Neues Experiment lässt Zeit rückwärts laufen

Die Zeit lässt sich technisch sehr genau messen. Es gibt unzählige Uhren auf der Welt und alle messen das gleiche: nämlich, dass die Zeit immer in die gleiche Richtung läuft und das fast immer gleich schnell. Für einen Quantencomputer ist die Zeit aber vor kurzem rückwärtsgelaufen und zwar mehrfach. Aber wie kann das sein, wenn es gegen ein fundamentales Gesetz der Physik verstößt? Um das zu verstehen müssen wir uns die Zeit und das Konzept der Entropie mal etwas genauer anschauen und vielleicht noch kurz über Schrödingers Katze sprechen. Ich verspreche euch, in diesem Video gibt es den vollen Mindblow Faktor!

Dieses Video ist in meinem Breaking Lab-Team entstanden. Verantwortlich aus der Redaktion: Jan-Philip Kraayvanger, Tabea Desch, Jacob Beautemps; Editing: Jonathan Arndt, Neo Sanjuan Thiele, Sören Rensch, Lukas Loibl

00:00 Intro
00:37 Die Relativität der Zeit
01:47 Was ist Entropie?
04:11 Photonen reisen durch die Zeit
08:25 Das große ABER
09:42 Fazit

Quellen

Ich bin Jacob Beautemps und mache gerade meinen Doktor an der Universität zu Köln. Vor vier Jahren habe ich zusammen mit Philip Häusser diesen YouTube Kanal gegründet und seit 2018 stehe ich nun selbst vor der Kamera. In meiner Forschung an der Uni geht es um das Thema "What comprises a successful educational YouTube video?: the optimization of YouTube videos’ educational value through the analysis of viewer behavior and development via machine learning." Oder kurzgesagt: Wie lernt man auf YouTube und wie können wir das mit künstlicher Intelligenz optimieren. Dies fließt natürlich stark in meine YouTube Videos mit ein, denn hier geht es auch darum möglichst viel über Physik, Chemie, Technik und andere naturwissenschaftliche Themen zu lernen.

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[pokelucas]

Das neue Setup gibt mir ein bisschen Harald Lesch TerraX Vibes😅

[bernhard]

Super toll, und immer wieder interessant, dass du auch ohne diesen Bildzeitung ähnlichen Überschriften klarkommst! Einfache Verpackung super Inhalt, das sind deine Videos! Danke dafür!

[MatzeMaulwurf]

„Rewinding Protocol“ wäre der passende Name für Tenet II :)

[derfeuerhamster]

Erinnert mich irgendwie an den Film "Tenet"

[MrLikeAsatellite]

Die Geschichte mit der Katze hat sich Schrödinger übrigens ausgedacht um zu zeigen, wie blödsinnig die Annahme ist, dass überlagerte Quantenzustände real sind, "dann wäre die Katze ja gleichzeitig tot und lebendig".

[magnuslunzer]

Ein weiteres großes ABER ist, dass Entropie und Zeit zwar korrelieren, aber nicht unbedingt kausal zusammenhängen müssen. Ein System, bzw ein Behälter mit Gas, kann eine konstante Entropie haben, jedoch kann die Zeit weiter vorran schreiten. Da Entropie aber eigentlich nichts weiter als ein statistischer Effekt aus der makroskopischen Welt ist, ergibt dieses Konzept bei Quantenobjekten natürlich nur bedingt Sinn. Wenn sich zwei Gase mischen, muss sich ein einzelnes Gasteilchen nicht unbedingt im Raum verteilen, im Mittel tun das aber die allermeisten Teilchen. Es existiert auch die Möglichkeit, dass sich die Gase nicht mischen, indem einfach die verschiedenen Teilchen nicht zusammenstossen und sie nicht in den Bereich des jeweils anderen Gases fliegen. Dies ist aber so dermaßen unwahrscheinlich, dass es binnen kürzester Zeit eine Vermischung quasi geben MUSS. Und genau das ist Entropie.

[kevka]

Das Intro einfach rückwärts abgespielt, musste mich wegschmeißen vor lachen! 😂
Alleine dafür direkt ein like!

[johncena]

Während der Physik Klausur erinnere ich mich aber wie ich sie mit 0 Punkte herausbekommen werde aber nicht daran wie ich gelernt hab

[neutronenstern.]

3:05 Naja, könnte aber genauso gut sein, dass die Zeit immernoch vorwärts läuft, und der 3. Hauptsatz der Thermodynamik, welcher meines Wissens nach nur über Stochastik (also mit der Grundlage, dass sich Teilchen in einem System Statistisch verhalten) hergeleitet wurde hier nicht stimmt. Wenn diese Annahme in diesem Fall nicht richtig ist, bzw. durch Zufall bei geringer Teilchenanzahl sich ein Prozess umgekehrt (Thermodynamik macht generell nur Aussagen über sehr sehr große Teilchensysteme), dann könnte die Entropie schon kurzzeitig geringer werden, denke ich. Denn angenommen man hätte in einem System, welches Gedanklich mal in 3 untersysteme A, B, C unterteilt wird. In dem System sind 3 Teilchen. Wenn jetzt am Anfang alle 3Teilchen in dem einen untersystem A sind, und nun freigelassen werden, dann verhalten sie sich rein zufällig (für ein Ideales Gas, ansonsten gibt es natürlich abstoßungskräfte und anziehungskräfte je nach Abstand und Gasart). Das heißt die Wahrscheinlichkeit, dass nach 1Minute alle 3Teilchen in A sind, ist (1/3)^3=1/27. Die Wahrscheinlichkeit, dass alle 3Teilchen in B sind auch 1/27, und die Wahrscheinlichkeit, dass alle 3Teilchen in C sind, ist ebenfalls 1/27. Das heißt es ist möglich, auch wenn es unwahrscheinlich ist. Es kann sein, dass nach einer Minute ein Teilchen in A, ein Teilchen in B und eines in C ist, und nach 1Minute und 10Sekunden alle Teilchen in C sind. Das heißt innerhalb von diesen 10Sekunden gab es mal eine Zeit, in welcher die Entropie von alleine geringer wurde. Und das ist bei etwas größeren Systemen zwar wesentlich unwahrscheinlicher, aber es kann passieren. Es wäre doch absurd daraus zu schließen, dass hier mal kurz die Zeit rückwärts gelaufen ist, nur weil mal kurzzeitig die Entropie geringer wurde.

[marrykurie]

Vielleicht ist das jetzt eine dumme Frage, aber wie will man feststellen, ob der Zustand der Qbits ursprünglich ist, wenn man nicht weiß, wie der war? Das habe ich nicht ganz verstanden.

[sylvira]

Das ist mir entweder zu hoch, oder es ergibt keinen Sinn. Ich verstehe deinen Punkt nicht. Wenn ich etwas an einen punkt zurücksetze, läuft doch die zeit nicht rückwärts. "Ich brauche eine Zeit lang, um den ursprünglichen Punkt zu erreichen" wie kann das rückwärts sein? - ich bewege es von Punkt A nach Punkt B, und dann zurück nach A. Ich reise ja auch nicht rückwärts in der Zeit, wenn ich nach meiner Arbeit wieder nach Hause fahre. (Ich weiß, blödes Beispiel und eigentlich unpassend) Macht aber deutlich das ein Rückweg keine Rückwärts-Zeit ist. Wie lange hat das QBit denn gebraucht um in den Ursprung zurückzukehren? -30 Sekunden? Das geht doch nicht. Wie alt war das QBit denn nach dem Experiment? -und wie kann ich dann etwas beobachten, das in der Zeit zurück geht? Dann müsste ich das Experiment ja vergessen, weil es nie statt gefunden hat, da dass QBit seinen zustand wiederhergestellt hat und damit noch nicht verändert hat. Da sind so viele Knackpunkte die ich gar nicht aufzählen kann. Aber etwas nachzuweisen, das nicht passiert ist, weil der Ausgang wieder hergestellt wurde, und damit die Änderungen nicht mehr vorhanden waren/sind/sein werden, erschließt sich mir nicht. Diesmal leider echt schlecht erklärt, da es absolut unverständlich und nicht nachvollziehbar war.

[chris-lkml]

Sehr spannend. Ich guck deinen Kanal in letzter zeit eher selten. Grund ist oft das du weniger in Themen einsteigst und mehr (wertvolle und gut gemachte) erstinfos bietest.
Hier setzt du entweder wissen voraus oder erklärst es separat. Als ITlerin die mit der Thermodynamik firm ist, war es ein klacks für mich, aber ja: bitte mehr so Videos

[RikdieMuetze]

@Breaking Lab Ab 8:24 Warum dann nicht die Masse in einer Suppe oder einem Strom aus Teilchen mit schicken. So das Die Masse Mitgerissen wird und Komplett aus Teilchen umgeben ist die sozusagen in der Zeit reisen können. Sollte es dann nicht möglich sein das Bereich der eigentlich nicht zeitreisen kann einfach mitgeschickt wird bzw zurück geschickt. Entweder erfand man dadurch Teleportation und/oder auch Zeitreisen ;)

[Drakonaa]

Ich stehe mit der Erklärung bisschen auf Kriegsfuß. Wenn ich das alles richtig verstanden habe (es ist früh am morgen und ich noch im Halbschlaf also korrigiert mich gern), gehen die Photonen nicht von allein in den Ausgangszustand zurück, sondern man muss von außen auf sie einwirken. Daher würde ich davon ausgehen, dass die Entropie doch größer wird, nur eben an anderer Stelle.
Vergleicht das mal mit Zimmer aufräumen. Dadurch wird das Zimmer geordneter und die Entropie sinkt für es. Das heißt aber nicht, dass die Zeit rückwärts gelaufen ist, die Entropie hat sich beispielsweise durch die Energieumwandlung erhöht die ich fürs Aufräumen aufbringen musste oder durch die Vermischung der Luft im Raum usw. Oder die Bildung von Kristallen, die per se auch eine Verringerung der Unordnung bei der Anordnung der Atome ist.
Also an sich ist das Experiment praktisch, wenn es die Fehleranfälligkeit des Systems verringern oder zumindest verifizieren kann, aber ob das tatsächlich ein Effekt der Zeit ist bezweifle ich

[doktorhopfenmachers]

ICh freu mich so, dass es noch Kanäle gibt, die unterhaltsam und nahrhaft sind <3.

[crizee]

Mach deine Videos so wie Du Sie am besten hältst, denn was du für richtig hältst wird auch deine Community für richtig halten. Liebe geht raus❤

[sarahnachtrose]

Wenn das Experiment wirklich zurück durch die Zeit gewesen wäre, hätten die Forscher bereits das Ergebnis messen können bevor sie das Experiment starteten. (Und wenn es nur Millisekunden gewesen wären).
Das ist eine reine Definitionssache. Nur weil man Zeit über die Entropie definiert heißt dass nicht, dass die Zeit auch wirklich rückwärts läuft wenn die Entropie abnimmt. Schon gar nicht auf der Quantenebene!

[Simon-cztx]

Kann laut der Thermodynamik nicht die Entropie in einem geschlossenen adiabaten System unter Zufuhr von Arbeit wieder abnehmen ? Z.B das abkühlen von Systemen dabei nimmt die Entropie doch ab ?

[magnuslunzer]

Die Heisenbergsche Unschärferelation gibt ja nicht nur das Verhältnis von ΔxΔp an, sondern auch von ΔEΔt. Man kann also niemals exakt die Zeit und niemals exakt die Energie bestimmen. Das mittelt sich aber alles im makroskopischen Bereich weg. E und t sind also ausschliesslich positiv

[apolloshan]

Das können einige meiner Arbeitskollegen ganz gut. Wenn sie noch langsamer arbeiten würden, würde die Zeit auch rückwärts laufen.