Zeitreise Eine Signalübertragung mit unendlich hoher Geschwindigkeit ist möglich („Hyperfunk“)! Leider hätte dies drastische Konsequenzen. Einstein hat nicht recht. Die Physiker sprechen von einem Verlust der Kausalität. Darunter versteht man das Prinzip von Ursache und Wirkung. (Jeder Wirkung muss eine Ursache vorausgehen.) Was hat das mit einer Zeitreise zu tun? StD März, Februar 2015

Zeitreise Minkowski-Diagramm ct x Das Minkowski-Diagramm beinhaltet die drei raumartigen Dimensionen x, y und z, sowie die zeitartige Dimension c·t. Auf Grund der graphischen Darstellbarkeit ist nur eine raumartige Dimension - x - und die zeitartige Dimension ct gezeichnet. StD März, Februar 2015

Zeitreise Minkowski-Diagramm ct x Ein Objekt befindet sich in seinem Ursprung, also am Ort 0 und zur Zeit 0. StD März, Februar 2015

Zeitreise Minkowski-Diagramm ct x Nun beginnt es sich zu bewegen. Nach einer gewissen Zeit  t hat es eine Strecke  x, bezogen auf den Anfangspunkt, zurückgelegt. Man bezeichnet die zurückgelegte Kurve als „Weltlinie“. (Wird durch die direkte Verbindung ersetzt.) c·  t xx StD März, Februar 2015

Zeitreise Minkowski-Diagramm ct x Da sich kein Objekt mit mehr als der Vakuum- Lichtgeschwindigkeit c bewegen kann, ist die in  t maximal zurücklegbare Strecke  x =c·  t c·  t Nichts kann sich in der gegebenen Zeit  t weiter bewegt haben. Der Bereich außerhalb der Winkelhalbierenden ist also unerreichbar. StD März, Februar 2015 xx  x = c·  t

Zeitreise Minkowski-Diagramm ct x Man nennt diesen maximal erreichbaren Bereich den Lichtkegel. StD März, Februar 2015 Lichtkegel

Zeitreise Minkowski-Diagramm ct x Betrachtet wird nun eine Person A. Lichtkegel A A StD März, Februar 2015

Zeitreise Minkowski-Diagramm ct x, x´ Irgendwo im Universum befindet sich eine Person B. Lichtkegel A A Ruht B im Bezugssystem von A, ergibt sich die dargestellte Situation. Lichtkegel B ct´ B Beachte: B befindet sich außerhalb des Lichtkegels von A. Daher ist B von A aus im Einstein-Univerum nicht direkt erreichbar sondern erst nach gewisser Zeit. StD März, Februar 2015 B´ A´ Lichtsignal ct´

Zeitreise Minkowski-Diagramm ct x, x´ Irgendwo im Universum befindet sich eine Person B. Lichtkegel A A Ruht B im Bezugssystem von A, ergibt sich die dargestellte Situation. Lichtkegel B ct´ B Beachte: B befindet sich außerhalb des Lichtkegels von A. Daher ist B von A aus im Einstein-Univerum nicht direkt erreichbar sondern erst nach gewisser Zeit. StD März, Februar 2015 Es sei denn per Hyper- funk….. Hyperfunksignal

Zeitreise Minkowski-Diagramm ct x, x´ Sendet A zum Beispiel die gerade gezogenen Lottozahlen an B per Hyperfunk, so erreichen Sie B definitionsgemäß im selben Augenblick. Lichtkegel A A Lichtkegel B ct´ B StD März, Februar 2015 Hyperfunksignal

Zeitreise Minkowski-Diagramm ct x, x´ Schickt B die Zahlen sofort wieder zurück, so erhält A die gerade gezogenen Lottozahlen im selben Augenblick, in dem er sie absandte. (Bis auf die Reaktionszeit von B.) Lichtkegel A A Lichtkegel B ct´ B StD März, Februar 2015 Hyperfunksignal

Zeitreise Minkowski-Diagramm ct x Die Situation verändert sich, wenn sich B bewegt. Lichtkegel A A Da die Lichtge- schwindigkeit von der Bewegung der Quelle unabhängig ist, ändert sich der Lichtkegel von B im Universum von A dagegen nicht. Lichtkegel B B ct´ Was geschieht mit der Raumachse x´? Lichtkegel B StD März, Februar 2015 Die Weltlinie von B und damit seine zeitartige Achse verläuft nun geneigt. x, x´ ct´

Kopf Zeitreise Minkowski-Diagramm ct Zum Zeichnen der Raumachse benötigen wir zwei Ereignisse, die gleichzeitig sind. Lichtkegel A A Lichtkegel B B ct´ Dazu stellen wir uns vor: Am Fuß von B wird ein Lichtblitz ausgesandt. Das Eintreffen am Bauch von B registriert ein Meßgerät. Mit Hilfe des Lichtkegels konstruieren wir die Position des Kopfs von B, von der ein Lichtsignal ausgesandt werden muss, um gleichzeitig am Bauch einzutreffen. FußBauch Kopf Weltlinie Bauch Weltlinie Kopf ct´ B StD März, Februar 2015 Bauch

Zeitreise Minkowski-Diagramm ct Die so gefundene Position des Kopfes von B im Minkowski-Diagramm markiert einen Punkt auf der raumartigen Achse x´, da diese alle gleichzeitigen Punkte darstellt. Wir können sie also einzeichnen. Lichtkegel A A Lichtkegel B B ct´ x BB StD März, Februar 2015 x´ Kopf

Zeitreise Minkowski-Diagramm ct Nun kommt der Hyperfunk ins Spiel. Lichtkegel A A Lichtkegel B B ct´ x x´ Bewegt sich eine solche Nachricht in Nullzeit, so bedeutet das eine Bewegung entlang der Raumachse. Person A sendet mit diesem Kommunikationsmittel eine Nachricht an B (die gerade eben gezogenen Lotto- zahlen). Hyperfunk StD März, Februar 2015

Zeitreise Minkowski-Diagramm ct B sendet die erhaltenen Lottozahlen sofort per Hyperfunk zurück. Lichtkegel A A Lichtkegel B B ct´ x x´ Hyperfunk StD März, Februar 2015 Die Botschaft bewegt sich nun entlang der Raumachse von B.

Zeitreise Minkowski-Diagramm ct Aus dem Diagramm sehen wir, dass die von B weitergeleitete Nachricht vor dem Absenden der Originalnachricht bei A eintrifft! Lichtkegel A A Lichtkegel B B ct´ x x´ Welch ein Glück für den Lottospieler, welch ein Pech für die Physik…. Hyperfunk StD März, Februar 2015

Zeitreise Minkowski-Diagramm Da aber Albert Einstein doch recht hat, sieht die Situation für die Lottogesellschaft (und für die Physik) besser aus. ct A x x´ Lichtstrahl StD März, Februar 2015 B B A x´ Erfolgt die Sendung mit einem tatsächlich möglichen Gerät, z.B. einem LASER, so erfolgt die schnelstmögliche Ausbreitung entlang des Randes des Lichtkegels. ct´ A

Zeitreise Minkowski-Diagramm StD März, Februar 2015 Auch die Antwort von B kann natürlich nur mit Lichtgeschwindigkeit erfolgen. ct x ct´ x´ Lichtstrahl x´ A A B B

Zeitreise Minkowski-Diagramm StD März, Februar 2015 Die Wirkung (Empfang der Nachricht) trifft wieder vor der Ursache (Absenden der Nachricht) ein. Das Kausalitätsprinzip ist gewahrt, die Physik ist gerettet. Leider nicht der Lotto- gewinn… ct A x x´ Lichtstrahl B B A x´ ct´ A Lichtstrahl x´ A B