Zeitreisen in die Vergangenheit? Neuer mathematischer Beweis setzt klare Grenzen
Ein Physiker aus China hat einen mathematischen Satz entwickelt, der Reisen in die eigene Vergangenheit unter bestimmten Bedingungen ausschließt. Der Beweis benötigt nur wenige Zeilen. Ob Zeitreisen grundsätzlich unmöglich sind, bleibt allerdings offen. Reisen in die Zukunft sind durch Einsteins Relativitätstheorie bereits physikalisch erklärbar.
Jinan. Können Menschen eines Tages durch die Zeit reisen? Der chinesische Physiker Hongsheng Zhang von der Universität Jinan hat einen neuen mathematischen Beweis vorgelegt, der solche Reisen zumindest in eine Richtung erheblich einschränkt. Seine Untersuchung zeigt, dass bestimmte Modelle der Raumzeit keine geschlossenen Zeitreisen zulassen. Wer sich darin entlang einer physikalisch möglichen Bahn bewegt, kann nicht zu einem früheren Punkt seiner eigenen Geschichte zurückkehren.
Die Forschungsarbeit wurde am 24. Oktober 2026 auf der wissenschaftlichen Plattform arXiv veröffentlicht. Sie umfasst 39 Seiten, während der zentrale mathematische Beweis nur wenige Zeilen benötigt. Eine unabhängige wissenschaftliche Begutachtung steht noch aus.
Warum Zeitreisen mathematisch möglich erscheinen
Die Vorstellung einer Reise in die Vergangenheit gehört seit Jahrzehnten zu den bekanntesten Themen der Science-Fiction. In der theoretischen Physik ist sie jedoch mehr als eine literarische Idee.
Albert Einsteins allgemeine Relativitätstheorie beschreibt Raum und Zeit als miteinander verbundene vierdimensionale Raumzeit. Deren geometrische Struktur kann durch Materie und Energie verändert werden.
Unter bestimmten theoretischen Voraussetzungen sind Raumzeitmodelle denkbar, in denen sich ein Weg so stark krümmt, dass er wieder zu seinem eigenen Ausgangspunkt führt.
Physiker sprechen dabei von geschlossenen zeitartigen Kurven.
Auf einer solchen Bahn würde sich ein Reisender aus seiner eigenen Perspektive ständig vorwärts durch die Zeit bewegen. Dennoch könnte er schließlich an einem Ereignis seiner Vergangenheit ankommen.
Ob solche Raumzeitstrukturen tatsächlich in der Natur existieren oder technisch erzeugt werden könnten, ist bislang nicht bekannt.
Ein kurzer Beweis schließt bestimmte Zeitschleifen aus
Hongsheng Zhang untersuchte eine besondere mathematische Eigenschaft der Raumzeit.
Sein Ansatz verwendet eine Funktion, mit der sich bestimmte geometrische Flächen beschreiben lassen. Diese Flächen besitzen eine sogenannte lichtartige Ausrichtung, die mit den Eigenschaften der Lichtausbreitung zusammenhängt.
Vorausgesetzt wird, dass sich eine solche Funktion für die gesamte untersuchte Raumzeit eindeutig definieren lässt und ihr Gradient an keiner Stelle verschwindet.
Unter diesen Bedingungen muss sich der Wert der Funktion entlang jeder zeitartigen Bahn kontinuierlich in eine Richtung verändern.
Eine geschlossene Bahn würde dagegen voraussetzen, dass die Funktion am Ende wieder denselben Wert wie am Anfang annimmt.
Beides ist unter den genannten Bedingungen nicht gleichzeitig möglich.
Daraus folgt, dass in einer solchen Raumzeit keine geschlossenen zeitartigen Kurven existieren können.
Der mathematische Satz liefert damit eine vergleichsweise einfache Möglichkeit, bestimmte theoretische Zeitmaschinen auszuschließen.
Was der neue Beweis tatsächlich bedeutet
Die Untersuchung belegt nicht, dass sämtliche Reisen in die Vergangenheit grundsätzlich unmöglich sind.
Sie gilt für Raumzeiten, die bestimmte mathematische Voraussetzungen erfüllen.
Es gibt theoretische Modelle, auf die sich Zhangs Kriterium nicht anwenden lässt. Dazu gehören Konstruktionen, deren geometrische oder topologische Eigenschaften eine weltweit eindeutig definierte lichtartige Koordinate verhindern.
Der Physiker beschäftigt sich in seiner Arbeit unter anderem mit dem sogenannten Misner-Raum und weiteren theoretischen Zeitmaschinenmodellen.
Bei diesen Konstruktionen können ungewöhnliche Eigenschaften der Raumzeit dazu führen, dass geschlossene zeitartige Kurven mathematisch möglich bleiben.
Ob solche Modelle die tatsächliche Beschaffenheit unseres Universums beschreiben könnten, ist ungeklärt.
Der neue Beweis liefert deshalb keine endgültige Antwort auf die Frage nach Zeitreisen. Er zeigt vielmehr, welche geometrischen Voraussetzungen einer Reise in die Vergangenheit entgegenstehen.
Reisen in die Zukunft sind bereits physikalisch erklärbar
Anders sieht es bei einer Reise in die Zukunft aus.
Einsteins spezielle Relativitätstheorie beschreibt, dass Zeit für Beobachter unterschiedlich schnell vergehen kann, wenn sie sich relativ zueinander bewegen.
Je näher sich ein Raumschiff der Lichtgeschwindigkeit annähert, desto stärker wird dieser Effekt.
Für die Besatzung könnten beispielsweise nur wenige Jahre vergehen, während auf der Erde ein wesentlich längerer Zeitraum verstreicht.
Kehrt das Raumschiff zur Erde zurück, wären die dort zurückgebliebenen Menschen entsprechend stärker gealtert.
Dieser Effekt wird als Zeitdilatation bezeichnet und ist experimentell nachgewiesen.
Hochpräzise Atomuhren zeigen messbare Unterschiede, wenn sie unterschiedlichen Geschwindigkeiten oder Gravitationsbedingungen ausgesetzt werden.
Auch Satellitennavigationssysteme müssen relativistische Zeitabweichungen berücksichtigen, damit ihre Positionsberechnungen ausreichend genau bleiben.
Eine Reise in die Zukunft ist in diesem physikalischen Sinn also bereits möglich. Die dafür notwendige Geschwindigkeit und der enorme Energiebedarf machen große Zeitsprünge für Menschen mit heutiger Technik allerdings unerreichbar.
Warum eine Rückreise so schwierig ist
Eine Reise in die Zukunft durch Zeitdilatation verändert nicht die Richtung, in der ein Mensch seine eigene Zeit erlebt.
Der Reisende altert weiterhin ganz normal. Lediglich im Vergleich zu anderen Menschen vergeht für ihn weniger Zeit.
Eine Reise in die Vergangenheit wäre etwas grundsätzlich anderes.
Sie würde voraussetzen, dass sich eine Person entlang einer physikalisch zulässigen Bahn zu einem Ereignis zurückbewegen könnte, das bereits stattgefunden hat.
Damit wären auch bekannte Widersprüche verbunden. Beispielsweise stellt sich die Frage, was geschehen würde, wenn ein Zeitreisender ein Ereignis verändert, das ursprünglich zu seiner eigenen Reise geführt hat.
Solche Probleme werden als Zeitreiseparadoxien bezeichnet.
Ob die Natur geschlossene Zeitkurven grundsätzlich verhindert oder unter außergewöhnlichen Umständen zulässt, gehört weiterhin zu den offenen Fragen der theoretischen Physik.
Weitere Untersuchungen notwendig
Die Arbeit von Hongsheng Zhang erweitert die mathematischen Möglichkeiten, unterschiedliche Raumzeitmodelle zu untersuchen.
Statt jede denkbare Geometrie einzeln auf mögliche Zeitschleifen zu überprüfen, lässt sich unter bestimmten Voraussetzungen ein allgemeines Ausschlusskriterium anwenden.
Das könnte die Untersuchung theoretischer Lösungen der Einsteinschen Feldgleichungen vereinfachen.
Allerdings handelt es sich bislang um eine auf arXiv veröffentlichte Forschungsarbeit. Sie wurde noch nicht im Rahmen eines abgeschlossenen wissenschaftlichen Begutachtungsverfahrens geprüft.
Vor allem beantwortet sie nicht, ob unser reales Universum sämtliche notwendigen Voraussetzungen des neuen mathematischen Satzes erfüllt.
Eine funktionsfähige Zeitmaschine ist durch den Beweis weder entstanden noch grundsätzlich widerlegt worden.
Die Forschung zeigt jedoch, dass sich die Möglichkeiten für Reisen in die eigene Vergangenheit genauer eingrenzen lassen, als es manche theoretischen Modelle zunächst vermuten lassen.
