2. Zeit - Meine kurze Geschichte der Zeit

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„…denn alles ist vergänglich. Nie mehr wird etwas so sein, wie es einmal war, und jeder Augenblick im Leben ist kostbar und sollte gefeiert werden. Doch was ist das für eine seltsame Kraft, die unsere Welt unaufhaltbar verändert?" (M.Uhl)

Wir leben und handeln ausschließlich in der Gegenwart. Wie lang ist die Gegenwart? Sie dauert drei Sekunden. Wenn wir jemandem die Hand schütteln, dann dauert das höchstens drei Sekunden, danach wird es peinlich – oder eine Liebesaffäre.

Wie entsteht Bewusstsein für Gegenwart?

Nach einem Ereignis dauert es 0,1 bis 0,3 Sekunden bis wir es unbewusst wahrnehmen. In dieser Zeitspanne können wir unbewusst reagieren. Bewusst wird uns der Vorgang erst nach 0,5 Sekunden. Das Gehirn nimmt allerdings (nach Meinung von B. Libet) eine Rückdatierung vor, so dass uns Ereignis und Wahrnehmung gleichzeitig erscheinen. Ein Beispiel: Ein Kind läuft vor das Auto. Nach 0,2 Sekunden reagiere ich unbewusst durch Bremsen. Erst nach 0,5 Sekunden realisiere ich das Ereignis, es wird mir nun erst bewusst, ich habe aber das Gefühl direkt, also zum Zeitpunkt des Ereignisses, gehandelt zu haben. Die Zeit wird durch unsere Wahrnehmung berechnet, kann also für uns Menschen nie absolut oder „real“ sein.

Zeitspanne

Nach 0,5 Sekunden beginnt also die bewusste Wahrnehmung für die Gegenwartsempfindung. Sie erleben wir als Summe aller Wahrnehmungen in 3-Sekunden-Abbschnitten:

In der Musik sah Herbert von Karajan 3-Sekunden-Einteilungen. In der Literatur finden wir gleichlange Rhythmen.Verse von Gedichten dauern durchschnittlich 3,1 Sekunden und dies` unabhängig von Autor oder Sprache. Hier als Beispiel ein Gedicht von Andreas Gryphius:

Betrachtung der Zeit

Mein sind die Jahre nicht, die mir die Zeit genommen;
Mein sind die Jahre nicht, die etwa möchten kommen;
Der Augenblick ist mein, und nehm ich den in acht,
So ist der mein, der Jahr und Ewigkeit gemacht.

Hexameter, Pentameter oder Alexandriner haben zwar längere Verse, beim Sprechen werden sie aber in 3-Sekunden-Rhythmen unterteilt.

Visuell zeigen uns das der Neckerwürfel und andere Vexierbilder. Wenn wir ca. drei Sekunden hinsehen erscheint uns die zweite Interpretationsvariante (siehe Kapitel Wahrnehmung). Es ist so, als suche das Gehirn alle drei Sekunden nach etwas Neuem.

Neckerwürfel Ente-Hase

Warum ist das so?

Es gibt ein drei Sekunden langes Zeitfenster, das wir als Gegenwart empfinden. Die Zeit wird vom Gehirn nicht kontinuierlich wahr genommen, sondern in kleinen Paketen von 20 – 40 Millisekunden, die wir als Moment, als Augenblick empfinden. Sogenannte Zeitquanten, also die kleinst mögliche Dauer einer bewussten Zeit-Wahrnehmung – informationstheoretisch einem bit entsprechend.
Diese werden in größeren Paketen von drei Sekunden zusammengefasst. Innerhalb dieses Paketes gibt es kein Vorher oder Nachher, nur Gegenwart. Nacheinander aufgereihte Drei-Sekunden-Gegenwartspakete erzeugen in uns das Gefühl eines Zeitflusses, ja überhaupt erst das Erleben von Zeit.Vergleichbares kennen wir aus bewegter Wahrnehmung. Jeder Film setzt sich aus einzelnen Bildern (Quanten) zusammen als kleinste Einheit. Laufen Bilder mindestens 18 Aufnahmen pro Sekunde durch, erzeugt das in unserer Wahrnehmung einen kontinuierlichen Bewegungsfluss. Ein Bild entspricht einem Quant und rasche Zeitfolge erzeugt Bewegungsempfindung. Bewegung und Zeit sind zwangsläufig gekoppelt.

Welchen Sinn hat diese 3-Sekunden-Einheit?

Unser Gehirn verarbeitet Sinnesreize in unterschiedlichen Geschwindigkeiten. So enthält ein visueller Reiz eine viel größere Informationsflut, als z.B. ein Geruch, so dass die Wahrnehmung unterschiedlich viel Zeit benötigt.
Würden die unterschiedlichen Sinnesreize in Ist-Zeit bewusst werden, würden wir kein „gleichzeitiges“ Empfinden von Sehen, Riechen, Schmecken, Tasten und Hören von einem Objekt haben, das wäre Chaos. Innerhalb von drei Sekunden sind jedoch alle Reize zu einer Einheit verarbeitet und werden uns nun „gleichzeitig“ bewusst. Der Fluss der Zeit ist also eine Illusion, um zu verhindern, dass wir in einer unkoordinierten Flut der Eindrücke untergehen.
Und noch etwas ist interessant. Es gibt im Gehirn keine übergeordnete Instanz, die für das Zeiterleben zuständig ist. Das ist ein Grundprinzip unseres Gehirns. Neurone scheinen gleichberechtigt zu sein und in Gemeinschaft zu agieren, wie ein Orchester ohne Dirigent.

Diese Drei-Sekunden-Abschnitte sind die Ist-Zeit in der wir leben. Die einzige Zeit in der wir wahrnehmen und handeln können. Vergangenheit ist eine inkonstante Interpretation aus dem Jetzt über früherer Jetzts und Zukunft ist eine wage Erwartung aus dem Jetzt von nachfolgenden Jetzts.

Die Länge eines Jetzt empfinden wir nicht absolut als drei Sekunden, sondern relativ. Das ist eine Alltagserfahrung. Schöne Momente empfinden wir als kurz und andere Momente, wie z.B. das Stehen im Stau als lang(weilig).

Der Heilige Augustinus im 11. Buch seiner „Bekenntnisse“:

„Wie also können diese zwei Arten der Zeit, das Vergangene und die Zukunft, existieren, wenn das Vergangene nicht mehr und die Zukunft noch nicht ist?“

„… und zwar ist da Gegenwart von Vergangenem, nämlich Erinnerung; Gegenwart von Gegenwärtigem, nämlich Augenschein; Gegenwart von Künftigem, nämlich Erwartung.“

So ist der zeitliche Takt unseres geistigen Bewusstseins. Auch unsere materielle Erscheinung, unser Körper, , hat eine zeitliche Taktung, innere Uhren. Sie laufen unbewusst und halten sich nicht an die 3-Sekunden-Regel des Bewusstseins.

Vieles im Körper hat seinen eigenen Rhythmus, wie die Hormonspiegel im Blut oder unser Schlaf-Wach-Rhythmus. Solche Rhythmen zwängen sich in einen 24-Stunden-Ablauf.
Es gibt weitere innere Uhren, wahrscheinlich in jeder Körperzelle, z.B. für das Zellwachstum. Kinder werden größer und irgendwann hören die Zellen auf Vergrößerung hervorzubringen. Dann teilen sich die Zellen weiter zur Regeneration der Gewebe und nach maximal hundert Teilungen hören sie einfach auf damit. Hier beginnt das, was wir Altern nennen. Die Zelle funktioniert noch, aber sie regeneriert nicht mehr. Gewebe wird unelastischer und wir bekommen Falten. Die Pille zur ständigen Aktivierung dieses Prozesses wäre wirklich: Forever Young (hoffentlich findet das nie jemand heraus!). Vielleicht wird diese „Uhr“ durch Steuerung von Genen erzeugt. Aber wer oder was steuert das?

menstruationszyklus

Menstruationszyklus einer Frau als Beispiel für eine rhythmisch, zeitlich genau abgestimmte komplexe Folge von Hormonen und Zellwachstum (www.wikipedia.de)

Die Realisierung der inneren Uhr erfolgt hauptsächlich über den Stoffwechsel. Synchronisierende Schaltstelle dürfte dabei der Nucleus suprachiasmaticus sein; zwei kleine Gehirnkerne im Hypothalamus, hinter der Nasenwurzel, die in etwa im 24 Stunden - Rhythmus "ticken". Aber auch, wenn ein Organ aus dem Gesamtorganismus entfernt wird, behält es einen Rhythmus bei.

Der Tag-Nacht-Rhythmus scheint dabei eine wichtige Rolle zu spielen. Der Schlaf-Wach-Rhythmus verläuft physiologisch, wenn wir um 08.30 h aufstehen und um 00.30 h ins Bett gehen. Da wir durch die Zwänge unserer Gesellschaft durchschnittlich um 06.30h aufstehen, leben wir sozusagen dauerhaft in einem sozialen Jetlag.

Die Ansichten zur Zeit haben sich in der Philosophie und den Naturwissenschaften stark gewandelt.

Immanuel Kant in „Kritik der reinen Vernunft“: Die Zeit ist eine Eigenschaft des von Gott geschaffenen Universums und hat vor dessen Beginn nicht existiert. Die Zeit ist eine notwendige Vorstellung, die allen Anschauungen zum Grunde liegt.

Isaac Newton:
„Zeit … , als allen bekannt, definiere ich nicht.“
„Die absolute wahre und mathematische Zeit fließt auf Grund ihrer eigenen Natur und aus sich selbst heraus ohne Beziehung zu etwas Äußerem gleichmäßig dahin.“
Albert Einstein bewies, dass die Zeit relativ ist, empfand sie als Illusion und in dem Versuch der Weltformel aus Fusion von Quantenfeldtheorie und Gravitation (Wheeler-DeWitt-Gleichung) wird sie einfach weggelassen.

Stephen Hawking

Stephen Hawking
www.wikipedia.org

Stephen Hawking (2009 emeritiert) beschreibt drei Zeitbegriffe:

1. Zeit: Individuelle Zeit von jedem gemäß der Relativitätstheorie.
2. Zeit: Reale Zeit, die wir empfinden.
3. Zeit: Imaginäre Zeit, die eingeführt wurde um Gravitation und Quantenphysik zu vereinen. Hierin machen die Naturgesetze keinen Unterschied zwischen Vorwärts- und Rückwärtsrichtung der Zeit. Die Richtungen folgen dem Wahrscheinlichkeitsprinzip und sind eine Eigenschaft der entsprechenden Materie und nicht einer Zeit selbst. Es läuft stets ein Vorgang von höherer zu niedrigerer Ordnung (Entropie).

Julian Barbour ist ein renommierter Physiker mit Spezialgebiet Zeit und vertritt einen exzentrischen Standpunkt:
Wir sind eingefroren in „Zeitkapseln“, die Veränderung nur als eine Art zeitliches Webmuster enthalten mit Erinnerungen in unserem Gehirn an eine Vergangenheit, die es nie gab. Diese Zeitkapseln enthalten nur die Noten für die Musik der Zeit, die aber nie gespielt wird. Ferner existieren alle Momente in allen nur denkbaren Welten nebeneinander her, eingeschlossen in verschiedenen Kapseln. Seit seiner Erkenntnis geht Barbour öfter Spazieren oder Golf spielen und genießt den Moment, schließlich ist der Moment alles, was ihm geblieben ist.

(Bis hier Anregungen teils von Ernst Pöppel, Grenzen des Bewusstseins, Inseltaschenbuch 2000. Jochen Wegner, Mare 28. Benjamin Libet, Mind Time, Suhrkamp 2005. Stephen Hawking, Eine kurze Geschichte der Zeit, Rohwolt 1996, GEO kompakt Nr. 27 5/2011)

Wie messen wir Zeit?

"Die alte Festlegung der Sekunde als 86 400.Teil der Erdrotationszeit genügte dafür nicht mehr. Deshalb wurde 1956 die Sekunde neu definiert und an den Umlauf der Erde um die Sonne, also an das tropische Jahr angeschlossen. Diese Zeiteinheit heißt Ephemeridensekunde ... Ephemeriden sind vorherberechnete Örter von Himmelskörpern. Da sich ... auch die Länge des tropischen Jahres geringfügig ändert, musste ein bestimmtes Jahr zugrunde gelegt werden. Die Ephemeridensekunde ist der 31 556 925,9747. Teil des tropischen Jahres 1900." (Kleffe, H., 1985)

Aber auch diese Definition genügt heute nicht mehr. "Auch die Sekunde ist nicht mehr der 3 600. Teil einer Stunde, diese der 24. Teil eines mittleren Sonnentages, sondern die Dauer von 9 192 631 770 Schwingungen der Strahlung, die von einem Caesiumatom 133 ausgesandt wird." (Weiss, W., 1999)

"Wie exakt die Definition einer Maßeinheit auch sein mag: ihr liegt immer zugrunde, dass diese Einheit mit etwas anderem verglichen oder von ihm als Bruchteil abgeleitet wird. Diesem Vergleichen sind aber stets ein Bewusstsein und Subjektivität (also ein Ich) vorausgesetzt." (W. Weiss, 1999)

Atomuhr Atomuhr (Wikipedia.de)

Wir haben sogar eine gesetzlich festgelegt Zuständigkeit der Zeit. Zuständig für die Zeitfestsetzung und die Verbreitung der Zeitsignale ist in Deutschland die Physikalisch-Technische Bundesanstalt, die in Braunschweig zwei Caesiumuhren betreibt. Die dortige „Caesiumfontäne“ geht so genau, dass sie in 40 Millionen Jahren nur um eine Sekunde falsch geht. Das soll nun verbessert werden durch eine Atomuhr mit Ytterbium, das 100.000-mal schneller schwingt als Caesiumatome, nämlich 688 Billionen Schwingungen pro Sekunde.

Für die meisten Naturwissenschaftler ist die Zeit eine 4. Dimension. Darstellbar als Spirale z.B. der Mondlaufbahn um die Erde:

Mondlaufbahn

Sie ist die vierte Dimension des Kosmos, von dem die menschlichen Sinne nur die drei räumlichen Ausdehnungen wahrnehmen.

Die Zeit kennt nach Meinung der Wissenschaften nur eine Richtung, sie wird symbolisiert mit einem Pfeil. Der Zeitpfeil wird auf drei Ebenen erklärt:

1. Der Kosmologische Zeitpfeil
Mit dem Urknall kam auch die Zeit in das Universum. Seither dehnt sich der Raum wie eine gewaltige Blase kontinuierlich aus, und die Zeit läuft stetig in die gleiche Richtung. Wenn wir Sterne und Galaxien ansehen, dann ist das ein Blick in die Vergangenheit.

Urknall

wikipedia.de
Links im Punkt ist der Urknall dargestellt mit einer dort beginnenden Zeitachse als X-Achse mit Ausdehnung ausschließlich nach rechts. Raum und Zeit sind untrennbar miteinander verbunden als Raumzeit, was Einstein in der speziellen Relativitätstheorie zeigt. Es gibt keine absolute Zeit. Zeit ist dynamisch, d.h. sie ändert sich bei Bewegung und Gravitation krümmt sie (allgemeine Relativitätstheorie). Jedes Teil im Universum hat somit seine eigene individuelle Zeit je nach Ort und Art seiner Bewegung und relativ zu anderen Teilen. Gleichzeitigkeit gibt es nicht.2. Der thermodynamische Zeitpfeil
Hier ist die Entropie gemeint. Zustände können sich nur in eine Richtung ändern, nämlich von höherer zu niedrigerer Ordnung. Wenn man z.B. zwei Flüssigkeiten (= höhere Ordnung) in ein Glas schüttet, dann werden sie sich mischen (= niedere Ordnung), den umgekehrten Vorgang hat man noch nie beobachtet.

Das Universum nach c. Flammarion Universum, C. Flammarion (www.wikipedia.de)

3. Der psychische Zeitpfeil
Unsere subjektive Wahrnehmung einer Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft.

Subjektiv können wir das Vergehen der Zeit nicht wirklich beobachten. Was wir wahrnehmen ist, dass spätere Zustände sich von früheren unterscheiden und wir uns an sie erinnern, während wir uns an zukünftige Zustände nicht erinnern.

Kann unsere Wahrnehmung uns einen Zeitfluss vorgaukeln, der gar nicht existiert? Natürlich! „Vorgaukeln“ ist die Natur unseres Bewusstseins. Eine Analogie vereinfacht die Vorstellung: Wird man auf einem Stuhl gedreht und dann angehalten, hat man den Eindruck, die Welt drehe sich weiter. Tatsächlich dreht sie genau so wie zuvor, subjektiv wird dies jedoch anders empfunden. So nehmen wir vielleicht eine zeitliche Folge wahr.

Eine Gegenwart können wir nur deshalb empfinden, da wir auch glauben eine Vergangenheit und eine Zukunft zu haben. Ein Vergangenheitsbewusstsein ist abhängig vom Gedächtnis. Und das ist schon wieder so ein Unsicherheitsfaktor, dem man nicht voll vertrauen kann.

Untersuchungen an Studenten, denen Forscher Kurzfilme zeigten, erwiesen: 45% der Szenen, die den Probanden hinterher als Standfotos vorgelegt wurden und die sie als Teil des Filmes identifizierten, waren so gar nicht vorgekommen. Danach dürften Zeugenaussagen vor Gericht keine Rolle spielen. Erinnerung ist niemals eine exakte Widergabe der Vergangenheit, sondern stets eine immer wieder neue Konstruktion vom Standpunkt des momentanen Blickwinkels der Gegenwart. Wenn man immer wieder die gleiche alte Geschichte erzählt, dann glaubt man irgendwann, dass die aktuelle Version der damaligen Realität entspricht.

So können wir bei unserem Gedächtnis nie sicher sein wie wirklichkeitsnah die Rekonstruktion ist. Ob es überhaupt eine objektive Wirklichkeit gibt, ist eine andere Frage, die Newton mit Ja und Einstein mit Nein beantworten würde. Auch dies ist ein weiterer Unsicherheitsfaktor in den Berechnungen, die unser Gehirn anstellt.

Die Auffassungen der Zeit sind auch abhängig vom Kulturkreis. Die Aymara-Indianer in Chile sehen die Vergangenheit vor und die Zukunft hinter sich. Weil man mit den Augen nur sieht, was vor einem liegt, befindet sich ihrem Verständnis nach dort das Bekannte - das Vergangene. Hinten, wo man nichts sieht, erstreckt sich das Unbekannte, das Zukünftige.

Die Aborigines kennen nur eine Traumzeit, die über den reinen Zeitbegriff weit hinaus geht und die Entstehungsgeschichte mit einbezieht. Sie ist spiritueller Ursprung alles Lebendigen und alles Existierende beinhaltet, so auch Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft gleichermaßen einbezieht und in mythischen Riten direkt angewählt werden kann. Im Buddhismus ist die Zeit anfangslos und ohne Ende.

"Für uns gläubige Physiker hat die Scheidung zwischen Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft nur die Bedeutung einer wenn auch hartnäckigen Illusion" (Einstein).

Sie machte eine Reise -
flog noch schneller als Licht.
Sie erreichte auf diese Weise
das Ziel noch vor der Abreise -
Später war's ganz sicher nicht!
aus www.wasistzeit.de

Stellen wir uns eine Welt vor mit thermodynamischem Zeitpfeil in Umkehrung, also von Entropie zu Ordnung hin. Eine zersplitterte Tasse am Boden setzt sich wieder zusammen und steht auf dem Tisch. Die Ausscheidung unseres Körpers würde der Aufnahme von Speisen vorangehen. Ein Fußballspiel würde mit dem Endergebnis beginnen…Für Materie kann der Zeitpfeil nach unserer Erkenntnis nicht gedreht werden.

Ereignisabfolgen in Raum und Zeit hängen eng mit dem Begriff der Kausalität zusammen; er verhindert, dass Ursache und Wirkung hoffnungslos durcheinander geraten. Ereignisse haben eine logische Verlaufsfolge. Etwas entsteht aus etwas Vorherigem. Eine gesetzmäßige Abfolge von Ursache und Wirkung. Die Umkehrung des Zeitpfeils würde unsere Ordnung völlig durcheinander bringen und Paradoxien erzeugen. Ein berühmtes Beispiel hieraus beschreibt eine Reise in die Vergangenheit, bei der man vor der eigenen Geburt seine Eltern tötet.

In die Zukunft gerichtet wird es noch skurriler: Ein Mensch reist 50 Jahre in die Zukunft und liest in einer Zeitschrift die Entdeckung der Weltformel. Er kehrt zurück und erzählt sie einem Studenten, der darüber einen Artikel verfasst, der natürlich genau der Artikel ist, den der Zeitreisende las. Von wem ist jetzt der Artikel? Vom Zeitreisenden kann er nicht sein, er hat ihn ja nur gelesen und nicht verfasst. Von dem Studenten kann er auch nicht sein, denn er hat ihn nur vom Zeitreisenden übernommen. So würden Dinge aus dem Nichts entstehen ohne Ursache (nach Paul Davies, Spektrum der Wissenschaften Spezial, Phänomen Zeit).

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