Leonard Kelley hat einen Bachelor-Abschluss in Physik mit einem Nebenfach Mathematik. Er liebt die akademische Welt und ist bestrebt, sie ständig zu erforschen.

Grundlagen

Die Idee der imaginären Zeit als ernstzunehmendes physikalisches Konstrukt begann mit dem Aufkommen der Quantenkosmologie durch Hawking und andere Physiker. Nach der Relativitätstheorie ist die Metrik, die die Raumzeit beschreibt, ds2=-dt2 + dx2 + dy2 + dz2. Wenn wir die Zeit als imaginär betrachten, wird die Metrik euklidisch (die uns vertraute Geometrie) und ist daher einfacher zu handhaben. Aber die Idee wuchs in andere Bereiche hinein, und eines der Kinder dieser Entwicklungsperiode war die Hawking-Hartyle-Theorie, die versuchte, den Anfangszustand des Universums zu klären. Erinnern wir uns, dass wir es in unserer Realität nicht gerne mit Unendlichkeiten zu tun haben, und nach der allgemeinen Relativitätstheorie begann das Universum in einem Zustand unendlicher Materiedichte. Die Hawking-Hartyle-Theorie besagt, dass die imaginäre Zeit eine Dimension des Universums war, die für uns verloren ging, als sich das Universum entwickelte und sich wie der vorhergesagte unendliche Zustand verhielt. Hawking hielt es jedoch für unmöglich, dies zu testen, und spielte es daher eher als Vorschlag denn als Theorie herunter (Morris 164-5, Anderson)

Wie können wir uns also die imaginäre Zeit in einem Kontext vorstellen, den wir verstehen können? Die imaginäre Zeit ist eine andere Art, über den Verlauf der Raumzeit nachzudenken. Was wir als reale Zeit betrachten, wäre die Vergangenheit, die Gegenwart und die Zukunft. Die imaginäre Zeit würde senkrecht zur Gegenwart verlaufen (wie auf einer komplexen Ebene), so dass viele Dinge gleichzeitig geschehen können. Warum sollten wir so ein seltsames Konzept verwenden? Es hilft bei Singularitäten. Bei ihnen rollt sich die Raumzeit in sich selbst zusammen und unsere bekannte Physik bricht zusammen. Aber mit einer imaginären Zeit würde sich stattdessen eine geschlossene Oberfläche (mit drei Dimensionen) bilden, die sich von unserer Raumzeit trennt (Hawking 81).

Der unendliche Zustand des Universums, den ich erwähnt habe, braucht diese zusätzliche Dimension, weil sie uns eine Möglichkeit gibt, über etwas Endliches zu sprechen, das keine Grenzen hat, mit einer Kugel als konzeptionellem Beispiel von Hawking. Keine Grenzen sind großartig, denn wir können die Physik erweitern und mit dem spielen, was wir brauchen, nämlich einem System, das von der realen Raumzeit, an die wir gewöhnt sind, isoliert ist. Das Universum, wie wir es kennen, begann also mit einem Urknall, aber das war nur ein Zustand, der sich in einer imaginären Zeit fortsetzt, so dass die Suche nach einem Stimulus, der unsere Realität in Gang setzt, entfällt (Hawking „The Beginning“).

Unterschiedliche Meinungen

Nun, angenommen, die imaginäre Zeit ist überhaupt eine Möglichkeit…was bedeutet sie überhaupt? Immerhin scheint ihr imaginärer Titel darauf hinzuweisen, dass sie eher ein Werkzeug als eine Realität ist. Aber imaginäre Zahlen spielen in mehreren Wissenschaftszweigen, insbesondere in der Elektronik, eine Rolle. Die imaginäre Zeit wäre eine neue Art, über Relativitätstheorie und Quantenmechanik zu sprechen. Es mag uns schwer fallen, über dieses Konzept zu sprechen, da es in Bezug auf Singularitäten und Dimensionalität weit entfernt und schwierig zu verwenden ist. Vielleicht müssen wir es nicht in unseren räumlichen Begriffen, sondern auf eine andere, vielleicht nicht-physikalische Weise betrachten. Wir sind uns noch nicht sicher, da viele Physiker eher den Werkzeugansatz als den wörtlichen Ansatz wählen (Welch).

Einige Interpretationen von Hawkings Arbeit scheinen auf eine imaginäre Zeit als Lösung für das Problem des Quantentunnels hinzuweisen. Einige Experimente zeigen, dass sich Teilchen möglicherweise schneller als c bewegen, was eine klare Verletzung der Relativitätstheorie darstellt. Doch die Wissenschaftler haben folgende Idee: Was wäre, wenn die imaginäre Zeit die Aktion des Teilchens beeinflusst? Was wäre, wenn diese kausalen Messwerte aus einer nicht kausalen Aktion resultieren, die nicht gegen die uns bekannten Gesetze verstößt? Schließlich enthält die Quantenmechanik auch imaginäre Komponenten, die schwer zu dekonstruieren sind. Vielleicht ist es das Teilchen, das sich in der imaginären Zeit bewegt, ohne wirkliche Konsequenzen für unsere reale Zeit, sondern für eine stochastische Sichtweise, die scheinbar zufällig ist (Chao).

Folks, this is indeed a frontier to continue to explore…

Works Cited

Anderson, Christian Coolidge. „Defining Physics at Imaginary Time: Reflection Positivity for Certain Riemannian Manifolds.“ Math.harvard.edu. Harvard University, Mar. 2013. Web. 28 Feb. 2018.

Chao, Wu Zhong. „The Imaginary Time in the Tunneling Process.“ arXiv: 0804.0210v1.

Hawking, Stephen. Black Holes and Baby Universes. New York: Bantam Publishing, 1993. Print. 81.

—. „The Beginning of Time.“ Hawking.org.uk. Web. 06 Oct. 2017.

Welch, Kerri. „The Meaning of Imaginary Time.“ Textureoftime.wordpress.com. 15 Jul. 2015. Web. 28 Feb. 2018.

© 2018 Leonard Kelley

Brad Watson – Miami on September 02, 2019:

Die Zeit ist eindimensional, aber sie hat 12 verschiedene Aspekte…

12. Imaginäre Zeit.