Es gibt seit Jahren die Diskussion in der Physik, ob die Zeit kontinuierlich verläuft oder ob es kleine Zeiteinheiten gibt. Forscher wollen damit zeigen, ob die Uhren überall im Universum gleich ticken. Nun haben Wissenschaftler sich die Mühe gemacht, diese Zeiteinheiten zu berechnen. Der Wert könnte nicht mit Atomuhren messbar sein. Doch wie kann man diese Art der Zeitmessung dann belegen?

Das Universum und die Zeit: Wie ticken die Uhren?

Der bekannte Physiker Albert Einstein bewies, dass Zeit eine kontinuierliche Größe ist. Je nach Gravitation und Beschleunigung kann sie aber schneller oder langsamer vergehen. So besagt es die Allgemeine Relativitätstheorie und auch Atomuhren belegen diese Tatsache. Im Bereich der Quantenmechanik gelten diese Regeln aber nicht. Zeit gilt hier als universell. Sie tickt in einem stetigem Takt. Was bedeutet das aber für das Universum?

Da sich diese beiden Definition widersprechen, versuchen Forscher schon lange eine allgemein gültige Lösung zu finden. Eine Option wäre es von einer „gequantelten“ Raumzeit auszugehen. Dies findet man in der Quantengravitation. Das heißt, dass die Raumzeit keine kontinuierliche Matrix ist, sondern in kleine Einheiten unterteilt ist. Sie entsprechen einer Planck-Länge von 10^-35 Metern. Dabei handelt es sich um eine Zahl, die sich kaum nachweisen lässt, da sie zu klein ist.

Die Zeit im Universum in einem Modell

Nach Einstein ist die Zeit aber mit dem Raum verknüpft. Eine Quantelung der Raumzeit würde bedeuten, dass die Zeit in eine Art „Paketen“ abläuft. Die Schlussfolgerung wäre, dass es eine Universums-Uhr gibt, die nach einer Zeit tickt, die aus der kleinstmöglichen Einheit besteht. Physiker gehen davon aus, dass diese universelle Uhr, das gesamte Universum durchdringt und eine Wechselwirkung mit der Materie beginnt. Das klingt ziemlich kompliziert.

Aber nun haben Forscher der Pennsylvania State University einen Versuch gewagt, die Geschwindigkeit dieser Universums-Uhr zu berechnen. In dem Modell wurde ein Quanten-Oszillator als Universums-Uhr verwendet. Dabei handelt es sich um ein System, welches zwischen zwei Zuständen wechselt. Dieser Oszillator wurde mit einem zweiten, etwas langsameren Oszillator gekoppelt, welcher eine Atomuhr simulieren soll. Für eine Koppelung muss die Nettoenergie der beiden immer gleich bleiben.

Universums-Uhr lässt sich sogar nachweisen

Im Laufe der Zeit desynchronisieren sich die beiden Oszillatoren. Durch das Auseinanderdriften der beiden „Universums-Uhren“ kam das Forscherteam auf einen Wert von 10^-33 Sekunden. Die Oszillatoren dürfen nicht langsamer als dieser Wert ticken. Ein Tick der Universal-Uhr soll eine Billiarde Mal langsamer sein, als das Ticken der heutigen Atomuhren.

Mit dem Modell wollen die Wissenschaftler auch nachweisen, dass eine Universal-Uhr existiert. Die Desynchronisierung ist physikalisch vorgegeben. Wie wäre es also einer Atomuhr möglich ihren Takt zu halten, wenn es keine Universums-Uhr gibt? Um in alle Ewigkeit den Takt dieser Uhren zu halten, müsste das Gegenstück bestehen. Daher schlagen die Forscher vor, zwei Atomuhren zu konstruieren, die am Präzisionslimit ticken. Die Abweichung würde verraten, ob es es eine Universums-Uhr gibt oder nicht.

Vielleicht interessiert dich nicht nur die Zeit im Universum, sondern auch, was Zeit eigentlich ist. Es soll zwei Optionen von Zeitreisen geben.