Meine kurze Geschichte (German Edition)

Weltlinien von Beobachtern sein, die in einer endlichen Region vor dem Cauchy-Horizont gefangen sind und immer schneller ihre Runden drehen, bis sie nach endlicher Zeit Lichtgeschwindigkeit erreichen.
    Seien Sie also vorsichtig, wenn sie von einer schönen Außerirdischen zu einer Spritztour in ihrer Fliegenden Untertasse eingeladen werden. Sie könnten zum Gefangenen einer dieser repetitiven Geschichten von nur endlicher Dauer werden.

    WIE GESAGT, diese Ergebnisse stützen sich nicht auf Einsteins Gleichungen, sondern gehen nur davon aus, wie die Raumzeit sich verformen müsste, um geschlossene zeitartige Kurven in einem endlichen Gebiet zu erzeugen. Jetzt können wir jedoch fragen: Welche Art Materie bräuchte unsere hochentwickelte Zivilisation, um die Raumzeit so zu verformen, dass sie eine Zeitmaschine von endlicher Größe bauen könnte? Kann sie überall eine positive Energiedichte haben, wie sie in der Raumzeit der kosmischen Strings vorliegt? Es wäre dann vorstellbar, eine endliche Zeitmaschine mit Hilfe endlicher Schleifen aus kosmischen Strings zu bauen und überall positive Energiedichte zu haben. Es tut mir leid, all die Menschen enttäuschen zu müssen, die gerne in die Vergangenheit zurückkehren würden: Die Sache lässt sich nicht mit durchgehend positiver Energiedichte bewerkstelligen. Ich habe bewiesen, dass man zum Bau einer endlichen Zeitmaschine negative Energie braucht.
    In der klassischen Theorie gehorchen alle physikalisch sinnvollen Felder der Einschränkung, dass die Energiedichte für jeden Beobachter größer oder gleich null ist. Daher sind Zeitmaschinen von endlicher Größe in der rein klassischen Theorie ausgeschlossen. Anders ist die Situation jedoch in der semiklassischen Theorie, in der man Quantenfelder vor einem klassischen Raumzeithintergrund betrachtet. Aus der Unschärferelation der Quantentheorie folgt, dass Felder sogar im scheinbar leeren Raum ständig fluktuieren. Diese Quantenfluktuationen bewirken, dass die Energiedichte unendlich wird. Daher müssen wir eine unendliche Größe abziehen, um die endliche Energiedichte zu erhalten, die wir beobachten. Sonst würde die Energiedichte die Raumzeit zu einem einzigen Punkt krümmen. Durch diese Subtraktion kann der Erwartungswert der Energie – zumindest lokal – negativ werden. Sogar im flachen Raum treffen wir unter Umständen Quantenzustände an, in denen dieser Mittelwert der Energiedichte lokal negativ wird, obwohl die aufsummierte Gesamtenergie positiv ist.
    Es fragt sich, ob diese negativen Erwartungswerte die Raumzeit tatsächlich veranlassen, sich in der erforderlichen Weise zu krümmen. Doch offenbar ist das der Fall. Dank der Unschärferelation der Quantentheorie können Teilchen und Strahlung aus einem Schwarzen Loch entweichen. Dadurch verliert das Schwarze Loch Masse, das heißt, es verdunstet langsam. Damit der Horizont des Schwarzen Lochs schrumpfen kann, muss die Energiedichte am Horizont negativ sein und die Raumzeit so verformen, dass Lichtstrahlen auseinanderstreben. Wäre die Energiedichte immer positiv und mithin die Raumzeit so verformt, dass Lichtstrahlen aufeinander zuliefen, könnte die Horizontfläche eines Schwarzen Lochs mit der Zeit nur anwachsen.
    Die Verdunstung Schwarzer Löcher zeigt, dass der quantisierte Energie-Impuls-Tensor der Materie gelegentlich die Raumzeit dahingehend verformen kann, wie es für den Bau einer Zeitmaschine erforderlich wäre. Folglich könnte eine sehr fortgeschrittene Zivilisation den Erwartungswert der Energiedichte so ins Negative manipulieren, dass er den Bau einer Zeitmaschine erlaubte, die für den Transport makroskopischer Objekte geeignet wäre.
    Allerdings gibt es einen wichtigen Unterschied zwischen dem Horizont eines Schwarzen Lochs und dem einer Zeitmaschine mit geschlossenen Lichtstrahlen, die sich in Endlosschleifen bewegen. Denn dort würde eine unendliche Energiedichte herrschen, mit der Folge, dass ein Mensch oder ein Raumschiff bei dem Versuch, den Horizont zu durchqueren, um in die Zeitmaschine zu gelangen, von einem Strahlenbad ausgelöscht würde. Vielleicht warnt uns die Natur auf diese Weise davor, uns in die Vergangenheit einzumischen.
    Es sieht also schwarz aus für Zeitreisen – oder sollte ich sagen, strahlend weiß? Allerdings hängt der Erwartungswert des Energie-Impuls-Tensors vom Quantenzustand der Felder im Hintergrund ab. Man könnte vermuten, es gäbe Quantenzustände, bei denen die Energiedichte am Horizont endlich sei, und