Zeit lässt sich nicht exakt messen

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Physik Der Allgemeinen Relativitätstheorie zufolge vergeht die Zeit nicht überall gleich schnell. Wiener Physiker konnten eine grundlegende Einschränkung für die Genauigkeit von Zeitmessungen aufdecken. Demnach können benachbarte Uhren nicht alle die Zeit exakt messen.

Wer im obersten Stockwerk eines Wolkenkratzers lebt, altert schneller als jemand, der im Erdgeschoss wohnt. Dieser als «gravitative Zeitdilatation» bekannte Zusammenhang ist eine direkte Konsequenz aus der Allgemeinen Relativitätstheorie.

Je näher man sich an einer Masse, in diesem Fall der Masse der Erde, befindet, desto langsamer vergeht die Zeit. Zwar ist der Effekt winzig klein und spielt im Alltag keine Rolle, dennoch wurde er vielfach experimentell bestätigt und ist allgemein akzeptiert.

Allerdings ging Einstein in seiner Theorie davon aus, dass die Zeit, egal ob sie nun schnell oder langsam vergeht, zumindest an jedem Ort genau definiert sein müsste. An dieser Stelle haken die Physiker der Universität Wien und der Österreichischen Akademie der Wissenschaften um Caslav Brukner nun ein und bringen eine weitere etablierte Theorie ins Spiel: die Quantenmechanik.

Einer ihrer Bestandteile, die Heisenberg’sche Unschärferelation, sagt aus, dass Zeit und Energie eines Systems niemals gleichzeitig exakt bestimmt werden können. Im Fall einer Uhr würde das bedeuten: Je genauer die Zeitmessung, desto unbestimmter ist ihre Energie.

Gemäss Einsteins berühmter Formel E = mc2 bedeutet eine unbestimmte Energie allerdings nichts anderes als eine unbestimmte Masse. «Befände sich nun eine zweite Uhr in der Nähe, würde sie über die Zeitdilatation, verursacht durch die Masse der ersten Uhr, beeinflusst werden», erklärt Brukner. «Da diese Masse jedoch unscharf ist, ist auch ihr Effekt auf die zweite Uhr nicht genau definiert. Somit ist eine exakte Zeitmessung an beiden Orten unmöglich – der Zeitfluss ist sozusagen verwischt.» Laut dem Forscher handelt es sich dabei um eine fundamentale Einschränkung in der Genauigkeit von Zeitmessungen – unabhängig vom Aufbau und der Funktionsweise einer realen Uhr. (sda)