Befreit eine junge Doktorandin die Physiker von einem ihrer schlimmsten Albträume? Die Studentin Lisa Dyson, die zwischen den beiden US-Elite-Universitäten Stanford und MIT hin- und herpendelt, ist zuversichtlich, dass mit den Methoden der Stringtheorie "sich unser üblicher Begriff von Kausalität als Naturgesetz erweisen wird". Oder, weniger wissenschaftlich formuliert: Reisen durch die Zeit sind unmöglich. Der britische New Scientist titelte umgehend: Time’s up for the Time Bandits, zu Deutsch etwa: Die Zeit der Zeitbanditen ist abgelaufen.

Nun ist aufgrund einer studentischen Arbeit, die noch den Gutachterprozess der Zeitschrift Journal of High Energy Physics durchlaufen muss, sicherlich nicht das Geschäft der Science-Fiction-Autoren ruiniert. Auch der Film Timeline nach dem Roman von Michael Crichton, der im November in die Kinos kommen soll, wird seine Gemeinde finden. Viele Physiker dagegen werden aufatmen – wenn Lisa Dyson Recht hat, öffnet ihre Methode der Forschung einen Weg, Schritt für Schritt einige Paradoxien der modernen Physik zu beseitigen. Denn von einigen wenigen Wissenschaftlern abgesehen, die mit Lust solche Gedankenexperimente veranstalten, wäre die Mehrheit der Zunft nichts lieber los als die – theoretisch möglichen – "Zeitmaschinen", die ihnen die Relativitäts- und die Quantentheorie beschert hat.

Seit 1905 vergeht die Zeit anders

Schuld an dem ganzen Schlamassel ist Albert Einstein. Galt vor ihm die Zeit noch als absolute Größe, die gleichmäßig und unweigerlich von der einen in die andere Richtung fließt, so änderte sich das mit Einsteins Spezieller Relativitätstheorie von 1905. Der geniale Physiker postulierte, dass die Zeit in unterschiedlich bewegten Systemen auch unterschiedlich verläuft. Und damit wurden zum ersten Mal Reisen nicht nur im Raum, sondern auch in der Zeit denkbar – zumindest in die Zukunft: Man müsste nur ein sehr schnelles Raumschiff besteigen, das nahe an die Lichtgeschwindigkeit herankommt, und damit ein Jahr durchs All kreuzen. Nach der Rückkehr wären, je nach Geschwindigkeit, auf der Erde 10, 20 oder noch mehr Jahre vergangen.

Von den praktischen Problemen eines solchen kosmischen Trips einmal abgesehen – dieser Zeitreise-Effekt ist im Prinzip längst in Experimenten nachgewiesen worden, gerade kürzlich wieder in einem Versuch am Heidelberger Max-Planck-Institut für Kernphysik. Aber das ist natürlich nicht das, wonach ein richtiger Zeittourist sucht. Er will nicht nur in eine andere Ära reisen, sondern auch in seine gewohnte Zeit zurückkehren, um den Lieben von seinen Abenteuern zu berichten. Jede Reise in die Vergangenheit aber verbietet die Spezielle Relativitätstheorie – sie beschränkt den theoretisch zugänglichen Bereich der vierdimensionalen Raumzeit auf den "Lichtkegel", der von der jetzigen Position ausgeht. Das sind alle Punkte in Raum und Zeit, die einen Lichtstrahl empfangen können, der zu einem bestimmten Moment ausgesandt wird.

Theoretisch möglich wurde der Zeittrip erst durch die Allgemeine Relativitätstheorie von 1915. In dieser wird durch die Gravitation auch der Raum auf vielfältige Weise "verbogen". Die Gleichungen Einsteins ließen die seltsamsten Konstruktionen zu, in denen es auch "geschlossene zeitartige Kurven" in der Raumzeit gab, also Reisen, bei denen man an seinen Ausgangspunkt zurückkehrt – nicht nur räumlich, sondern auch zeitlich. Zum Beispiel entwickelte der berühmte Mathematiker Kurt Gödel das Modell eines sehr schnell rotierenden Universums, in dem solche Zeitschleifen existieren.

Das waren natürlich zunächst nur Gedankenspiele. Die allgemeinen Gleichungen Einsteins erlauben viele Lösungen, die mit unserer Wirklichkeit nichts zu tun haben. So sieht unser Universum bestimmt nicht aus wie Gödels Zeitwirbel. Aber es gibt andere Konstruktionen, die sich besser mit unserem herrschenden Bild vom Kosmos vereinbaren lassen. Zum Beispiel die so genannten Wurmlöcher – das sind extreme Krümmungen der Raumzeit, die "Abkürzungen" zwischen zwei ansonsten weit auseinander liegenden Punkten des Alls erzeugen. Wenn man nun die eine Öffnung eines solchen Wurmlochs kräftig beschleunigt, ohne dass die Verbindung zur anderen abreißt, kann man theoretisch zwischen zwei Zeiten hin- und herspringen. Und hätte damit die Paradoxien am Hals, die in der Science-Fiction-Literatur seit je ihr Unwesen treiben.

Da ist zum Beispiel das so genannte Großvater-Paradox: Kann ich in die Vergangenheit reisen und meinen Großvater erschießen, sodass er meine Mutter nicht zeugen kann und ich gar nicht erst geboren werde, also auch meine Zeitreise nicht antreten kann? Weil bei dieser Frage der physikalisch schwer zu fassende freie Wille des Menschen ins Spiel kommt, formulieren Physiker das Problem gern mit Billardkugeln: Kann man zum Beispiel eine Kugel so in das eine Ende einer Wurmloch-Zeitmaschine hineinschießen, dass sie aus dem anderen in der Vergangenheit herauskommt – und zwar gerade so, dass sie sich selbst trifft und so den Eintritt ins Wurmloch verhindert?