Zeit
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Die wohl markanteste Eigenschaft der Zeit ist der Umstand, dass es stets eine in gewissem Sinne aktuelle und ausgezeichnete Stelle zu geben scheint, die wir die Gegenwart nennen, und die sich unaufhaltsam von der Vergangenheit in Richtung Zukunft zu bewegen scheint. Dieses Phänomen wird auch als das Fließen der Zeit bezeichnet. Dieses Fließen der Zeit entzieht sich jedoch einer naturwissenschaftlichen Betrachtung, wie im Folgenden dargelegt wird.
Die Zeit hat in der Physik den gleichen Stellenwert wie der Raum. Die Physik besagt lediglich, dass unter allen denkbaren Strukturen im dreidimensionalen Raum in Kombination mit allen dazu denkbaren zeitlichen Abläufen nur solche möglich sind, die den physikalischen Gesetzen gehorchen. Dabei könnte es sich ebenso gut um unbewegliche Strukturen in einem vierdimensionalen Raum handeln, die durch die physikalischen Gesetze bestimmten geometrischen Bedingungen unterworfen sind. Etwas, das man als Fließen der Zeit interpretieren könnte kommt in der Physik nicht vor. Bei genauer Betrachtung erweist es sich sogar als völlig unklar, wie ein Fließen der Zeit in der Sprache der Physik oder Mathematik oder irgend einer anderen überhaupt präzise beschrieben werden könnte.
So gibt beispielweise die Aussage, dass die Zeit fließe, nur dann einen Sinn, wenn eine davon unterscheidbare Alternative denkbar ist. Die naheliegende Alternative der Vorstellung einer stehenden Zeit beispielsweise führt jedoch zu einem Widerspruch, da sie nur aus der Sicht eines Beobachters denkbar ist, für den die Zeit weiterhin verstreicht, so dass der angenommene Stillstand als solcher überhaupt wahrnehmbar ist. (siehe auch Kritik der reinen Vernunft).
Das scheinbare Fließen der Zeit wird daher von den meisten Physikern und Philosophen als ein rein subjektives Phänomen oder gar als Illusion angesehen. Man geht davon aus, dass es sehr eng mit dem Phänomen des Bewusstseins verknüpft ist, das ebenso wie dieses sich einer physikalischen Beschreibung oder gar Erklärung entzieht und zu den größten Rätseln der Naturwissenschaft und Philosophie zählt. Damit hätte unsere Erfahrung von Zeit den Stellenwert eines der Qualia in der Philosophie des Bewusstseins und hätte damit mit der Realität ebenso wenig zu tun wie der phänomenale Bewusstseinsinhalt bei der Wahrnehmung der Farbe Blau mit der zugehörigen Wellenlänge des Lichtes.
Unsere naive Vorstellung, es gäbe eine von der eigenen Person unabhängige Instanz nach Art einer kosmischen Uhr, die bestimmt, welchen Zeitpunkt wir alle im Moment gemeinsam erleben und damit die Gegenwart zu einem objektiven uns alle verbindenden Jetzt macht, wäre damit hinfällig.
Zwischen der subjektiv wahrgenommen Zeit und der objektiv messbaren bestehen oft deutliche Differenzen.
Die Wahrnehmung der Zeitdauer hängt davon ab, was in der Zeit passiert. Ein ereignisreicher Zeitraum erscheint kurz, "vergeht wie im Flug". Hingegen dauern ereignisarme Zeiträume scheinbar quälend langsam. Von dieser Beobachtung leiten sich auch die Begriffe Kurzweil und Langeweile ab.
Paradoxerweise empfindet man im Rückblick die Zeiten gerade umgekehrt: In ereignisreichen Zeiten hat man viele Informationen eingespeichert, so dass dieser Zeitraum lange erscheint. Umgekehrt erscheinen ereignisarme Zeiten im Rückblick kurz, da kaum Informationen über sie gespeichert sind.
Gleichzeitigkeit in der Wahrnehmung ist ein komplexeres Phänomen, als es auf den ersten Blick den Anschein hat. Es gibt nämlich verschiedene Schwellen:
Fast alle Lebewesen, bis hin zum Einzeller, besitzen eine biologische innere Uhr, die sich mit dem Tag-Nacht-Wechsel und anderen natürlichen Zyklen synchronisiert. Die innere Uhr zum Tagesrhythmus läuft aber auch ohne Tageslicht, wie beispielsweise an Pflanzen in der Dunkelheit gezeigt werden konnte aber auch an Menschen in Bunker-Experimenten, in denen die freiwilligen Versuchspersonen ohne jeden Hinweis auf äußere Zeitrhythmen lebten. Dabei stellte sich nach einiger Zeit ein konstanter Wach-Schlaf-Rhythmus von im Mittel etwa 25 Stunden ein. Man bezeichnet ihn als circadianen Rhythmus (von lat. circa, ungefähr, und dies, Tag).
Näheres siehe unter Chronobiologie
In der Physik ist Zeit (Formelzeichen: t) die fundamentale Größe, über die sich die Dauer von Vorgängen und die Reihenfolge von Ereignissen bestimmen lassen. Im SI-Einheitensystem wird Zeit in Sekunden (Einheitenzeichen s) gemessen. Daraus leiten sich die Einheitenen Minute, Stunde, Tag, Woche, Monat, Jahr, Jahrzehnt, Jahrhundert und Jahrtausend ab.
Zeit ist in der Physik, wie alle anderen Messgrößen auch, operational definiert, das heißt über ein Verfahren zu ihrer Messung. Zur Zeitmessung werden Systeme verwendet, die periodisch in den selben Zustand zurückkehren. Die Zeit wird dann durch das Zählen der Perioden bestimmt. Ein solches Gerät nennt man Uhr.
Die Qualität einer Uhr ist um größer, je genauer der periodische Vorgang reproduzierbar ist und je weniger er sich von äußeren Bedingungen beeinflussen lässt, wie beispielsweise mechanischen Störungen, Temperatur oder Luftdruck. Daher sind Quarzuhren deutlich präziser als mechanische Uhren. Die genauesten Uhren sind Atomuhren, die auf atomaren Schwingungsprozessen beruhen. Damit ist ein relativer Gangfehler von 10-15 erreichbar, was 1 Sekunde Abweichung in 30 Millionen Jahren entspricht. Die Zeit und damit auch die Frequenz, ihr Kehrwert, sind die physikalischen Größen, die mit der höchsten Präzision überhaupt messbar sind.
Isaac Newton beschreibt das Phänomen der Zeit mit den folgenden Worten:
Durch die Entdeckungen in Zusammenhang mit der Relativitätstheorie musste dieser absolute Zeitbegriff aufgegeben werden. So beurteilen Beobachter, die sich relativ zueinander bewegen, zeitlich Abläufe unterschiedlich. Das betrifft sowohl die Gleichzeitigkeit von Ereignissen, die an verschiedenen Orten stattfinden, als auch die Geschwindigkeit des zeitlichen Ablaufs. Da kein absolut ruhendes Koordinatensystem definierbar ist, gibt die Frage, welcher Beobachter die Situation korrekt beurteilt, keinen Sinn. Man ordnet daher jedem Beobachter seine so genannte Eigenzeit zu. Ferner beeinflusst die Anwesenheit von Massen den Ablauf der Zeit, so dass sie an verschiedenen Orten im Gravitationsfeld unterschiedlich schnell verstreicht. Damit ist selbst Newtons Annahme, die Zeit verflösse ohne Bezug auf äußere Gegenstände, nicht mehr haltbar.
Zeit und Raum erscheinen in den Grundgleichungen der Relativitätstheorie fast völlig gleichwertig nebeneinander und lassen sich daher zu einer vierdimensionalen Raumzeit vereinigen. Im dreidimensionalen Raum ist die Wahl der drei Koordinatenachsen willkürlich, so dass Begriffe wie links und rechts, oben und unten, vorne und hinten relativ sind. In der speziellen Relativitätstheorie stellt sich nun heraus, dass auch die Zeitachse nicht absolut ist. So verändern sich mit dem Bewegungszustand eines Beobachters auch die Orientierung seiner Zeit- und Raumachsen in der Raumzeit. Es handelt sich dabei um eine Art Scherbewegung dieser Achsen, die mathematisch mit den Drehungen nahe verwandt ist. Damit lassen sich Raum und Zeit nicht mehr eindeutig trennen, sondern scheinen sich in gewisser Weise zu mischen. Die Folge sind Phänomene wie Relativität der Gleichzeitigkeit, Zeitdilatation und Längenkontraktion. Allerdings läßt sich die Zeitachse nicht umdrehen, das heißt Vergangenheit und Zukunft lassen sich nicht vertauschen.
Zeit ist in der allgemeinen Relativitätstheorie nicht unbedingt unbegrenzt. So gehen viele Physiker davon aus, dass der Urknall nicht nur der Beginn der Existenz von Materie ist, sondern auch den Beginn von Raum und Zeit darstellt. Nach Stephen W. Hawking hat es einen Zeitpunkt 1 Sekunde vor dem Urknall ebenso wenig gegeben wie eine Stelle 1 km nördlich des Nordpols. Danach hätte es in gewissen Sinne den Kosmos und die Materie schon immer gegeben, nämlich zu allen Zeitpunkten von denen überhaupt die Rede sein kann. Die Vorstellung eines Nichts vor dem Urknall wäre physikalisch sinnlos. Dieser Aspekt ist von erheblicher Relevanz für Philosophie und Religion hinsichtlich des Verständnisses des Begriffs Schöpfung, unter dem man sich ja gewöhnlich einen Übergang von einem Nichts zu einem Etwas vorstellt.
Diese im Zusammenhang mit der Relativitätstheorie entdeckten Eigenschaften von Zeit und Raum entziehen sich weitgehend der menschlichen Anschauung. Sie sind jedoch mathematisch präzise beschreibbar.
Die erwähnten relativistischen Effekte lassen im Prinzip als Zeitreisen interpretieren. Inwieweit über die Krümmung der Raumzeit und andere Phänomene auch Reisen in die Vergangenheit prinzipiell möglich sind, ist nicht abschließend geklärt. Mögliche Kandidaten sind so genannte Wurmlöcher, die Bereiche der Raumzeit mit unterschiedlicher Zeit verbinden könnten, ferner spezielle Flugbahnen in der Umgebung eines hinreichend schnell rotierenden Schwarzen Loches und schließlich die Umgebung zweier kosmischer Strings, die hinreichend schnell aneinander vorbei fliegen. Der erforderliche Aufwand für eine praktische Nutzung einer dieser potenziellen Möglichkeiten würde jedoch zur Zeit die Mittel der Menschheit bei weitem übersteigen.
Die bei Reisen in die Vergangenheit auftretenden Paradoxien ließen sich im Rahmen der everettsche Vielwelten-Theorie vermeiden. Danach wäre die Vergangenheit, in die man reist, in einer Parallelwelt angesiedelt. Der ursprüngliche Ablauf der Dinge und der durch die Zeitreise modifizierte würden sich beide abspielen.
Der Zeitbegriff hängt eng mit dem Kausalitätsbegriff zusammen. So betrachten wir es als selbstverständlich, dass die Ursache vor ihrer Wirkung auftritt. Die Vergangenheit ist unveränderlich, sie kann nicht von gegenwärtigen Ereignissen beeinflusst werden. Die Zukunft hingegen hängt von der Gegenwart kausal ab, kann also durch Ereignisse oder Handlungen in der Gegenwart beeinflusst werden.
Im Rahmen der Relativitätstheorie wird die zeitliche Reihenfolge zweier Ereignisse, die an verschiedenen Orten schnell genug aufeinander folgen, von relativ zueinander bewegten Beobachtern unterschiedlich beurteilt. Das ist genau dann der Fall, wenn die beiden Ereignisse nur durch ein Signal mit Überlichtgeschwindigkeit in Kontakt treten könnten. Könnte eine Wechselwirkung mit Überlichtgeschwindigkeit stattfinden, dann könnte man mit folgendem System eine Botschaft in die Vergangenheit schicken:
Die Grundgesetze der Physik, die Phänomene unseres Alltags beschreiben, sind invariant bezüglich einer Inversion der Zeit. Das bedeutet, dass zu jedem Vorgang, der diesen Gesetzen gehorcht, auch der zeitumgekehrte im Prinzip möglich ist. Diese Aussage steht in krassem Widerspruch zu unserer Alltagserfahrung. Fällt eine Keramiktasse zu Boden, so zerbricht sie in Scherben. Dass sich umgekehrt diese Scherben von selbst wieder zu einer intakten Tasse zusammenfügen, ist dagegen noch nie beobachtet worden. Ein solcher Vorgang stünde jedoch nicht prinzipiell im Widerspruch zu den Naturgesetzen. Er ist lediglich beliebig unwahrscheinlich.
Der Hintergrund dieses Umstandes ist eine Wahrscheinlichkeitsüberlegung, die im zweiten Hauptsatz der Thermodynamik formuliert wird. Danach nimmt die Entropie, welche das Maß der Unordnung eines abgeschlossenen Systems angibt, stets zu und damit seine Ordnung ab. Eine vorübergehende Zunahme der Ordnung ist prinzipiell nicht ausgeschlossen, aber je nach Größe mehr oder weniger unwahrscheinlich. Um die spontane Wiedervereinigung von Scherben zu einer Tasse zu provozieren, müsste man eine mehr als astronomische Zahl von Scherbenhaufen anlegen und beobachten.
Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik verletzt damit die Symmetrie bezüglich der beiden Richtungen der Zeit. Er lässt sich daher auch nicht aus den Grundgesetzen der Physik herleiten, sondern hat die Rolle eines Postulats. Die beiden Richtungen der Zeit verlieren damit ihre Gleichwertigkeit, und man spricht vom thermodynamischen Zeitpfeil. Er wird als die Basis für das Fließen der Zeit von der Vergangenheit in die Zukunft angesehen, so wie wir es in unserer Alltagswelt erfahren.
Oft ist in diesem Zusammenhang von einer Umkehrbarkeit bzw. Unumkehrbarkeit der Zeit die Rede. Dabei handelt es sich jedoch um eine sprachliche bzw. logische Ungenauigkeit. Könnte jemand die Zeit umkehren, dann sähe er sämtlich Vorgänge rückwärts ablaufen. Dieser umgekehrte Lauf der Zeit wäre aber nur aus der Sicht eines Beobachter erkennbar, der einer Art persönlicher Zeit unterworfen ist, die weiterhin unverändert vorwärts läuft. Eine solche Spaltung der Zeit in eine, die einem Experiment bzw. Gedankenexperiment unterworfen wird, und eine weitere unveränderte, ergibt jedoch keinen Sinn.
Die Gesetze der Physik, die Phänomene der schwachen und starken Wechselwirkung beschreiben, sind nicht invariant bezüglich einer Zeitumkehr. Zu einem Prozess im Bereich der Kern- und Elementarteilchenphysik ist der zeitumgekehrte daher nicht unbedingt mit den Gesetzen der Physik verträglich. Das CPT-Theorem besagt, dass der Prozess wieder in Einklang mit den Naturgesetzen steht, wenn er nicht nur zeitumgekehrt sondern zusätzlich spiegelbildlich betrachtet und aus Antimaterie aufgebaut wird.
Im Rahmen des Formalismus der Beschreibung von Antimaterie sind Antiteilchen gleichwertig zu gewöhnliche Teilchen, die sich in gewissem Sinne rückwärts in der Zeit bewegen. In diesem Sinne hat die Paarvernichtung von einem Teilchen mit seinem Antiteilchen eine formale Ähnlichkeit mit einem einzigen Teilchen, das sich an dieser Stelle in die Vergangenheit zurückzubewegen beginnt, so dass es dort doppelt und in der Zukunft gar nicht existiert.
Es gibt deutliche Hinweise darauf, dass das Phänomen Zeit im Bereich der Planck-Zeit von 10-43 s seine Eigenschaften als Kontinuum verliert. So führt die konsequente Anwendung der bekannten physikalischen Gesetze zu dem Ergebnis, dass jeder Vorgang, der kürzer ist als die Planck-Zeit nur einem Objekt zugeordnet werden kann, das sofort zu einem schwarzen Loch kollabieren muss (siehe Planck-Einheiten). Diese Überlegung zeigt, dass die bekannten physikalischen Gesetze jenseits der Planck-Zeit versagen. Eine Klärung der damit verbundenen Fragen erhofft man sich von einer noch zu entdeckenden Theorie der Quantengravitation, die die beiden fundamentalen Theorien der Physik, die Relativitätstheorie und die Quantenphysik, vereinigen würde. In einer solchen Theorie wäre die Zeit im Bereich der Planck-Zeit möglicherweise quantisiert. So geht man beispielweise in der Loop-Quantengravitation, einem Kandidaten für die Theorie der Quantengravitation, davon aus, dass das Gefüge der Raumzeit ein vierdimensionales, schaumartiges Spin-Netzwerk darstellt mit "Blasen" von der Größenordnung der Planck-Einheiten. Allerdings darf man sich diesen "Schaum" nicht in Raum und Zeit eingebettet vorstellen, sondern der Schaum ist in dieser Theorie Raum und Zeit.
In der Astronomie ist die Zeitmessung eine der ältesten Zweige (siehe Uhr). Dort wird zwischen einem Sonnentag und einem Sterntag unterschieden (die sich im Jahr um einen Tag unterscheiden, je nach Referenz). Der Sonnentag entspricht nicht exakt den Sekunden nach SI, was zu Schaltsekunden führt. Diese Probleme führten zur Einführung von verschiedenen Zeitskalen:
Verschiedene Gesellschaften unterscheiden sich sehr stark im Umgang mit der Zeit. In unserer westlichen Gesellschaft wird Zeit zu einem weiten Teil als Ressource angesehen, die man verwalten (Zeitmanagement) und nutzen soll ("Zeit ist Geld", "Zeit verschwenden"). Zeitdruck und Zeitnot sind Hauptursachen für Streß, und die Beschleunigung ist Grundmaxime fast aller Lebensbereiche (Fast Food, Hochgeschwindigkeitszüge). Allerdings gibt es auch Gegenbewegungen, wie z.B. den Verein zur Verlangsamung der Zeit, oder die Slow-Food-Bewegung.
siehe auch: Zeitbudget-Forschung
Es ist beachtlich, dass nahaezu alle Gesellschaften die Zeitmessung in Sekunden Minuten und Stunden übernommen hat, während die Jahreszählsysteme oft unterschiedliche Basen haben.
siehe auch: Zeitrechnung
Nach Immanuel Kant ist Zeit ebenso wie der Raum eine Vorbedingung für Erfahrung und kann daher nicht Gegenstand von Erfahrung sein. Diese Einsicht beschreibt letztlich die Ursache für die Probleme, die wir als Menschen haben, wenn wir versuchen, die Eigenschaften von Zeit und Raum, die über die Relativitätstheorie entdeckt wurden, anschaulich zu erfassen.
In der Literatur, besonders der Science-Fiction werden Abweichungen vom Fluss der Zeit behandelt. Wie auch in der Physik ist Zeit Distanz zwischen Ereignissen, allerdings hier die subjektiv empfundene Distanz. Die Zeit wird allerdings nicht als kontinuierlich in einer Richtung fließend gesehen und behandelt. Das klassische und bekannteste Werk der Science-Fiction-Literatur ist Herbert George Wells Zeitmaschine, in dem durch entsprechende, nicht näher beschriebene Techniken der kontinuierliche Fluss der Zeit manipuliert werden kann. Literatur dieser Art thematisiert auf diese Weise auch das Kausalitätsprinzip.
Ein weiteres Stilmittel ist die rückwärtige Erzählung einer Geschichte. Pfeil der Zeit von Martin Amis ist hierfür ein gutes Beispiel. Im Film wurde dieses Stilmittel u. a. in Memento verwendet. Diese Erzählweise dient der Aufbrechung der Seh- und Denkgewohnheiten und problematisiert ebenfalls die deterministische Sichtweise.
Ein Buch, das sich auf andere Weise mit der Zeit befasst, ist Momo von Michael Ende. In diesem Buch wird Zeit vor allem als erlebte Zeit betrachtet. In der Geschichte geht es um Zeitdiebe, die "grauen Herren", die den Menschen die Zeit stehlen, indem sie sie dazu bringen, Zeit zu sparen. Sie selbst leben dann von gestohlener, toter Zeit. Das Mädchen Momo besiegt die grauen Herren und gibt so den Menschen ihre Zeit wieder zurück.
In verschiedenen Sprachen gibt es unterschiedliche Zeitformen, die unterschiedlich gebildet werden. In der hochdeutschen Sprache wird die Zeit auf drei verschiedene Weisen dargestellt.
Eine Untersuchung der Hopi-Sprache hat Benjamin Lee Whorf zu der umstrittenen Behauptung veranlasst, die Hopi-Sprache besitze kein Konzept für den Begriff der Zeit. Dies führte zur so genannten Sapir-Whorf-Hypothese oder linguistischen Relativitätsprinzip, nach der das Denken von den gesprochenen Sprachen abhängt.
Weblinks:
In der Umgangssprache werden meist unbewusst viele philosophische Implikationen des Zeitbegriffs ausgedrückt.
Zur Bedeutung der Einführung von Uhren und ihrem Verhältnis zu Werkzeugen vgl. Joseph Weizenbaum Die Macht der Computer und die Ohnmacht der Vernunft.
Das Fließen der Zeit
Zeit in der Psychologie
Die Wahrnehmung der Zeitdauer
Die Wahrnehmung der Gleichzeitigkeit
Weblink: http://www.stangl-taller.at/ARBEITSBLAETTER/GEDAECHTNIS/GehirnZeit.shtml
Zeit in der Biologie
Zeit in der Physik
Zeitmessung
Zeit in der newtonschen Physik
Dieser absolute Zeitbegriff hatte bis zur Entdeckung der speziellen Relativitätstheorie im Jahre 1905 Gültigkeit. Er liegt auch heute noch dem menschlichen Alltagsempfinden des Phänomens Zeit zugrunde.Zeit in der Relativitätstheorie
Zeitreisen
Zeit und Kausalität
Daher wäre das Kausalitätsprinzip verletzt. Mitte des 20. Jahrhunderts wurde vermutet, dass es überlichtschnelle Tachyonen geben könnte. Sollten sie mit gewöhnlicher Materie in Wechselwirkung treten können, so wäre die Kausalität verletzt. Die Hypothese von ihrer Existenz hat daher heute kaum noch Anhänger.Zur Symmetrie der beiden Richtungen der Zeit
Die Grenzen des physikalischen Zeitbegriffs
Zeit in der Astronomie
siehe auch: Zeitdimension, Uhr, GMT, MESZ (Mitteleuropäische Sommerzeit)Zeit in der Gesellschaft
Zeitmess-Systeme, Zeitrechnung
Zeit in der Philosophie
Zeit in der Literatur
Zeit in der Grammatik
Einen zeitlich anhaltenden Verlauf kann man auch mit Partizip angeben. Beispiel: Das fließende Wasser …Die Hopi-Sprache: Eine Sprache ohne Zeit?
Zeit in der Umgangssprache
Diese Formulierungen drücken das subjektive Zeitempfinden aus und den Bezug zu den Ereignissen, die den Fluss der Zeit bestimmen. Gleichzeitig kommt im jeweiligen Gebrauch dieser Formulierungen eine Wertung von Ereignissen, Zuständen und der eigenen Person zum Ausdruck. Die Zeit wird durch die Verwendung von Uhren zu einem auch zwischenmenschlichen Bezugssystem. Als vermeintlich neutrales Bezugssystem hat Zeit einen ähnlichen Charakter wie Geld, indem die eigene Interessenlage und relative Wertung die scheinbar objektive und neutrale Funktion fast völlig überlagert. Zitate
Literatur
Weblinks
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