Geschlossene zeitartige Kurve

Geschlossene zeitartige Kurven, im Englischen closed timelike curves oder kurz CTCs, sind der präzise physikalische Begriff für das, was die meisten Menschen einfach Zeitreise nennen. Eine zeitartige Kurve ist die Weltlinie eines Objekts, das sich langsamer als das Licht bewegt, also die Bahn, die ein Raumschiff oder ein Mensch durch Raum und Zeit zeichnet. Geschlossen heißt sie, wenn diese Bahn wieder genau dort ankommt, wo sie begonnen hat, in Raum und Zeit. Ein Beobachter, der einer solchen Kurve folgt, würde seine eigene Vergangenheit erreichen, ohne jemals schneller als das Licht zu reisen und ohne lokal etwas Verbotenes zu tun.

Die Existenz solcher Kurven hängt von der Geometrie der Raumzeit ab. In der flachen Raumzeit der Speziellen Relativitätstheorie gibt es sie nicht. Aber die Allgemeine Relativitätstheorie erlaubt gekrümmte Raumzeiten, in denen sich die Lichtkegel so verkippen können, dass geschlossene zeitartige Kurven entstehen. Das berühmteste Beispiel ist das Gödel-Universum von 1949. Weitere Lösungen mit CTCs sind das Innere rotierender Schwarzer Löcher der Kerr-Geometrie, der unendlich lange rotierende Tipler-Zylinder und durchquerbare Wurmlöcher, deren Mündungen man relativistisch gegeneinander bewegt. In all diesen Fällen liefert die Mathematik der Feldgleichungen die geschlossenen Kurven frei Haus.

Damit beginnen die Probleme. Wer in die eigene Vergangenheit reisen kann, stößt sofort auf das Großvater-Paradoxon und ähnliche Widersprüche. Die Physik hat darauf zwei ernsthafte Antworten entwickelt. Die eine ist das Selbstkonsistenzprinzip von Igor Nowikow, das besagt, dass nur solche Reisen in die Vergangenheit physikalisch realisiert werden, die keine Widersprüche erzeugen. Die Vergangenheit lässt sich nicht ändern, weil die Ereignisse von Anfang an konsistent waren. Die andere ist Stephen Hawkings Chronologieschutz-Vermutung, nach der die noch unbekannte Quantengravitation jede Raumzeit zerstört, die geschlossene zeitartige Kurven ausbilden würde, bevor sie entstehen können.

Für die Science-Fiction sind CTCs der härteste denkbare Kern jeder Zeitreise-Geschichte. Autoren, die sich an Nowikows Selbstkonsistenz halten, schreiben kausale Schleifen, in denen jede scheinbare Änderung der Vergangenheit sich als Teil des immer schon Geschehenen herausstellt. Wer dagegen veränderbare Zeitlinien oder alternative Geschichtsverläufe erzählt, verlässt den Boden der geschlossenen zeitartigen Kurve und führt zusätzliche Annahmen ein, etwa abzweigende Paralleluniversen. Der Unterschied ist nicht bloß Geschmackssache, sondern bestimmt die gesamte innere Logik einer Erzählung.

Obwohl bis heute kein einziger experimenteller Hinweis auf reale geschlossene zeitartige Kurven existiert und die meisten Physiker sie für unphysikalisch halten, bleiben sie ein aktives Forschungsthema. Sie sind das schärfste Werkzeug, um die Grenzen der Allgemeinen Relativitätstheorie auszuloten und zu fragen, wo die klassische Theorie aufhört und eine Quantengravitation übernehmen müsste. Für Leser von Zeitreise-Romanen lohnt sich der Begriff, weil er den Unterschied zwischen physikalisch durchdachter und rein behaupteter Zeitreise sichtbar macht.