Hätte Newton in einer Welt gelebt, in der die Zeit rückwärts lief, gewissermaßen von der Zukunft in die Vergangenheit, dann würde er dennoch dieselben Grundformeln der Physik entdeckt haben. Hätte Kepler die Planetenbewegungen nicht in Wirklichkeit beobachtet, sondern in einem Kinofilm, den man zurück laufen ließ, dann wären seine Formeln für die Planetenbahnen nicht anders ausgefallen. Denn die Gesetze der Physik sind – von den statistischen abgesehen – "zeitumkehrinvariant", das heißt: Diese Gesetze bleiben unverändert gültig, ganz gleich, in welche Richtung die Zeit läuft. Käme man also in eine Welt, in der die Uhren rückwärts gehen, dann brauchte man keine neue Physik zu lernen.

Das gilt nicht nur in der klassischen Mechanik, das gilt auch in Relativitäts- und Quantentheorie, für makrokosmische wie für mikrokosmische Vorgänge. Und weil dies allgemein so ist, haben viele Formeln, mit denen der Physiker jene Vorgänge erklärt, eine gewisse, für den Theoretiker sehr willkommene Symmetrie, die den Überblick erleichtert und in bestimmten Fällen sogar die Berechnungen vereinfacht.

Seit kurzem aber sieht es so aus, als seien die Naturgesetze doch nicht so "elegant", wie sie in den Physikbüchern stehen. Anlaß zu diesem Verdacht gibt eine Entdeckung, die drei Physiker der Princeton Universität zusammen mit einem französischen Kollegen an der gigantischen Protonenschleuder in Brookhaven (New York) gemacht haben.

Entdeckt haben die Doktoren James H. Christenson, James W. Cronin, Val L. Fitch und René Turley,daß die Regel von der Zeitumkehrinvarianz im subatomaren Bereich offenbar verletzt wird; das hatte niemand erwartet. Ihr Versuchsergebnis, über das die Forscher in der Zeitschrift "Physics Review Letters" (27. Juli) berichten, muß noch durch weitere Experimente gegen letzte Zweifel abgesichert werden, wie die Verfasser betonen. Doch sie geben einem Irrtum so gut wie keine Chance.

Selbstverständlich haben die Physiker nicht die Zeit zurückdrehen können. Ihre Feststellung, daß in dem beobachteten Fall eine Zeitumkehr nicht ohne Folgen für die übrigen Gesetzmäßigkeiten bliebe, war nur auf indirektem Wege möglich. Was das Experiment tatsächlich an das Licht brachte, war der "unzulässige" Zerfall eines Elementarteilchens.

Bei Zusammenstößen, beim Zerfall und bei der Erzeugung von subatomaren Teilchen ist die Zeitumkehrinvarianz mit einer anderen Gesetzmäßigkeit gekoppelt, der sogenannten C-P-Regel. Wenn diese Regel, auf deren Inhalt hier nicht eingegangen werden kann, gilt, dann muß auch die Invarianz gegenüber einer Zeitumkehr gelten; ist dagegen die C-P-Regel außer Kraft gesetzt, dann stimmt auch die Zeitumkehrinvarianz nicht mehr.

Den vier Wissenschaftlern gelang der Nachweis, daß es eine Ausnahme von der C-P-Regel gibt. Sie hatten den im Synchrotron erzeugten hochenergetischen Protonenstrahl auf ein Stück Beryllium gelenkt, so daß beim Aufprall verschiedene Partikel entstanden, darunter sogenannte k-2 Mesonen. Diese elektrisch neutralen Teilchen gehören zu der Familie von Partikeln, die die Bestandteile von Atomkernen zusammenhalten. Vereinzelt – etwa zweimal in tausend Fällen – zerfiel nun ein k-2 Meson in ein positiv und in ein negativ geladenes Pion. Das aber hätte nach der C-P-Regel nicht vorkommen dürfen. Rund fünfzig solcher verbotenen Zerfallsereignisse haben die Physiker beobachtet. Ein Irrtum ist mit einer an Sicherheit grenzenden Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen, ergo stellen diese Ereignisse mit ebenso hoher Wahrscheinlichkeit Ausnahmen von der Zeitumkehrinvarianz-Regel dar. Es gilt also nicht mehr allgemein, daß sich an den physikalischen Gesetzen nichts ändern würde, wenn die Zeit wie im rückwärts laufenden Kinofilm in die verkehrte Richtung liefe.