Die vorliegende Arbeit erörtert Ansätze für „Zeitmaschinen“, die in Einklang mit der modernen Physik stehen. Besprochen werden u. a. die Tachyonen-Hypothese, Tiplers rotierender Zylinder, der Gödel-Kosmos, der Anti-de-Sitter-Kosmos und die sogenannten „Wurmlöcher“. Zugleich sollen Ansätze vorgestellt werden (z. B. Eternalismus, Viele-Welten-Modell, Prinzip der konsistenten Geschichte), die Lösungsversuche für die Paradoxien von Vergangenheitsreisen bieten. Obwohl erstaunlicherweise die fundamentalen Gesetze der Physik (abgesehen von extrem seltenen und makroskopisch nicht in Erscheinung tretenden quantenmechanischen Effekten) bei einer Zeitumkehr nicht verletzt sind, scheint es in der Natur doch ein grundsätzliches Verbot von Vergangenheitsreisen zu geben. Der Physiker Dieter Zeh, dessen Position im Schlusskapitel der Arbeit näher beleuchtet wird, vertritt die Auffassung, dass die Science-Fiction-Literatur zum Thema „Zeitreisen“ überwiegend auf einfachen begrifflichen Fehlern beruhe. Die in Anlehnung an die Allgemeine Relativitätstheorie konstruierten Vorgänge seien bestenfalls genauso „theoretisch möglich“ wie ein Gas, das sich von selbst in einer Ecke des Gefäßes versammelt. Um die Reisen in die Vergangenheit scheint es zu stehen wie mit einer Anfrage an Radio Jerewan; die Antwort lautet stets: „Im Prinzip ja, aber …“ Doch die Faszination dieser Idee wird weiterhin Stoff für die „Fiction“ liefern.

Die vorliegende Arbeit erörtert Ansätze für „Zeitmaschinen“, die in Einklang mit der modernen Physik stehen. Besprochen werden u. a. die Tachyonen-Hypothese, Tiplers rotierender Zylinder, der Gödel-Kosmos, der Anti-de-Sitter-Kosmos und die sogenannten „Wurmlöcher“. Zugleich sollen Ansätze vorgestellt werden (z. B. Eternalismus, Viele-Welten-Modell, Prinzip der konsistenten Geschichte), die Lösungsversuche für die Paradoxien von Vergangenheitsreisen bieten. Obwohl erstaunlicherweise die fundamentalen Gesetze der Physik (abgesehen von extrem seltenen und makroskopisch nicht in Erscheinung tretenden quantenmechanischen Effekten) bei einer Zeitumkehr nicht verletzt sind, scheint es in der Natur doch ein grundsätzliches Verbot von Vergangenheitsreisen zu geben. Der Physiker Dieter Zeh, dessen Position im Schlusskapitel der Arbeit näher beleuchtet wird, vertritt die Auffassung, dass die Science-Fiction-Literatur zum Thema „Zeitreisen“ überwiegend auf einfachen begrifflichen Fehlern beruhe. Die in Anlehnung an die Allgemeine Relativitätstheorie konstruierten Vorgänge seien bestenfalls genauso „theoretisch möglich“ wie ein Gas, das sich von selbst in einer Ecke des Gefäßes versammelt. Um die Reisen in die Vergangenheit scheint es zu stehen wie mit einer Anfrage an Radio Jerewan; die Antwort lautet stets: „Im Prinzip ja, aber …“ Doch die Faszination dieser Idee wird weiterhin Stoff für die „Fiction“ liefern.

Die vorliegende Arbeit erörtert Ansätze für „Zeitmaschinen“, die in Einklang mit der modernen Physik stehen. Besprochen werden u. a. die Tachyonen-Hypothese, Tiplers rotierender Zylinder, der Gödel-Kosmos, der Anti-de-Sitter-Kosmos und die sogenannten „Wurmlöcher“. Zugleich sollen Ansätze vorgestellt werden (z. B. Eternalismus, Viele-Welten-Modell, Prinzip der konsistenten Geschichte), die Lösungsversuche für die Paradoxien von Vergangenheitsreisen bieten. Obwohl erstaunlicherweise die fundamentalen Gesetze der Physik (abgesehen von extrem seltenen und makroskopisch nicht in Erscheinung tretenden quantenmechanischen Effekten) bei einer Zeitumkehr nicht verletzt sind, scheint es in der Natur doch ein grundsätzliches Verbot von Vergangenheitsreisen zu geben. Der Physiker Dieter Zeh, dessen Position im Schlusskapitel der Arbeit näher beleuchtet wird, vertritt die Auffassung, dass die Science-Fiction-Literatur zum Thema „Zeitreisen“ überwiegend auf einfachen begrifflichen Fehlern beruhe. Die in Anlehnung an die Allgemeine Relativitätstheorie konstruierten Vorgänge seien bestenfalls genauso „theoretisch möglich“ wie ein Gas, das sich von selbst in einer Ecke des Gefäßes versammelt. Um die Reisen in die Vergangenheit scheint es zu stehen wie mit einer Anfrage an Radio Jerewan; die Antwort lautet stets: „Im Prinzip ja, aber …“ Doch die Faszination dieser Idee wird weiterhin Stoff für die „Fiction“ liefern.:Vorwort 5 1 Was ist Zeit? 9 2 Der Zeitpfeil 15 3 Zeitreisen und Science-Fiction 19 4 Zeitreisen und die moderne Physik 23 4.1 Reisen in die Zukunft 23 4.2 Reisen in die Vergangenheit 27 4.2.1 Überlichtgeschwindigkeit 28 4.2.2 „Pathologische“ Raum-Zeiten 32 a) Rotierende Zylinder 32 b) Der Gödel-Kosmos 33 c) Der Anti-de-Sitter-Kosmos 34 d) Wurmlöcher 35 e) Kosmische Strings 40 5 Die Paradoxien von Vergangenheitsreisen 41 6 Closed time-like curves (CTC’s): Ein Gespräch mit Dieter Zeh 49 Literatur 53

Die vorliegende Arbeit erörtert Ansätze für „Zeitmaschinen“, die in Einklang mit der modernen Physik stehen. Besprochen werden u. a. die Tachyonen-Hypothese, Tiplers rotierender Zylinder, der Gödel-Kosmos, der Anti-de-Sitter-Kosmos und die sogenannten „Wurmlöcher“. Zugleich sollen Ansätze vorgestellt werden (z. B. Eternalismus, Viele-Welten-Modell, Prinzip der konsistenten Geschichte), die Lösungsversuche für die Paradoxien von Vergangenheitsreisen bieten. Obwohl erstaunlicherweise die fundamentalen Gesetze der Physik (abgesehen von extrem seltenen und makroskopisch nicht in Erscheinung tretenden quantenmechanischen Effekten) bei einer Zeitumkehr nicht verletzt sind, scheint es in der Natur doch ein grundsätzliches Verbot von Vergangenheitsreisen zu geben. Der Physiker Dieter Zeh, dessen Position im Schlusskapitel der Arbeit näher beleuchtet wird, vertritt die Auffassung, dass die Science-Fiction-Literatur zum Thema „Zeitreisen“ überwiegend auf einfachen begrifflichen Fehlern beruhe. Die in Anlehnung an die Allgemeine Relativitätstheorie konstruierten Vorgänge seien bestenfalls genauso „theoretisch möglich“ wie ein Gas, das sich von selbst in einer Ecke des Gefäßes versammelt. Um die Reisen in die Vergangenheit scheint es zu stehen wie mit einer Anfrage an Radio Jerewan; die Antwort lautet stets: „Im Prinzip ja, aber …“ Doch die Faszination dieser Idee wird weiterhin Stoff für die „Fiction“ liefern.:Vorwort 5 1 Was ist Zeit? 9 2 Der Zeitpfeil 15 3 Zeitreisen und Science-Fiction 19 4 Zeitreisen und die moderne Physik 23 4.1 Reisen in die Zukunft 23 4.2 Reisen in die Vergangenheit 27 4.2.1 Überlichtgeschwindigkeit 28 4.2.2 „Pathologische“ Raum-Zeiten 32 a) Rotierende Zylinder 32 b) Der Gödel-Kosmos 33 c) Der Anti-de-Sitter-Kosmos 34 d) Wurmlöcher 35 e) Kosmische Strings 40 5 Die Paradoxien von Vergangenheitsreisen 41 6 Closed time-like curves (CTC’s): Ein Gespräch mit Dieter Zeh 49 Literatur 53

<p>String theory is a unified framework for general relativity and quantum mechanics, thus being a theory of quantum gravity. In this thesis we discuss various aspects of quantum gravity for particular systems, having in common the existence of horizons. The main motivation is that one major challenge in theoretical physics today is in trying to understanding how time dependent backgrounds, with its resulting horizons and space-like singularities, should be described in a controlled way. One such system of particular importance is our own universe.</p><p>We begin by discussing the information puzzle in de Sitter space and consequences thereof. A typical time-scale is encountered, which we interpreted as setting the thermalization time for the system. Then the question of closed time-like curves is discussed in the combined setting where we have a rotating black hole in a Gödel-like universe. This gives a unified picture of what previously was considered as independent systems. The last three projects concerns $c=1$ matrix models and their applications. First in relation to the RR-charged two dimensional type 0A black hole. We calculate the ground state energy on both sides of the duality and find a perfect agreement. Finally, we relate the 0A model at self-dual radius to the topological string on the conifold. We find that an intriguing factorization of the theory previously observed for the topological string is also present in the 0A matrix model.</p>

String theory is a unified framework for general relativity and quantum mechanics, thus being a theory of quantum gravity. In this thesis we discuss various aspects of quantum gravity for particular systems, having in common the existence of horizons. The main motivation is that one major challenge in theoretical physics today is in trying to understanding how time dependent backgrounds, with its resulting horizons and space-like singularities, should be described in a controlled way. One such system of particular importance is our own universe. We begin by discussing the information puzzle in de Sitter space and consequences thereof. A typical time-scale is encountered, which we interpreted as setting the thermalization time for the system. Then the question of closed time-like curves is discussed in the combined setting where we have a rotating black hole in a Gödel-like universe. This gives a unified picture of what previously was considered as independent systems. The last three projects concerns $c=1$ matrix models and their applications. First in relation to the RR-charged two dimensional type 0A black hole. We calculate the ground state energy on both sides of the duality and find a perfect agreement. Finally, we relate the 0A model at self-dual radius to the topological string on the conifold. We find that an intriguing factorization of the theory previously observed for the topological string is also present in the 0A matrix model.