Ein Stahlrohr als Zeitmaschine

Ein Kölner Professor versetzt mit einem kleinen Experiment die Welt der Physiker in große Aufregung: Er schickte klassische Musik schneller durch ein kurzes Metallrohr, als Einsteins Gesetze es erlauben. Wenn es aber eine Überlichtgeschwindigkeit gibt, geraten dann Ursache und Wirkung durcheinander?

Wenn der Physiker Günter Nimtz ungläubigen Kollegen von seinem Experiment berichtet, erhält er nicht selten zur Antwort, daß das, was geschehen ist, unmöglich sei, weil es den Lehrbüchern widerspreche: Die Lichtgeschwindigkeit zu überwinden ist ein Science-fiction-Traum, ihn zu realisieren galt bisher als unmöglich. 299 792 Kilometer pro Sekunde, das sagt Einsteins Relativitätstheorie, ist das kosmische Tempolimit - auf einen schnelleren Wert läßt sich nichts beschleunigen.

Nimtz habe keine Informationen mit superluminalem Tempo verschickt, das sei ausgeschlossen, versicherten diverse namhafte Physiker, "denn das widerspräche der relativistischen Raum-Zeit". Doch inzwischen ist das Nimtz-Experiment international bestätigt und läßt sich in jedem Physik-Labor jederzeit ßroblemlos wiederholen. Punkten zur Jahrtausendwende scheint sich ein Paradigmen- Wechsel anzubahnen: Grundlegende Prinzipien der Physik sind durch den Nachweis des überlichtschnellen (superluminalen) Musikversandes fragil geworden.

Was für so viel Wirbel sorgte, begann unspektakulär an einem Wochenende. Gemeinsam mit seinem Mitarbeiter Achim Enders schickte Nimtz vor fünf Jahren Mikrowellen durch ein Metallrohr und maß das Tempo, mit dem die Wellen hindurchgelangt waren: 2 c, doppelte Lichtgeschwindigkeit.

Obwohl das schon beeindrukkend genug war, blieb andererseits offen, ob mit dieser Methode auch Informationen verschickt werden können. Nimtz' US-Kollege Raymond Chiao experimentierte daraufhin mit Lasern und erzielte ebenfalls superluminale Geschwindigkeiten. Allerdings bestritt er unisono mit der Fachwelt, daß etwas anderes als Licht oder Mikrowellen derart zu beschleunigen sei.

1995 wiederholte Nimtz sein Experiment, leicht verändert allerdings. Der Klassik-Musik-Fan ("mein Musikgeschmack hört 1791 auf) modulierte Mozarts Symphonie Nummer 40 in g-Moll auf die Mikrowellen, sandte sie durch das Rohr und erhielt das inzwischen legendäre Tempo 4,7 c als Resultat. Mozarts Vierzigste - das ist nach europäischem Verständnis Information. .. Seit der gelungenen Mozart- Übertragung ist in der internationalen Physiker-Szene ein heftiger Streit um die Interpretation der Nimtz-Ergebnisse entfacht. ?Stürzt Einsteins Dogma?" fragte "Bild der Wissenschaft" unlängst in einer Titelgeschichte; die BBC kürte Nimtz in einem Dokumentarfilm über Kosmologie zum "Lord of the Time", und Prof. Gert Eilenberger vom Jülicher Forschungszentrum COSY meinte im Bayerischen Rundfunk gar, wenn Nimtz "wirklich recht hätte, wäre ihm der Nobelpreis sicher".

In seinem Arbeitsraum im 2. Physikalischen Institut der Kölner Uni legt Nimtz die Füße auf den Tisch und sagt: "Wir waren selbst überrascht, daß es uns gelungen ist, aber im Grunde haben wir nur etwas bewiesen, was theoretisch schon längst bekannt war. Es widerspricht den Lehrbüchern also keineswegs."

Die Einsteinsche Geschwindigkeitsbegrenzung bezieht sich nämlich nur auf von äußeren Kräften freie Systeme (Inertialsysteme) wie das Vakuum, nicht aber auf sogenannte "Tunnelsysteme", innerhalb derer der "Tunneleffekt" gilt; den berechnete der deutsche Physiker Erwin Schrödinger schon in den zwanziger Jahren: Teilchen, die auf einen Tunnel oder eine Barriere treffen - etwa auf eine verspiegelte Glasscheibe, wenn es sich um Laserstrahlen handelt, oder eine Verengung innerhalb eines Metallrohrs, wenn es um Mikrowellen geht -, prallen nicht zu hundert Prozent an ihr ab. Einige der wBengt sich die WKmchen-Fahrbahn, gibt es statt Stau ein Turbo-Tempo.

Teilchen, wenn auch meistens nur zwei oder drei aus hundert, gelingt es erstaunlicherweise, die Barriere zu durchdringen. 1962 berechnete der Physiker T. E. Hartman, daß diese zwei oder drei Teilchen eine kurze Barriere genauso schnell durchdringen wie eine lange Barriere.

Theoretisch ließe sich daraus also schon lange folgern, daß die Zeit, die ein Teilchen benötigt, um vom Anfang zum Ende der Barriere zu reisen, gleich Null ist. "Bisher war es aber nicht möglich, das in einem Experiment nachzuweisen, da wir mit unseren Meßgeräten nie genau bestimmen konnten, wie lange ein Teilchen in der Barriere verweilt."

Das Labor, in dem der Nachweis der Zeitlosigkeit schließlich gelang, ist ein nüchterner Raum in der Kölner Uni. Ein Mikrowellen-Generator, ein CD-Player, Sender, Empfänger und ein Oszilloskop - viel mehr brauchte es nicht zum Versuch. Außer der Tunnelbarriere natürhch. Nimtz legt ein schlichtes, vierkantiges Metallrohr auf den Tisch. Sieht aus wie eine gewöhnliche Bettstange, die allerdings in der Mitte verjüngt ist: Das ist die Barriere für die rasenden Teilchen, verf leichbar mit einer dreispurigen ährbahn, die vorübergehend einspurig wird. "Wir schickten also Photonen, die Mozarts 40. Symphonie transportierten, zeitgleich durch die Metallbarriere und zum Vergleich per Sender und Empfänger mit Lichtgeschwindigkeit durch die Luft."

Außerhalb der Tunnelbarriere bewegten sich die Wellen artig mit Lichtgeschwindigkeit, doch der Weg durch die Metallbarriere war schneller. Hier rasten die Teilchen mit 4,7-facher Lichtgeschwindigkeit. Die Teilchen verweilen am Eingang der Barriere kurz, um das Hindernis zu nehmen, das sie dann in der Zeit Null überwinden. "Das Ergebnis ist eindeutig. Aber wir behaupten ja gar nicht, daß Einstein damit widerlegt wird. Alles, was durch das Experiment konkret wird, ist, daß Informationen in Tunnelsystemen mit Überlichtgeschwindigkeit zu transportieren sind."

Obwohl er inzwischen Autogramme geben muß, bleibt Nimtz bescheiden. Nicht einmal vor dem Einstein-Porträt an der Tür des Labors möchte er sich ablichten lassen. Auch das Nobelpreis- Gemunkel kommentiert er nicht. Die Sache hat ihn zwei Wochenenden gekostet. Und im übrigen beschäftigt er sich mit Halbleiter-

Physik und Elektrosmog.

Dennoch gibt das Experiment Gelegenheit, Gedankenspiele von kosmischer Dimension zu spinnen: Nachrichten mit Überlichtgeschwindigkeit zu versenden, könnte das Prinzip von Ursache und Wirkung gründlich durcheinanderbringen und letztlich eben doch am Einsteinschen Dogma kratzen. Denn wenn das geht, ist die kausale Reihenfolge von Ereignissen nur innerhalb des Limits der Lichtgeschwindigkeit gesichert.

Nicht nur eines der elementaren Gesetze der Physik würde dadurch ins Wanken geraten - prinzipiell könnte das Prinzip von Ursache und Wirkung umgekehrt werden. Wenn etwas geschehen kann, bevor die Ursache dafür eingetroffen ist, wird eine bisher unantastbare Selbstverständlichkeit des Alltagsverstandes brüchig. Schon wird spekuliert, welche Auswirkungen die Verkehrung von Ursache und Wirkung auf die Philosophie oder das Recht haben könnte.

So ist nun theoretisch auch denkbar, Informationen mit superluminaler Geschwindigkeit in die Vergangenheit zu schicken. Mehrere internationale und namhafte Wissenschaftler bekundeten in dem BBC-Beitrag, daß derartige Zeitreisen wahrscheinlich halten - auch Stephen Hawking, obgleich skeptisch gegenüber derlei Spekulationen, hat bisher jedenfalls keinen Beweis für das Gegenteil.

In all diesen Gedankenspielen geht es immer um Picosekunden und mikroskopische Teilchen wie Photonen oder Elektronen. Das Tunneln ganzer Atome ist noch nicht realisierbar. Vom Star- Trek-Alltag des "Warp-Antriebs", sollte er theoretisch überhaupt möglich sein, ist die Menschheit noch Lichtjahre entfernt.