Durch die Zeit reisen zu können, ist ein uralter Traum der Menschheit – und eine beliebtes Motiv in der Science Fiction. Aber sind Zeitreisen mehr als ein fantastisches Hirngespinst?

Dazu hat die moderne Physik einiges zu sagen: Aktuelle Theorien zeigen nicht nur Möglichkeiten auf, wie wir in die Zukunft reisen könnten. Sie enthüllen sogar, dass viele von uns regelmäßig kleine Zeitreisen unternehmen – wenn auch in so geringem Ausmaß, dass es niemandem auffällt.

Mit Reisen in die Vergangenheit sieht es ganz anders aus. Welche Erklärungen es dafür gibt, was Zeit überhaupt ist und was Albert Einstein mit alldem zutun hat, diskutieren Tanja Traxler und David Rennert in der aktuellen Folge von "Rätsel der Wissenschaft".

Wie sind Zeitreisen möglich?

"Rätsel der Wissenschaft" ist der STANDARD-Podcast über die großen Fragen der Menschheit. Wir erkunden den Ursprung des Lebens, die Chancen der Gentechnik, die Möglichkeit von Zeitreisen und die Erschließung des Weltraums. Und zwar so, dass es jeder und jede versteht. Dazu recherchieren die Jounalist:innen der STANDARD-Redaktion die jüngsten Erkenntnisse aus der Forschung, sprechen mit den Expert:innen aus der Wissenschaftsszene und sehen sich aktuelle Experimente an. Neue Folgen erscheinen immer mittwochs auf derStandard.at, Spotify, Apple Podcasts und überall, wo es Podcasts gibt.

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70 Jahre nach der Gründung des Europäischen Kernforschungszentrums (Cern) bei Genf ist die Teilchenphysik um viele Entdeckungen reicher. Doch an großen Rätseln mangelt es weiterhin nicht. Dazu zählt etwa die Frage, wo die ganze Antimaterie geblieben ist. Denn von jedem bekannten Teilchen gibt es auch ein Antiteilchen. Beim Urknall ist dem Standardmodell der Teilchenphysik zufolge gleich viel Materie wie Antimaterie entstanden – und diese hätte sich gegenseitig auslöschen müssen. Warum ist das nicht passiert?

Auch das dunkle Universum hält Physikerinnen und Kosmologen auf Trab. Alles, was wir im Kosmos sehen können, macht gerade einmal fünf Prozent von dem aus, was tatsächlich da ist. Und die übrigen 95 Prozent, die nur indirekt beobachtbar sind, bestehen aus zwei rätselhaften Größen: der "Dunklen Energie” und der "Dunklen Materie". Was hat es damit auf sich?

Wie Forscherinnen und Forscher am Cern diesen großen Fragen nachgehen, wie es um die Pläne für einen noch größeren Teilchenbeschleuniger steht und was Wissenschaft und Kunst voneinander lernen können, besprechen Tanja Traxler und David Rennert mit der Cern-Generaldirektorin Fabiola Gianotti in dieser live aufgezeichneten Folge von "Rätsel der Wissenschaft". Gianotti war im Rahmen der Langen Nacht der Forschung auf Einladung der Akademie der Wissenschaften und des Wissenschaftsministeriums in Wien zu Gast. Das Gespräch wurde auf Englisch geführt.

Woraus besteht das Universum?

Was passiert, wenn wir sterben? So grundlegend diese Frage ist, so schwierig ist es, eindeutige Antworten darauf zu finden. Viele Faktoren beeinflussen, wie Menschen sterben und wie der Tod subjektiv erlebt wird. Diese Vorgänge wissenschaftlich zu erforschen ist aber alles andere als einfach. Physiologische Untersuchungen zum Vorgang des Todes bringen schwerwiegende ethische Fragen mit sich. Und Erfahrungsberichte von reanimierten Patienten liegen zwar zahlreich vor, stammen aber eben von Überlebenden. Wie aussagekräftig sind sie? 

In den vergangen Jahren konnte die Hirnforschung erstaunliche Einblicke in die neurologischen Prozesse des Todes gewinnen. So konnte die elektrochemische Entladungswelle, die das Gehirn Sterbender durchflutet, detailliert beobachtet werden. Dabei zeigte sich, dass dieser Vorgang, anders als lange angenommen, nicht unumkehrbar ist. Außerdem wiesen Forschende nach, dass die Hirnaktivität bei Sterbenden rapide ansteigen kann. Das könnte wiederum für Nahtoderfahrungen verantwortlich sein.

Welche Funktionen haben diese Vorgänge? Sind Nahtoderfahrungen Teil eines neuronalen Notfallprogramms? Und was bedeutet das für die Reanimationsmedizin? Darüber sprechen David Rennert und Tanja Traxler mit dem Neurologen Jens Dreier (Charité Berlin) in der neuen Folge des STANDARD-Podcasts "Rätsel der Wissenschaft".

Was passiert im Gehirn, wenn man stirbt?

Lange dominierten sie die Tundren des Nordens, dann verschwanden die Mammuts nach und nach von der Bildfläche. Vor etwa 3700 starben die letzten Vertreter der Eiszeitgiganten, nur Funde von Mammut-Überresten bei Bauarbeiten oder in auftauenden Böden zeugen noch von der Existenz dieser majestätischen Tiere. Forschende träumen seit langem davon, Mammuts und andere ausgestorbene Tierarten von Toten zurückzuholen. Bislang scheiterte das aber vor allem an geeignetem biologischen Material dieser Spezies, das sich etwa zum Klonen eignen könnte.

Das Forschungsteam eines US-amerikanischen Genetik-Startups will einen anderen Weg gehen: Der Plan ist, die wichtigsten Mammutgene in Elefanten einzuschleusen und auf diese Weise Mammut-Elefanten-Hybride zu erschaffen, die den eiszeitlichen Tieren zumindest sehr ähnlich sein sollen. Das ambitionierte Ziel ist, bis 2028 den ersten "Mammufanten" auf die Welt zu bringen. Wie genau könnte das funktionieren? Wäre es überhaupt sinnvoll, Mammut-ähnliche Tiere in unsere heutige Welt zu bringen? Und welche ethischen Fragen drängen sich bei diesem Projekt auf? Das besprechen David Rennert und Tanja Traxler in der neuen Folge des STANDARD-Podcasts "Rätsel der Wissenschaft.

Können wir bald Mammuts klonen?

Mehr als 5500 Planeten, die um ferne Sterne kreisen, haben Forschende in den vergangen Jahrzehnten entdeckt. Wie viele von ihnen Begleiter haben, ist unklar: Noch nie wurde ein Exomond zweifelsfrei nachgewiesen. Fachleute gehen davon aus, dass es im Universum nur so von Monden wimmelt. Denn in unserem Sonnensystem sind sie alles andere als selten – nur die innersten beiden Planeten, Merkur und Venus, haben keine Trabanten. Der aktuelle Rekordhalter Saturn kommt hingegen nach derzeitigem Forschungsstand auf 146 Begleiter. Monde von Exoplaneten aufzuspüren, ist enorm schwierig. Neue Instrumente und ausgefeilte Suchmethoden könnten aber bald erste Erfolge bringen.

Die Entdeckung fernen Trabanten wäre nicht nur spannend, um mehr über die Bedingungen bei fernen Planetensystemen zu erfahren. Sie könnten auch die Chancen für die Existenz von außerirdischem Leben drastisch erhöhen: Im Sonnensystem sind Monde die aussichtsreichsten Orte für die Suche nach Leben, abgesehen vom Mars. Der Jupitermond Europa und der Saturnmond Enceladus beherbergen zum Beispiel unter dicken Eiskrusten Ozeane aus flüssigem Wasser, theoretisch könnte es dort Bedingungen geben, die Leben ermöglichen. Auch der exotische Saturnmond Titan ist ein spannender Kandidat.

Der Nachweis von Monden um Exoplaneten wäre ein weiterer Meilenstein bei der Erforschung des Universums. Wie die Chancen dafür stehen, was wir davon lernen könnten und wie wichtig Monde auch für Leben auf Planeten sein könnten, beschäftigt David Rennert und Tanja Traxler in der neuen Folge des STANDARD-Podcasts Rätsel der Wissenschaft. Sie sprechen mit den beiden Exoplanetenforscherinnen Lisa Kaltenegger von der Cornell University in Ithaca, New York, und Lena Noack von der Freien Universität Berlin.

Wie können wir Exomonde entdecken?

Gibt es das Nichts? Ist Leere real? Was ist das Vakuum? Diese Fragen beschäftigen Gelehrte seit Jahrtausenden. Die Suche nach Antworten hat nicht nur zu erbitterten philosophischen Debatten und religiösen Verwerfungen geführt, sondern auch zu zahlreichen praktischen Anwendungen: Wir verdanken ihnen etwa Staubsauger und Vakuumkammern für präzise Industrieprozesse, Raumfahrt und wissenschaftliche Experimente. Rätselhaft bleibt das Vakuum aber bis heute.

Auch in der modernen Physik spielt das Vakuum keine unwichtige Rolle. Einerseits sind leistungsstarke Vakuumkammern für Hochpräzisionsmessungen in unterschiedlichen Bereichen unverzichtbar. Anderseits knüpfen sich an den leeren Raum zahlreiche offene Forschungsfragen: In der Quantenfeldtheorie stellte man fest, dass Quantenvakuumfluktuationen auch die Leere erfüllen. Und auch der leere Raum im Kosmos wirft Fragen auf, wenn es etwa um die rätselhafte Dunkle Energie geht, die für die beschleunigte Expansion des Universums verantwortlich ist. Was hat es also mit dem Nichts auf sich? Darüber sprechen Tanja Traxler und David Rennert in der neuen Folge des STANDARD-Podcasts Rätsel der Wissenschaft.

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