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coolibri Campus NO 02

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Das Wintersemester 2015/2016 hat gerade begonnen, da wird die Welt, wie wir sie kennen, in ihren Grundfesten erschüttert. Denn am 21. Oktober landet im amerikanischen Hill Valley Marty Mc Fly, der vor exakt 30 Jahren „Zurück in die Zukunft“ gereist ist. Gleichzeitig erlebt ihr Studis gerade eure ganz eigene Reise durch die universitäre Gegenwart. Für euch haben wir das neue Campus-Magazin entwickelt. Als Ratgeber, Handbuch für abendliche Zerstreuung oder als Pausenfüller zwischen den Seminaren.

INTERVIEW Foto:

INTERVIEW Foto: Universität Vorsicht vor dem Kausalitätsdurcheinander! Um zu verstehen, wie es sich tatsächlich mit der Zeit verhält, holt man sich am besten einen Experten zu Hilfe. Professor Andreas Wieck (Foto) vom Lehrstuhl für Angewandte Festkörperphysik der Ruhr-Uni Bochum denkt gerne in Kategorien der Größenklasse Lichtgeschwindigkeit. Für ihn ist die Zeit nicht nur relativ, sondern auch flexibel. Zeitreisen sind für ihn durchaus denkbar – wenn auch nicht unbedingt in einer Maschine des Modells DeLorean DMC-12. Illu: Petrovich12 - Fotolia.com In der Fiktion gibt es erstaunlich viele Ideen, wie eine potenzielle Zeitmaschine aussehen könnte: Sehr beliebt ist die Telefonzelle sowie Fahrzeuge jeder Art. Wie könnte Ihrer Meinung nach eine solche Maschine aussehen? Wahrscheinlich eher wie ein überdimensionaler Teilchenbeschleuniger, aber der Äquator reicht wohl nicht dazu. Mit dem zusätzlichen Nachteil, dass es dann wahrscheinlich mehr Kandidaten als Plätze gäbe. Und wenn Sie einen der begehrten Plätze hätten? In welche Zeit würden Sie gerne reisen? Ich würde kurz nach der Ziehung der Lottozahlen eine Stunde zurückreisen und den Schein entsprechend ausfüllen. Die dazu notwendige Energie kostet mit Netzgebühr, EEG-Umlage und Verlusten aber sicherlich mehr, als man dabei gewinnen könnte. Für gewöhnlich stellen wir uns Zeit als etwas vor, das wir zwar messen, aber weder sehen noch anders wahrnehmen können. Wie stellen Physiker sich Zeit vor? Da Physiker in der „Raum-Zeit“ alle vier Dimensionen in Metern messen, können wir eigentlich nicht mehr zwischen der Raum- und Zeitdimension unterscheiden – alles verschmilzt zu vier Koordinaten, die gleichwertig sind. Wir sprechen von „Weltlinien“ im 4D-Raum, die jedes Objekt individuell durchläuft. Ein Beispiel, bitte! Wenn Sie Ihre Angebetete treffen wollen, müssen sich Ihre beiden Weltlinien kreuzen, jedenfalls fast. Wenn sie zum Beispiel gestern um zwölf Uhr im zweiten Stockwerk war und Sie im ersten, stimmten zwar Ihre Ost-, West-, Nord-, Südund Zeitkoordinate überein, aber eben leider nicht die Höhenkoordinate – und so konnte das Treffen nicht stattfinden. Wenn sie beide aber am selben Ort waren, aber Sie von 11.58 bis 12 Uhr und sie erst von 12.02 bis 12.04 Uhr, passte eben die Zeitkoordinate nicht und Sie sind sich auch nicht begegnet – schade! Natürlich können die Raumkoordinaten nicht exakt gleich sein, dann wären Sie ja in Ihrer Partnerin drin. Dafür kann aber die Zeitkoordinate exakt gleich sein. Raum und Zeit bleiben gefühlt aber trotzdem getrennte Größen. Der Mensch nimmt Zeit und Ort im Alltag tatsächlich als zwei unterschiedliche Gegebenheiten wahr und das ist bei unseren niedrigen Bewegungsgeschwindigkeiten auch sinnvoll. In der Physik definieren wir die Zeitrichtung entropisch. Das bedeutet, dass ein sich selbst überlassenes System seinen Ordnungsgrad stets verringert und damit die Entropie (d.h. die Unordnung, Anm. d. Red.) steigt. Mit der Zeit nimmt die Entropie im Universum zu und nie ab. Können Sie das an einem konkreten Ablauf verdeutlichen? Wenn beispielsweise ein Kind Energie investiert und sein Zimmer aufräumt, ginge hier die Zeit rückwärts. Natürlich nicht streng physikalisch, aber manche Eltern werden mir sicher Recht geben: So etwas passiert höchst selten, eigentlich nie, kann aber passieren. Theoretisch sogar ohne Energieaufwand, dann wird es aber noch viel seltener. Allerdings setzt das Kind dabei auch Energie um und gibt sie ungeordnet beispielsweise in Form von Wärme an das Universum ab, in dem dadurch die Entropie weiter steigt. Zeit ist relativ. Gibt es überhaupt so etwas wie eine allgemeingültige Zeit oder hat jeder Mensch und jedes Objekt seine eigene Zeit? Jedes Objekt hat seine Eigenzeit – und wenn es sich zerreißt, dann haben sogar die Teilstücke ihre jeweilige Eigenzeit. Eine allgemeingültige Zeit gibt es ebenso wenig wie eine Definition der Gleichzeitigkeit. Anders gesagt: Wegen der enormen Größe der Lichtgeschwindigkeit wird die Raum-Zeitkoordinate so aufgeblasen, dass sie selbst für sehr kurze, menschlich erfahrbare Zeiten sehr viel größer als die anderen drei Raumkoordinaten ist, die wir in unserem normalen Leben erfahren. In den meisten Filmen oder Geschichten, die sich mit Zeitreisen beschäftigen, müssen die Protagonisten aufpassen, das Zeitgefüge nicht durcheinander zu bringen, da dies ungeahnte Folgen haben könnte – vom Auslöschen der eigenen Existenz bis zur Erschaffung von Paralleluniversen ist an Gefahren fast alles dabei. Ist unsere Zeit tatsächlich ein derart fragiles Gebilde? Eigentlich ja, das ist die tolle Meldung. Wir stürzen dann in ein Kausalitätsdurcheinander, was mindestens philosophisch extreme Fragen aufwirft. Nach der Feynman-Stückelberg-Interpretation ist Antimaterie eine solche, für die die Zeit rückwärts läuft. Bisher haben unsere Teil- 12 Campus Wintersemester 2015/16

chenphysiker zu jedem Elementarteilchen, ja, sogar zu einfachen Atomen die entsprechenden Antiteilchen gefunden, also der Materie die Chance geben können, sich rückwärts in der Zeit zu bewegen. Wenn sich die Weltlinien von Teilchen und Antiteilchen kreuzen, verpufft diese Energie in der Regel als sehr kurze elektromagnetische Welle. Bei makroskopischen Objekten mit beispielsweise einer Masse von einem Kilogramm ist das in etwa so viel wie ein großes Kraftwerk in einem ganzen Jahr umsetzt. Die weniger tolle Meldung ist daher, dass das Ganze bei Massen von 50 Kilogramm nicht mehr so einfach funktioniert, allein schon wegen des nötigen Energieeinsatzes. Vom Wirkungsgrad und der Praktikabilität einer solchen Materie zu Antimaterie-Umwandlung mal ganz zu schweigen. Es ist uns also physikalisch nicht einmal theoretisch möglich, in die Vergangenheit zu reisen. Aber wie sieht es mit der Zukunft aus? Diese Richtung wäre theoretisch schon möglich, allerdings wäre eine solche „Zeitreise“ entsprechend dem sogenannten Zwillingsparadoxon ziemlich irreversibel, denn sie sähe ungefähr so aus: Sie fliegen mit hoher Beschleunigung los, nach einem Jahr haben Sie fast Lichtgeschwindigkeit erreicht und dann vegetieren Sie in Ihrem Raumschiff noch, sagen wir, fünf Jahre dahin, lösen Kreuzworträtsel oder was auch immer. Dann bremsen Sie zirka ein Jahr lang, beschleunigen ein weiteres Jahr in die Rückkehrrichtung und fliegen wieder Richtung Erde. Nach weiteren fünf Jahren bremsen Sie wieder ein Jahr. Da sind wir dann schon bei einer Reisezeit von rund 14 Jahren… … in denen Sie nur wenig mehr als zehn Lichtjahre zurückgelegt haben! Diese 14 Jahre ist die Erde mit ihren Bewohnern nun älter als Sie. Ihr ehemaliger Nachbar – oder Zwilling, wenn man bei dem Zwillingsparadoxon bleiben will – hat also ein paar Falten mehr als Sie. Sie sind also irreversibel in seine Zukunft gereist, kommen aber auch nicht mehr zurück. Es sei denn, Ihr Nachbar macht dann die gleiche Reise. Dann haben Sie beide bei seiner Rückkehr ähnliche Falten. JETZT SCANNEN, ONLINE ANMELDEN UND 250 PUNKTE SICHERN! Sensationell sparen mit dem 5-Sterne-Ticket: Einmalig 32,50 €* zahlen und 5 Filme Ihrer Wahl für je nur 6,50 € erleben! Erhältlich an allen Kinokassen und online unter cinestar.de * Für 3D gegen Aufpreis. Steinstr. 44 | 44147 Dortmund Wintersemester 2015/16 Campus 13

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