Physiker denkt quer: Zeit hat drei Dimensionen – Raum nur ein Effekt?
Zeit statt Raumzeit? Eine neue Theorie stellt unser Verständnis des Universums radikal in Frage – mit drei Zeitdimensionen statt einer.
Zeit existiert möglicherweise nicht nur als die von uns wahrgenommene Vorwärtsbewegung, sondern könnte drei Dimensionen statt nur einer haben. Hilft das bei der Suche nach einer einzigen „Theorie von Allem“?
Foto: Smarterpix / agsandrew
Seit über 100 Jahren stützt sich die moderne Physik auf ein zentrales Konzept: die Raumzeit. Dieses Modell beschreibt das Universum als ein Gefüge aus drei Raumdimensionen und einer Zeitdimension. Doch was, wenn dieses Modell nur ein Ausschnitt der Wirklichkeit ist? Was, wenn Zeit mehr kann – mehrdimensional gedacht werden muss?
Diese Fragen stellt sich der Geophysiker Gunther Kletetschka von der University of Alaska Fairbanks. Seine These: Zeit ist nicht nur eine von vier Dimensionen der Realität – sie ist die Basis von allem. Der Raum, wie wir ihn kennen, wäre demnach lediglich eine Art Nebenprodukt.
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Zeit als dreidimensionales Fundament
„Diese drei Zeitdimensionen sind die Grundstruktur von allem, wie die Leinwand eines Gemäldes“, sagt Kletetschka. „Der Raum existiert weiterhin mit seinen drei Dimensionen, aber er ist eher wie die Farbe auf der Leinwand als die Leinwand selbst.“
Mit dieser Sichtweise stellt er gängige physikalische Annahmen auf den Kopf. Denn bislang galt: Eine Raumzeit aus drei Raum- und einer Zeitdimension beschreibt alle bekannten physikalischen Phänomene – von der Bewegung eines Balls bis zum Kollaps eines Sterns. Die Vorstellung einer dreidimensionalen Zeit bringt hingegen ganz neue Fragen mit sich. Und sie fordert unser Verständnis von Ursache und Wirkung heraus.
Was bedeutet „dreidimensionale Zeit“?
Die Idee lässt sich am besten mit einem Gedankenexperiment veranschaulichen: Stellen Sie sich vor, Sie bewegen sich auf einem geraden Weg – das wäre die Zeit, wie wir sie kennen. Nun kommt eine zweite Richtung ins Spiel. Sie könnten sich in dieser „zweiten Zeitrichtung“ zur Seite bewegen – und vielleicht denselben Moment mit einem anderen Ausgang erleben. Eine dritte Zeitdimension würde es Ihnen ermöglichen, zwischen diesen Varianten zu wechseln.
Kletetschkas Modell verknüpft dieses abstrakte Konstrukt mit bekannten physikalischen Größen. Das unterscheidet seine Theorie von früheren Ansätzen. Viele Arbeiten zur mehrdimensionalen Zeit blieben mathematische Spekulation. Kletetschka dagegen behauptet, konkrete Eigenschaften von Teilchen wie Masse oder Verhalten vorhersagen zu können.
Die Raumzeit ist ein Konzept aus der Relativitätstheorie. Es beschreibt Raum und Zeit nicht getrennt, sondern als vierdimensionale Einheit. Bewegungen, Gravitation und die Struktur des Universums lassen sich in diesem Modell als Krümmung der Raumzeit darstellen. Diese Idee wurde Anfang des 20. Jahrhunderts durch Albert Einstein geprägt.
Ein neues mathematisches Modell
Veröffentlicht wurde seine Arbeit im Fachjournal Reports in Advances of Physical Science. Sie basiert auf einem sechsdimensionalen Modell, das die drei Raum- und drei Zeitdimensionen verbindet. Der Ansatz versucht, bekannte physikalische Konstanten aus einem neuen Blickwinkel zu erklären – etwa die Massen von Elektronen, Myonen oder Quarks.
„Frühere Vorschläge zur dreidimensionalen Zeit waren in erster Linie mathematische Konstrukte ohne konkrete experimentelle Verbindungen“, sagt Kletetschka. „Meine Arbeit verwandelt das Konzept von einer interessanten mathematischen Möglichkeit in eine physikalisch überprüfbare Theorie mit mehreren unabhängigen Verifizierungskanälen.“
Dabei bleibt ein Grundprinzip gewahrt: Auch in der mehrdimensionalen Zeit folgt die Wirkung weiterhin auf die Ursache – nur auf komplexere Weise.
Verbindungen zur modernen Physik
Kletetschkas Theorie steht nicht allein. Auch andere Forschende wie Itzhak Bars von der University of Southern California untersuchen alternative Zeitkonzepte. Bars argumentiert, dass weitere Zeitdimensionen etwa im frühen Universum oder bei extremen Teilchenprozessen sichtbar werden könnten. Gemeinsam mit Kletetschka reiht er sich ein in eine kleine Gruppe von Theoretiker:innen, die das Wesen der Zeit neu denken wollen.
Ziel dieser Ansätze ist es, eine große Lücke der modernen Physik zu schließen: die fehlende Verbindung zwischen Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie und der Quantenmechanik. Diese beiden Grundpfeiler lassen sich bisher nicht in ein gemeinsames Modell überführen.
Das Standardmodell ist eine physikalische Theorie, die alle bekannten Elementarteilchen und drei der vier Grundkräfte der Natur beschreibt: Elektromagnetismus, starke und schwache Kernkraft. Die Gravitation ist darin nicht enthalten. Obwohl es viele experimentelle Ergebnisse korrekt vorhersagt, gilt es nicht als vollständige Theorie des Universums.
Der Weg zur „Theorie von Allem“?
Viele Physiker:innen sehen in einer Quantengravitationstheorie die mögliche Lösung. Sie soll die Gravitation mit den übrigen drei Grundkräften der Natur – dem Elektromagnetismus sowie der starken und schwachen Kernkraft – in Einklang bringen.
Das sogenannte Standardmodell der Teilchenphysik kann bereits viele Teilcheneigenschaften sehr genau vorhersagen. Doch es enthält keinen Mechanismus für die Gravitation. Kletetschka ist überzeugt, dass eine neue Sicht auf die Zeit hier helfen kann.
„Der Weg zur Vereinheitlichung erfordert möglicherweise eine grundlegende Neubetrachtung der Natur der physikalischen Realität selbst“, schreibt er. „Diese Theorie zeigt, wie die Betrachtung der Zeit als dreidimensional mehrere physikalische Rätsel auf natürliche Weise durch ein einziges kohärentes mathematisches Rahmenkonzept lösen kann.“
Noch fern von der Praxis
Trotz dieser Aussagen bleibt die Theorie vorerst eine theoretische Möglichkeit. Der Schritt von der mathematischen Modellbildung zur experimentellen Bestätigung ist groß. Vor allem in der Teilchenphysik müssen neue Konzepte oft jahrzehntelang auf experimentelle Entsprechungen warten. Dennoch liefert die Idee der dreidimensionalen Zeit einen spannenden Impuls – und stellt eine zentrale Annahme der modernen Wissenschaft in Frage: dass Raum und Zeit untrennbar miteinander verbunden sind.
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