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Sternengeschichten Folge 656: Entropie, Zeit und der Anfang des Universums

Die Astronomie ist eine der Wissenschaften, in der es enorm einfach ist, Fragen zu stellen, die sehr simpel klingen, in Wahrheit aber absurd schwierig zu beantworten sind. Eine dieser Fragen lautet "Was ist Zeit?". Irgendwie haben wir alle das Gefühl, wir wüssten, was "Zeit" ist. Wir erleben die Zeit ja ständig; wir leben IN der Zeit. Aber wenn wir dann anfangen, darüber nachzudenken, was "Zeit" tatsächlich ist, dann wird es schwierig.

Man kann sich natürlich aus der Affäre ziehen und sagen "Zeit ist das, was die Uhr anzeigt". Und diese Antwort wäre auch nicht absurd falsch. Aber sie geht am eigentlichen Punkt vorbei. Was ist Zeit? Was ist Zeit, wirklich? Und es ist nicht nur schwer zu beantworten, weil es ein sehr komplexes und philosophisches Thema ist. Es ist vor allem deswegen schwer, weil auch die Wissenschaft Schwierigkeiten hat, dieses Phänomen vernünftig zu definieren. Es gibt kein Naturgesetz, das uns erklärt, was Zeit ist. Da ist keine Formel, die uns das sagt. Anderswo ist das möglich: Geschwindigkeit ist Weg pro Zeit. Die Geschwindigkeit ist das, was uns sagt, wie lange es dauert, eine bestimmte Strecke zurückzulegen. Aber wenn wir jetzt zum Beispiel sagen würden, dass man das dann halt einfach nur umformen muss, um Zeit ist Weg pro Geschwindigkeit zu definieren, funktioniert das nicht. Denn die Zeit steckt ja auch in der Geschwindigkeit drin und wenn man das dann korrekt auflöst, landet man bei der nichtssagenden Gleichung "Zeit ist Zeit".

Das Problem ist, dass die Zeit in den Naturgesetzen keine Rolle spielt. Beziehungsweise spielt sie selbstverständlich eine Rolle, aber die Richtung der Zeit ist irrelevant. Die Gesetze der Mechanik und Gravitation, mit denen wir zum Beispiel beschreiben wie sich die Himmelskörper bewegen, machen keinen Unterschied zwischen Vergangenheit und Zukunft. Man kann ein Computerprogramm schreiben, dass die Bewegung der Planeten im Sonnensystem simuliert. Und dann kann man es vorwärts in der Zeit laufen lassen oder rückwärts und in beiden Fällen erhalten wir eine völlig korrekte Bewegung. Andererseits wissen wir aber auch, dass es einen Unterschied zwischen Vergangenheit und Zukunft gibt. An die Vergangenheit können wir uns erinnern, aber nicht an die Zukunft. Wenn ein Ei vom Küchentisch auf den Boden fällt, dann geht es kaputt und es gibt eine enorme Sauerei. Das ist ein völlig normaler Vorgang, zumindest dann, wenn man beim Kochen regelmäßig ungeschickt ist. Es wäre dagegen ein ganz und ganz unnormaler Vorgang, wenn die Sauerei und die Eierschalen plötzlich zurück auf den Küchentisch springen, um sich wieder zu einem ganzen Ei zu formen. So etwas passiert nicht - aber, das ist ein wichtiger Punkt - es würde prinzipiell nicht den Naturgesetzen widersprechen. Klar, das kaputte Ei würde nicht von selbst in die Luft hüpfen, dafür braucht es eine wirkende Kraft. Aber die hat es ja auch gebraucht, um das Ei vom Tisch auf den Boden fallen zu lassen. Und wenn man sämtliche Bruchstücke des Eis zum exakten Zeitpunkt mit exakt der richtigen Kraft anschubsen würde, dann WÜRDE sich die Sauerei wieder zu einem Ei zusammenfügen. Aber so etwas passiert nicht.

Und wenn wir genau darüber nachdenken, warum das nicht passiert, dann verstehen wir am Ende leider immer noch nicht, wie das mit der Zeit ist. Aber wir verstehen zumindest ein bisschen besser, warum wir es nicht verstehen und deswegen denken wir jetzt nach. Und wir fangen beim Nachdenken mit der Entropie an. Dieses etwas verwirrende Konzept aus der Physik habe ich im Podcast immer wieder mal angesprochen. Für die Frage nach der Zeit ist es aber extrem wichtig. Bei der Entropie geht es um die Menge an möglichen Mikrozuständen. Oder, mathematisch-physikalisch exakt formuliert: Die Entropie ist proportional zum Logarithmus des zugänglichen Phasenraumvolumens. Was, ohne weiteres Wissen, natürlich noch gar nichts erklärt.