Richard Muller: "Meine Frau und ich sahen im Fernsehen eine Serie, in der jemand zurück in die Zeit reist. Meine Frau fragte mich, ist das denn möglich? Und ich sagte: Also, so richtig wissen wir das nicht."
Jetzt sitz ich hier und lese, was ich mir vor ein paar Tagen in Büchern über die Zeit angestrichen habe. Gleich schreibe ich, was ich morgen sprechen werde. Vergangenheit, Augenblick und Zukunft gehen beständig ineinander über – nichts scheint natürlicher.
Michael Esfeld: "Und dann ist die Frage, wie dieser Unterschied zustande kommt, zwischen Vergangenheit und Zukunft. Ob der auch in der Welt liegt oder nicht?"
Mal fließt die Zeit zäh dahin, dann zischt sie schnell vorbei. Doch der subjektive Augenblick passt schlecht zu den mathematischen Formeln. Wie auch die Formeln nicht zum persönlichen Erleben passen. Was also ist real?
Lee Smolin: "Unsere Ansichten zur Zeit beeinflussen, wie wir die über die Zukunft denken und damit auch, wie wir Probleme lösen, ob im Privatleben, in der Wirtschaft oder beim Klimawandel."
Dreifach ist der Schritt der Zeit: Zögernd kommt die Zukunft hergezogen, Pfeilschnell ist das Jetzt entflogen, Ewig still steht die Vergangenheit.
Rovelli: "Wir erleben ganz klar: Vergangenheit und Zukunft sind verschieden. Da gibt es keinen Zweifel. Dinge zerbrechen und setzen sich nicht selbst wieder zusammen. Wir erinnern uns an die Vergangenheit, aber nicht an die Zukunft. Da sollte man doch erwarten, dass die Gesetze der Physik zwischen Vergangenheit und Zukunft unterscheiden."

Im französischen Marseille erforscht Carlo Rovelli die Quantengravitation, versucht also die Relativitätstheorie mit der Quantentheorie zu vereinen. Der Gral der Physik sozusagen, an dem sich die Forscher seit Jahrzehnten die Zähne ausbeißen. Gerade hat der gebürtige Italiener ein Buch vorgelegt. "Die Ordnung der Zeit" heißt es. Darin zerlegt Rovelli erst naive Zeitvorstellungen, um sie dann auf elegante Weise wieder zu retten. Isaac Newton versuchte als erster, die Zeit festzuzurren in ein mathematisches Gerüst.
"Die Gesetze Newtons unterscheiden nicht zwischen der Vergangenheit und der Zukunft. Ein Mond, der die Sonne rückwärts umkreist, würde immer noch Newtons Gesetzen gehorchen. Das ist eine der großen Überraschungen bei der Zeit."

Was Rovelli an dieser Stelle unterschlägt: Newton beschreibt ein Universum, in dem nichts kaputt geht. Ein Glas fällt zu Boden und springt gleich wieder hoch. Die Realität sieht anders aus. Das Glas fällt und liegt dann in Scherben. Niemand hat je gesehen, dass Scherben auf den Tisch hüpfen und ein Glas bilden. Es sei denn das Ganze ist ein Film und der läuft rückwärts. Diese Beobachtung haben Physiker zu einer Regel erhoben: tendenziell nimmt die Unordnung im Lauf der Zeit zu. Ein Glas ist eine geordnete Sache und kann sich in einen ungeordneten Haufen Scherben verwandeln. Umgekehrt geht das nicht, es sei denn, man hat einen Glasbläser zur Hand. Zusammengefasst lautet die Theorie: die Unordnung im Universum steigt ständig an und das zwingt der Zeit dann doch eine Richtung auf. Ein beruhigender Befund. Heute aber kann man Unordnung oder im Physiker Sprech Entropie messen.

Muller: "Wir wissen so viel mehr über die Entropie als früher. Wir wissen zum Beispiel, dass die Entropie des Universums ziemlich konstant bleibt. Der Großteil steckt in der kosmischen Hintergrundstrahlung und die ändert sich nicht. Es entsteht Entropie im schwarzen Loch, im Zentrum der Milchstraße, aber die Vorstellung, dass diese Entropie über tausende von Lichtjahren die Zeit auf der Erde beeinfluss, ergibt wenig Sinn."
Richard Muller ist Experimentalphysiker im kalifornischen Berkeley. In seinem Buch "Jetzt. Die Physik der Zeit" macht er klar: Wenn sich die Entropie nicht wirklich ändert, verliert der Zeitpfeil des Universums seine so sicher geglaubte Orientierung.

Die Zeit des Albert Einstein. Für Newton war die Zeit ein Gefäß, in dem sich die Welt abspielt. In Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie gehört die Zeit selbst zum Gewebe der Welt. Sie ist untrennbar mit dem Raum verknüpft. Diese Raumzeit wird von der Materie verzerrt und beeinflusst umgekehrt deren Bewegung. Für Physiker ist die Raumzeit genauso real, wie etwa Elementarteilchen. Aber diese Einstein-Zeit ist nichts Absolutes. Sie reagiert auf die Welt und fließt dabei schneller oder langsamer.

Die Masse der Erde verformt Raum und Zeit. Das spüren wir als Erdanziehung, als Gravitation. Diese Verzerrung der Zeit sorgt aber auch dafür, dass Uhren in den Bergen schneller ticken. Im Vergleich zum Urlaub an der See hat man auf den Alpen mehr Zeit zum Spielen, zum Nachdenken, ist aber auch entsprechend älter geworden – all das kann man messen.
"Es gab also eine Reihe von Überraschungen, die belegen: unsere normalen Vorstellungen von der Zeit sind schlicht falsch, tatsächlich falsch. Das ist wie, an eine flache Erde zu glauben. Das ist ok, aber die Erde ist nun mal nicht flach."

Und damit nicht genug. Wenn die Zeit flexibel ist, dann gibt es keinen gemeinsamen Augenblick eines "Jetzt". Zugegeben, Sie und ich werden uns auf ein Jetzt einigen können, aber es ist trotzdem eine Illusion. Denn wenn ich wie jetzt ins Mikrophon spreche, brauchen die Radiowellen einige Zeit, um bis zu Ihnen zu gelangen. Also wenn Sie mein "Jetzt" hören, ist es bei mir schon Vergangenheit. Bei einem Gespräch mit künftigen Mars-Astronauten wird das schon zum Problem.
Rovelli: "Wir müssen unsere Vorstellung von der Realität erweitern auf die komplexe Zeitstruktur des Universums, in dem wir leben. Und das ist wunderschön."

Vergangenheit und Zukunft sind gleich real, mein Leben steht also schon irgendwie fest. Ich bin an dieser Position der Raumzeit nur noch nicht vorbeigekommen. So lautete die Konsequenz aus Einsteins Ideen, auch wenn das ihm selbst vielleicht nicht gefallen hat."

Die zweite große Theorie des 20. Jahrhunderts beschäftigt sich nicht mit dem ganz Großen, sondern mit dem ganz Kleinen. In der Quantentheorie sind Strahlung und Teilchen zwei Seiten einer Medaille, ist alles ein wenig unscharf und voller unterschiedlicher, aber gleich realer Möglichkeiten. Zumindest bis jemand nachguckt.
Quantenzeit. Bei all den Kuriositäten ist die Zeit der Elementarteilchen eigentlich recht konventionell. Zentral für die Quantentheorie ist die Wellenfunktion, die zum Beispiel angibt, wie wahrscheinlich es ist, an einem bestimmten Ort ein Teilchen anzutreffen. Diese Wellenfunktion entwickelt sich aber in der Zeit. Im Grunde steht neben den ganzen Quanten eine klassische Kaminuhr und gibt den Takt vor.

Die Quantentheorie beansprucht aber, die ganze Realität zu beschreiben. Also besteht auch die Uhr selbst aus Quanten und kann deshalb gar nicht exakt ticken. Dafür sorgt die allgegenwärtige Unschärfe. Die Zeiger deuten nie auf Mitternacht, sie zeigen nur wahrscheinlich auf die Zwölf, und manchmal zittern sie eben auch auf die Elf oder die Eins. Der Weg voran ist für Physiker klar vorgezeichnet: Es gibt die Relativitätstheorie mit ihrem verwirrenden Zeitkonzept und die Quantentheorie mit ihren Zeitwidersprüchen. Die Lösung kann da nur in einer Vereinigung der beiden liegen! Carlo Rovelli.
"Es war eine Überraschung, als in den 60ern die Väter der Quantengravitation Bryce DeWitt und John Wheeler ihre Gleichung aufstellten. Sie enthält überhaupt keine Zeit mehr! Das löste eine riesen Debatte aus. Wie kann man die Welt ohne Zeit beschreiben? Nun, es geht. Unsere normale Vorstellung der Zeit funktioniert im Alltag prima. Wir müssen aber akzeptieren, dass sie nur eine Annäherung ist. Eine Annäherung einer Annäherung. Zeit ist eine Struktur, die auf irgendeiner Ebene auftaucht, aber sie ist wenig hilfreich, wenn wir ganz grundsätzlich über die Welt nachdenken."
"Welt ohne Zeit" nennt Carlo Rovelli diese Realität. Der Schweizer Wissenschaftsphilosoph Michael Esfeld bleibt dieser Definition gegenüber kritisch.
Esfeld: "Es gibt noch keine physikalische Theorie der Quantengravitation. Es gibt etwas, ein Gesetz für eine Wellenfunktion des Universums, das ist die Wheeler de Witt Gleichung in der Quantengravitation. Jetzt müssen sie aber zunächst die Frage beantworten, was hat diese Wellenfunktion mit dem Universum zu tun?"
Aber die Physiker sind ja ganz selbstbewusst und sagen, ja, so ist das.
Esfeld: "Gut, und die Philosophen sind auch sehr selbstbewusst und sagen, halt langsam, wie sieht jetzt genau die Schlussfolgerungen aus? Also der Einwand ist erst einmal aus einem physikalischen Formalismus, aus einer Geometrie, aus einer Dynamik etc. folgt nicht ohne weitere Prämissen eine Aussage darüber, wie die Welt beschaffen ist. Philosophen wollen die Prämissen sehen, die weiteren und darüber kann man dann streiten."

Die Fundamente der Zeit sind untergraben, die Zeiger der Uhren liegen zerbrochen herum, zucken vielleicht noch in Folge der Unschärferelation. Doch irgendwie steigt aus dieser kalten Welt dann doch wieder eine Zeit hervor. Zumindest für Menschen, vielleicht nur für sie. Muss es da nicht Ideen geben, die über die zeitlosen Quanten hinweg, eine Vorstellung von Zeit sichern können? Zahlreiche Physiker haben das in jüngster Zeit versucht. Etwa die Australische Quantenphysikerin Joan Vaccaro. An der Griffith Universität in Brisbane beschäftigt sie sich mit Mesonen, das sind kleinen Teilchen, die etwa durch kosmische Strahlung entstehen. Oder, unter Aufsicht, in einem Teilchenbeschleuniger. Mesonen sind extrem instabil: kaum sind sie da, sind sie auch schon wieder weg.
Vaccaro: "Mich hat erstaunt, wie wenig Beachtung die Leute dem Gesetz für den Mesonen-Zerfall schenken. Wir wissen, in einer rückwärts laufenden Zeit würden sie sich anders verhalten. Sie haben diese eingebaute Asymmetrie der Zeit und zwar als einzige Teilchen."
Das belegen inzwischen auch Experimente. Das Unschärfeprinzip besagt: Teilchen zittern sozusagen in der Zeit, mal Richtung Zukunft, mal Richtung Vergangenheit. Für Mesonen ist dieses Zittern nicht symmetrisch. Unterm Strich bewegen sie sich vorwärts in der Zeit, statt einfach stehen zu bleiben. Ein belangloses Detail könnte man meinen, aber Joan Vaccaro hat im Computer ein ganzes Universum ohne Zeitentwicklung simuliert. Dann steckte sie virtuelle Mesonen hinein.
"Ich nehme sie also in das Modell auf und die Galaxie kann einfach nicht mehr an dem Zeitpunkt bleiben, an den ich sie gesetzt hatte. Sie fliegt durch die Zeit, sie taucht an allen anderen Zeitpunkten auf und daraus entsteht dann eine Dynamik, aus der grundlegende physikalische Gesetzen folgen. Ein ziemlich gutes Ergebnis."
Die Zeit der Joan Vaccaro. Vergangenheit und Zukunft sind auch bei ihr gleich real, es gibt kein Jetzt. Das Neue ist die Bewegung. Die Mesonen zittern sich Richtung Zukunft, und obwohl es so wenige von ihnen gibt und sie nur so kurz existieren, reißen sie letztlich das ganze Universum mit sich. Beginnend beim Urknall wird jeder Punkt in der Raumzeit von Mesonen Richtung Zukunft gedrückt.


Und das wiederum passt zum menschlichen Zeitempfinden: Menschen sind träge Wesen, für uns braucht selbst ein Augenblick seine Zeit. Das Gehirn benötigt ein bis drei Sekunden allein, um die Wahrnehmung sinnvoll zu organisieren. Um etwa schnelle Lichtsignale mit langsamen Schallsignalen desselben Objektes zu kombinieren.
"Das ist genug, um das Verstreichen der Zeit zu fühlen. In unserem Augenblick sind viele physikalische Zustände von ein wenig früher zu ein bisschen später enthalten. Ich habe keine Vorstellung davon, wie wir das wahrnehmen können. Es ist einfach eine mathematische Struktur, die das möglich macht. Philosophen haben so etwas vermisst, das ist eine neue Art die Dinge zu beschreiben. "

Joan Vaccaro sucht die Zeit im Kleinen, in den Elementarteilchen. Der Experimentalphysiker Richard Muller wiederum denkt ans Große, an den Urknall. Den darf man sich nicht wie eine Explosion auf der Erde vorstellen, bei der alles im Raum auseinander fliegt. Tatsächlich ist es der Raum selbst, der sich ausdehnt. Im Grund bleiben die Galaxien immer am selben Ort und der neu entstandene Raum sorgt dafür, dass die Abstände zwischen den Galaxien immer größer werden. Klingt verwirrend, ist aber nach Einstein logisch.

Muller: "Eine Sache, die wir von Einstein gelernt haben, ist die enge Verbindung von Raum und Zeit. Ich hatte einen aha-Moment: mehr Raum bedeutet auch mehr Zeit. Seit dem Urknall wird dem Universum immer weiter Zeit hinzugefügt. Und diese neue Zeit nennen wir Jetzt. Wir bekommen jede Sekunde eine neue Sekunde dazu, weil mehr Raum im Universum entsteht und damit mehr Zeit. Der neue Raum bildet sich zwischen den Galaxien und die neue Zeit ist unser Jetzt, Jetzt, Jetzt, Jetzt, Jetzt. Die Zeit nimmt also immer weiter zu."


Die Zeit des Richard Muller. Die meisten Modelle der Raumzeit betrachten alle Momente in der Zeit als gleichwertig, egal ob sie in der Vergangenheit oder in der Zukunft liegen. Richard Muller sagt aber: es gibt einen besonderen Moment, das Jetzt. Die Zukunft dahinter, ist noch nicht da, sie entsteht, Tick, Tack, Tick, Tack…mit jedem Jetzt-Moment neu. Weil der Urknall gar nicht anders kann, als immer weiter neuen Raum und damit neue Zeit zu produzieren. Im Grunde surfen wir auf dieser Welle frisch geprägter Zeit einer unbekannten Zukunft entgegen.
Eine schöne Theorie, doch sie überzeugt den Philosophen Michael Esfeld nicht.
"Also, Sie haben ein lokales Zeiterlebnis, für Sie kommt Zeit hinzu, für mich kommt Zeit hinzu, wenn wir uns beide begegnen, sollten wir uns darauf einigen können, auf eine gemeinsame Vergangenheit. Was für Sie vergangen ist, was für mich vergangen ist und wie das, was vergangen wurde sich zu dem, was gegenwärtig ist, verhält. Und diese Theorie des wachsenden Block Universums hat die Schwierigkeit, von der lokalen Zeit zu einer globalen Zeit zu kommen."

Richard Muller und Joan Vaccaro suchen beide nach Wegen, eine menschliche Zeitvorstellung wieder in der Physik zu etablieren. Der theoretische Physiker Lee Smolin von der amerikanischen Harvard Universität geht einen Schritt weiter: Wenn es einen Widerspruch gibt, dann sollte sich die Physik dem Menschen anpassen und nicht der Mensch der Physik!
"In der Physik gibt es, anders als im gewöhnlichen Leben, die Vorstellung, dass das Erleben des Augenblicks oder des Fließens der Zeit Illusionen sind, das wir in einem zeitlosen Universum leben. Das bestreite ich."

Die Physik hat das naive Zeit-Verständis über Bord geworfen, um die Welt besser erklären zu können. Das ist auch in Ordnung, wenn es etwa um Galaxien geht oder um Quantenphänomene. Aber es wäre ein Fehler, so Smolin, dieselben Methoden, einfach auf das Universum als Ganzes anzuwenden.
"Eine Theorie, die das komplette Universum beschreiben will, muss die Realität des Momentes und des Zeitflusses aufnehmen. Alles was real ist, ist real in einem Moment. Alles was wahr ist, ist wahr im Moment. Und dieser Moment ist Teil einer Abfolge von Momenten. Die Natur existiert von Moment zu Moment zu Moment. Wenn wir das Vergehen der Zeit spüren, ist das keine Illusion, keine Besonderheit unserer Psyche, sondern ein Privileg und eine der tiefsten Einsichten in die Natur."
Die Zeit des Lee Smolin. Sie ist schwer zu fassen. Einerseits setzt er die menschliche Zeiterfahrung in den Mittelpunkt. Die Welt entwickelt sich also tatsächlich von Moment zu Moment Richtung Zukunft weiter. Gleichzeitig akzeptiert er in weiten Teilen physikalische Gesetze, die eben dies bestreiten. Den Widerspruch will er über die Veränderung der Gesetze selbst auflösen, aber wie das funktioniert und was das alles mit dem Zeitempfinden zu tun hat, bleibt vorerst unklar.

Carlo Rovelli arbeitete genauso wie Lee Smolin an der Quantengravitation. In Sachen Zeitforschung aber geht er ganz andere Wege. Der Widerspruch zwischen einer Welt ohne Zeit und der Zeit des Menschen scheint ihm eine Illusion zu sein.

Das ist keine große Sache. Katzen existieren und doch gibt es ganz sicher keine Katzenatome. Eine Katze ist eine komplizierte Anordnung von Atomen. Was wir Zeit nennen ist eine komplexe Struktur, die zum Teil auf Physik zurückgeht, zum Teil aber auch auf die Art und Weise, wie unser Gehirn arbeitet.
Im Grunde interpretiert Carlo Rovelli den Zeitpfeil der Entropie neu. Der besagt, die Zeit fließt, weil im Universum die Unordnung tendenziell zunimmt. Das Glas, eine geordnete Struktur, zerbricht. Unordentliche Scherben setzen sich nicht spontan zusammen. Das klingt plausibel, aber nur solange man die Details ignoriert. Könnten wir den Scherbenhaufen Atom für Atom betrachten, dann wäre er genauso einzigartig und besonders, wie das heile Glas und damit genauso ordentlich. Auf der atomaren Ebene nimmt die Unordnung also nicht zu. Hier stellt der Physiker Rovelli noch einmal klar: die Unordnung alleine kann den Fluss der Zeit nicht in Bewegung halten. Der Mensch Rovelli kann aber gar nicht so genau hinsehen. Für ihn und für uns gleicht ein Scherbenhaufen dem anderen und alle sehen nach Unordnung aus. Und daran kann, ganz subjektiv, unser Zeitgefühl anknüpfen.

Rovelli" Dieses Nichtwissen erzeugt einen Blickwinkel, in dem sich die Vergangenheit von der Zukunft unterscheidet. Gerade weil wir die Natur nur sehr eingeschränkt wahrnehmen, entsteht das Gefühl des Verstreichens der Zeit. Kurz gesagt: Zeit ist Unwissen."
Die Zeit des Carlo Rovelli. Liegt vor allem im Auge des Betrachters. Unsere grobkörnigen Sinne nehmen die Welt nicht als eine Ansammlung von Atomen wahr. Deshalb sehen für uns alle Scherbenhaufen gleich aus und nur das heile Glas sticht heraus. In dieser Perspektive ist es wahrscheinlicher, dass das Glas zu Scherben zerspringt, als das sich Scherben sich zu einem Glas zusammenfügen. Genau dieser Unterschied aber bringt die Zeit zumindest aus menschlicher Sicht zum Fließen.
Michael Esfeld aber gibt zu bedenken.
"Die Dinosaurier, wenn sie existiert haben, haben existiert, gelebt unabhängig davon, was Sie oder ich darüber denken. Vielleicht ist der Zugang von Ihnen und von mir verschieden, aber es gibt Sachverhalte darüber, über die Zeitentwicklung von Dinosauriern, die unabhängig sind von der Perspektive von Beobachtern."

Smolin: "Wenn der Wandel im Kosmos eine Illusion ist, wenn Handeln eine Illusion ist, dann ist das demoralisierend. Das entfremdet uns von unseren Zielen. Wenn sie aber ein Universum sehen, in dem sich alles entwickelt, in dem Neues entsteht, in dem die menschliche Vorstellungskraft etwas bewirken kann, dann beflügelt das und wir entdecken Möglichkeiten, uns aus unseren Problemen heraus zu erfinden."
Für Lee Smolin ist das Wesen der Zeit keine rein abstrakte Frage. Die jeweiligen Antworten haben ganz praktische Konsequenzen für die Menschen, blockieren oder motivieren. Und es gibt einen ganzen Strauß von Angeboten. Lee Smolins Universum des ewigen Wandels klingt erstrebenswert. Aber es ist eine Illusion argumentiert Joan Vaccaro. In ihrer Theorie der Zeit gibt es zwar eine Bewegung Richtung Zukunft, aber die eröffnet keine Handlungsspielräume.
"Alles ist durch physikalische Gesetze vorgegeben, also haben wir keinen freien Willen. Die Zukunft ist festgelegt. Wir treiben durch eine Sequenz von Ereignissen, aber wir treffen auf unser Schicksal, ob es uns gefällt oder nicht."

Damit ist nun wiederum Richard Muller nicht einverstanden. Er entdeckt in der Physik neue Zeit und damit neue Möglichkeiten. Entscheidend ist der Moment des Jetzt.
"Genau dann können wir den freien Willen nutzen. Die Vergangenheit existiert, sie lässt sich leider nicht ändern. Sorry, das ist die schlechte Nachricht an meiner Theorie, keine Zeitreisen. Aber die Zukunft können wir mit unserem Willen verändern. Deshalb ist das Jetzt so wichtig. Also die neue Zeit, die seit dem Urknall entsteht."
Und für Carlo Rovelli ist die Wahrnehmung der Zeit weniger eine Sache der Physik, als der Gefühle.

"Wir verlieren Dinge in der Zeit, wir sterben, wir haben Erwartungen, Wünsche, Ängste. All das geschieht in der Zeit. Es geht um die Zukunft, um die Vergangenheit. Deshalb ist es so schwer, ohne Gefühle über die Zeit nachzudenken. Es ist sogar andersherum. Wenn wir verstehen wollen, was die Zeit ist, müssen wir unsere Emotionen verstehen. Denn die Gefühle, die die Zeit wachruft, machen die Zeit für uns aus. Wenn wir über die Zeit nachdenken, dann denken wir an unsere Gefühle und nicht nur an die Zeiger eine Uhr. Nur wenn wir die Emotionen mit einbeziehen, können wir wirklich verstehen, was Zeit für uns ist. Das vermittelt Gelassenheit und hilft mir, das Verstreichen der Zeit und letztlich den Tod zu akzeptieren."