Zeit: Reversibel oder irreversibel?

Die klassische Physik sagt, dass die Zeit reversibel ist, weil ihre Gesetze auch dann gelten, wenn die Zeit vorwärts oder rückwärts fließt. Die Thermodynamik sagt, dass die Zeit nur vorwärts fließt, denn wenn sie umgekehrt würde, könnte die Entropie eines isolierten Systems abnehmen, was den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik verletzen würde.

Ist Zeit also reversibel oder irreversibel? Die Antwort lässt sich weder aus der klassischen Physik noch aus der Thermodynamik ableiten, weil beide in ihren Annahmen fehlerhaft sind.

Klassische Systeme sind zeitlos

Die klassische Physik befasst sich nur mit deterministischen Systemen, deren Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft vollständig in einer einzigen zeitlosen Gleichung enthalten sind. Infolgedessen existiert für solche Systeme Zeit nur als räumliche Inkremente, die die verschiedenen Aspekte eines in der Ewigkeit eingefrorenen statischen Musters markieren. Die Bewegung in der einen oder anderen Richtung auf einem statischen Muster verändert es nicht, und aus diesem Grund gelten die Gesetze der klassischen Physik unabhängig davon, ob die Zeitvariable positiv oder negativ ist. Da die Zeit kein intrinsischer Bestandteil deterministischer Systeme ist, hat die klassische Physik nichts Gültiges über die wahre Natur der Zeit zu sagen.

Die Thermodynamik ist nur ein Vorschlag

Die Thermodynamik ist eine statistische Wissenschaft, die Trends und nicht einzelne Ereignisse berechnet. Das bedeutet, dass sie komplexe Molekularbewegungen unter den Teppich kehrt und nur Beobachtungen über den resultierenden Klumpen macht. Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass nach der klassischen Physik molekulare Bewegung deterministisch ist, was bedeutet, dass thermodynamische Systeme ebenfalls deterministisch sein müssen, da sie lediglich Ansammlungen deterministischer Moleküle sind. Wenn die Komponenten eines Systems zeitlich reversibel sind, dann muss auch das System selbst reversibel sein.

Warum behauptet also die Thermodynamik, die Zeit sei irreversibel? Weil sie aufgrund der überwältigenden Komplexität bei der Verfolgung jedes deterministischen Moleküls gezwungen ist, dieses Präzisionsniveau, worin die Reversibilität liegt, zu ignorieren.

Die Illusion der Irreversibilität der Zeit in der Thermodynamik ergibt sich aus zwei Problemen:

1) ihrer Unfähigkeit, ein System mit absoluter Präzision zu berechnen, was sie daran hindert, die Zeitsymmetrie mathematisch zu bestätigen, und

2) dass ihre Gesetze auf unvollständigen statistischen Beobachtungen und Annahmen beruhen.

Zeitsymmetrie oder Reversibilität setzt voraus, dass sich die Gesetze eines fraglichen Systems nicht ändern, wenn die Zeit umgekehrt wird. In der klassischen Physik ist dies leicht zu überprüfen, da Vergangenheit und Zukunft eines Systems mit absoluter Präzision berechnet werden können. Aber die Thermodynamik kann die Gesamteigenschaften eines Systems nicht vollständig kennen, weil seine molekularen Details zu komplex sind, um sie zu berücksichtigen. Sie kann also nicht einmal die Vorwärts- und Rückwärtssysteme vergleichen, um die Symmetrie zu überprüfen, weil sie zu komplex sind. Allein in diesem Punkt ist die Thermodynamik daher nicht schlüssig über das Wesen der Zeit.

Die Thermodynamik wendet statistische Gesetze auf Einzelfälle an

Indem sie auf statistische Beobachtungen zurückgreift, erzwingt sie eine Übereinstimmung zwischen begrenzter Laborbeobachtung und Mathematik, indem sie fatalerweise annimmt, dass die Dinge statt aus Ansammlungen deterministischer Partikel aus perfekten Flüssigkeiten bestehen. Dies geschieht aus praktischen Gründen, um die Zufälligkeit der molekularen Bewegung zu glätten, die leider ihre inhärente deterministische und zeitumkehrbare Natur über Bord wirft.

Die Annahme einer perfekten Flüssigkeit ist wie die Annahme, dass jede Familie in Amerika genau 1,3 Kinder hat, um der nationalen Statistik zu entsprechen. Dies ist zwar ein nettes mathematisches Mittel, aber wenn es zu ernst genommen wird, wird der Anspruch jeder Familie, zwei Kinder zu haben, als Unmöglichkeit angesehen, weil dies “das statistische Gesetz verletzen würde”.

Wenn die Zeit umgekehrt wird und die Entropie abnimmt, sollte die daraus resultierende Verletzung des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik ebenfalls kein Grund zur Beunruhigung sein, denn der zweite Hauptsatz ist nur ein einzigartiger statistischer Trend und nicht, wie seine Befürworter behaupten, eine absolute Säule der Physik. Er scheint nur deshalb universell zu sein, weil die Mathematik ihn anscheinend unterstützt, aber denken Sie daran, dass die Mathematik in der Thermodynamik auf der Annahme beruht, dass Systeme aus perfekten Flüssigkeiten bestehen.

Während die Systeme, auf die die Wissenschaft ihre Beobachtungen beschränkt hat, eine zunehmende Entropie aufweisen, sagt dies nichts über die ignorierten Systeme aus. Was für die Minderheit gilt, muss für die Mehrheit nicht universell sein. In Wahrheit verletzt eine Abnahme der Entropie nichts, weil sie keine Unmöglichkeit ist – sie hat einfach eine geringere Wahrscheinlichkeit, dass die Entropie zunimmt, als wenn das System anwachsen würde. Daher reichen die mathematischen und beobachtenden Beweise in der Thermodynamik nicht aus, um zu behaupten, dass die Zeit irreversibel ist.

Korrekte Definition der Irreversibilität der Zeit

Wie bestimmen wir also, ob die Zeit reversibel oder irreversibel ist, da die klassische Physik und die Thermodynamik aus der Debatte gestrichen worden sind? Wir sehen, dass die Thermodynamik auf dem richtigen Weg ist – anders gesagt, die Zeit scheint irreversibel zu sein, denn die Zukunft ist ungewisser als die Vergangenheit. Während die Vergangenheit durch Beobachtung dessen, was sich in einem System abspielte, klar beobachtet werden kann, wird die Zukunft, wenn Berechnungen nicht in der Lage sind, auch die Zukunft perfekt vorherzusagen, düsterer erscheinen. Die Zukunft scheint also immer “im Entstehen” zu sein, was zu einem scheinbaren Vorwärtsfluss der Zeit führt.

Aber diese Eintrübung der Zukunft ist nur auf unvollständige Informationen über die einzelnen Teilchen eines thermodynamischen Systems zurückzuführen. Würden wir sie im Detail kennen, könnten wir in der Tat erkennen, dass die Zukunft so sicher ist wie die Vergangenheit und dass die Zeit in diesem Fall reversibel ist. Die Kurzsichtigkeit eines Beobachters sagt nichts über die dem beobachteten Objekt innewohnende Unschärfe aus; dass die Wissenschaft den zukünftigen Zustand eines Systems nicht bestimmen kann, bedeutet nicht, dass das System selbst nichtdeterministisch ist.

Die Quantenmechanik beweist die Richtung der Zeit

Es sollte jetzt klar sein, dass nur nichtdeterministische Systeme zeitunumkehrbar sind. Die Zeit kann nicht symmetrisch sein in Systemen, deren Zukunft nicht bereits in einer ordentlichen Gleichung enthalten ist, die sie mit der Vergangenheit verbindet.

Gibt es solche Systeme? Ja, Quantenprozesse sind von Natur aus nichtdeterministisch. In welchen Zustand eine Wellenfunktion kollabiert, lässt sich mathematisch nicht vorhersagen. Die Quantenmechanik ist der Thermodynamik insofern sehr ähnlich, als sich ihre Gesetze mit den statistischen Trends von Zufallsprozessen befassen, mit einem entscheidenden Unterschied: Die Unvorhersagbarkeit eines Quantensystems beruht nicht auf der Oberflächlichkeit der Wahrnehmung eines Beobachters, sondern auf der inhärent nichtdeterministischen Natur des Systems selbst.

Wie entsteht dann genau die Zeit? Indem das Bewusstsein nacheinander wählt, welche Aspekte der Quantenwellenfunktionen sich als physikalische Erfahrung manifestieren. Die Wahl ist nicht-deterministisch, denn wäre sie es nicht, wäre sie bereits im Voraus entschieden und ließe keine Wahl. Die Wahl erfordert den freien Willen, so dass die Irreversibilität der Zeit letztlich darauf zurückzuführen ist, dass der freie Wille weder vorhersehbar noch leicht rückgängig zu machen ist.

Vielleicht klingt das für Sie nach New-Age-Hokuspokus, aber all dies ergibt sich aus der Mathematik der Quantenmechanik von selbst. In der Quantentheorie gibt es keine versteckten Variablen, sondern nur solche, die durch bewusste Auswahl an Ort und Stelle entstehen. Nichts in der Quantenphysik widerspricht dieser Idee.

Bewusstsein und Quantenphase

Die Phase einer Wellenfunktion ist nach der Physik völlig “willkürlich”, und genau diese Phase hat große Auswirkungen darauf, wie sich eine zeitabhängige Wellenfunktion entwickelt und mit anderen Wellenfunktionen interagiert. In Wahrheit ist dieser Phasenfaktor nicht willkürlich, sondern auf einer bestimmten Bewusstseinsebene bewusst gewählt, weil die Phase, losgelöst von den deterministischen (statistischen) Teilen der Quantentheorie, völlig im Ermessen der Wahl liegt. Dies zeigt, wie der Verstand letztlich die physikalische Realität beeinflusst, und zwar nicht durch Verletzung seiner klassischen Gesetze, sondern indem er durch nichtlineare Systeme arbeitet, um “willkürliche” Quantenfluktuationen zu makroskopischen Effekten zu verstärken.

Zeitabhängige Wellenfunktionen zeigen, wie das Bewusstsein Zeit erschafft. Der einzige Grund, warum sie sich durch die Zeit zu entwickeln scheinen, ist, dass sie aus mehreren stationären Zuständen (zeitunabhängigen Wellenfunktionen) bestehen, deren verschiedene Phasen sich ändern, um eine “bewegte” Wellenfunktion zu erzeugen. Aber diese Phasen werden vom Bewusstsein ausgewählt, und da es die Phasen sind, die die scheinbare Zeitabhängigkeit einer Wellenfunktion hervorrufen, sollte es zu diesem Zeitpunkt außer Diskussion stehen, dass das Bewusstsein Zeit schafft.

Außerdem kann eine Wellenfunktion, sobald sie “kollabiert” ist (eine Scheibe aus der Jukebox, die zum Abspielen ausgewählt wurde), nicht wieder “entkollabiert” werden. Der Kollaps einer Wellenfunktion ist zeitlich nicht umkehrbar, weil die Mathematik sie nicht gleich gut vorwärts und rückwärts berechnen kann. Nur lineare Systeme, die perfekt vorhersagbar sind, sind zeitumkehrbar. Noch einmal: Die Zeit ist also irreversibel, wenn, und nur wenn, es sich um Quantensysteme und freie Willenswahl handelt.

Die Schnittstelle zwischen Quanten- und klassischen Systemen

Wie passt all dies zu den Systemen der klassischen Physik? Klassische Systeme sind lediglich eine Reihe deterministischer Effekte, während die bewusste Wahl die ursprüngliche nicht-deterministische Ursache ist.

Das Intervall zwischen deterministischen Ereignissen wird als lineare Zeit bezeichnet, was eine Illusion für die einfache Tatsache ist, dass die Spanne zwischen dem ersten und letzten Effekt redundant und somit nicht existent ist, außer für den Beobachter, der sich dafür entscheidet, sie als real zu beobachten. Deterministische Systeme scheinen sich nur deshalb zu bewegen, weil unser Bewusstsein seinen Beobachtungsbrennpunkt entlang des ewig statischen Musters des Systems verschiebt, nicht weil sich das System selbst verändert.

Als Analogie dazu ändern sich die Lieder auf einer CD mit der Zeit nicht, weil sie alle gleichzeitig als Daten auf einer Disc existieren, und jede Illusion von Zeit zwischen Anfang und Ende eines Liedes entsteht allein dadurch, dass sie als solche abgespielt werden. Wenn eine CD abgespielt wird, läuft sie in einer vorgegebenen Reihenfolge, Richtung und Geschwindigkeit ab – diese können jedoch geändert werden, wenn man sich dafür entscheidet, Titel zu überspringen, die Geschwindigkeit zu erhöhen oder rückwärts zu hören, ohne die CD selbst zu ändern.

Die wahre Zeit erstreckt sich nicht über Intervalle deterministischer Sequenzen, sondern über frei wählbare Intervalle. Wenn das Bewusstsein sich dafür entscheiden würde, das statische Muster rückwärts, seitwärts oder in Sprüngen zu betrachten, dann ist das völlig zulässig. Der Begriff “irreversibel” bedeutet nur, dass es eine Tendenz gibt, dass die Zeit in die Richtung fortschreitet, in der bewusste Entscheidungen getroffen werden.

Die Realität schreitet also in stückweise deterministischen Sprüngen voran. Dies kann damit verglichen werden, wie Verkehrswege aus Straßen und Kreuzungen bestehen. Welche Straßen befahren wurden, bestimmt, welche neuen Straßen an einer Kreuzung zur Verfügung stehen, aber nicht, welche bestimmte Straße gewählt wird. Quantenphysikalische Gleichungen zeigen, welche Straßen zur Verfügung stehen, aber das Bewusstsein entscheidet letztlich, welchen zu folgen ist.

Und so ist es auch mit der Realität – die Entscheidungen, die wir treffen, bestimmen, welche Möglichkeiten zur Verfügung stehen, aber nicht, welche wir am Ende treffen werden. Auf diese Weise interagieren klassische und Quantenprozesse, um das reichhaltige dynamische Fraktal entstehen zu lassen, das wir Leben nennen.

English original posted by montalk · 20 Jun 2004 | German version last modified by samvado · 09 Apr 2020