{"id":19332,"date":"2010-05-19T08:00:57","date_gmt":"2010-05-19T06:00:57","guid":{"rendered":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/2010\/05\/19\/das-ei-und-der-urknall-hat-die-zeit-eine-richtung\/"},"modified":"2025-05-14T16:04:48","modified_gmt":"2025-05-14T14:04:48","slug":"das-ei-und-der-urknall-hat-die-zeit-eine-richtung","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/2010\/05\/19\/das-ei-und-der-urknall-hat-die-zeit-eine-richtung\/","title":{"rendered":"Das Ei und der Urknall: Hat die Zeit eine Richtung?"},"content":{"rendered":"

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Das hier ist die Rezension eines
\nKapitels von „Der Stoff aus dem der Kosmos
\nist<\/a>“ von Brian Greene<\/em>. Links zu den Rezensionen der anderen Kapitel kann man hier<\/a> finden.<\/p>\n

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Im letzten Kapitel<\/a> hat Greene recht \u00fcberzeugend dargelegt, dass unsere Vorstellung von der „flie\u00dfenden“ bzw. „vergehenden“ Zeit falsch ist. Die Zeit flie\u00dft nicht. Das ist schon schwer zu akzeptieren – aber es wird noch schlimmer \ud83d\ude09 Denn es bleibt eine weitere Frage: woher kommt der „Zeitpfeil“? Warum passieren die Dinge immer nur auf eine bestimmte Weise, aber nie auf eine andere? Warum sieht man immer nur zerbrechende Eier, aber nie welche, die „entbrechen“? Warum erinnern wir uns nur an die Vergangenheit aber nie an die Zukunft?<\/p>\n

Kurze Anmerkung: Der Inhalt dieses Kapitels ist ziemlich verwirrend und komplex. Au\u00dferdem ist es fast 40 Seiten lang. Wer also nach der Lekt\u00fcre meiner Zusammenfassung nicht alles verstanden hat muss sich keine Sorgen machen \ud83d\ude09 Lest einfach in Ruhe das Buch und die ausf\u00fchrliche Erkl\u00e4rung von Greene.<\/i>\n<\/p>\n

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Vorw\u00e4rts oder r\u00fcckw\u00e4rts?<\/b><\/font><\/p>\n

Diese Fragen sind schon r\u00e4tselhaft genug – und noch r\u00e4tselhafter werden sie, wenn man sich klarmacht, dass es keinen Grund zu geben scheint, warum das so sein sollte. Unsere physikalischen Gesetze sind vollkommen symmetrisch was Vergangenheit und Zukunft angeht. Sie machen da keinen Unterschied. Ich kann einen Ball von der Venus zum Jupiter werfen (ok, nicht wirklich, aber es geht ums Prinzip) und das ganze auf Video aufnehmen. Und egal ob ich den Film vorw\u00e4rts oder r\u00fcckw\u00e4rts ablaufen lasse, es w\u00fcrde keinen Unterschied machen. Einmal sehe ich den Ball von der Venus abfliegen und auf dem Jupiter landen; einmal fliegt er beim Jupiter weg und landet auf der Venus. Beides sind physikalisch vollkommen g\u00fcltige Vorg\u00e4nge und man kann auch leicht zeigen, dass der r\u00fcckw\u00e4rtslaufende Film genau das zeigt, was man sehen w\u00fcrde, w\u00fcrde man einen Ball mit der passenden Geschwindigkeit vom Jupiter aus Richtung Venus werfen.<\/p>\n

Ein bisschen anders ist es beim herabfallenden Ei. Wenn das Ei vom K\u00fcchentisch rollt und am Boden zerbricht, dann w\u00fcrde man beim betrachten eines entsprechenden Films sofort sehen, ob er r\u00fcckw\u00e4rts l\u00e4uft oder nicht. Ein Haufen Eiermatsch und Schalenst\u00fccke die spontan auf den Tisch h\u00fcpfen und sich zu einem Ei zusammenf\u00fcgen sieht man in der Realit\u00e4t relativ selten. Und trotzdem: die physikalischen Gesetze w\u00fcrden es nicht verbieten. W\u00fcssten wir, wie wir die Luftmolek\u00fcle und die Molek\u00fcle des K\u00fcchenbodens genau anstupsen m\u00fcssten, damit sie die Eierteilchen genau mit der richtigen Geschwindigkeit<\/i> zur\u00fcckfliegen lassen, dann w\u00fcrde<\/i> das Ei sich selbst zusammensetzen und unversehrt auf dem Tisch landen. Das es praktisch undurchf\u00fchrbar ist, heisst nicht, dass es theoretisch nicht m\u00f6glich w\u00e4re. Die physikalischen Gesetze verbieten es nicht. Warum aber sehen wir so etwas nie? <\/p>\n\"i-7af144ac0191e3a3948aa27797995473-DSCI2145-thumb-500x375.jpg\"<\/a><\/form>\n

Extra f\u00fcr diesen Artikel hab ich meinen Boden eingesaut \ud83d\ude09<\/font><\/i><\/p>\n

Diese Frage f\u00fchrt Greene direkt zur Entropie<\/i>. Ganz simpel gesagt, ist sie ein Ma\u00df f\u00fcr die Unordnung in einem System. Greene beschreibt das mit folgendem Beispiel: Angenommen wir h\u00e4tten den Text von „Krieg und Frieden“ komplett ausgedruckt, auf 1386 Seiten und die ordentlich, in der richtigen Reihenfolge aufeinandergestapelt. Jetzt nehmen wir diesen Stapel und werfen ihn in die Luft. Was passiert? Es k\u00f6nnten<\/i> zuf\u00e4llig alle Seiten genau richtig geordnet wieder zu Boden fallen. Es ist unwahrscheinlich, aber m\u00f6glich. Viel wahrscheinlicher ist es, dass die Seiten einfach irgendwie zu Boden fallen. F\u00fcr unseren Stapel gibt es genaue eine M\u00f6glichkeit, richtig geordnet zu sein – und unwahrscheinlich viele, ungeordnet zu sein. Etwa 101878<\/sup> um genau zu sein. Es ist au\u00dferdem ziemlich egal, auf welche Art und Weise die Bl\u00e4tter ungeordnet sind. Wenn ich den ungeordneten Stapel nochmal neu durcheinanderbringe werde ich keinen gro\u00dfen Unterschied feststellen k\u00f6nnen. Unordnung ist Unordnung. In diesem Fall spricht man von einem Zustand mit hoher Entropie. Bei einem Zustand mit niedriger Etropie (den geordneten Seiten) bleibt eine Umordnung kaum unbemerkt – beim hochentropischen Zustand ist das egal.<\/p>\n

Die Entropie hat Ludwig Boltzmann in die Physik eingef\u00fchrt und heute geh\u00f6rt der zweite Hauptsatz der Thermodynamik<\/i> zu den wichtigsten Grundpfeilern der Physik: physikalische Systeme entwickeln sich in der Regel immer von Zust\u00e4nden niedriger Entropie zu Zust\u00e4nden h\u00f6herer Energie. Das das so ist, ist leicht einzusehen – denn ein System hat immer mehr M\u00f6glichkeiten, einen Zustand hoher Entropie einzunehmen als einen niedriger Entropie. <\/p>\n

Aber ist das nicht genau das, was wir suchen? Ein physikalisches Prinzip, dass erkl\u00e4rt warum die Dinge so<\/i> passieren und nicht anders? Es gibt viele verschiedene Arten, wie ein Ei zerbrechen kann – aber nur eine einzige, wie es wieder „entbrechen“ k\u00f6nnte. Ein intaktes Ei ist in einem Zustand niedriger Entropie – und der \u00dcbergang zu einem Zustand hoher Entropie (zerbrochenes Ei) ist laut dem zweiten Hauptsatz sehr viel wahrscheinlicher als der umgekehrte Weg.<\/p>\n

Die Entropie macht alles nur noch schlimmer<\/b><\/font>…<\/p>\n

Klingt gut. Aber leider ist das noch nicht die ganze Geschichte. Die wird jetzt erst so richtig verwirrend. Denn der zweite Hauptsatz ist ja eigentlich nur eine Folge der Newtonschen Bewegungsgesetze. Greene sagt dazu:<\/p>\n

„Da Newtons Gesetze keine intrinsische zeitliche Orientierung aufweisen, lassen sich alle Argumente, mit denen wir beweisen wollen, dass Systeme sich in Zukunft von niedriger zu h\u00f6herer Entropie entwickeln, ebenso gut auf die Vergangenheit anwenden.“<\/i><\/p><\/blockquote>\n

Das ist ein wichtiger Punkt der oft \u00fcbersehen wird. Die physikalischen Gesetze geben uns keine M\u00f6glichkeit, zwischen Zukunft und Vergangenheit zu unterscheiden. Wenn wir von einem System also zu einem bestimmten Augenblick feststellen, dass es sich in einem Zustand niedriger Entropie befindet, dann m\u00fcssen wir nicht nur folgern, dass es sich in Zukunft zu einem Zustand h\u00f6herer Entropie entwickelt – sondern wir m\u00fcssen auch schlie\u00dfen, dass es sich in der Vergangenheit in einem Zustand h\u00f6herer Entropie befand!<\/p>\n

Greene erkl\u00e4rt das mit dem Beispiel eines Eisw\u00fcrfels. Angenommen wir sitzen in einer Bar und schauen den Eisw\u00fcrfeln in unserem Drink beim Schmelzen zu (keine Witze jetzt \u00fcber Physiker und langweilige Parties, ok? \ud83d\ude09 ). Um zehn Uhr Abends hat uns der Barkeeper ein paar sch\u00f6ne, frische Eisw\u00fcrfel ins Glas geworfen. Und jetzt, eine halbe Stunde sp\u00e4ter, sind sie schon ziemlich dahingeschmolzen. Wenn wir dem zweiten Hauptsatz folgen, dann k\u00f6nnen wir davon ausgehen, dass sie in der n\u00e4chsten halben Stunde noch weiter schmelzen und einen Zustand noch h\u00f6herer Entropie einnehmen. Aber, wie wir oben gerade \u00fcberlegt haben, macht die Physik keinen Unterschied zwischen Zukunft und Vergangenheit. Wir m\u00fcssen also auch davon ausgehen, dass die Eisw\u00fcrfel vor einer halben Stunde<\/i> einen Zustand h\u00f6herer Entropie eingenommen haben. Es m\u00fcssten sich also aus dem Wasser in unserem Drink spontan halbgeschmolzene Eisw\u00fcrfel gebildet haben, die nun wieder zerfallen. Das ist ziemlich absurd – denn au\u00dferdem m\u00fcssten sich auch noch die Neuronen unseres Hirns parallel dazu so angeordnet haben, dass wir den Eindruck haben, es w\u00e4ren da frische Eisw\u00fcrfel gewesen, die dann halb geschmolzen sind, denn das ist es ja, an das wir uns erinnern!<\/p>\n\"i-062e44bdb4df61c5eab9ae733e71a750-Ice_cubes_openphoto-thumb-500x333.jpg\"<\/a><\/form>\n

Eisw\u00fcrfel entstehen nicht aus dem Nichts – oder? (Bild: Darren Hester, CC-BY-SA 2.5<\/a>)<\/font><\/i><\/p>\n

Absurde Geschichte! Es gibt jetzt erstmal zwei M\u00f6glichkeiten, sie aufzul\u00f6sen. In der ersten Variante stimmt das, was wir beobachtet haben: da waren frische Eisw\u00fcrfel in der Vergangenheit, sind sind jetzt halb geschmolzen und werden in Zukunft weiter geschmolzen sein. Dann m\u00fcssen wir aber von einem Zustand sehr niedriger Entropie in der Vergangenheit ausgehen und das ist, wenn man sich die \u00dcberlegungen zur Zeitsymmetrie der physikalischen Gesetze ins Ged\u00e4chtnis ruft, unwahrscheinlich. In der zweiten Variante stimmt unsere Erinnerung nicht. Der Zustand in der Vergangenheit war – so wie vom zweiten Hauptsatz beschrieben – von h\u00f6herer Entropie (ein Glas Wasser ohne Eisw\u00fcrfel). Dann hat sich spontan die Welt so umorganisiert, dass wir ein Glas mit halgeschmolzenen Eisw\u00fcrfeln (plus die passenden Erinnerungen daran) vor uns haben. <\/p>\n

Irgendwas ist hier faul! Es k\u00f6nnte<\/i> nat\u00fcrlich wirklich so sein, dass das Universum generell ein vollkommenes ungeordnetes Dingens ist, in dem sich immer wieder mal alles spontan zu niedrig-entropischen, geordneten Zust\u00e4nden zusammenfindet. Das sich zuf\u00e4llig die Atome des Universums so annordnen um uns alle, komplett mit den passenden Erinnerungen an eine Vergangenheit die nie stattgefunden hat zu erzeugen, ist unwahrscheinlich, aber nicht unm\u00f6glich. Aber wenn dir diese M\u00f6glichkeit in Betracht ziehen, dann sind wir sowieso verloren. Denn unsere \u00dcberlegungen basieren ja auf physikalischen Gesetzen deren G\u00fcltigkeit wir aus der Beobachtung der Natur gewonnen haben. Wenn diese Beobachtungen aber nie wirklich stattgefunden haben, dann m\u00fcssen sie auch nicht richtig sein und damit k\u00f6nnten auch unsere Schlu\u00dffolgerungen \u00fcber Entropie, Zeit und schmelzende Eisw\u00fcrfel m\u00fc\u00dfig sein.<\/p>\n

Zur\u00fcck zum Anfang<\/b><\/font><\/p>\n

Was also tun? Die Idee mit der Entropie und dem Zeitpfeil scheint gut zu funktionieren, wenn wir sie nur in eine Richtung – die Zukunft – anwenden. Die physikalischen Gesetze sagen uns aber, dass wir sie auch in die Vergangenheit anwenden m\u00fcssten und dort lauert logisches Chaos und Wahnsinn \ud83d\ude09 Wie kommen wir da wieder raus?<\/p>\n

Greene sagt, wir m\u00fcssen nochmal einen Schritt zur\u00fcck gehen. Bleiben wir beim H\u00fchnerei. Das ist, wie wir schon festgestellt haben, ein System in einem Zustand niedriger Entropie. Ver\u00e4nderungen an diesem System f\u00fchren zu Zust\u00e4nden h\u00f6herer Entropie (zerbrochenes Ei). Wenn wir also jetzt<\/i> ein intaktes Ei vor uns haben, dann rechnen wir damit, dass es sich in Zukunft irgendwan in ein kaputtes Ei verwandeln wird (wieder der zweite Hauptsatz). Und anstatt jetzt wieder mit der Zeitsymmetrie der physikalischen Gesetze anzufangen, sollen wir uns lieber \u00fcberlegen, wie denn das Ei \u00fcberhaupt in seinen Zustand niedriger Entropie gelangte, meint Greene. Eier kommen aus H\u00fchnern, das wissen wir. Und wie jedes andere Lebewesen ist ein Huhn ein System, das niedrigentropische Energie (z.B. in Form von Nahrung) aufnimmt und hochentropische Energie (z.B. in Form von W\u00e4rme) abgibt. Warum hat jetzt aber die Nahrung des Huhns (Pflanzen bzw. Tiere) eine niedrige Entropie? Die stammt aus der Sonne, ebenfalls ein geordnetes, niedrigentropisches System. Die stammt aus einer Gaswolke, usw. Irgendwann landen wir dann bei einem Moment kurz nach dem Urknall als das Universum von einem fast gleichf\u00f6rmig hei\u00dfen Gas gef\u00fcllt war. Das war ein Zustand sehr niedriger<\/i> Entropie und unsere heutige Ordnung (mitsamt den intakten H\u00fchnerei) ist ein \u00dcberbleibsel dieser kosmischen Fr\u00fchzeit!<\/p>\n\"i-7dc8dee6300e839c697275c9425f2aec-Chickens_in_market-thumb-500x408.jpg\"<\/a><\/form>\n

Entropie\u00e4nderung beim Huhn (Bild: Tom\u00e1s Castelazo, GFDL 1.2<\/a>)
<\/font><\/i><\/p>\n

Aber wieso soll ein gleichf\u00f6rmiges Gas eigentlich ein Zustand niedriger Energie<\/i> sein?? Wenn das ganze Universum komplett gleichf\u00f6rmig von einem Gas gef\u00fcllt ist, dann sollte man doch eher meinen, dass es sich hier um einen Zustand hoher Entropie handelt? Sollte man – aber nur, wenn man die Gravitation vergessen hat. Wenn man die ber\u00fccksichtigt, dann sieht das alles wieder anders aus. Denn unter dem Einflu\u00df Gravitation w\u00fcrde das Gas schon bei der kleinsten Unregelm\u00e4\u00dfigkeit in der Verteilung anfangen zu klumpen und immer gr\u00f6\u00dfere und dichtere Gebilde zu formen (so entstehen ja auch die Sterne) – bis hin zu schwarzen L\u00f6chern (die sind ja auch die Objekte, die von allen im Universum die gr\u00f6\u00dfte Entropie haben). Wir w\u00fcrden eigentlich also eher erwarten, dass das Universum voll mit schwarzen L\u00f6chern ist und nicht mit einem absolut gleich verteilten Gas. Greene sagt:<\/p>\n

„Die Zukunft ist tats\u00e4chlich die Richtung anwachsender Entropie. Der Zeitpfeil – die Tatsache das die Dinge auf <\/i>diese Weise anfangen und auf <\/i>jene enden, aber niemals auf jene anfangen und auf <\/i>diese enden – hob in dem hochgeordneten, niederentropischen Zustand zu seinem Flug ab, den das Universum bei seinem Ursprung hatte.“<\/i><\/p><\/blockquote>\n

Ja – alles klar soweit. Bis auf eine Frage: Wie um alles in der Welt ist das Universum zu diesem Zustand extrem niedriger Entropie an seinem Anfang gekommen? Das ist eigentlich \u00e4u\u00dferst unwahrscheinlich! Aber damit m\u00fcssen wir uns erstmal abfinden (der andere Weg hat uns ja in die logische Sackgasse gef\u00fchrt). Die Tatsache, dass Eier immer nur zerbrechen und nie „entbrechen“ sagt uns also etwas Fundamentales \u00fcber den Urknall und die Entstehung des Universums. Dieser Anfang muss auf eine ganz spezielle Weise passiert sein – und es w\u00e4re cool, wenn wir rausfinden, wie und warum das abgelaufen ist. Aber dazu dann mehr in den n\u00e4chsten Kapiteln.<\/p>\n


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Das hier ist die Rezension eines Kapitels von „Der Stoff aus dem der Kosmos ist“ von Brian Greene. Links zu den Rezensionen der anderen Kapitel kann man hier finden. Im letzten Kapitel hat Greene recht \u00fcberzeugend dargelegt, dass unsere Vorstellung von der „flie\u00dfenden“ bzw. „vergehenden“ Zeit falsch ist. Die Zeit flie\u00dft nicht. Das ist schon […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":4110,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[740,11,568],"tags":[662,18,326,176,3835,4557,327,9191,12162,12325,13069,13070,14523,186,28,16092,16272,16286,16417],"class_list":["post-19332","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-der_stoff_aus_dem_der_kosmos_ist","category-naturwissenschaften","category-themenwoche","tag-albert-einstein","tag-astronomie","tag-brian-greene","tag-buch","tag-der-stoff-aus-dem-der-kosmos-ist","tag-entropie","tag-kosmologie","tag-ludwig-boltzmann","tag-raum","tag-rezension","tag-sciencebook","tag-sciencebooks","tag-thermodynamik","tag-urknall","tag-wissenschaft","tag-wissensvermittlung","tag-zeit","tag-zeitpfeil","tag-zweiter-hauptsatz-der-thermodynamik"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/19332","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=19332"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/19332\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":19333,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/19332\/revisions\/19333"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media\/4110"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=19332"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=19332"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=19332"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}