Raum / Zeit und die Moeglichkeiten der 4 Dimensionen

Textprobe:

Kapitel II, Zeitreise und ihre Bestandteile:

Untersucht man Theorie und Funktionalität von Zeitreisen, ist es vorab notwendig die Bestandteile einer solchen Reise zu betrachten, welche, wie der Begriff "Zeitreise" deutlich darlegt, "Zeit" und "Reise" sind. Der Begriff der "Reise" ist hierbei jedoch mehr auf den Begriff des "Raumes" zu beziehen, durch den sich während einer Reise bewegt werden muss. Der Raum setzt sich aus drei Dimensionen zusammen. Die Zeit bildet die vierte Dimension. H. G. Wells erfindet die Zeitmaschine, Albert Einstein die Relativitätstheorie. Beide Erfindungen erschüttern seinerzeit die Welt und ihr Zusammenhang ist unbestreitbar. Sowohl die Entdeckung der Zeitmaschine, als auch die der Relativitätstheorie beschäftigen sich mit der vierten Dimension.
Es ist klar (.), daß jeder tatsächlich vorhandene Körper sich in vier Dimensionen ausdehnen muss: in Länge, Breite, Höhe und - in Dauer. Tatsächlich gibt es vier Dimensionen, von denen wir drei die Ebenen des Raumes nennen, und eine vierte die Zeit. (.) Es ist nur eine neue Betrachtungsweise der Zeit. Der einzige Unterschied zwischen der Zeit und irgendeiner der drei Dimensionen des Raumes besteht darin, daß unser Bewußtsein sich in ihr bewegt.
Auch Philosophen fragen sich, warum gerade drei Dimensionen und nicht auch noch eine Vierte, die rechtwinklig zu den anderen Drei steht. Die Folge derartiger Überlegungen ist der Versuch eine vierdimensionale Geometrie zu entwerfen. Und so formuliert auch Wells Zeitreisender die Behauptung "daß Zeit eigentlich nur eine Form von Raum ist". Mit diesem entscheidenden Satz ist das Raum-Zeit-Kontinuum für das entstehende Genre des Science Fiction begründet. Laut Michael Salewski findet der erste Vortrag über Raum und Zeit erst am 21. September 1908 statt und damit etwas über zehn Jahre nach der ersten Veröffentlichung von H. G. Wells Time Machine. Wells ist seiner Zeit somit bewiesener Maßen voraus.
Es werden nun zunächst die Begriffe "Zeit" und "Raum" physikalisch sowie philosophisch analysiert, um die Durchführung von Zeitreisen genauer darzulegen und tiefer in ihre Funktionalität und Form der Darstellung im Film vorzudringen. Hierzu wird sowohl analysiert, was Zeit und Raum sind, als auch die Frage nach ihrer Existenz geklärt. Eine Zeitreise kann nur durchgeführt werden, wenn eine Zeitlinie existiert, auf der vor und zurück gesprungen werden kann. Selbiges gilt für den Raum. Auch hier ist eine Zeitreise nur möglich, wenn jede Zeit einen eigenen Raum besitzt, der bereist werden kann und somit gewährleistet ist, dass der Zeitreisende nicht im Nirgendwo landet.
Philosophie und Naturwissenschaften nähern sich einander, bezüglich ihrer Schlussfolgerungen über die Eigenschaften von Zeit und Raum, resultierend aus deren Beobachtungen, stark an. Obwohl Kant seine Überlegungen bereits um 1780 anstellt, gleichen diese sehr den Ergebnissen der physikalischen Versuche von Albert Einstein am Anfang des 20. Jahrhunderts. Um die theoretische Durchführung von Zeitreisen zu verstehen, werden im Folgenden die wissenschaftlichen Erkenntnisse im Bereich der Physik sowie auf dem Gebiet der Philosophie näher erläutert.
II.1, Newton und Einstein:

Die Zeit lässt sich bislang nicht auf grundlegende Phänomene zurückführen. Sie ist dennoch in der Physik eine fundamentale Größe, die zusammen mit dem Raum die Reihenfolge von Ereignissen und deren Dauer bestimmt. Das Phänomen der Zeit beschreibt Isaac Newton folgendermaßen:

Die absolute, wahre und mathematische Zeit verfließt an sich und vermöge ihrer Natur gleichförmig und ohne Beziehung auf irgendeinen äußeren Gegenstand.
Newton nennt dies die "absolute Zeit". Dieser Begriff behält in der Physik seine Gültigkeit bis 1905 von Albert Einstein die "spezielle Relativitätstheorie" formuliert wird. Newton geht in seiner Definition stets von nur einem ruhenden Beobachter aus. Er behauptet weiterhin, dass die Zeit eine Konstante ist, die ohne äußere Einwirkungen oder Beeinträchtigungen verfließt. Sie dient dazu Ereignisse in einem Raum chronologisch darzustellen. Selbst der Raum, den Newton als "absoluten Raum" bezeichnet, bietet lediglich Platz, um die Ereignisse stattfinden zu lassen, ist aber an den Ereignissen selbst völlig unbeteiligt.
Auf die Entdeckung von Albert Einsteins Relativitätstheorie folgt die Entdeckung eines Zusammenhanges zwischen Raum und Zeit. Isaac Newtons Definition der "absoluten Zeit" und des "absoluten Raumes" muss aufgegeben werden. Einstein beweist, dass Beobachter, die sich relativ zueinander bewegen, auch zeitliche Abläufe unterschiedlich beurteilen. Dies betrifft sowohl die Geschwindigkeit eines zeitlichen Ablaufs, sowie die Gleichzeitigkeit von Ereignissen, die beispielsweise an verschiedenen Orten stattfinden können. Die Relativitätstheorie ordnet jedem Beobachter seine so genannte "Eigenzeit" zu. Des weiteren stellt sich heraus, dass nicht nur die Position des Beobachters Einfluss auf die Beobachtung der Zeit hat, sondern dass ebenfalls der Ort Einfluss auf die Zeit selbst ausüben kann. Der Ablauf der Zeit wird von der Anwesenheit von Masse und Geschwindigkeit beeinträchtigt. Die Zeit verstreicht demnach an verschiedenen Positionen im Gravitationsfeld unterschiedlich schnell. Es gibt kein ruhendes Koordinatensystem. Zeit und Raum erscheinen in den Grundgleichungen der Relativitätstheorie fast völlig gleichwertig nebeneinander. Innerhalb des Raumes ist jedes Objekt einer anderen Zeit unterworfen. Die für das Objekt gültige Zeit ist abhängig von der Geschwindigkeit, in der sich das Objekt bewegt. Die Vereinigung von Raum und Zeit führt zur Entstehung einer vierdimensionalen Raumzeit. Die Differenz der Zeit an zwei verschiedenen Punkten im Gravitationsfeld nennt man "Zeitdilatation".
Die elastische Zeit vergeht umso langsamer, je schneller man sich bewegt. Diesen Effekt nennt man Zeitdilatation. Das wurde erstmals 1971 im sogenannten Hafele/Keating-Versuch bestätigt. Man jagte eine Uhr in einem Jet um die Erde und ließ eine weitere Uhr im Labor. Die erste Uhr ging nach ihrer Reise um 59 Nanosekunden nach. Der Jetpilot hatte also eine Zeitreise hingelegt - in die Zukunft.
An dieser Stelle findet sich erstmals ein reales physikalisches Faktum, das die Durchführung von Zeitreisen in der Theorie möglich erscheinen lässt. Denn wenn die Zeit an verschiedenen Punkten im Gravitationsfeld unterschiedlich schnell verläuft, so muss für eine Zeitreise ein Gravitationsfeld gefunden oder erschaffen werden. Dieses Feld wirkt auf die in ihm befindlichen Objekte ähnlich wie die Beschleunigung des Jets auf die Uhr im Hafele/Keating-Versuch und lässt die Zeit im Vergleich zur Zeit der restlichen Umwelt um ein vielfaches schneller oder langsamer verlaufen. Befindet sich der Reisende in einem Feld, das die Zeit nahezu zum Stillstand bringt, so wird die Zeit außerhalb des Feldes davon rasen. Ebenso rast mit der Zeit der Zeitpunkt der Gegenwart des Zeitreisenden davon und damit, von dessen Beobachtungspunkt aus gesehen, in die Zukunft. Denn der Reisende hat den normalen Zeitfluss verlassen und sich einen eigenen erschaffen. Stellt man sich die Zeit als einen unendlich langen Strang vor, der in einem Stück zusammenhängt, bedeutet dies, dass die Zeit, die den Reisenden aufgrund des Geschwindigkeitsunterschiedes einholt, dessen Vergangenheit ist.
II.1.1, Eine Zeitreise in die Vergangenheit:

Der folgende bildliche Vergleich veranschaulicht diese komplizierte These. Im gewählten Beispiel wird die Zeit mit einem aus vielen Wagons bestehenden fahrenden Zug verglichen. Jeder Wagon symbolisiert ein Jahr. Der Reisende selbst bewegt sich innerhalb des Zuges in Fahrtrichtung nach vorne und kann somit in das seiner aktuellen Position folgende Jahr wechseln. Es ist ihm jedoch nicht möglich innerhalb des Zuges entgegen der Fahrtrichtung zu laufen. Eine Bewegung entgegen der Fahrtrichtung würde eine Reise in die Vergangenheit bedeuten. Angenommen der Reisende findet einen Weg den Zug zu verlassen und sich neben dem Zug weiterhin in dessen Fahrtrichtung zu bewegen, dann gleicht dies der Annahme, dass er sich ein eigenes Gravitationsfeld erschaffen und den normalen Zeitfluss verlassen kann. Sowohl der Zug, als auch alle Wagons, die alle einzelnen Jahre symbolisieren und vom Reisenden bereits durchquert und zurückgelassen worden sind, rasen an diesem vorbei und holen ihn ein. Betritt dieser nun erneut den Zug, so steigt er in einen Wagon, in dem er früher schon einmal gewesen ist und den er im Laufe des normalen Zeitflusses verlassen hat. Der Reisende kommt folglich in seiner Vergangenheit an und nimmt die Zeit wieder in normaler Geschwindigkeit wahr.
Eine Zeitreise in die Zukunft könnte in der Theorie ähnlich verlaufen wie die eben geschilderte Reise in die Vergangenheit. Der Reisende verlässt abermals den normalen Zeitfluss. Er begibt sich diesmal in ein Gravitationsfeld, das die Zeit nicht stillstehen, sondern um ein vielfaches schneller verstreichen lässt als die Zeit, die er gerade verlassen hat. Im dargelegten Vergleich zwischen Zeit und einem fahrenden Zug lässt sich weiter annehmen, dass der Reisende von seinem ursprünglichen Zug in einen parallel fahrenden Zug umsteigt, wobei der neue Zug schneller fährt als der ursprüngliche. Hierdurch wird dem Reisenden ermöglicht, die weiter vorn gelegenen Wagons des ursprünglichen Zuges in kürzerer Zeit zu erreichen, als er normalerweise brauchen würde, wenn er alle Wagons zu Fuß durchqueren würde. Steigt er nun in den ursprünglichen Zug zurück, so befindet er sich sowohl in seinem normalen vorherigen Zeitfluss, als auch in seiner Zukunft.