alles) zu einer wahrscheinlicheren Konfiguration entwickelt, oder abnimmt, wenn sie zu einer weniger wahrscheinlichen Anordnung übergeht. Zu kompliziert? Versuchen wir es mit einer anderen Formulierung. Obgleich die Rekonstruktion der Vergangenheit auf der Ebene einzelner Atome nicht «untersagt» ist, ist es dennoch höchst unwahrscheinlich, dass sich beispielsweise die in viele Teile zerbrochene Schale eines aus 50 Zentimetern Höhe gefallenen Eis genau in ihrer ursprünglichen Position wieder zu einem ganzen Ei zusammenfügt. Vielleicht wäre jedes einzelne Atom dazu imstande, kaum aber Abermilliarden von Atomen zusammen. Würden wir aus einem einzigen Atom bestehen, so hätten wir kein Bewusstsein für die vergehende Zeit. Ein einzelnes Atom hinterlässt keine Spuren.
Wenn ein Detektiv die Vergangenheit eines Atoms rekonstruieren wollte, würde es ihm nicht gelingen, da das Atom keinerlei Spuren der eigenen Vergangenheit in sich trägt.

Wenn man hingegen den Blick auf das Universum richtet, sieht man, dass es einen Zeitpfeil gibt, der die «Gesamtbewegung» von der anfänglichen unerklärlichen Unwahrscheinlichkeit des Urknalls hin zu einer wahrscheinlicheren Konfiguration darstellt. Boccardis Schlussfolgerungen lassen jedoch Zweifel aufkommen: «Die Entropie nimmt also mit der Zeit zu, während die Zeit jedoch nicht mit zunehmender Entropie zunimmt. Manche Frage bleibt noch ungeklärt und ist nur „aufgeschoben“. Der Bewegung des Lichtstrahls der Gegenwart liegt etwas anderes zugrunde.»
Allmählich wissen wir zwar mehr über das Thema, aber immer noch nicht genug: Es scheint, als würde unsere Verwirrung zunehmen, je mehr wir über die Zeit erfahren. «Viel Wissen, viel Ärger», so heisst es weiter im Kohelet.

EINSTEINS THEORIEN – Während im Rahmen der ersten beiden Abende das gängige Verständnis von Vergangenheit und Zukunft hinterfragt wurde, lag der Schwerpunkt der letzten Veranstaltung, die der vierten Frage gewidmet war, auf der Gegenwart (Wie schnell bewegt sich der Lichtstrahl? Bewegt er sich für alle Menschen gleich schnell? Lässt er sich aufhalten?). Die Antwort liegt in der Relativitätstheorie, die über ein Jahrhundert nach ihrer Veröffentlichung immer noch verblüfft. Und dennoch ist, wenn Albert Einstein Recht hat (und das hat er!), dies alles nahezu simpel. Versuchen wir es mit einer möglichst einfachen Erklärung. Einstein stellte die berühmte Gleichung E = mc2 auf, wobei E für Energie, m für Masse und c für die Lichtgeschwindigkeit (300.000 Kilometer pro Sekunde) steht. Diese Formel verbindet Energie und Masse untrennbar miteinander und besagt, dass es – wie Einstein erahnte – in der Natur eine unüberwindbare Grenze gibt: Die Energie (und somit auch die Masse) kann die Lichtgeschwindigkeit nie überschreiten. Dies ist die Grundlage für alles. Dieses Gesetz ist so unumstösslich, dass die Natur, anstatt es zu verletzen, die Struktur des Raumes opfert und die uns vertraute Zeit verzerrt. Mit anderen Worten: Wie wir in der Schule gelernt haben, ist die Geschwindigkeit das Verhältnis zwischen der im Raum zurückgelegten Strecke und der dafür benötigten Zeit (Geschwindigkeit = Raum/Zeit). Wenn die Geschwindigkeit einer Masse (eines Objekts, eines Menschen oder von etwas anderem) zunimmt, zieht die Natur den Raum zusammen oder dehnt die Zeit, um zu verhindern, dass c überschritten wird. 

Ohne Geschwindigkeitszunahme fliesst die Zeit wie gewohnt. Beschleunigt man hingegen stark, so kann man beobachten, wie der Lichtstrahl der eigenen Gegenwart langsamer wird und, wäre man in der Lage, die Grenze von c zu erreichen, sogar zum Stillstand kommt. Das berühmte Zwillingsparadoxon beschreibt genau dieses Konzept: Wenn einer der Zwillinge mit sehr hoher Geschwindigkeit durch die Galaxie reist, wird er nach seiner Rückkehr zur Erde weniger gealtert sein als der zu Hause gebliebene Zwilling.

Das einzige Teilchen, das sich mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen kann, ist das Licht selbst ... Oder besser gesagt: die Photonen, aus denen es besteht. Da diese sich mit einer Geschwindigkeit von 300.000 Kilometern pro Sekunde – also mit der von der Natur vorgegebenen Höchstgeschwindigkeit – fortbewegen, altern sie nicht. Es spielt keine Rolle, wie viele Milliarden Jahre bei ihrer Reise von den entferntesten Galaxien bis zu unserer Netzhaut in einer sternenklaren Nacht vergehen: Aus ihrer Sicht können diese Photonen um keine Sekunde älter werden, da sie im selben Moment erzeugt und zerstört werden. Bei Lichtgeschwindigkeit bleibt keine Zeit zum Leben. 

Es gibt noch mehr Überraschungen: Wenn sich bei der Bewegung durch den Raum die Zeit verändert, hat dies die (nicht leicht zu verstehende) Folge, dass die Zukunft durch die Bewegung beeinflusst werden kann. Versuchen wir es mit einem Beispiel: Wenn eine Person im gleichen Abstand zwischen zwei Ampeln (eine rechts und eine links von ihr) neben einem Bahngleis steht und sieht, wie die beiden Ampeln im selben Moment auf Grün schalten, handelt es sich aus ihrer Sicht um zwei gleichzeitige Ereignisse. Für einen Reisenden im Zug hingegen, der sich einer Ampel nähert und sich von der anderen entfernt, treten die beiden Ereignisse nacheinander ein. Die Wahrnehmung der Gegenwart hängt also davon ab, wie man sich bewegt ... In dieser Hinsicht kann das, was für uns Gegenwart ist, für jemand anderen bereits Zukunft sein!

Wenn man an den Zug denkt, erscheint der Unterschied unbedeutend. Anders würde es jedoch aussehen, wenn man versuchte, zwei Ampeln – eine auf der Erde und eine auf der Andromeda-Galaxie – aufzustellen, die Millionen von Lichtjahren entfernt sind. Eine Ampel könnte im Vergleich zur anderen mit einer Verzögerung von Tagen oder Monaten umschalten. Aus der Sicht des Reisenden im Zug (oder besser gesagt in einem Raumschiff) schaltet die Ampel, der er sich nähert, viel früher um als für ruhende Beobachter. Die Gegenwart des einen ist die Zukunft des anderen.

Claudio Calosi, Assistenzprofessor an der Universität Genf, Professor an der USI und letzter Gast der Vortragsreihe «Tempo al Tempo», setzte noch eins drauf: «Heute Abend können Sie in die Kneipe gehen und herumerzählen, dass Claudio Ihnen gesagt hat, dass Ihre Zukunft die Gegenwart von jemand anderem ist. Wenn Ihre Zukunft also für jemand anderen die Gegenwart ist, dann existiert sie für diese Person. Und wenn Ihre Zukunft für jemanden existiert, dann existiert sie einfach. Genauso wie die Zukunft bereits existiert, existieren auch die Kinder Ihrer Kinder bereits.» Auf sehr unterschiedlichen Wegen kehren wir zu Severinos Eternalismus zurück: Seine Theorie enthielt bereits das Konzept der Raumzeit. Die Relativitätstheorie erscheint voller Widersprüche, doch sie lehrt uns, dass die wahren Paradoxe den gesunden Menschenverstand betreffen, der sich manchmal bewusst machen sollte, dass es eine Zeit zum Sprechen und eine Zeit zum Schweigen gibt, bevor er auf Unlogik stösst. 

Nach der Veranstaltungsreihe «Tempo al Tempo» wünscht man sich zurück nach Hippo Regius, in die Zeit des heiligen Augustinus, um mit ihm einen ausgedehnten Abend auf einer rustikalen Sitzbank vor dem Kamin zu verbringen und seine Frage zu diskutieren. Bei unseren Erzählungen würde er, der als intelligenter Mensch viele seiner Thesen als falsch erklären und vielleicht sogar widerrufen würde, wohl mehrmals zusammenzucken. Dennoch würden wir vielleicht in Schwierigkeiten geraten, wenn er uns nachdrücklich darum bitten würde, ihm zu erklären, was man denn nun unter Zeit wirklich verstehe.