Wie baut man eine Zeitmaschine?
Der fiktive Zeitreisende in H.G. Wells’ Roman "Die Zeitmaschine“ befördert sich aus dem viktorianischen England mehr als 800.000 Jahre weit in die Zukunft und erlebt dort dramatische Abenteuer. Der elfjährige Ronald Mallett war dagegen an aufregenden Erlebnissen nicht interessiert, als er 1956 in New York auf eine Comic-Ausgabe von Wells’ Buch stieß. Er wollte auch nicht in die Zukunft gelangen, sondern in die Vergangenheit - nur ein Jahr weit zurück: Dann könnte er seinen Vater warnen und ihn so vielleicht vor dem Tod bewahren.
Der Herzinfarkt von Ronald Malletts Vater im Jahr 1955 und die Lektüre von "Die Zeitmaschine“ ein Jahr später waren die Schlüsselmomente, die Malletts gesamtes weiteres Leben prägen sollten. Damals begann eine Obsession, die 45 Jahre später in einer Publikation in der Fachzeitschrift "Physics Letters“ einen vorläufigen Höhepunkt fand. Dort beschrieb Mallett ein Phänomen, das seiner Ansicht nach die Grundlage für die Konstruktion einer realen Zeitmaschine darstellt.
Ronald Mallett ist Professor für theoretische Physik an der University of Connecticut. Dort beschäftigt er sich mit der Allgemeinen Relativitätstheorie, mit schwarzen Löchern, Gravitation und Quanten-Kosmologie. Er hat zahlreiche Publikationen in Fachzeitschriften veröffentlicht und mit prominenten Kollegen wie Stephen Hawking zusammengearbeitet. Über ihn und seine Arbeit wurde in populärwissenschaftlichen Zeitschriften ebenso berichtet wie im "Wall Street Journal“ und im "Rolling Stone“. Derzeit arbeitet der Regisseur Spike Lee an einer Verfilmung von Malletts Leben.
Begonnen hat diese außergewöhnliche Karriere im Jahr 1956. Da stand der junge Ronald Mallett im Keller seines Hauses, um dort aus Eisenschrott und alten Fernsehröhren eine Kopie der Zeitmaschine zu basteln, die er auf dem Titelbild des Comic-Heftes gesehen hatte. Im Gegensatz zur literarischen Vorlage war Malletts Nachbau freilich nicht in der Lage, durch die Zeit zu reisen.
Man on a mission
Wohin diese ersten Versuche führten, beschreibt Mallett in seinem Buch "Time Traveler. A Scientist’s Personal Mission to Make Time Travel a Reality“. Das Versagen seiner selbst gebastelten Maschine enttäuschte ihn damals, entmutigte ihn aber nicht. Denn er erinnerte sich an das, was der Zeitreisende aus Wells’ Geschichte zu Beginn erklärte: "Die Wissenschaft weiß sehr wohl, dass Zeit eigentlich nur eine Form von Raum ist.“ Um zu verstehen, wie Zeitreisen funktionieren, musste man offensichtlich eine Ahnung von Wissenschaft haben, und das wurde zum nächsten Ziel von Mallett.
Zunächst las er aber vor allem jedes Science-Fiction-Buch, das er in die Finger bekam. Die Begeisterung für diese Art von Literatur ist Mallett auch heute noch bei jedem Gespräch zu diesem Thema anzumerken. Er erzählt dann von den vielen Besuchen in der Stadtbibliothek und deren Mitarbeitern, die so sehr von seinem Lesehunger begeistert waren, dass sie ihn mehr Bücher ausleihen ließen, als eigentlich erlaubt war; oder von der Mangelernährung, die er durchlitt, weil er sein Essensgeld nicht für das Mittagsmenü in der Schule ausgab, sondern im Buchladen. Noch enthusiastischer als im Gespräch über Science Fiction wird Mallett nur, wenn er über echte Wissenschaft spricht, ganz besonders, wenn es um die Arbeit von Albert Einstein geht. Ein Buch mit einer Zusammenfassung von Einsteins Theorien wurde zum zweiten prägenden Werk in Malletts Jugend.
Um die dort enthaltenen Formeln zu verstehen, musste er selbst Wissenschafter werden, und das war angesichts seines persönlichen Hintergrundes nicht einfach. Malletts Familie war nicht wohlhabend genug, um ein Studium finanzieren zu können, und als Afroamerikaner war er in den USA der 1960er-Jahre einem diskriminierenden Umfeld ausgesetzt. Nach seinem Schulabschluss trat er 1962 in die Air Force ein. Der Militärdienst berechtigte ihn, anschließend ein kostenfreies Studium zu absolvieren. Mallett schrieb sich an der Pennsylvania State University ein und schloss dort 1973 sein Doktoratsstudium ab. Unter den etwa 20.000 Absolventen in Physik in den gesamten USA war er damals einer von 79 afroamerikanischen Doktoren. Eine Situation, die, wie Mallett anmerkt, sich bis heute nicht wesentlich geändert hat: 2006 war das Verhältnis gerade mal auf 250 aus knapp 25.000 gestiegen.
1975 erhielt Mallett die Professur an der University of Connecticut, die er auch heute noch innehat. Er beschäftigte sich intensiv mit theoretischer Physik, mit den mathematischen Lösungen von Einsteins Gleichungen; er publizierte über das Verhalten von schwarzen Löchern, die Entwicklung des Universums und die Eigenschaften der Raumzeit. Er wurde Mitglied in wissenschaftlichen Gesellschaften, hielt Vorlesungen und Vorträge auf Konferenzen.
Einstein verstehen
Eine davon ist ihm besonders im Gedächtnis geblieben, obwohl sie schon fast vier Jahrzehnte zurückliegt. 1979 fand in Triest eine Tagung anlässlich des 100. Geburtstags von Albert Einstein statt, und bei dieser Gelegenheit aß Mallett nicht nur das seiner Ansicht nach beste Wiener Schnitzel seines Lebens, sondern er lernte auch Joseph Taylor kennen. Der US-Astronom hatte mit seinem Kollegen Russell Hulse gerade den indirekten Nachweis von Gravitationswellen bekanntgegeben. Für diese Entdeckung sollten die beiden 1993 den Nobelpreis für Physik erhalten. Für Mallett war die Zusammenarbeit mit Taylor wesentlich, um die Gravitation und Einsteins Raumzeit besser verstehen zu können.
Mittlerweile war Mallett längst klargeworden, dass seine kindlichen Vorstellungen vom Bau einer Zeitmaschine genau das waren: die Ideen eines Kindes, das nicht über den Verlust seines Vaters hinweggekommen war und Zuflucht in der Science-Fiction suchte. Aber der Wunsch, Zeitreisen auch wissenschaftlich zu verstehen und vielleicht doch irgendwann Realität werden zu lassen, blieb. Mit seinen Kollegen sprach Mallett darüber lange nicht, und in seinen wissenschaftlichen Publikationen vermied er jede Erwähnung von Zeitreisen. Er hatte Angst, angesichts dieses Themas noch mehr zum Außenseiter in der Forschungsgemeinschaft zu werden, als er es aufgrund seiner Herkunft und Hautfarbe ohnehin schon war.
Der Wendepunkt kam im Jahr 2000 mit der Publikation seines Fachartikels über die Wechselwirkung zwischen einem ringförmigen Laserstrahl und der Raumzeit. Mallett fand eine Lösung der Einsteinschen Gleichungen, laut der solch ein Laserstrahl nicht nur den Raum in seiner Umgebung verzerrt, sondern auch die Zeit. Es geht dabei um sogenannte "geschlossene zeitartige Kurven“. Schon 1949 hatte der berühmte Logiker Kurt Gödel entdeckt, dass die Raumzeit unter gewissen Umständen so sehr verzerrt und verwirbelt werden kann, dass sich ein Objekt darin nicht nur durch den Raum, sondern auch rückwärts durch die Zeit bis zum Ausgangspunkt bewegen kann. Dabei handelte es sich aber um rein theoretische Ergebnisse; wie und ob solche Verzerrungen tatsächlich entstehen können, war unbekannt.
Mallett ist allerdings überzeugt, mit seiner Arbeit gezeigt zu haben, dass ein ringförmiger Laserstrahl genau diese Verwirbelungen in der Raumzeit hervorrufen kann. Dass Raum und Zeit durch die Anwesenheit von Massen verzerrt und gekrümmt werden, ist eine der prominentesten Aussagen der Allgemeinen Relativitätstheorie. Mindestens ebenso prominent ist Einsteins Gleichung E=mc². Masse und Energie sind nur zwei Erscheinungsformen desselben Phänomens, und wenn Masse den Raum krümmt, muss das Energie ebenfalls tun: zum Beispiel die Energie eines ringförmigen Laserstrahls.
Geschlossene zeitartige Kurven
Mallett gelang es zu zeigen, dass dabei wirklich die geschlossenen zeitartigen Kurven entstehen, die eine Reise in die Vergangenheit erlauben würden. Innerhalb des Laserrings läuft die Zeit nicht linear, sondern im Kreis. Eine Bewegung hindurch würde zurück in die Vergangenheit führen.
Der experimentelle Nachweis dafür steht freilich noch aus. Aber auch daran wird gearbeitet. Mallett hat sich genau überlegt, wie man seine Vorhersagen prüfen könnte. Einen ringförmigen Laserstrahl zu konstruieren, ist technisch kein Problem. Würde man dann einen Strahl aus Neutronen durch den Ring schicken, müssten diese ihre Richtung ändern, wenn darin der Raum tatsächlich verdreht wird. Und ist die Verwirbelung stark genug, würden die Neutronen auch ein kleines Stück in der Zeit zurück reisen, was sich durch eine Analyse ihrer Eigenschaften ebenfalls nachweisen lassen sollte.
Wie das ablaufen soll, demonstriert Mallett auf anschauliche Art: anhand einer Tasse Kaffee. Der Kaffee sei die Raumzeit, erklärt er, während er sich eine Tasse eingießt. Der Löffel stelle den ringförmigen Laserstrahl dar, führt er weiter aus. Genau wie er mit dem Löffel den Kaffee umrühren könne, würde der Laser die Raumzeit verwirbeln. Mallett wirft eine Kaffeebohne in die Tasse, die von der bewegten Flüssigkeit mitgerissen wird. Das sei nun eines der Neutronen, das die Verwirbelung der Raumzeit beobachtbar machen müsse - genau wie die kreisende Bohne der Bewegung des Kaffees folge.
Um Malletts Hypothese tatsächlich testen zu können, müsste nicht nur eine ausreichende Forschungsförderung aufgetrieben werden, sondern vor allem die Stärke des Lasers erhöht werden. Die Kritiker von Malletts Vorhaben sehen genau darin das große Problem. Sie weisen darauf hin, dass kein vorhandener Laser stark genug wäre, um die vorhergesagten Effekte zu erzeugen. Auch manche der mathematischen Annahmen Malletts stoßen auf Widerstand. Die Diskussion unter den Wissenschaftern dauert noch an, aber Mallett ist überzeugt, dass seine Berechnungen korrekt sind und die technischen Probleme irgendwann gelöst werden können. Er ist sich sicher, dass dieses Jahrhundert das "Jahrhundert der Zeitreisen“ werden wird.
Die Aussicht, seinen Vater irgendwann tatsächlich wieder zu sehen, hat er natürlich mittlerweile aufgegeben. Selbst wenn seine Zeitmaschine funktionieren sollte, könnte dadurch noch längst kein Mensch in die Vergangenheit reisen. Und falls das doch irgendwann möglich sein sollte, erlaubt die Physik keine beliebigen Ausflüge in vergangene Zeiten. Denn die Reise in die Vergangenheit ist nur bis zu dem Punkt möglich, an dem die Zeitmaschine aktiviert wurde. Würde sie heute eingeschaltet, könnten zwar Menschen aus unserer Zukunft in unsere Gegenwart reisen. Aber das Jahr 1955 und die Zeit vor dem Herzinfarkt seines Vaters bleibt für Mallett verschlossen.
Allerdings: Am Ende seines Buches verweist Science-Fiction-Fan Mallett auf die Möglichkeit der Existenz von außerirdischen Lebewesen. Und diese könnten solch eine Zeitmaschine ja schon viel früher aktiviert haben und somit eines Tages auch uns einen Weg in unsere Vergangenheit eröffnen.
Mallett war ein Freund des im November 2015 verstorbenen "Science Busters“-Gründers Heinz Oberhummer. Eigentlich war Mallett eingeladen, bei der 50. Jubiläumsfolge der "Science Busters“ aufzutreten, aber der unerwartete Tod von Oberhummer verhinderte das. Stattdessen wird Mallett in der ersten Folge der neuen Staffel der "Science Busters“ zu sehen sein, die am Dienstag dieser Woche, am 12. April, um 23 Uhr in ORF eins ausgestrahlt wird ("The Time Traveller - Tribute to Heinz Oberhummer“).
Die Gebrauchsanweisung*)
Die physikalischen Grundlagen von Ron Malletts Zeitmaschine.
1) Ein Laserstrahl wird mithilfe mehrerer Spiegel im Kreis geführt. Mehrere kombinierte Ringlaser erzeugen einen Lasertunnel aus Licht.
2) Die Energie des Lasers bewirkt, dass die Raumzeit gekrümmt wird. Die Energie wird nun so weit erhöht, dass die Raumzeit in sich selbst zurückgekrümmt wird und eine sogenannte geschlossene zeitartige Kurve entsteht.
3) Wenn etwas dieser Kurve durch den Lichttunnel folgt, bewegt es sich durch den gekrümmten Raum und in der Zeit zurück.
*) Sollten Sie gleich ein wenig verwirrt sein: Keine Sorge, niemand behauptet, man könne das Konzept leicht verstehen.