ZeitschleifeKannst du einen Brief in die Vergangenheit schicken?
Geschlossene zeitartige Kurven sind nach der Allgemeinen Relativitätstheorie erlaubt, doch die Physik könnte sie verbieten. Die echte Wissenschaft hinter dem Cosmos-Era-Ende „Zeitschleife“.
Ist es physikalisch möglich, einen Brief in die Vergangenheit zu schicken? Theoretisch sind geschlossene zeitartige Kurven Lösungen der Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie (Morris, Thorne und Yurtsever, 1988). 1991 zeigte David Deutsch, dass eine Quantenversion das berühmte „Großvaterparadoxon“ umgehen kann. Aber tatsächlich eine Zeitmaschine zu bauen und eine Botschaft in die Zeit vor Beginn des Universums zu senden, ist reine Fiktion, und Stephen Hawkings Chronologieschutz-Vermutung besagt, dass die Physik es verhindern würde.
Diese Seite erklärt zuerst, wie man das Ende „Zeitschleife“ im Spiel freischaltet. Dann behandelt sie die reale Wissenschaft dahinter: was eine geschlossene zeitartige Kurve ist, warum Deutschs Selbstkonsistenzbedingung Paradoxa umgeht und welche Arten von Zeitreisen wirklich erlaubt sind. Am Ende steht eine Liste verwandter realer Forschung und wie jeder Punkt mit diesem Ende zusammenhängt.
So schaltest du es frei
- Hinweis: Am Ende des Raumzeit-Sternbilds liegt ein Brief, adressiert an die Vergangenheit.
- Bedingung: Schalte „Nachricht an den Anfang“ frei und erlebe dann das Ende des Universums mit.
- Belohnung: Am Ende von Kapitel 1 des Logbuchs des Beobachters wird dauerhaft eine Signaturzeile ergänzt.
Dieses Ende gehört zur Kategorie Raumzeit. Der Knoten „Nachricht an den Anfang“ sendet eine Botschaft in die Zeit vor der ersten Sekunde dieses Universums. Unter Deutschs Selbstkonsistenzbedingung kann es nur eine Botschaft sein, die bereits empfangen wurde.
Reale Wissenschaft: Schleifen und Paradoxa
Geschlossene zeitartige Kurven sind Lösungen, die die Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie erlauben. Das ist ein ernstes theoretisches Ergebnis, keine Science-Fiction-Fantasie.
Das Problem sind Paradoxa, und das berühmteste ist das Großvaterparadoxon. Deutsch zeigte, dass die Quantenversion einer Schleife es umgehen kann. Seine Selbstkonsistenzbedingung verlangt, dass alles, was in der Schleife geschieht, widerspruchsfrei ist, sodass eine Botschaft in die Vergangenheit nur eine sein kann, die bereits empfangen wurde. Die „Nachricht an den Anfang“ im Spiel folgt dieser Bedingung.
Zeitreisen, die wirklich erlaubt sind
Die Zeitmaschine (H. G. Wells, 1895) ist der bekannteste Zeitreiseroman. Sein wissenschaftlicher Hintergrund ist dieser: Die spezielle Relativitätstheorie erlaubt Reisen in die Zukunft (Zeitdilatation), während nie ein brauchbares Schema für die Rückkehr in die Vergangenheit gefunden wurde. Vorwärts erlaubt die echte Physik. Zurück ist das Problem.
Robert Heinleins „Ihr Zombies“ (1959) ist das bekannteste literarische Beispiel für ein Bootstrap-Paradoxon: Ein Zeitagent bewegt sich zwischen verschiedenen Jahrzehnten, wirbt neue Leute an und entdeckt schließlich, dass alle in der Geschichte dieselbe Person sind. In der Physik erlaubt Deutschs Selbstkonsistenzbedingung solche Schleifen.
Spielfiktion, nicht real
Das Folgende ist Fiktion: tatsächlich eine Zeitmaschine zu bauen und eine Botschaft in die Zeit vor Beginn des Universums zu senden. Hawkings Chronologieschutz-Vermutung besagt, dass die Physik es verhindern würde. Im Spiel stellt der Knoten „Nachricht an den Anfang“ dem Spieler eine Frage: Erinnerst du dich an den ersten Satz, den du am Anfang gehört hast?
Verwandte reale Forschung
Die folgenden Studien betreffen Raumzeit, Relativität und das Schicksal des Universums. Sie sind echte Wissenschaft zu diesem Thema. Sie sind kein direkter Beleg für das Ende Zeitschleife, nur Hintergrund zur Physik, die es berührt.
- Maxwell vereinte Elektrizität und Magnetismus und berechnete, dass die Geschwindigkeit elektromagnetischer Wellen gleich der Lichtgeschwindigkeit ist: Licht ist eine elektromagnetische Welle (Maxwell, Philosophical Transactions of the Royal Society, 1865).
- Zeit und Raum sind nicht absolut. Ein Patentamtsangestellter veröffentlichte in einem Jahr vier Arbeiten, die die Physik veränderten (Einstein, Annalen der Physik, 1905).
- Die Allgemeine Relativitätstheorie erlaubt eine „Warpblase“, die den Raum davor staucht und dahinter dehnt, braucht aber negative Energie, die in der Wirklichkeit vielleicht nicht existiert (Alcubierre, Classical and Quantum Gravity, 1994).
- Quanteneffekte lassen Schwarze Löcher langsam Energie abstrahlen. Schwarze Löcher sind nicht ewig und verdampfen schließlich (Hawking, Nature, 1974).
- Zwei Schwarze Löcher verschmolzen vor 1,3 Milliarden Jahren, und die Menschheit hörte schließlich die Wellen der Raumzeit und bestätigte damit Einsteins hundert Jahre alte Vorhersage (Abbott et al., LIGO und Virgo, Physical Review Letters, 2016).
- Das Schicksal des Universums in Billionen Jahren und darüber hinaus: Sterne brennen aus, Protonen zerfallen vielleicht, und Schwarze Löcher verdampfen schließlich (Adams und Laughlin, Reviews of Modern Physics, 1997). Dieser letzte Punkt ist relevant, weil das Freischalten des Endes verlangt, das Ende des Universums mitzuerleben.
Reale Grundlage
Geschlossene zeitartige Kurven sind Lösungen, die die Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie erlauben (Morris, Thorne, Yurtsever 1988); Deutsch zeigte 1991, dass die Quantenversion das Großvaterparadoxon vermeidet.
Nachricht an den Anfang: Schicke eine Nachricht an die Zeit vor der ersten Sekunde dieses Universums. Nach Deutschs Selbstkonsistenzbedingung kann es nur eine Nachricht sein, die schon empfangen wurde.
—All You Zombies— (Robert A. Heinlein, 1959), die Wissenschaft: Das ist das bekannteste literarische Beispiel für das Bootstrap-Paradoxon; in der Physik erlaubt Deutschs Selbstkonsistenzbedingung solche geschlossenen Schleifen.
Die Zeitmaschine (H. G. Wells, 1895), die Wissenschaft: Die Spezielle Relativitätstheorie erlaubt „Reisen in die Zukunft“ (Zeitdilatation); für Reisen in die Vergangenheit gibt es weiterhin keinen brauchbaren Vorschlag.
Verwandte Forschung
Diese Studien hängen mit dem Thema zusammen, belegen diese Seite aber nicht direkt.
Gravitationswellen: Zwei Schwarze Löcher verschmolzen vor 1,3 Milliarden Jahren, und die Wellen der Raumzeit wurden endlich von Menschen gehört. Einsteins Vorhersage von vor einem Jahrhundert war bestätigt.
Quelle: Abbott et al. (LIGO & Virgo), Physical Review Letters 2016, "Observation of gravitational waves from a binary black hole merger"
Elektromagnetische Feldtheorie: Maxwell vereinte Elektrizität und Magnetismus und berechnete, dass die Geschwindigkeit elektromagnetischer Wellen der Lichtgeschwindigkeit entspricht: Licht ist eine elektromagnetische Welle.
Quelle: Maxwell, Philosophical Transactions of the Royal Society 1865, "A dynamical theory of the electromagnetic field"
Spezielle Relativitätstheorie: Zeit und Raum sind nicht absolut. Ein kleiner Angestellter eines Patentamts veröffentlichte in einem einzigen Jahr vier Arbeiten, die die Physik veränderten.
Quelle: Einstein, Annalen der Physik 1905, "Zur Elektrodynamik bewegter Körper"
Schwarze Löcher verdampfen: Quanteneffekte lassen Schwarze Löcher langsam Energie abstrahlen. Schwarze Löcher sind nicht ewig und verdampfen schließlich.
Quelle: Hawking, Nature 1974, "Black hole explosions?"
Warpantrieb: Die Allgemeine Relativitätstheorie erlaubt eine „Warpblase“, die den Raum davor staucht und dahinter dehnt, doch sie braucht negative Energie, die es in der Wirklichkeit vielleicht nicht gibt.
Quelle: Alcubierre, Classical and Quantum Gravity 1994, "The warp drive: hyper-fast travel within general relativity"
Das letzte Kapitel des Universums: Berechnete das Schicksal des Universums über Billionen Jahre und darüber hinaus: Sterne erlöschen, Protonen zerfallen vielleicht, und Schwarze Löcher verdampfen schließlich.
Quelle: Adams & Laughlin, Reviews of Modern Physics 1997, "A dying universe: the long-term fate and evolution of astrophysical objects"
Spielfiktion (erfunden)
- Eine Zeitmaschine wirklich zu bauen und eine Nachricht in die Zeit vor dem Anfang des Universums zu schicken, sind beides Fiktion.
- Hawkings Chronologieschutz-Vermutung besagt, dass die Physik es verhindern würde.
- Knoten „Nachricht an den Anfang“: Erinnerst du dich an den ersten Satz, den du ganz am Anfang gehört hast?
- Zusammenfassung des Romans —All You Zombies—: Ein Zeitagent reist durch die Epochen und wirbt neue Leute an und entdeckt schließlich, dass alle in der Geschichte dieselbe Person sind.
- Zusammenfassung des Romans Die Zeitmaschine: Ein Erfinder reist mit einer selbstgebauten Maschine ins Jahr 800.000 und darüber hinaus. Die Menschheit hat sich in die zarten Eloi an der Oberfläche und die Morlocks unter der Erde gespalten.