Was für die makroskopischen Welt mit seinen klassischen physikalischen Gesetzten selbst-verständlich scheint, muss nicht automatisch auch in der Quantenwelt gelten – etwa, dass die Zeit nur in eine Richtung fließt: Ein Physikerteam der Universität Wien und hat nun gemeinsam mit Kollegen gezeigt, dass sich Quantensysteme gleichzeitig entlang zweier entgegengesetzter Zeitpfeile entwickeln können.

Die scheinbare Gewissheit, dass sich die Zeit vorwärts bewegt, ergibt sich aus der Tatsache, dass die meisten makroskopischen physikalischen Phänomene immer nur in einer Richtung ablaufen können. Nehmen wir zum Beispiel die Abfolge unserer morgendlichen Routine: Würde man uns zeigen, wie unsere Zahnpasta von der Zahnbürste zurück in die Tube wandert, wüssten wir zweifelsfrei, dass man uns gerade eine Aufzeichnung unseres Tages im Rücklauf zeigt.

Unordnung und Zeitpfeil

In der Physik ist diese Neigung bestimmter Phänomene, sich nur in eine Richtung zu entwickeln, mit der Erzeugung von Entropie verbunden, einer physikalischen Größe, die umgangssprachlich den Grad der Unordnung in einem System definiert. In der Natur neigen Prozesse dazu, sich spontan von Zuständen mit weniger Unordnung zu Zuständen mit mehr Unordnung zu entwickeln. Diese Tendenz kann zur Identifizierung eines Zeitpfeils verwendet werden. Wenn also ein Phänomen eine große Menge an Entropie erzeugt, ist die Beobachtung seiner zeitlichen Umkehrung so unwahrscheinlich, dass sie praktisch unmöglich ist.

Wenn die erzeugte Entropie jedoch klein genug ist, besteht eine nicht zu vernachlässigende Wahrscheinlichkeit, dass die Zeitumkehr eines Phänomens auf natürliche Weise erfolgt. Denken wir an das Beispiel mit der Zahnpasta zurück: Wenn wir die Tube nur leicht zusammendrücken und nur ein sehr kleiner Teil der Zahnpasta herauskommt, wäre es gar nicht so unwahrscheinlich, dass diese durch die Dekompression der Tube wieder in diese zurück gesaugt wird. Wird die Tube hingegen stärker zusammengedrückt, breitet sich die Zahnpasta unumkehrbar aus, so dass man sich sehr viel mehr anstrengen muss, um die gesamte Zahnpasta wieder in die Tube zu bekommen.