Zeit in der Quantenwelt: Kann sie vor- und rückwärts fließen?

In unserem Alltag scheint die Zeit eine klare Richtung zu haben: Sie bewegt sich immer vorwärts. Wir erinnern uns an die Vergangenheit, aber nicht an die Zukunft. Ein zerbrochenes Glas kann nicht von selbst wieder ganz werden, und einmal verschüttetes Wasser kehrt nicht in das Glas zurück. Doch auf der Ebene der Quantenphysik ist diese Alltagsgewissheit keineswegs selbstverständlich. Hier könnte die Zeit nicht nur in eine, sondern in beide Richtungen verlaufen.

Die Asymmetrie der Zeit in unserer Welt

Die Erfahrung einer gerichtet verlaufenden Zeit ist tief in unserer Wahrnehmung verankert. Sie zeigt sich in den Naturgesetzen, insbesondere in der Thermodynamik, die besagt, dass Unordnung – die sogenannte Entropie – immer zunimmt. Dieses Prinzip ist es, das unsere Vorstellung von der Zeit prägt: Ein heißer Kaffee kühlt ab, aber ein kalter Kaffee erwärmt sich nicht von selbst.

Doch in der fundamentalen Physik fehlt diese klare Unterscheidung. Die mathematischen Gleichungen, die Bewegungen und Wechselwirkungen beschreiben, funktionieren sowohl vorwärts als auch rückwärts. Das bedeutet, dass es keine grundsätzliche Einschränkung gibt, die verhindert, dass Prozesse auch rückwärts ablaufen könnten – zumindest theoretisch.

Die Quantenwelt und ihre überraschende Zeitflexibilität

Physikerinnen und Physiker haben untersucht, ob diese Symmetrie auch in offenen Systemen existiert, also in Systemen, die mit ihrer Umgebung in Wechselwirkung stehen. Bisher nahm man an, dass solche Systeme einen klaren Zeitpfeil haben, weil äußere Einflüsse den Verlauf der Zeit bestimmen. Doch neuere Forschungen zeigen, dass selbst in offenen Quantensystemen die Zeit nicht zwingend nur in eine Richtung fließt. Stattdessen könnten zwei Zeitrichtungen möglich sein.

Ein interessantes Beispiel ist das Verhalten eines isolierten Systems. Stellen wir uns ein Wasserglas in einer völlig abgeschlossenen Kiste vor. Ohne äußere Einflüsse bleibt sein Zustand über lange Zeit unverändert – es gibt keinen erkennbaren Zeitfluss. Doch selbst in offenen Systemen, die von ihrer Umgebung beeinflusst werden, bleibt die grundlegende Symmetrie der Zeit in den physikalischen Gleichungen bestehen.

Gibt es zwei gleichwertige Realitäten?

Wenn die Quantenphysik tatsächlich zwei Zeitrichtungen zulässt, stellt sich die Frage: Warum erleben wir nur eine davon? Eine Möglichkeit ist, dass das Universum zufällig einen bestimmten Zeitpfeil gewählt hat – ein Prozess, der vergleichbar ist mit einer Münze, die entweder auf Kopf oder Zahl fällt. Ein anderes Szenario könnte sein, dass die Zeitrichtung eine emergente Eigenschaft ist, die aus unserer makroskopischen Erfahrung entsteht, aber nicht notwendigerweise in der fundamentalen Physik verankert ist.

Einige Wissenschaftler argumentieren, dass unsere Wahrnehmung von Zeit möglicherweise nur ein mentales Konstrukt ist, das uns hilft, die Welt zu ordnen. In diesem Fall wäre die Zeit nicht mehr als eine nützliche Illusion, die für unser Denken unerlässlich ist, aber auf der Quantenebene keine universelle Wahrheit besitzt.

Ein ungelöstes Rätsel der Physik

Ob die Zeit wirklich in beide Richtungen fließen kann oder ob unser Universum schlichtweg eine Richtung „gewählt“ hat, bleibt eine der großen offenen Fragen der modernen Physik. Sicher ist jedoch: Die Forschung zur Natur der Zeit hat noch lange nicht ihr Ende erreicht. Neue Experimente und theoretische Modelle könnten uns in den kommenden Jahren tiefere Einblicke geben – und möglicherweise unser Verständnis von Zeit grundlegend verändern.

Bis dahin bleibt die Zeit für uns erst einmal so, wie wir sie kennen: immer vorwärts.