Neue Quantentheorie der Hainan Universität definiert den Zeitpfeil durch Korrelationen

Die Natur der Zeit und ihre unumkehrbare Richtung, bekannt als der Zeitpfeil, stellt seit Langem eine zentrale Herausforderung für die Physik dar. Während alltägliche Erfahrungen, wie das Zerbrechen eines Glases, eine klare Einbahnstraßen-Richtung suggerieren, sind die fundamentalen Gesetze der klassischen Mechanik und der Relativitätstheorie zeitlich symmetrisch und erlauben theoretisch eine Umkehrung. Forscher der Hainan Universität in China, unter der Leitung des Physikers Cai Qingyu, veröffentlichten Ende 2025 eine neue Theorie, die eine fundamentale, interne Erklärung für diese Asymmetrie liefert, welche die etablierte Erklärung des Thermodynamischen Zeitpfeils ergänzt, der auf der Zunahme der Entropie basiert.

Cai Qingyus Team verlagerte den Fokus von externen Einflüssen auf die interne Entwicklung geschlossener Quantensysteme. Die Forscher argumentieren, dass die Richtung der Zeit natürlich aus der Zunahme der Verschränkung in diesen Systemen entsteht. Der Kern der neuen Theorie liegt in der Untersuchung von Quantenkorrelationen, die bei der Interaktion zweier Quantenteilchen entstehen. Die Arbeit demonstrierte mathematisch mittels eines „No-Go-Theorems“, dass diese einmal etablierten Korrelationen physikalisch nicht mehr gelöscht werden können, um die ursprünglichen Informationen der Teilchen wiederherzustellen, unabhängig von ihrem Umfeld.

Dieser Prozess der nicht wiederherstellbaren Informationsübertragung erzeugt die automatische, unidirektionale Natur des Zeitflusses. Im Gegensatz zu Hypothesen, die die Zunahme der Quantenverschränkung mit der Umgebung zur Erklärung heranziehen, betont Cais Ansatz die irreversible Aufzeichnung derselben Korrelation als das grundlegende Prinzip der Zeitrichtung. Der theoretische Physiker Sun Changpu von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften bewertete die Arbeit als bedeutenden Fortschritt, der die tiefgreifende Verbindung zwischen Quanten- und klassischer Physik berührt.

Die Implikationen dieser Theorie sind weitreichend: Eine theoretische Umkehrung der Zeit würde die fundamentalen Gesetze verletzen, da die Information der Vergangenheit durch diesen Korrelationsprozess inhärent in der Gegenwart kodiert ist. Während der Thermodynamische Zeitpfeil, 1927 von Arthur Stanley Eddington geprägt, die Zunahme der Unordnung beschreibt, bietet die neue Quantentheorie eine Erklärung auf mikroskopischer Ebene, die die Kluft zur Alltagserfahrung schließt. Die Quantenkorrelationen schaffen somit eine inhärente Asymmetrie, die die singuläre Trajektorie unserer Existenz im Gefüge der fundamentalen Physik darstellt.