Physik-kann man Zeit von Raum trennen?

Seit dem Beginn der modernen Wissenschaft, also seit 1600, versucht man das Phänomen "Zeit" zu fassen. Wer sich nicht mit diesem Thema beschäftigt, für den ist klar, was Zeit ist: Zeit ist das, was die Uhr anzeigt. Je intensiver man aber versucht, den wahren Charakter der Zeit zu erkennen, umso weniger versteht man. Daher gibt es auch viele verschiedenen Betrachtungen zum Thema Zeit. Das Ergebnis dieser Betrachtungen ist immer im kulturellen Kontext zu sehen, in dem diese Betrachtungen stattfanden. Da es verscheidene kulturelle Kontexte gibt, gibt es auch verschiedene Aussagen zur Zeit.

Die Gesetze der klassischen Physik, wie z.B. der 1. HS (Energieerhaltungssatz) sind zeitsymetrisch (Vergangenheit und Zukunft sind gleichwertig, die Gleichungen funktionieren vorwärts und rückwärts). Damit können aber nur Zustandsänderungen, aber keine dynamischen Prozesse mathematisch erfasst werden.

In der klassischen Dynamik stellt Zeit die vierte Dimension dar, sie ist ein geometrischer Parameter. Dieses ist die externe Zeit t, die man mit der Uhr misst. Aus verschiedenen Gründen ist diese Zeit aber nicht geeignet, instabile Systeme fernab des thermodynamischen Gleichgewichtes zu beschreiben. Der Wegfall der Betrachtung in Trajektorien bei der Theorie dissipativer Strukturen wäre so ein Beispiel. Das einzige dynamische Beispiel innerhalb der klassischen Dynamik, bei der Zeit überhaupt eine Rolle spielt, ist die Beschleunigung. Und die ist, wie wir schon festgestellt haben, zeitsymetrisch, was bei einer geometrischen Betrachtung der Zeit nicht verwunderlich ist. Bei statischen Vorgängen, wie Bewegung eines Punktes im Raum oder Wellenausbreitung in der Quantenphysik wird ebenfalls die externe Zeit t benutzt. Diese externe Zeit oder auch kosmologische Zeit genannt, ist nicht vom Raum zu trennen. Einstein prägte hierfür den Begriff des Raum-Zeit-Kontinuums.

Die einzige naturwissenschaftliche Disziplin, die davon abweicht, ist seit etwa 1850 die Thermodynamik. Sadi Carnot erkannte, dass es viele Vorgänge gibt, die nur in eine Richtung verlaufen können, das heißt, dass sie irreversibel, also nicht umkehrbar sind. Irrevesibilität könnte man populär auch so formulieren: "Was passiert ist, ist passiert und lässt sich nicht wieder rückgängig machen".

Dann kam in den 60er und 70er Jahren des vergangenen Jahrhunderts der Thermodynamiker und Philosoph Ilya Prigogine (sprich "Prigoschin), um sich diesem Problem intensiv zu widmen. Er erkannte, dass es stabile Strukturen gibt, die sich fernab des thermodynamischen Gleichgewichtes befinden. Die Prozesse in diesen Strukturen sind grundsätzlich irreversibel. Er nannte diese Strukturen dissipative Systeme. Um diese Theorie der dissipativen Strukturen theoretisch herzuleiten, wendete er den 2. und 3. Hauptsatz der Thermodynamik an, die grundlegende Aussagen zur Irreversibiltät machen. Damit begründete er auch einen ganz neuen Zeitbegriff. Für ihn ist Zeit Ausdruck dafür, dass Prozesse irreversibel ablaufen, also an das Fließen der Zeit gebunden sind. Seine Behauptung: wenn es keine irrevesiblen Prozesse gibt, gibt es auch keine Zeit.

Nun weist Prigogine drauf hin, dass schon Aristoteles durch Naturbeobachtung erkannte, dass Zeit zwei unterschiedliche Qualitäten haben kann. Er unterschied zwischen der Zeit als "Bewegung" (kinesis) und der Zeit als "Entstehung und Verfall" (metabole). Die erste Zeit ist die Zeit der klassischen Dynamik, die zweite ist die Zeit der Thermodynamik. Um genau diese zweite thermodynamische Zeit geht es in der Theorie dissipativer Strukturen.

Diese thermodynamische Zeit ist nicht an den Raum gebunden, sondern an die Produktion von Entropie, die ein Maß dafür ist, inwieweit Prozesse irreversibel sind.

Für seine Arbeit erhielt Prigogine 1977 den Nobelpreis. Er begründete damit ein völlig neues Weltbild, dass nicht mehr von quasistatischen Zuständen, also der Grundlage der klassischen Physik ausgeht, sondern von der zeitgebundenen Irrevesibiltät dissipativer Prozesse. Dissipativ bedeutet, es wird wertvolle Energie (Exergie) in wertlose Energie (Anergie oder Wärmeenergie) umgewandelt. Diese neue Weltbild revolutioniert zur Zeit den gesamten Wissenschaftsbetrieb. Plötzlich kann man Phänomene wie Leben, Evolution, gesellschaftliche Entwicklung etc. pp. auf Basis von Naturgesetzen verstehen und beschreiben. Während das alte klassische Weltbild ein Weltbild des Seins war (Zustandsbeschreibungen), ist das neue Weltbild ein Weltbild des Werdens (prozessorientiert). In diesem neuen Weltbild nimmt der Begriff Zeit eine völlig neue dominierende Rolle ein. Ohne Zeit gäbe es keine irrevesiblen Prozesse und ohne irreversible Prozesse gäbe es kein Leben. So gesehen kann Leben als ein Phänomen der Zeit betrachtet werden. Ohne Zeit gäbe es kein Leben.

Kann man räumliche Dimensionen voneinander trennen? Was bedeutet, Dimensionen zu trennen?

Du hast einen n-dimensionalen-Gegenstand, welcher automatisch einen n-dimensionalen Raum aufspannt und wahrscheinlich auch hinsichtlich der Zeit-Komponente. Vorsicht: Der n-dimensionale Gegenstand macht den n-dimensionalen Raum, nicht umgekehrt. Wir haben eine Ausbreitung des Raumes entsprechend der Ausbreitung des Lichts in n Dimensionen.

Aber jetzt kommt das Problem: Das Licht rast mit Lichtgeschwindigkeit, jedoch ohne "eigenen Zeitverbrauch" - haben wir insoweit eine Trennung von Raum und Zeit? Jedoch beträgt die Expansionsgeschwindigkeit des Universums weniger als Lichtgeschwindigkeit dank der Gravitation. Dennoch: Das Verhältnis des Photons zur Zeit ist kritisch, es hat wohl keines.

https://phys.org/news/2014-05-does-light-experience-time.html

Allerdings hat es auch keine Masse, und auch keine Ausdehnung, also auch kein eigenes Verhältnis zum Raum. In der Durchdringung des Raums nimmt es jedoch für uns als Beobachter Zeit in Anspruch, das entspricht jedoch gleichzeitig dem Ereignishorizont. Somit müsste auch hier das Verhältnis Raum-Zeit gewahrt sein.

You guessed it, the photons reach zero distance and zero time

Was damit Raum beansprucht, beansprucht wohl auch die Zeitdimension. Was sich im Raum aufspannt, spannt sich auch in der Zeitdimension auf. Schwierig, Schwierig.

Nein nicht möglich wie stellst du dir das vor

Nein....