Das Zwillingsparadox – Wer möchte nicht mal die Zeit zurückdrehen?

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Die Erfahrbarkeit von Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft

Zumeist wissen wir sehr gut, wo wir herkommen. Unsere Vergangenheit, zumindest die Erinnerung daran, begleitet uns über weite Strecken des Lebens. Viele Ereignisse prägen uns und lassen uns zu der Persönlichkeit heranreifen, die wir hier und jetzt sind. Die Persönlichkeit wird deshalb als etwas graduell Konstantes wahrgenommen.

Veränderungen werden in groben Linien über den zeitlichen Verlauf hin sichtbar. Das bedeutet, dass Erfahrungen, die im Alter von 20 Jahren gemacht wurden, aus der Distanz, beispielsweise im Alter von 40 oder 60 Jahren anders bewertet werden. Als zum persönlichen Erfahrungsschatz zugehörend werden sie als bereichernd oder hemmend betrachtet. So legen wir einige Verhaltensmuster im Laufe der Zeit ab, andere Verhaltensmuster verstärken sich. Das eigene Spiegelbild wird über den zeitlichen Verlauf hinweg ebenso eine gewisse Konstante erkennen lassen.

Anderseits sieht es im Alter von 8 Jahren deutlich anders aus als mit 20, 40 oder 60 Jahren. Dennoch wird das Gesicht im Spiegel als ich-synton, zur eigenen Person gehörig, wahrgenommen.

Wenn das Reisen in Vergangenheit und Zukunft einfach so möglich wäre

Bei der Auseinandersetzung mit der Erfahrung von Zeit und Raum, ist es eine beliebte Vorstellung, einfach in die Zeit der Vergangenheit oder der Zukunft reisen zu können. Auch in Hollywoodfilmen wurde das Phänomen der Zeitreisen aufgegriffen. Nach verschiedenen Vorstellungen ist es dabei möglich, in die früheren oder späteren Phasen der eigenen Existenz zu reisen. Ähnlich gelagert ist das Zwillingsparadox, das sich ebenfalls mit der Frage nach Reisen in Raum und Zeit sowie des gleichmäßigen Alterns in scheinbar gleich vergangener Zeit beschäftigt.

Warum Zwillinge zur gleichen Zeit ungleich altern können

Im Zusammenhang mit der Einstein‘schen Speziellen Relativitätstheorie (SRT) wird gern das Beispiel des Zwillings-Paradoxes verwendet. Demnach stellen die Zwillinge Zacharias und Zebulon einen spannenden Versuch an: Zwilling Zacharias bleibt auf der Erde und geht seinen üblichen Beschäftigungen nach. Dafür unternimmt Zwilling Zebulon eine Reise mit einer Rakete durch das Weltall.

Zebulon fliegt einige Jahre mit nahezu Lichtgeschwindigkeit durch das All bis zu einem entfernten Stern. Dann kehrt er mit der gleichen Geschwindigkeit wieder zurück und landet wohlbehalten auf der Erde. Als Zacharias und Zebulon sich vor Freude um den Hals fallen, stellt Zebulon fest, dass Zacharias stärker gealtert ist. Es scheint, als wäre für Zacharias mehr Zeit vergangen als für ihn. Wie kann das sein?

Die Zeit ist relativ – Zeitdilatation

Einstein entwickelte zu Beginn des 20. Jahrhunderts die Formel der Speziellen Relativitätstheorie. Demnach behauptete er, die Zeit würde langsamer fließen und der Raum könne schrumpfen. Wesentlich dafür ist zum einen der Standpunkt des Beobachters und zum anderen die Geschwindigkeit des bewegten Objektes. Während also Zacharias auf der Erde bleibt, sendet er Lasersignale zum Mond und wartet darauf, dass diese reflektiert werden. So misst Zacharias die Entfernung zum Mond und die für ihn vergangene Zeit. Währenddessen ist Zebulon mit seinem Raumschiff im All unterwegs.

Er kann die Lasersignale beobachten, die Zacharias zum Mond sendet. Da Zebulon mit seinem Raumschiff in Bewegung ist, erscheint ihm sowohl die Strecke, die das Lasersignal zurückzulegen hat, wie auch die Zeit, die das Signal zwischen Erde – Mond – Erde braucht, fast doppelt so lang. Für Zebulon dehnt sich damit in seiner Wahrnehmung die Entfernung zwischen Erde und Mond aus – doch lediglich deshalb, weil er in Bewegung ist. Auf einen kurzen Merksatz heruntergebrochen heißt das: „Bewegte Uhren gehen langsamer.“

Ein praktischer Versuch

Mitte der Fünfziger des 20. Jahrhunderts wurde das Gedankenspiel mittels zweier Atomuhren praktisch getestet. Während eine Uhr unbewegt auf dem Boden blieb, wurde die andere mit einem Flugzeug mehrere Stunden lang durch die Luft transportiert. Als die beiden Messergebnisse verglichen wurden, ging die bewegte Uhr etwas langsamer. Diese Unterschiede waren eher marginal, doch messbar.

Mit einem schnelleren Raumschiff, so wie es Zebulon im Gedankenexperiment verwendet, wäre der Zeitunterschied daher viel deutlicher. Da die Zeitdehnung sich auf alle Gegenstände und Körper in bewegten Systemen auswirkt, wäre daher auch Zebulon weniger gealtert als sein Zwillingsbruder, der die Zeit auf der Erde verbrachte.

Die Zeitwahrnehmung der Zwillinge

Obwohl für Zebulon in seinem bewegten System die Zeit langsamer verläuft als für seinen Zwillingsbruder Zacharias, läuft für beide die Zeit in ihrem gewohnten Sinne „normal“ ab. Das heißt, dass weder Zacharias noch Zebulon bei sich selbst eine veränderte Zeitwahrnehmung beobachten können. Aus ihrer Sicht verläuft nur die Zeit des jeweils anderen anders. Aus Zacharias Sicht erscheint Zebulons Zeit langsamer zu vergehen. Aus Zebulons Sicht vergeht Zacharias Zeit schneller. Zeit ist also relativ in Bezug auf Raum und Geschwindigkeit.