Ich finde dieses Thema äußerst spannend, auch da es an der Grenze zwischen Physik und Philosophie liegt. Aber es ist auch relativ komplex, deshalb entschuldige bitte den langen Beitrag.
Ich möchte, bevor ich auf die anfänglichen Fragen eingehe, ein paar Vorüberlegungen vorausschicken.
1. Wie kommen wir dazu, von etwas wie "Zeit" zu sprechen?In unserer Wahrnehmung stellen wir fest, dass gewisse Dinge nur in einer bestimmten Reihenfolge geschehen. Wer hätte beispielsweise schon einmal einen zu Boden gefallenen Teller sich selbst zusammensetzen sehen? Die späteren Zustände haben alle eines gemeinsam: Sie entsprechen einem energetisch günstigeren Zustand. Der Physiker sagt hierzu, die Entropie, das Maß der Gleichverteilung von Energie/Masse, sei gestiegen. Im Falle unseres Tellers bedeutet dass, das er zuvor, als es auf dem Tisch stand eine gewisse potentielle Energie (die durch die gegenseitige Anziehung von Erde und Teller gespeichert ist) besaß, die beim herunterfallen in kinetische Energie umgewandelt wurde, d.h. die Energie des Aufpralls, später das Zerbrechen des Tellers und ein wenig Wärme, die bei dem Aufprall entstand.
Die Zeit ist also die Bezeichnung für ein vorerst einmal hypothetisches System, welches gewisse Gesetzmäßigkeiten in allen Ereignissen unseres Universums beschreibt.
Diese Eigenschaften sind z.B. die beschriebene Gerichtetheit und Unumkehrbarkeit der Zeit, die Entropiezunahme zwischen zwei Zeitpunkten, oder der Umstand, dass man sich an die Vergangenheit erinnern kann, an die Zukunft aber nicht.
2. Fließt die Zeit überall gleich?Ich ziele mit dieser Frage nicht darauf ab, ob die Zeit subjektiv unterschiedlich
wahrgenommen wird, ein Bereich, der in die Psychologie, nicht die Physik fällt, sondern ich möchte vielmehr die Frage aufwerfen, ob Zeit tatsächlich an verschiedenen Orten für jedes physikalische Objekt immer gleich schnell vergeht.
Unsere Alltagserfahrung liefert die klare Antwort, dass dies der Fall ist. Wenn ich an einen anderen Ort kommen, so scheinen dort alle von derselben Zeit auszugehen, wie ich, wenn man von der Zeitumstellung einmal absieht, die andere Ursachen hat.
Doch seit Einsteins spezifischer Relativitätstheorie wissen wir, dass die Zeit, oder besser der Zeitfluss nicht immer konstant ist. Vielmehr vergeht Zeit an einem Ort unterschiedlich schnell, abhängig von der Geschwindigkeit des Zeit Messenden. Das ganze kommt dadurch zustande, dass die Lichtgeschwindigkeit konstant ist. Man nennt dieses Phänomen Zeitdilatation.
Daraus lassen sich uns sehr merkwürdig erscheinende Folgen ableiten. Zum Beispiel laufen Uhren in einem Flugzeug langsamer, als solche auf der Erde. Das lässt sich sogar experimentell nachweisen (Versuch von Hafele, Keating). Allerdings ist der Unterschied nicht sonderlich groß ( bei dem genannten Experiment betrug die Differenz etwa 10
-7 Sekunden), da ein Flugzeug, verglichen mit der Lichtgeschwindigkeit sehr langsam ist.
Im folgenden, Alania, werde ich nun auf deine Fragen eingehen.
Gibt es Zeit wirklich?
Wir können allein mittels unserer empirischen Erkenntnisse (d.h. alles was wir wahrnehmen, messen, etc. können) nicht sicher sagen,
was Zeit ist. (Strenggenommen, können wir das von überhaupt nichts, außer dem, das wir selbst geschaffen haben, aber das ist ein anderes Kapitel.)
Wir können aber sagen, wie Zeit sich auswirkt. Genaugenommen haben wir nur diese Auswirkungen, messbare Eigenschaften der beobachtbaren Realität und nun sagen wir, "das, das diese Eigenschaften hevorruft, was auch immer es ist, heißt Zeit". Das bedeutet, es gibt Zeit, wir können allerdings nicht sagen, was es ist, nur einige Merkmale davon feststellen. Zeit muss aber nicht das sein, was wir uns darunter vorstellen; zum Beispiel widerspricht die Relativität der Zeit (siehe oben) unserer Erfahrung und Vorstellung.
Man misst Zeit an Veränderungen, also ist die Zeit abhängig von Veränderungen, oder sind die Veränderungen abhängig von der Zeit?
Ich habe oben darüber geschrieben, dass die genannte Veränderung nichts anderes bedeutet als eine Zunahme der Gleichverteilung (Entropie). Interessanterweise gibt es keine physikalische Begründung für die Entropiezunahme mit der Zeit. Alle physikalischen Gesetze erlauben jedes Ereignis in beide Zeitrichtung. Allerdings beobachtet man, dass die Mehrzahl der physikalischen Vorgänge eine Entropiezunahme darstellen.
Das bedeutet, die Zeit ist eigentlich ein Hilfskonstrukt, eine Art "Arbeitstitel" für etwas, von dem überhaupt nicht geklärt ist, wie es aussieht, das aber notwendig ist, um die Realität zu beschreiben. Da die Zeit vor allem beschreibende Funktion hat, verursacht oder beeinflusst sie die Veränderungen nicht im eigentlichen Sinne; nicht mehr, als ein Panoramabild die Landschaft beeinflusst. Die Veränderungen beeinflussen allerdings auch nicht die Zeit, sondern nur unseren Begriff von der Zeit. Eigentlich ist die Zeit die Art und Weise, wie die "Veränderungen" stattfinden.
Würde alles immer gleich bleiben, gäbe es dann sowas wie Zeit?
Wenn alles gleich bleiben würde, was (fast) gleichbedeutend mit absoluter Entropie wäre, so könnten wir Zeit zumindest nicht mehr messen. Und physikalisch gesehen existiert alles dass man nicht messen kann, das also keine Auswirkungen auf die Welt hat, nicht. Beziehungsweise existiert es durchaus, ist aber für den Physiker ohne Belang. Tatsächlich ist es physikalisch richtig, zu behaupten, auf dem Eiffelturm stünde ein blauer Elefant, den man aber weder sehen, noch sonstwie wahrnehmen könne, der also in keinerlei Wechselwirkung mit der Welt stehe.
Mir erscheint es so komisch etwas wie Zeit einteilen zu wollen.
Manchmal erscheint sie kurz und manchmal lang, dann kann man doch nicht davon reden, dass sie ständig gleich ist, oder?
Wie gesagt, ich denke, dass dieser Eindruck in der Zeitwahrnehmung, die ohnehin wenig aussagekräftig ist, begründet ist, und nicht in der Beschaffenheit der Zeit.
Aber auch rein physikalisch ist die Zeit nicht immer gleich, sondern von der relativen Geschwindigkeit der Uhr zur Geschwindigkeit der Vergleichsuhr abhängig (siehe oben).
[...vor dem Urknall...] Damals, so zeigen Berechnungen, muss das ganze Universum in einem einzigen Punkt vereint gewesen sein - unendlich viel kleiner als der Punkt am Ende dieses Satzes. Außer dieser so genannten Singularität gab es damals nichts - keine Sterne, keine Planeten, kein Licht, kein Drumherum. Nicht einmal die Zeit gab es.
Also, was haltet ihr davon?
Alle Naturgesetze, alles, das an Aussagen in der Physik gemacht werden kann, besteht letzten Endes in Regelmäßigkeiten die in der beobachtbaren Welt gemacht wurden. Das bedeutet, dass es vor dem ersten Ereignis ohnehin unmöglich Gesetzmäßigkeiten - Naturgesetze - gegeben haben kann. Denn alle Gesetzmäßigkeiten erfordern zumindest eine ausreichende Anzahl an Ereignissen um Wahrscheinlichkeiten und Häufigkeiten, also Statistiken zu errechnen. Das gilt auch für die Zeit.
Noch ein etwas anderer, Gedanke (Ich fürchte, durchaus mit dem Potential, zusätzlich zu verwirren

):
Wird die Zeitrichtung nur durch unsere Erinnerung bestimmt? Wenn wir uns an die Zukunft, anststatt der Vergangenheit erinnern würden, so würden wir keinen Unterschied feststellen. Vielleicht wird unser Gedächtnis kontinuierlich gelöscht, statt gebildet.
In der Quantenphysik gibt es zu jedem Vorgang einen anderen mit umgekehrter Zeitachse, der diesem entspricht...
Hat die Zeit vielleicht gar keine Richtung, sondern ist diese nur eine Illusion unseres Gedächtnisses?LG, Tobias
PS: Noch ein etwas ausführlicherer Text zum Thema: Was versteht ein Physiker unter Zeit?
PPS:
- Noch eine etwas ausführlichere Ausführung zur Zeitdilatation (powered by Microsoft-Paint
):: Ich will das Phänomen der Zeitdilatation einmal an folgendem Gedankenexperiment verdeutlichen.
In einem Zug wird ein Ball fallen gelassen. Die Entfernung von der Decke bis zum Boden entspricht dem Abstand s
1, die Zeit, die er benötigt ist t
1; die Geschwindigkeit des Balls, wie sie von einem Beobachter im Zug wahrgenommen wird beträgt v
1 = s
1/t
1.
Wenn außerhalb des Zuges jemand Zeuge des Versuchs wird, so sieht er den Ball nicht gerade zu Boden fallen, sondern er sieht außerdem, dass der Ball sich im Verhältnis zu diesem Beobachter mit der Geschwindigkeit des Zuges nach rechts bewegt.
Dadurch ist der Weg s
2, den der Ball in der Zeit t
1 zurücklegt, deutlich größer, seine Geschwindigkeit v
2 somit größer.

Nun ersetzt man den Ball durch einen Laserpointer, der einen Lichtstrahl auf den Boden des Zuges schießt.
Es gilt dasselbe wie beim ersten Versuch. Da aber die Geschwindigkeit des Laserstrahls die Lichtgeschwindigkeit nicht überschreiten kann, für den Beobachter außerhalb des Zugs der Weg, den der Laserstrahl zurücklegt, aber größer ist, stimmt die Formel v
1 = v
2 = s
1/t
1 = s
2/t
2 nur dann, wenn t
1 nicht gleich t
2 ist. Das bedeutet, die Zeit verläuft für den Beobachter außerhalb des Zugs schneller, da bei selber Geschwindigkeit eine größere Strecke zurückgelegt wird.
