Physik der Zeit

von Maciej Zasada

Folgende Gedanken sind nicht nur fragil, sondern auch höchst ungewöhnlich, deshalb erfordern sie, dass ihre Konstitution sorgfältig vorbereitet wird.
Wir profitieren von der Diskussion, die uns zu der Erkenntnis geführt hat, dass das, wie wir uns die Wirklichkeit vorstellen mit dem, wie sie wirklich ist, nicht viel gemeinsam haben muss…wir schlagen deshalb eine völlig neue Vorstellung vor.

Wir schrieben im TEIL IV – Die Allgemeine Quantentheorie der Realität: 17. Quantenrealität (IX) „Die logische Matrix der Realität“:

These 1
Nicht die partielle Unvollständigkeit der Relativitäts- und / oder der Quantentheorie entscheidet über ihre gegenseitige Inkompabilität, sondern das Fehlen geeigneter logischen Matrix, durch welche sich zwischen ihnen, trotz der scheinbaren Inkompabilität, eine Verbindung ergeben würde.
Wir nehmen an, dass das Problem nicht dadurch gelöst werden kann, dass irgendwann ein fehlender Puzzleteil in Form einer verbindenden Theorie gefunden wird – das Hauptproblem liegt vielmehr darin, dass uns die entscheidende Perspektive auf die Realität fehlt. Die These 1 besagt, dass erst im Kontext dieser Perspektive, sich ein Sinn der Realität ergibt, durch den sich diese mittels der Relativitäts- und der Quantentheorie vollständig beschreiben lässt.

These 2
Die logische Matrix der Realität, in deren Kontext die Ansätze der Relativitäts- und der Quantentheorie zusammen sinnvoll erscheinen ist die Zeit mit ihren Elementen Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft.

Die gemeinsame Logik der Quanten- und der Relativitätstheorie muss nicht unbedingt in einer vereinheitlichenden Verbindungstheorie zu finden sein. Es ist vielmehr eine Frage der Perspektive auf die Realität, welche beide Theorien scheinbar unabhängig voneinander beschreiben. In Wirklichkeit beschreiben sie die Realität nicht unabhängig voneinander. In Wirklichkeit beschreiben sie vielmehr verschiedene Aspekte der Realität. Die logische Matrix, von der wir annehmen, dass sie die Grundlage beider Theorien bildet, besteht aus diesen Teilaspekten.

 

Beweis

Die Zeit: Vergangenheit.
Dass die Relativitätstheorie die Bezugssysteme der Vergangenheit beschreibt, ergibt sich bereits aus unserer Definition der Raumzeit.
Wir definierten die Raumzeit als die Summe sämtlicher Koordinatenpunkte der Vergangenheit.
Wir unterstellen, dass die Relativitätstheorie als Ganzes (SRT und ART) die Wechselwirkungen zwischen den Bezugssystemen der Raumzeit beschreibt. Somit behaupten wir, dass das Wirkungsfeld der Relativitätstheorie auf die Zeitkomponente (Aspekt) “Vergangenheit” beschränkt ist.
Der ausschließliche Zeitbezug der Relativitätstheorie lässt sich somit widerspruchsfrei feststellen.

Die Zeit: Gegenwart und Zukunft.
Der Zeitbezug der Quantentheorie lässt sich ähnlich einfach feststellen.
In der Quantenphysik unterscheiden wir zwei Grundzustände in denen sich die Quantensysteme befinden können: die Superposition und die Beobachtung.
Wenn wir die Quantenzustände den Zeitelementen “Gegenwart” und “Zukunft” zuordnen, dann dürfen und müssen wir den Zustand der Beobachtung mit der Gegenwart und den Zustand der Superposition mit der Zukunft in Verbindung setzen.
Die Tatsache, dass der Beobachter die einzige Instanz der Gegenwart ist, ist ein fester Bestandteil der Allgemeinen Quantentheorie der Realität. Wir wissen, dass der Beobachtungsvorgang im Auge der Gegenwart stattfindet und wir wissen, dass der Kollaps der Wellenfunktion, die Konsequenz der in der Gegenwart – im Mittelpunkt der Realität – stattfindenden Beobachtung ist.
Der Zusammenhang zwischen der Gegenwart und dem Kollaps der Wellenfunktion steht außer Frage.
Der Zustand der Überlagerung (Superposition), der durch Schrödingers Wellengleichung beschrieben wird, kann mit dem Zeitelement “Zukunft” in Verbindung gesetzt werden.
Zwischen dem Zustand der Superposition und dem Zustand der Zukunft besteht nämlich, wenn wir es großzügig betrachten, eine begriffliche Identität. Der Zustand der Superposition ist die Überlagerung aller aktuell möglichen Zustände eines gegebenen Quantensystems.
Die Zukunft eines beliebigen physikalischen Systems kann analog dazu als Überlagerung aller seiner zum bestimmten Zeitpunkt möglichen Zustände beschrieben werden. Die Wahrscheinlichkeitsdichte, welche die Schrödingers Gleichung beschreibt, kann genauso gut auf den unentschiedenen Zustand der Zukunft angewandt werden – in Bezug auf Zukunft operieren wir nämlich mit Wahrscheinlichkeiten – mit Wahrscheinlichkeiten, die sich sehr wohl als Wahrscheinlichkeitswellen der ψ-Funktion beschreiben lassen).
Fazit 1:
In der Quantenphysik werden die Zukunft und die Gegenwart beschrieben, die Physik der Relativität beschreibt die Vergangenheit.
Fazit 2:
Der Gegenstand der Physik ist Zeit.
Die logische Matrix der Realität ist Zeit.

Schlussbemerkung:
Wir haben erkannt, dass der verbindende Kontext der Relativitäts- und der Quantentheorie in der Dimension der Zeit liegt.
Wir haben erkannt, dass die Zeit die Ebene der Verbindung ist.“

 

Über die aktuellen Konzepte des Raumes und der Zeit hinaus…

Wir haben kein Problem damit, die physikalischen Phänomene als real und die Physik als solche als Wissenschaft von der Realität anzusehen.
Auch dann, wenn sich aus den Feldgleichungen der RT eine Realität ergibt, die schwer mit der Alltagserfahrung in Verbindung gebracht werden kann, akzeptieren wir sie. Wir akzeptieren sogar, dass die Struktur der Realität davon abhängig ist, ob diese beobachtet wird, oder nicht.
Wir nehmen die Phänomene der Quantenphysik „wörtlich“ – wir erfahren ihre Realität unmittelbar und deuten sie als typische Zustände in denen sich bestimmte Systeme mit bestimmter Wahrscheinlichkeit befinden können.
Wir können uns nicht vorstellen, dass die Grundebene der materiellen Wirklichkeit die Zeit ist und dass wir, indem wir über die Realität, in Wirklichkeit über die Zeit und ihre Aspekte reden – dies geht über unsere aktuelle Vorstellung von Raum, Zeit und Realität hinaus.
Unsere Vorstellung von der impliziten Form der Dinge an sich (wie Raum, Zeit und Realität) ist nämlich gleichwertig mit ihren aktuellen Modellen, die wir in den Köpfen tragen – darüber, ob diese Vorstellung ein Abbild der Realität ist, oder ein Trugbild, lässt sich nichts sagen – und gerade hier liegt vielleicht der Ansatzpunkt, an dem wir die einzige Chance bekommen, mit der Realität der Dinge an sich in Verbindung zu treten – indem wir ungewöhnliche Alternativen für unser Weltbild entwerfen, trennen wir uns für einen Moment von den starren Koordinatensystemen unserer Vorstellung.
Meine These ist, dass unser Blick auf die Realität durch die wissenschaftliche Perspektive insofern korrumpiert ist, dass wir nicht gewillt sind, die Möglichkeit eines grundlegenden Paradigmenwechsels zuzulassen.
So what.

 

Die Physik der Zeit.

Die Idee, die Physik als eine Wissenschaft der Zeit anzusehen, kam mir als ich zum wiederholten Mal über den quantenphysikalischen Zustand der Superposition nachgedacht habe. Die Überlagerung aller möglichen Zustände, Wahrscheinlichkeitswelle und der Kollaps der Wellenfunktion im Augenblick der Beobachtung…das hört sich doch wie eine Beschreibung der unscharfen Zukunft eines bestimmten Zustandes an, der im Augenblick der Messung (in ihrer Gegenwart) einen scharf umrissenen, eindeutigen Eigenwert erhält!
Die Analogie ist frappierend.
Seit einiger Zeit denke ich deshalb an die Superposition als an einen Zustand, in dem sich die Zukunft eines gegebenen Beobachter-Objekt-Systems dem „unbeteiligten“ Beobachter zeigt und an die Quantenphysik als an eine Physik des Übergangs (der unscharfen Zukunft in die scharf umrissene Gegenwart der Beobachtung).
Ich kann mir aus dieser Perspektive viel besser als es bei den klassischen Modellen der Quantenphysik der Fall ist, den Kollaps der Wellenfunktion erklären, obwohl es für mich nach wie vor keine Erklärung dafür gibt, warum ich imstande sein soll, als Beobachter, den Zukunftszustand eines zusammenhängenden Beobachter-Objekt-Systems A zu betrachten – andererseits verwundert es mich nicht, jederzeit die Vergangenheit eines jeden beobachteten Gegenstands zu betrachten, und zwar unabhängig davon, ob ich den Mond oder meine eigenen Hände anschaue.
Doch es gibt innerhalb des Zeitkontextes auch dafür eine plausible Erklärung: die Tatsache, dass ich imstande bin, den Zustand der Zukunft von A zu beobachten sagt aus, dass diese Zukunft, aus meiner Beobachterperspektive, der Vergangenheit angehört und gerade deshalb grundsätzlich der Beobachtung zugänglich sein muss.

 

Quanteneffekte im Kontext der Zeit.

Es bleibt noch die Frage zu klären, warum sich nur mikrokosmische Quanteneffekte beobachten lassen. Dies wäre innerhalb des quantenphysikalischen Zeitkontinuums einfach zu erklären – es läge an der Anordnung der quantenphysikalischen Experimente.
Indem die Detektoren einer Experimentanordnung derart präpariert werden, dass sie ausschliesslich die Parameter erfassen, welche für das Experiment selbst entscheidend sind, und den gesamten Rest der Welt außer Acht lassen, können die Messungen eindeutige und scharfe Messergebnisse liefern – mit der Konsequenz, dass dadurch auch ein ungewöhnlich „deutlicher“ und „dichter“ Zustand ihrer Zukunft existiert…
Nur solche Messungen, die mikrokosmische Systeme und präzise definierte Einzelzustände betreffen, liefern auch eindeutige Messergebnisse.
Das Ausbleiben der Quanteneffekte innerhalb der makrokosmischen Wirklichkeit ist dadurch verursacht, dass die „wirklichen“ Beobachter (bewusste Experimentatoren) über keine im Labor präparierte „Reinheit“ der Wirklichkeit verfügen, sondern gleichzeitig verschiedenen Reizen ausgesetzt sind, wodurch der Zustand der Zukunft ihrer individuellen Beobachtersysteme nicht observabel ist – die einzelnen Zukunftsaspekte des makrokosmischen Beobachtersystems überlagern sich durch schiere Menge der gleichzeitig empfangenen Input-Reize derart, dass ihre Zukunft (Superposition) nicht mehr „sichtbar“ ist.
Dies liegt an der Natur der Zukunft, deren Eigenzustand die lebendige, von Wahrscheinlichkeiten und gleichzeitig möglichen Zuständen durchsetzte Superposition ist.
Im Gegensatz dazu lässt sich die Vergangenheit aus dem Grund beobachten, dass sie starr, unveränderlich, materiell ist.
In der Gegenwart der Beobachtung entsteht die Wirklichkeit der scharf umrissenen, materiellen Gegenstände.
Die Vergangenheit ist die Dimension der Relationen zwischen ihnen.
In der Zukunft existieren sie virtuell als unscharfe, wellenartige Wahrscheinlichkeitszustände.

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Fig. 1
Der verbindende Kontext der Zeit erlaubt, wie wir sehen, eine „klassische“ Interpretation der Quantentheorie. Die Quantenzustände besitzen aus dieser Perspektive durchaus strenge Kausalität und ihre Wirkung zeigt sich lokal.
Die Verbindung mit der Relativitätstheorie liegt somit auf der Hand und wird noch deutlicher, wenn wir den Zeitparameter der Quantenphysik relativistisch und nicht absolut auslegen.  Es zeigt sich, dass die Kausalität der Zeit perspektivenabhängig ist – für den Beobachter A erscheint die Zukunft des Ereignisses B vor seiner Gegenwart (der Superpositionszustand kollabiert im Augenblick der Beobachtung) für den Beobachter B besteht die Kausalität des thermodynamischen Pfeils fort.
Die Perspektive von A ist zwar akausal bezogen auf den thermodynamischen Zeitpfeil, entspricht jedoch der allgemeinen Richtung der Beobachtung
(Gegenwart → Vergangenheit). Hier gilt die kosmologische Kausalität: je weiter das Objekt der Beobachtung entfernt, desto älter sein Signal, das den Beobachter erreicht.

 

Die Zeit als logische Matrix der Realität zu betrachten, könnte die langgesuchte Theory of Everything obsolet machen und das berühmte Problem des unsichtbaren Mondes: „Niemand käme auf die Idee, die Naturgesetze so abzuändern, daß ein Gegenstand durch das Schließen der Augen vorübergehend verschwände!“ auch.

Innerhalb der Quantentheorie der Zeit würde sich der Zustand der unscharfen Superposition, als ZUKUNFT, auf den Augenblick beziehen, in dem die Augen geöffnet werden und grundsätzlich sowohl die Gegenwart der Messung, als auch das Universum als Ganzes betreffen.

Die Physik der Zeit wäre insgesamt dynamisch konsistent und logisch vollständig.