Chinesische Physiker haben eine innovative quantenmechanische Erklärung dafür vorgeschlagen, warum die Zeit in unserer Realität nur nach vorne zu „blicken“ scheint und warum eine Umkehr der Prozesse praktisch unmöglich ist, selbst wenn die grundlegenden Gleichungen auf mikroskopischer Ebene umkehrbar erscheinen. Die Idee ist, dass die Richtung der Zeit aus dem irreversiblen Anstieg der Wechselwirkungen zwischen den Teilen eines Quantensystems hervorgehen könnte – ganz ohne die Rolle des Beobachters, Messungen und äußere „Störungen“, was in früheren Ansätzen häufig angenommen wurde.
Der Streit um dieses Problem, das seit über einem Jahrhundert geführt wird, erscheint beinahe ironisch: In vielen Fällen erlauben die grundlegenden Gleichungen eine „Umkehr“ von Prozessen, jedoch sieht das Leben anders aus – ein zerbrochenes Ei heilt nicht, und die Jugend kehrt nicht zurück. Die klassische Antwort auf thermodynamischer Ebene ist die Entropie: Bereits im 19. Jahrhundert erklärte Ludwig Boltzmann die „Pfeilrichtung der Zeit“ damit, dass isolierte Systeme statistisch fast immer von geordneten Zuständen in „chaotischere“ übergehen, während das Gegenteil extrem unwahrscheinlich ist.
Die Autoren der neuen Studie verlagern den Fokus auf das, was im Mikrokosmos mit den quantenmechanischen „Teilchen“ des Systems geschieht. Sie behaupten, dass die eigentliche Erzeugung von Korrelationen – also die gegenseitige Abhängigkeit zwischen den Teilsystemen – in einem wichtigen Sinne fundamental irreversibel ist: Die Forscher formulieren einen Nicht-Verschwinden-Satz, wonach Korrelationen in unbekannten Zuständen geschlossener quantenmechanischer Systeme nicht durch eine physikalische Operation universell „ausradiert“ werden können. Mit anderen Worten, es könnte eine Möglichkeit geben, einen bestimmten vorausbekannten Zustand zu „entschlüsseln“, aber es kann keine universelle „Radiergummi“-Lösung geben, die für jeden unbekannten Eingang funktioniert.
Anschließend verbinden die Wissenschaftler diesen Mechanismus mit der uns bekannten Thermodynamik. Im Resümee wird gesagt, dass eine derartige Irreversibilität den spontan erfolgenden Wärmeübertrag von wärmeren zu kälteren Teilsystemen (im Sinne der Formulierung des zweiten Clausius-Gesetzes) gewährleisten sollte. Außerdem erklärt sie das Wachsen der Entropie, das Annähern an das Gleichgewicht und die Dekohärenz als unterschiedliche Erscheinungsformen desselben Prinzips – der irreversiblen Ansammlung von Korrelationen in einem geschlossenen System.
Es ist wichtig zu beachten, dass es sich hierbei um eine theoretische Konstruktion handelt und nicht um eine „Bauanleitung für eine Zeitmaschine“ noch ist es ein Verbot jeglicher exotischen Modelle des „Zeitreisens“ im Allgemeinen. Vielmehr handelt es sich um einen Versuch, eine präzise Antwort auf eine unangenehme Frage zu bieten: Warum erleben wir trotz formal umkehrbarer Regeln auf mikroskopischer Ebene fast immer Irreversibilität auf makroskopischer Ebene? Wenn der Ansatz richtig ist, ist der „Rückweg“ kein generelles Verbot, sondern es stellt sich heraus, dass mit der Entwicklung der Welt die Informationen zunehmend dichter in das Verknüpfen ihrer quantenmechanischen Teile verwoben werden – und es gibt einfach keinen universellen Weg, um diese Verknüpfung umzukehren.
