Warum ist es bei fast allen Gleichungen aus der Physik egal, ob die Zeit vorwärts oder rückwärts läuft?

Dr. Jörg Rings ist Physiker. Er hat in Heidelberg studiert und in Karlsruhe promoviert. Zur Zeit arbeitet er am Forschungszentrum Jülich zum Thema Hydrogeophysik:

"Zunächst einmal sollte man vorbemerken, dass in unserer makroskopischen Welt der Zeitpfeil nicht einfach umkehrbar ist. Die Gesetze der Thermodynamik sagen ganz klar und in Stein gemeißelt: Die Menge an Unordnung in einem geschlossenen System wird auf lange Sicht immer zunehmen. Dies passiert zumeist, weil Energie durch Reibung als Wärmeenergie "verloren" geht. So lässt sich auch die Richtung der Zeit definieren, die wir empfinden.

Aber richtig, in einem mikroskopischen System ist die Zeit umkehrbar, wenn wir keine Reibung annehmen. Man stelle sich eine Aufnahme von einem Billiardstoß vor, der mit einer Kamera aufgenommen und rückwärts abgespielt wird: Es ist genauso möglich und wird durch die gleiche Theorie beschrieben.

In der Tat - diese Beobachtung einer Umkehrbarkeit der Zeit ist vielleicht die fundamentalste Erkenntnis, die man in der Physik beobachten kann. Es ist eine Symmetrie - die Symmetrie der Zeitumkehr.

Nach einem wichtigen Theorem, das Emmy Noether 1918 formulierte, entspricht eine Symmetrie einem Erhaltungssatz. Im Falle der Zeitinvarianz gehört dazu die Energieerhaltung, eine Säule der Physik. Bleibt noch zu bemerken, dass man als wirklich fundamental die CPT-Invarianz annimmt. Das bedeutet Invarianz unter gleichzeitiger Vertauschung von Ladung, Raumrichtung und Zeit.

Denn man hat beobachtet, dass wenn man Ladung und Raumrichtung gleichzeitig umdreht, Prozesse der Schwachen Wechselwirkung, einer der 4 Fundamentalkräfte, nicht komplett symmetrisch ablaufen. Es gibt kleine Abweichungen, und daher erwartet man, dass in diesem Fall auch die Zeitinvarianz leicht unsymmetrisch ist, damit im
Endeffekt CPT-Vertauschung wieder symmetrisch wird."