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Erschienen in Ausgabe: No 107 (01/2015) Letzte Änderung: 19.01.15

Zeit – aus naturwissenschaftlicher Sicht

von Hans Sixl


Vorbemerkungen Mit der Frage, was denn eigentlich die Zeit sei, haben sich seit Aristoteles schon viele große Denker befasst. Doch ohne naturwissenschaftliche Kenntnisse bleibt auch dem größten Philosophen das Wesen der Zeit verschlossen. Wie schnell die Zeit vergeht, ist vorgegeben. Darauf haben wir keinen Einfluss. Aber wie lange eine Aktion dauert, wie schnell ein Auto fährt oder wie schnell ein technischer Prozess abläuft, das können wir beeinflussen. Wie nehmen wir den Lauf der Zeit wahr? Woher kommt unser Zeitempfinden? Können wir uns von der Zeit entkoppeln? Was bestimmt die Geschwindigkeit der Evolution und die unseres Lebens?

1. Historisches
Aristoteles erkannte als erster, dass der Zeitbegriff untrennbar mit Veränderungen verbunden ist und nur mit ihnen gemessen werden kann. Augustinus unterscheidet erstmals zwischen einer physikalisch exakten und daher objektiv messbaren und einer subjektiv wahrgenommenen, erlebnisbezogenen Zeit. Für Leibnitz und Kant sind Raum und Zeit nur gedankliche menschliche Konstruktionen, da sie ohne Objekte nicht durch unsere Sinnesorgane wahrnehmbar sind. Sie werden deshalb von ihnen den sogenannten inneren Sinneswahrnehmungen zugeordnet, die angeblich zu einer subjektiven Welterkenntnis führen. McTaggart (1908) kommt sogar zu dem Schluss, dass die Zeit eine Illusion sei. Ihre Überlegungen sind durchweg fragwürdig, da alles subjektiv ist, was durch individuelle menschliche Sinneswahrnehmungen zustande kommt. Zu objektiven Erkenntnissen kommt man nur durch reproduzierbare Fakten, die durch unabhängige Messungen belegt werden können und die im Rahmen aller anderen Naturerscheinungen ein konsistentes Bild ergeben, das durch einheitliche Naturgesetze beschrieben werden kann.
Für den Physiker IsaakNewton (1687) sind Zeit und Raum, auch wenn sie nicht direkt durch unsere Sinne wahrgenommen werden können, ebenso real wie gegenständliche Objekte, da sie mit technischen Geräten gemessen werden kann. Er beschreibt das Phänomen Zeit wie folgt: Die absolute, wahre und mathematische Zeit verfließt an sich und vermöge ihrer Natur gleichförmig und ohne Beziehung auf irgendeinen äußeren Gegenstand.“ Er bezieht sich dabei auf die von unsaktuell wahrgenommene Gegenwart, die sich in einem bestimmten Takt, den wir als Ticken der Uhr kennen, entlang einer Zeitachse von der erlebten Vergangenheit entfernt und die nächst gelegenen Teile der ursprünglichen Zukunft zur Gegenwart macht. Dieses Phänomen wird als unumkehrbares und stetes Fließen, Verstreichen oder Fortschreiten der Zeit bezeichnet. Seine Auffassung von der Zeit überzeugte in den Wissenschaften, weil sie Raum und Zeit unabhängig von einem Beobachter und daher rein objektiv beschreibt. Nur der Begriff der „absoluten“ Zeit wurde durch die Formulierung der speziellen Relativitätstheorie durch den theoretischen Physiker Albert Einstein (1905) relativiert. Dabei bleibt der Zeitverlauf zwar für alle Uhren auf der Erde derselbe und damit auch „absolut“, aber nicht mehr für Uhren, die sich mit hoher Geschwindigkeit (vor allem nahe der Lichtgeschwindigkeit) von uns weg oder auf uns zu durchs Weltall bewegen.
Im Gegensatz zu den meist sehr unterschiedlichen philosophischen Vorstellungen arbeiten die in den letzten wenigen Jahrhunderten entwickelten Naturwissenschaften und die mit ihnen geschaffenen Technologien mit objektiv messbaren Größen und Maßeinheiten, die in eine konsistente Theorie eingebettet sind. Dazu zählt auch der Ablauf der Zeit, mit der alle dynamischen Vorgänge beschrieben werden können.


2. Der Zeitbegriff
Wie die Zeit vergeht, sehen wir am besten an der Bewegung des Sekundenzeigers der Uhr. Es gibt aber auch andere Veränderungen, an denen wir den Ablauf der Zeit erkennen können. – Die Bewegungen der Planeten und Monde, die sich auf Umlaufbahnen befinden, verändern ihre jeweilige Position. - Mechanische Aktionen verändern Entfernungen, Form, Volumen, Drehwinkel, Bilder, Töne usw. - Chemische Reaktionen verändern die Strukturen der Materie und der lebenden Zellen sowie das Aussehen der Lebewesen, ihre Funktion usw. - Elektromagnetische Reaktionen verändern elektrische Ström, elektrische und magnetische Felder, Signalinformationen, elektronisch gespeicherte Informationen usw. - Kernreaktionen verändern die Zusammensetzung der Atome usw. Für alle aufgeführten Prozesse, so unterschiedlich die Mechanismen und ihre Geschwindigkeit auch sind, läuft die Zeit auf unserer Erde im gleichen Takt und damit gleich schnell ab.
Die Zeit ist eine unabhängige Variable (ein Parameter), der zur exakten mathematischen Beschreibung von Veränderungen dient.
Mit ihm können wir auf einer Zeitskala den Beginn und das Ende und damit die Dauer eines Prozesses dokumentieren sowie seinen Verlauf als Funktion der Zeit als Bild darstellen.
Zeiten t und Orte x, y, z sind für uns messbar. Aber grundsätzlich immer nur als Differenzen, also zwischen zwei Zeitpunkten (einem Intervall) oder zwischen zwei örtlich getrennten Punkten (einer Distanz).
Als Einheiten wurden ein Meter und eine Sekunde gewählt, weil sie leicht mit einem Metermaßstab und einer Uhr messbar sind. Örtliche und zeitliche Abstände werden dementsprechend als Vielfache dieser Einheiten angegeben. Mit der Erfindung der Atomuhren wurden Zeiten und Frequenzen die physikalischen Größen, die mit der höchsten Präzision gemessen werden können.
Raum, Zeit, Energie und Materie sind in unserem Sonnensystem absolut, da alle Bewegungen viel langsamer als mit Lichtgeschwindigkeit ablaufen. Das heißt, ein Meter ist auf der Erde überall gleich lang und eine Sekunde dauert überall eine Sekunde lang.
Überall in unserem Sonnensystem geschieht etwas als Funktion des Ortes und der Zeit. - Die Sonne produziert durch Kernfusion Energie. - Auf der Erde produzieren Pflanzen mit dem Sonnenlicht Sauerstoff und Kohlenwasserstoffe. - Tiere bewegen sich durch chemische Energie im Meer in der Luft und auf dem Land. - Lebewesen nehmen ihre Umgebung war und reagieren darauf. - Lebende Zellen funktionieren wie chemische Fabriken und nutzen zur Steuerung der chemischen Prozesse die abgespeicherten genetischen Daten usw.

3. Was ist die Ursache von Veränderungen?
Alles, was geschieht, ist auf Veränderungen zurückzuführen, die wir als Bewegungen wahrnehmen und die sind eine Funktion des Ortes und der Zeit. Bewegungen machen das Zeitgeschehen sichtbar. Durch sie wissen wir, dass es unabhängig von uns ein Vorher und ein Nachher gibt.
Ursache aller Veränderungen/Bewegungen von Objekten im Raum sind Kräfte. Damit Kräfte entstehen können, muss Energie zur Verfügung stehen, die dem System durch die Wirkung der Kräfte als Bewegungsenergie übertragen werden kann.
Da keine Wirkung aus dem Nichts entstehen kann, ist die Kausalität in den Naturwissenschaften von grundlegender Bedeutung. Ihre feste zeitliche Richtung geht immer von einer Ursache aus, auf die eine Wirkung folgt, da die Ursache einer Wirkung immer in der Vergangenheit liegt. Für die Kausalität ist der Ablauf der Zeit unverzichtbar. Energie erzeugt Massen und Kräfte, Kräfte auf Massen erzeugen Bewegungen und erst durch Bewegungen werden Raum und Zeit für uns sichtbar. Kräfte und Energien sind für uns auch nicht sichtbar, wir können sie aber messen, so wie wir Orte und Zeiten messen können.
Raum und Zeit stellen die Koordinaten dar, mit denen alles, was geschieht, beschrieben und gemessen werden kann.
Alle Prozesse und alle Mechanismen in der Physik, Chemie, Biologie und Technik funktionieren nach den zugehörigen Gesetzmäßigkeiten, die ihren örtlichen und zeitlichen Ablauf sicherstellen. Sie leiten sich alle aus den Naturgesetzmäßigkeiten ab, die letztendlich auf vier Fundamentalkräfte zurückführen, die die Wechselwirkung zwischen den Elementarteilchen beschreiben: die Gravitation, die Schwache und die Starke Wechselwirkung und der Elektromagnetismus. In jedem Subsystem der belebten und unbelebten Natur sowie in unseren künstlichen technischen Systemen kann damit die Dynamik, die die zeitlichen Abläufe des Systems beschreibt, auf diese Fundamentalkräfte zurückgeführt werden.
Kräfte sind gerichtete Größen, die mit Kraftpfeilen dargestellt werden, die in die Raumrichtung der Beschleunigung zeigen. Sie verursachen Bewegungen von Objekten von einem Ort zu einem anderen. Der zweite Ort wird grundsätzlich später erreicht. Kräfte werden durch die Beschleunigung von Massen definiert. Durch Beschleunigung entsteht eine Geschwindigkeit und damit entsteht eine zeitliche Veränderung der örtlichen Position. Deshalb kommen durch Kräfte Zeit und Raum ins Spiel.Aufgrund der Massenträgheit verstreicht bei der Beschleunigung eine mehr oder weniger lange Zeit. Deshalb sind Kräfte auch die Ursache der Schnelligkeit eines Bewegungsablaufs, die durch die Massenträgheit behindert wird.
Auch die Zeit wird durch einen Zeitpfeil dargestellt, wobei der Pfeil wie bei den Kräften von der Vergangenheit in die Zukunft zeigt. Zu den drei gerichteten Ortskoordinaten in die drei Raumrichtungen kommt damit eine weitere unabhängige ebenfalls gerichtete Zeitkoordinate.
Kräfte wirken immer zwischen Ladungen und Massen unsichtbar auf Distanz, da sie alle nach bestimmten Gesetzmäßigkeiten mit dem Abstand der beteiligten Partner abnehmen.
Dass es sich bei den Gravitationskräften zwischen Erde und Mond um Fernkräfte handelt, ist aufgrund der makroskopischen Distanzen unmittelbar einleuchtend. In unserem Alltag entstehen mechanische Kräfte scheinbar durch Kontakt. Wir vergessen aber dabei, dass beim mechanischen „Kontakt“ die Elektronenhüllen der Materie aufeinander einwirken. Damit sind auch alle mechanischen Kräfte letztendlich auf elektromagnetischen Fernkräfte im subatomaren Bereich zurückzuführen. Alle Kräfte, die in der Biologie, Chemie und Technik wirken, entstanden aus den Fundamentalkräften durch Wechselwirkungen rein physikalischer Art. Da alles auf Distanz geschieht, muss über die Distanz hinweg ein Informationsaustausch erfolgen. Dies wurde bereits von Sixl (2013) in Tabularasa ausführlich begründet.

4. Die Schnelligkeit von Bewegungsabläufen
Veränderungen können schnell oder langsam verlaufen. Wie lange ein Prozess dauert, wird von den Naturgesetzen bestimmt, deren Parameter (wie z.B. die Masse oder die Ladung) wir allerdings beeinflussen können.
Wie schnell etwas innerhalb einer vorgegebenen Zeit geschieht, ist sowohl von den wirkenden Kräften als auch von den Massen/Teilchen abhängig, die an der Aktion beteiligt sind.
Sie bestimmen die Veränderungen von Objekten im Raum als Funktion der immer gleich ablaufenden Zeit. Das System unterliegt damit einer gewissen Dynamik, die im Gegensatz zur Statik steht, bei der keinerlei Veränderungen auftreten und bei der deshalb auch die Zeit nicht in Erscheinung tritt.
Es gibt Ereignisse, die schnell ablaufen und solche, die langsam ablaufen. Ihre Ablaufgeschwindigkeit gibt an, was innerhalb einer Sekunde geschieht, wie groß die Distanz ist, die pro Sekunde zurückgelegt wird, wieviel Umdrehungen pro Sekunde erfolgen, wieviel Atome pro Sekunde zerfallen, oder wieviel Zeitungen eine Druckmaschine innerhalb einer Sekunde fertig stellt usw.
Die Schnelligkeit von Bewegungsabläufen können wir beeinflussen.
Wie schnell etwas geschieht, wie schnell ein Prozess abläuft, hängt von den jeweils zuständigen physikalischen, chemischen biologischen oder technischen Gesetzmäßigkeiten ab, die alle auf Kräfte und Trägheitskräfte zurückzuführen sind. Bei Planetenbewegungen sind es die Gravitationskräfte, in den mechanischen Uhren sind es die Federkräfte, in der Elektrotechnik sind es elektromagnetische Kräfte, in der Chemie sind es elektrische Kräfte. Kräfte, die auf Massen wirken, sind deshalb grundsätzlich die Ursache der Dynamik mechanischer, elektrischer und chemischer Prozesse. Sie bestimmen auch, in welche Richtung der Prozess abläuft. Und immer, wenn Kräfte wirken, wird auch Arbeit geleistet oder Energie umgesetzt. So ist es auch in atomaren und molekularen Systemen, in denen sowohl die Quantenmechanik als auch die Quantenelektrodynamik von den Fundamentalkräften ausgelöst wird.

5. Ereignisse
Veränderungen stellen für uns Ereignisse dar, deren Ablauf wir mit unseren Sinnesorganen wahrnehmen. Mit ihnen stellen wir fest, dass wir ständig neue Sinnesinformationen empfangen, die die alten mit konstanter Geschwindigkeit in die Vergangenheit schieben. Den Fluss der Zeit erleben wir auf diese Weise unmittelbar mit dem Ablauf der Bilder und Töne, die wir sehen und hören, was wir in welchen Ablauf fühlen, riechen und schmecken. Was dabei in unserem Umfeld wie schnell abläuft, beispielsweise die Planetenbewegung, ist nicht von der Schnelligkeit unserer Sinnesverarbeitung abhängig, wohl aber wieviel Informationen wir wie schnell verarbeiten können.
Mit den Veränderungen, die wir mit unseren Sinnesorganen wahrnehmen, erkennen wir, dass die Zeit stetig abläuft. Die Erde würde sich auch drehen, wenn es keine Menschen gäbe, deshalb ist auch der Zeitablauf keine Illusion sondern eine objektiv messbare Realität. Was uns allerdings täuschen kann, ist unser persönlicher Eindruck vom Ablauf der Zeit, der uns, gemessen an der Zahl und Länge der wahrgenommenen Eindrücke, schnell aber auch langsam erscheinen kann. Damit haben wir eine subjektive innere Uhr, die den objektiv messbaren Tagesablauf lang aber auch kurz erscheinen lassen kann.
Ein Ereignis (Geschehen, Prozess, Aktion) in unserer Welt ist eine Funktion des Ortes und der Zeit. Es wird durch (1) Objekte, (2) Bewegungen und (3) einen Raum, in dem etwas geschieht, definiert.
Fehlt eines davon, dann gibt es kein Ereignis, das durch eine Orts-, Form- oder chemische Veränderung (ganz allgemein Veränderung des Materials oder der Atome, z. B. beim radioaktiven Zerfall) als Funktion der Zeit beschrieben werden kann. Die Zeit läuft in jedem Fall unabhängig davon weiter, aber es geschieht nichts. Das System kommt dann ohne den Begriff der Zeit aus und ist deshalb in den folgenden Fällen (1) bis (3) von der Zeit entkoppelt.
Zu (1): In einem leeren Raum ohne Objekte (Materie oder Wellen) gibt es keinen Bewegungsablauf bzw. keine Veränderung. Es sind dann in ihm keine Bewegungen/Veränderungen definierbar und damit auch kein Zeitablauf messbar.
Zu (2): In einem Raum, in dem alle Objekte unverändert stillstehen (also in der Statik), gibt es ebenfalls keinen Bewegungsablauf. Es sind dann zwar Distanzen messbar, aber sie bleiben unverändert.
Zu (3): Ohne einen Raum (in einem auf Null geschrumpften Volumen) gibt es keine Bewegung.

6. An- und Auskopplung der Zeit
Kräfte verursachen Bewegungen. Sie sind damit dafür verantwortlich, dass ein System aus Massen oder Teilchen den Ablauf der Zeit „spürt“ bzw., dass der Ablauf der Zeit an dem System zum Ausdruck kommt.
Die Zeit ist damit auf unserer realen Welt nur dann an ein System angekoppelt, wenn in ihm Bewegungen bzw. Veränderungen ablaufen. Wenn nichts geschieht, ist die Zeit entkoppelt.
Sobald eine Bewegung ausgelöst wird, findet eine Kopplung mit der Zeit statt. Das Ankoppeln der Zeit entspricht dem Auslösen einer Aktion, die zu einer Dynamik des Systems führt. Es erfolgt durch Energiezufuhr.
In technischen Systemen wird die Zeit durch Einschalten der Dynamik angekoppelt. Im eingeschalteten Zustand steht Energie zur Verfügung, mit der mit einem bestimmten Mechanismus (elektrisch, chemisch oder mechanisch) Arbeit geleistet werden kann, die durch entsprechende Kraftwirkung zu Bewegungen führt. Damit entsteht ein zeitabhängiger Bewegungsablauf, der nach Abschalten der Energie aufgrund der Wärmeentwicklung zum Erliegen kommt.
In der elektronischen Datenverarbeitung kann durch An- und Ausschalten der Stromzufuhr die Zeit an das System an- bzw. ausgekoppelt werden. Erst durch Energie beginnt im Computer durch Verschieben von Elektronen die Zeit zu laufen. Wenn er abgeschaltet wird, dann kommen die Bewegungen der Elektronen zum Erliegen und damit erlischt auch die Zeitabhängigkeit des Prozesses. Nur wenn der Computer arbeitet, dann läuft für ihn die Zeit.Ähnliches geschieht in unserem Gehirn. Nur wenn in ihm unser Geist aktiv ist, dann läuft für uns die Zeit, mit der wir geistig etwas anfangen können. Jeden Morgen beginnt unser Geist, wenn wir aufwachen, wieder neu zu arbeiten und für uns beginnt geistig ein neuer Zeitablauf. Wenn wir schlafen, haben wir kein Zeitbewusstsein. Dann ruht unser bewusster Geist. In dieser Zeit steht für uns die Zeit still, obwohl sie natürlich allgegenwärtig um uns herum unaufhaltsam weiterläuft.
Auch wenn wir unsere Sinnesorgane abschalten, stellen wir mit unseren Gedanken fest, dass die Zeit läuft. Unser Gehirn stellt ein Sinnesorgan dar, das uns mitteilt, was in ihm an Erinnerungen und Wissen abgespeichert ist, wenn wir es brauchen. Unsere Gedanken formuliert ein innerer Mechanismus, den wir unseren Geist nennen, nur für uns hörbar mit unserer Sprache in einem Selbstgespräch. Im Takt der Worte gleitet dabei die gegenwärtige Information in die Vergangenheit.
In allen lebenden Zellen von Pflanzen, Tieren und Menschen läuft eine innere Uhr, da sie ununterbrochen arbeiten und chemisch Energie umsetzen. Dies geschieht seit der Urzelle, da Zellen immer nur durch Zellteilung lebender Zellen entstehen. Diese Zellen haben sich über Jahrmilliarden hinweg stetig evolutionär weiterentwickelt und haben dabei zu den verschiedenen Spezies geführt.
In unserem Universum hat alles, was sich in ihm befindet, eine innere Uhr, in der die Zeit wie überall im Universum abläuft. Die Zeit startet in den einzelnen dynamischen Systemen mit ihrer Entstehung und endet dann, wenn es sie nicht mehr gibt. Dies gilt für alles, was auf unserer Welt geschieht: Für unser Universum, für unser Sonnensystem, für die einzelnen Atome, für lebende Zellen, für unseren Körper, für unseren Geist usw. Alles in unserem Universum erfährt einen Zeitverlauf, der mit dem Urknall begann und der über die Einstein‘sche Relativitätstheorie eindeutig mit unserem viel später einsetzenden Zeitverlauf in unserem Sonnensystem verknüpft ist. Der noch viel später einsetzende Zeitablauf eines konkreten Lebewesens startet mit der Befruchtung des Eis im Mutterleib. Denn exakt zu diesem Zeitpunkt liegt durch die Genetik fest, was aus ihm werden soll. Neben unserer körperlichen Zeit vergeht unsere geistige Zeit in Schüben mit nächtlichen Unterbrechungen, wenn unser Geist nicht arbeitet.

7. Die Ursache der Zeit
Als es das Universum noch nicht gab, gab es nichts: keinen Raum, keine Zeit und keine Energie/Materie. Wenn es keine Zeit gibt, dann gibt es auch keine körperlichen und geistigen Ereignisse (keine Bewegungen, keine Informationsverarbeitung) keine Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft. Nach dem vielfach bestätigten kosmologischen Standardmodell entstand unser Universum mit seinem Inhalt vor 13,7 Milliarden Jahren beim sogenannten Urknall aus einer Raum-Zeit-Energie-Singularität (s. z.B. Hawking 2012). Aus ihr entstand einfach alles nach festen Regeln, deren wichtigste uns inzwischen bekannt sind. Sie beschreiben mit speziellen Naturkonstanten die Kräfte, die bei einer Wechselwirkung zwischen den Elementarteilchen als Funktion des Ortes wirken. Aus ihnen lassen sich alle Gesetzmäßigkeiten, die in Wissenschaft und Technik genutzt werden, ableiten.
Die Ursache der Zeit ist der Urknall. Die Ursache des Urknalls ist die Raum-Zeit-Energie-Singularität, über die naturwissenschaftlich absolut nichts bekannt ist.
Über die ersten Sekundenbruchteile und die erste Fundamentalkraft, die die Dynamik der Energie entwickelte, aus der unser Universum entstand, ist nur bekannt, dass es mit der Einstein‘schen Formel E=mc2 einen klaren Zusammenhang zwischen der Energie, der Masse und der Lichtgeschwindigkeit gibt, nach der die Elementarteilchen und die uns bekannten vier Fundamentalkräfte entstanden. Aus der ursprünglichen Kraft, die das Universum noch heute samt Inhalt mit Lichtgeschwindigkeit auseinander treibt, entstanden die uns heute bekannten vier Fundamentalkräfte, die die Wechselwirkung zwischen Materie und Elementarteilchen beschreiben. Mit der Ausdehnung des Raumes und der dadurch verursachten scheinbaren Bewegung der darin enthaltenen Objekte, fing auch die Zeit in unserem Universum zu laufen an.
Mit dem Urknall wurde die sogenannte „Raumzeit“ gebildet. Es handelt sich dabei um eine feste Verknüpfung der drei Raumkoordinaten mit der zeitlichen Koordinate.
Alle Objekte und Teilchen innerhalb des Universums sind daher in gleicher Weise an Raum, Zeit und die bekannten Gesetze der Physik gebunden. Innerhalb des Raumes kann Lichtgeschwindigkeit nur von Licht und wenigen anderen masselose Welle/Teilchen erreicht werden. Der Raum selbst verläuft aber nicht auf dieser Struktur. Er kann sich mit Überlichtgeschwindigkeit ausdehnen. Das ist kein Widerspruch zur Relativitätstheorie, da die Expansion des Raumes selbst keine Bewegung im Raum, sondern der Raum selbst ist, der sich ausdehnt. Deshalb entfernen sich die Galaxien im Universum nicht durch eine Bewegung durch den Raum voneinander, sondern nur weil der Raum zwischen den Galaxien expandiert. Selbst wenn alle Galaxien an Ort und Stelle festgenagelt wären, würden sie sich voneinander entfernen, da der Raum zwischen Ihnen sich seit dem Urknall ausdehnt. Es muss also gar keine Bewegung durch den Raum stattfinden, damit sich die Abstände zwischen den Galaxien vergrößern. Nur das Wort Urknall verleitet dazu, es sich wie eine Explosion vorzustellen. Es fand aber weder ein Knall noch eine Explosion statt.
Das kosmologische Standardmodell, das die Entstehung des Universums ab den ersten Sekundenbruchteilen beschreibt, ist naturwissenschaftlich vielfach gesichert. Damit weiß man viel, aber eben nicht genau, wie der Urknall in der Singularität begonnen hat, und schon gar nicht, was vorher war. Über unser Sonnensystem wissen wir erheblich mehr. Es ist auch erst neun Milliarden Jahre später entstanden und deshalb gerade mal 4,7 Milliarden Jahre alt.

8. Die Rolle der Zeit bei Atomen und bei Menschen
Atome sind mit Miniatursonnensysteme vergleichbar, weil sich in ihnen die Elektronen um die Kerne ähnlich wie die Planeten um die Sonne bewegen. Die wesentlich bessere quantenmechanische Beschreibung benutzt Wellenfunktionen anstelle von Teilchen, die aber auch einer Zeitabhängigkeit gehorchen. Solange die Zusammensetzung eines Atoms nicht durch eine Kernreaktion, durch eine chemische Reaktion oder durch physikalische Anregung verändert wird, bewegen sich die Elektronen der Hülle als Welle/Teilchen unverändert um den Atomkern. Die physikalischen Gesetzmäßigkeiten bestimmen den Rhythmus ihrer Bewegungen als Funktion des Ortes und der Zeit. Dieser Rhythmus ist im Vergleich zu den Schwingungsfrequenzen in Uhren oder zu den Umlaufszeiten der Planetensysteme aufgrund ihrer vergleichsweise winzigen Massen unglaublich hoch. In ihnen läuft quasi, seit sie existieren, alles in einer irren Geschwindigkeit ab. Da in ihnen in einer Sekunde wahnsinnig viel geschieht, käme ihnen, wenn sie Lebewesen wären, die Zeitdauer einer Sekunde sehr lang vor und natürlich käme ihnen ihre Lebensdauer, die bei den stabilen Atomen viele Jahrtausende betragen, wie eine Ewigkeit vor.
In Computern bewegen sich die relevanten Elektronen auf Leiterbahnen und elektronischen Bauelementen wie Kondensatoren, Widerstände, Transistoren, Dioden, aber nur dann, wenn sie mit Energie versorgt werden. Das unterscheidet sie von den Elektronen, die in den Atomen um die Atomkerne kreisen, denn in Computern leisten sie eine Arbeit. Sie verursachen elektrische Signale, mit denen ähnlich wie in unserem Gehirn Informationen verarbeitet werden. Der technische Geist, der dies mit einem elektronischen Mechanismus macht, arbeitet mit einer Geschwindigkeit, die durch die zugehörigen physikalischen Gesetzmäßigkeiten als Funktion des Ortes und der Zeit bestimmt wird. Da er sehr schnell arbeitet, geschieht in einem Computer auch in einer Sekunde sehr viel.
Wenn wir in unserem Körper denken und auf diese Weise unsere als Wissen abgespeicherten Sinnesinformationen verarbeiten, wird dazu auch Energie benötigt. Dann werden in unserem Gehirn elektrische Signale ähnlich wie in einem Computer über Nervenbahnen geleitet, aber nicht nur rein physikalisch, sondern auch chemisch verarbeitet. Die Informationsverarbeitung folgt demnach in unserem Kopf anderen Mechanismen wie in einem Computer. Unsere persönliche Zeit fing für uns wahrnehmbar erst an, nachdem unsere Sinnesorgane und unser Gehirn im Babyalter ihre Arbeit aufgenommen hatten. Erst dann lebte unser Geist auf, der für unsere Wahrnehmungen, Empfindungen und Erinnerungen zuständig ist. Davor existierte aber schon unser Körper, der sich aus dem befruchteten Ei durch Zellteilung und Spezialisierung der Zellen in neun Monaten zu einem Baby entwickelt hatte. Die Zeit unseres körperlichen Lebens begann also schon deutlich vor der unseres geistigen Lebens. In den einzelnen Zellen, die unseren Körper aufbauen, spielen sich auch völlig andere Bewegungen ab als in dem Netzwerk unseres Nervensystems.
Auch in den einzelnen Zellen werden Informationen verarbeitet, allerdings durch einen anderen Geist als dem, mit dem wir in unserem Kopf denken. Der genetische Geist, der die Arbeit in den einzelnen Zellen leistet, arbeitet auch völlig unabhängig von unserem denkenden Geist mit seinen eigenen Erinnerungen aus der Vergangenheit, die bis zur Urzelle zurückreichen. Dass dies so ist, sehen wir daran, dass die Entwicklung des Embryos gewisse Phasen der Evolutiondurchläuft. In unserem Körper sind damit zwei grundverschiedene Geistformen aktiv, die absolut unabhängig voneinander, mit verschiedenen Mechanismen völlig andere Erinnerungen verarbeiten. Die eine Geistform ist für unser körperliches Leben und die andere für unser geistiges Leben zuständig. Die eine arbeitet schon seit der ersten lebenden Zelle Jahrmillionen ununterbrochen und ist für den Aufbau und die Funktion des jeweiligen Körpers, den er gerade bildet, verantwortlich. Der andere arbeitet in dem Körper, den der genetische Geist produziert hat, mit dem darin befindlichen Nervensystem hingegen nur einige Jahrzehnte lang. Unserem denkenden Geist ist nur die Zeit bewusst, seit der wir denken können. Unserem genetischen Geist ist in Analogie dazu die Zeit bewusst, in der er evolutionär aktiv war.
Unser Zeitempfinden orientiert sich daran, was wir an einem Tag erledigen bzw. erleben können. Wenn wir geistig abschalten, dann entkoppeln wir uns von der Zeit und nehmen ihren Ablauf nicht mehr wahr. Wenn wir morgens aufwachen und uns an keinen Traum erinnern, dann ist für uns die Zeit vergangen, ohne dass wir es bemerkt hatten. Körperlich können wir uns jedoch nicht von der Zeit entkoppeln, da die genetischen Programme in unseren Körperzellen und damit auch in den Nervenzellen des Gehirns auch nachts abgespult werden. Das Altern des Körpers kann durch den Schlaf nicht gestoppt werden. Wenn wir auf etwas ungeduldig warten, dann vergeht die Zeit für uns sehr langsam. Das liegt daran, dass wir in der Wartezeit geistig sehr aktiv sind und uns „tausend Dinge“ durch den Kopf gehen. Das Gegenteil ist im Schlaf der Fall, wenn es uns gelungen ist, geistig abzuschalten.

9. Was wäre, wenn…
Den Ablauf der Zeit in unserem Universum können wir nicht verändern. Wie sie abläuft, zeigt sie uns über die Dynamik der Himmelskörper, die durch die Gravitationskräfte bestimmt wird. Daran orientieren sich die von uns festgelegten Zeiteinheiten, die für uns sinnvoll sind. Wieviel wir an einem Tag oder in einer Sekunde körperlich und geistig arbeiten können, wird aber nicht durch die Gravitationskräfte bestimmt, sondern allein durch die elektromagnetischen Kräfte und damit durch die Eigenschaften der Elektronen, die den Ablauf der Chemie und der Informationsverarbeitung bestimmen. Wie lange uns eine bestimmte Zeitdauer erscheint, wird damit durch das Verhältnis der elektrischen Kräfte im Vergleich zu den Gravitationskräften bestimmt. Und dieses Verhältnis wurde bei der Entstehung der vier Fundamentalkräfte kurz nach dem Urknall festgelegt. Wenn es zehnmal geringer als das jetzige Verhältnis wäre, dann würde in uns alles geistig und körperlich zehnmal langsamer als jetzt ablaufen, weil die Geschwindigkeit dieser Prozesse allein durch die elektrischen Kräfte bestimmt wird. Was wir jetzt in einer Stunde leisten, würde dann zehn Stunden lang dauern und der Tag würde uns deshalb viel zu schnell vergehen. Da darüber hinaus in uns dann auch die Chemie in unseren Körperzellen zehnmal langsamer ablaufen würde, würden die Alterungsprozesse viel länger dauern und wir würden dadurch zehnmal länger leben, also beispielsweise statt hundert Jahre tausend Jahre alt werden. Weil dies dann schon immer so gewesen wäre, würden wir es völlig normal finden. Aber leider gäbe es uns in diesem Fall noch lange nicht, da mit der Chemie auch die Biologie und die Evolution zehnmal langsamer abgelaufen wären, und es dann heute höchstens einige wenige primitive Lebensformen gäbe. Wenn hingegen die elektrischen Kräfte im Vergleich zu den Gravitationskräften zehnmal stärker eingestellt worden wären, als sie es jetzt sind, dann wäre die Evolution zehnmal schneller ablaufen und die Menschheit hätte sich bis heute vielleicht schon mehrfach durch Atomkriege ausgerottet.
Immer wenn die ersten intelligenten Lebewesen auf einem der Trillionen Planeten unseres Universums nach langer Zeit evolutionär entstehen, die sich wie wir Menschen unterhalten können, liegt für sie der Glaube nahe, alles sei für sie so gemacht worden, weil es ihnen Leben und Denken ermöglicht. Da sie dann wie wir glauben, dass es keine noch intelligentere Lebewesen geben könnte, nehmen sie dann zusätzlich an, sie seien das Ende der Evolution oder das erklärte Ziel einer göttlichen Schöpfung. Die dabei oft zitierte sogenannte „Feinabstimmung der Naturkonstanten“ die unser Universum so entstehen ließ, wie es ist und die es auf der Erde im Laufe von vier Milliarden Jahren ermöglichte, evolutionär menschliches bzw. intelligentes Leben zu erzeugen, wird als anthropisches Prinzip bezeichnet (Carter 1974, Breuer 1981).Klar, wenn die kosmologischen Konstanten und die Eigenschaften der Atome und der Naturgesetze nicht so wären, wie wir sie kennen, dann gäbe es uns nicht. Was es dann gäbe, wissen wir nicht, da sich dann alles anders entwickelt hätte. Natürlich konnten sich dann vielleicht völlig andere intelligente Lebewesen entwickeln, die dann wie wir ihr eigenes Prinzip formulieren könnten.
Wir haben gesehen, dass eine beliebige Verstärkung der elektromagnetischen Fundamentalkraft gegenüber den anderen Fundamentalkräften in unserem Universum die Evolution entsprechend beliebig beschleunigt hätte und dadurch noch viel schneller intelligente Wesen entstanden wären. Es handelt sich deshalb in diesem speziellen Fall nicht darum ob, sondern nur wie lange es dauerte, bis wir entstehen konnten. Voraussetzung dafür ist, dass die anderen Fundamentalkräfte, die für die Kernreaktionen und die Stabilität der Atome zuständig sind, auch dafür sorgen, dass die Sonnen lange genug Energie abstrahlen.

Fazit
- Raum und Zeit spannen in unserem Universum ein unabhängiges Koordinatensystem auf.
- Der Lauf der Zeit kann nicht beeinflusst werden. Er macht sich durch körperliche und geistige Veränderungen, durch Bewegungen von Objekten im Raum und den Fluss von Bild- und Toninformationen, bemerkbar.
- Orte, Zeiten, Kräfte und Energien sind für uns nicht sichtbar, deshalb ist es verständlich, dass Philosophen geneigt waren, sie als Illusion oder subjektive Größen zu charakterisieren. Sie sind aber mit technischen Geräten objektiv messbar und damit eindeutig real.
- Den Ablauf der Zeit erkennen wir auch als Menschen durch die Wahrnehmung immer neuer veränderter Sinnesinformationen. Was soeben noch Gegenwart war, ist kurz danach Vergangenheit und unsere Gegenwart war kurz zuvor noch Zukunft.
- Ein Sinnesorgan für die Zeit haben wir nicht und brauchen es auch nicht, da wir ihren Ablauf über den Fluss der von uns verarbeiteten Sinnesinformationen direkt erleben. Wie schnell die Zeit vergeht, sehen wir daran, wie schnell unsere aktuellen Sinneseindrücke Vergangenheit werden. Dies ist unser Maß für den Ablauf der Zeit, mit dem unsere innere subjektive Uhr tickt.
- Die Schnelligkeit der Sinnesinformationsverarbeitung bestimmt unser subjektives Zeitempfinden, da sie sowohl die Geschwindigkeit unserer geistigen als auch die unserer körperlichen Aktivitäten festlegen. Sie ist auf die physikalischen Eigenschaften der Elektronen zurückzuführen, die sowohl die Schnelligkeit der Chemie als auch die der Informationsübertragung festlegen.
- Für Lebewesen, die langsam denken, vergeht die Zeit schnell und umgekehrt. Geistig kann man sich vom Lauf der Zeit entkoppeln, wenn man alle Gedanken abschaltet. Im Schlaf geht deshalb das Zeitgefühl verloren. Körperlich kann man sich nicht vom Lauf der Zeit entkoppeln.
-Die Fundamentalkräfte bestimmen die Schnelligkeit der zugehörigen Fundamentalereignisse. Wenn die elektromagnetischen Kräfte gegenüber den anderen Fundamentalkräften zehnmal größer als aktuell wären, dann wäre die Evolution auch zehnmal schneller abgelaufen.

Literatur
Breuer, Reinhard. Das anthropische Prinzip. Meyster Verlag, Wien 1981.
Carter, Brandon. Large Number Coincidences and the Anthropic Principle in Cosmology. In: Confrontation of Cosmological Theories with Observational Data. Dordrecht, D.Reidel 1974.
Einstein, Albert. Zur Elektrodynamik bewegter Körper. In Annalen der Physik und Chemie. 17, 1905
Hawking, Stephen & Leonard Mlodinow. Der große Entwurf. Rowohlt, Reinbek, 2012.
Kant, Immanuel 1724 – 1804
Leibniz, Gottfried, W. 1646 -1716
McTaggart, John. The Unreality of Time. In: Mind. A Quarterly Review of Psychology and Philosophy 17/1908
Newton, Isaak.Mathematische Prinzipien der Naturlehre. London 1686, übersetzte Ausgabe Verlag Robert Oppenheim, Berlin (1872)
Sixl, Hans. Naturwissenschaft des Geistes – Der Geist als unsichtbarer Akteur. Tabularasa 83, 1, 2013

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