Woher wir kommen

Meistens sind wir so sehr gefangen im Alltag, dass wir gar nicht merken, wie unglaublich eigentlich jeder Tag und jeder gelebte Moment ist. Wir nehmen alles so selbstverständlich hin, stehen morgens auf, frühstücken, fahren zur Arbeit etc. und bewegen uns dabei durch eine Welt, die – wenn wir uns die Zeit nehmen, in Ruhe darüber nachzudenken – eigentlich alles andere als selbstverständlich ist.

Eine komplexe, interdisziplinäre Frage
Die Frage danach, woher diese Welt und wir selbst kommen, ist, wie wir mittlerweile erahnen können, extrem komplex. Unter’m Strich müssen wir feststellen, dass wir nur einen kleinen Bruchteil davon verstanden haben, wie es dazu kommen konnte, dass ein sich seiner selbst bewusster Mensch auf dieser Erde existiert, seine Umgebung wahrnimmt und aktiv gestaltet.

Meines Erachtens gibt es auf die Frage "Woher kommen wir?" fünf verschiedene Verständnisebenen:

  • die kosmologische Ebene: Ursprung des Universums
  • die physikalische Ebene: Ursprung der Materie und Kräfte
  • die chemische Ebene: Ursprung der Elementvielfalt
  • die biologische Ebene: Ursprung von Leben
  • die kognitive Ebene: Ursprung einer sich selbst bewussten Lebensform

Zu den ersten dreien möchte ich hier und jetzt etwas sagen und zu den letzten beiden sind Experten eingeladen etwas beizusteuern – z.B. über die Kommentarfunktion. Meine Anmerkungen müssen bruchstückhaft ausfallen, aber ich verlinke auf mein Weblexikon zum Vertiefen von Themen und gerne können wir hier offen Gebliebenes diskutieren.

Wo der Kosmos herkommt
Die stoffliche Welt, die uns umgibt, musste zunächst eine "Bühne" haben, auf der alles geschieht, nämlich Raum und Zeit. Nach dem, was wir heute in der modernen Kosmologie zu wissen glauben, wurde das Universum selbst vor 13,7 Milliarden Jahren im Urknall (Blog post "Der Urknall – 5 Gründe daran zu glauben") geboren. Allein das ist, finde ich, eine Erkenntnis ungeheurer Tragweite: Der Kosmos war nicht schon immer da, sondern "er kam auf die Welt, wie ein Menschenkind". Noch vor 100 Jahren dachte man, dass das Universum statisch sei: "Es war schon immer da, und es wird auch ewig da bleiben." Von wegen. Diese Weltengeburt wird durch mehrere voneinander unabhängige, astronomische Beobachtungen gestützt: die kosmische Hintergrundstrahlung, die großräumige Verteilung und Bewegung der Galaxien, die Verteilung der leichtesten, chemischen Elemente und entfernte Explosionen von bestimmten Sternen.

Es bleibt festzuhalten, dass diese Befunde nur belegen, dass das Universum vor endlicher Zeit in einem räumlich kleinen und heißen Zustand begann. Unklar ist bis heute, ob dieser Zustand im Prinzip unendlich klein war – die Urknallsingularität, wie wir mit der Allgemeinen Relativitätstheorie folgern müssten – oder doch von endlicher, räumlicher Ausdehnung. Und über das "Davor" wird erst recht keine Aussage gemacht. Dazu gibt es eine Reihe physikalischer Modelle (im Rahmen der Quantenkosmologie Hawkings, der Stringtheorie oder auch der Loop-Quantengravitation), aber die Forscher können sie (noch) nicht testen, so dass man sie als Spekulation bezeichnen muss.

Fakt ist: Der Kosmos ist da. Außerdem entwickelt er sich, insbesondere auch das, was sich darin befindet: die Materie. Interessanterweise haben Kosmos, Raum, Zeit und Materie sehr viel miteinander zu tun und können nicht unabhängig voneinander betrachtet werden, wie uns Albert Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie lehrt: Die kosmische Bühne entwickelt sich so, wie wir es beobachten aufgrund der darin befindlichen Energie und Materie – und in einer komplizierten, nicht linearen Rückwirkung darauf, verhalten sich Energie und Materie im Universum so, wie es die Dynamik der kosmische Bühne diktiert.

Der Stoff, aus dem der Kosmos ist
Das Universum ist nichts ohne das Materielle darin. Um zu erklären, woher die Materie kommt, muss man verstehen, was mit Materie und mit den Kräften, die die Materie zusammenhalten, geschehen, wenn sich die Umgebungstemperatur ändert. Denn kurz nach dem Urknall war das Milieu unvorstellbar heiß, ca. 10^32 Grad (Planck-Temperatur), und es kühlte sich durch die Ausdehnung des Universums rapide ab. Schon knapp 400.000 Jahre nach dem Urknall war der Kosmos durchschnittlich nur 3000 Grad "heiß".

Die Materie und die Kräfte haben schon während der drei ersten kosmischen Minuten einiges durchgemacht. Wir kennen auf der Erde vier fundamentale Naturkräfte in der Physik: die Schwerkraft, die elektromagnetische, die schwache und die starke Kraft. Sie haben unterschiedliche Reichweiten, betreffen unterschiedliche Teilchen (je nach ihrer Ladung) und bewirken damit auch ganz unterschiedliche Effekte. So hält uns die Schwerkraft, die zwischen Massen wirkt, am Erdboden. Die elektromagnetische Kraft hält unseren Körper zusammen und verhindert, dass wir durch den Erdboden in den Erdmittelpunkt fallen. Die schwache Kraft verhindert, dass die Teilchen in unserem Körper zerfallen, sonst würden wir regelrecht zerfließen. Und die starke Kraft hält die Teilchen in den Atomkernen unseres Körpers zusammen. Alles paletti, dank raffiniert ausgeklügelter Kräftewirkungen.

Aber die Gesetze der modernen Teilchenphysik besagen, dass wir besondere Verhältnisse, insbesondere eine besondere Umgebungstemperatur haben. Steigt die Temperatur, so verändern sich die vier Naturkräfte. Sie "verschmelzen" und verändern dabei ihren Charakter. Eine erste Verschmelzungsstufe ist die sog. elektroschwache Kraft, bei der elektromagnetische und schwache Kraft "zusammenwachsen". Sie werden damit ununterscheidbar. Dass das nicht ein bloßes Hirngespinst ist, wurde per Experiment bestätigt. Denn in der elektroschwachen Theorie treten neue Teilchen auf, die tatsächlich am Teilchenbeschleuniger am CERN entdeckt wurde. Dafür gab’s auch einen Nobelpreis für Physik. Also keine schlechte Idee, dieser Verschmelzungsansatz.

Deshalb gehen diese Bestrebungen, die der Physiker mit "Vereinheitlichung der Kräfte" bezeichnet, mittlerweile weiter – auch in vollkommenes Neuland, das bislang nicht experimentell zugänglich ist. Das Tolle daran ist, dass diese Theorien uns etwas über die allerfrühesten Phasen kosmischer Entwicklung verraten. Sie besagen z.B., dass schon 10^-36 Sekunden nach dem Urknall die ersten superschweren Teilchen entstanden sein sollen. Wir reden hier nicht von Atomen, sondern von "Vorläuferteilchen", die, wie die theoretische Teilchenphysik offen legt, nötig sind, um den Ursprung der chemischen Elemente und Atome ableiten zu können. Längst ist nicht alles klar, was sich so früh nach dem Urknall genau abgespielt hatte, aber die Lehrmeinung favorisiert extrem schwere Teilchen, genannt Leptoquarks, die in dieser sehr frühen Epoche, der sog. GUT-Ära, entstanden sein sollen. GUT steht für Große Vereinheitliche Theorien (engl. Grand Unified Theories) und stellt eine Theorie dar, in der elektromagnetische, schwache und starke Kraft zu einer einzigen Kraft, genannt X-Kraft, verschmolzen sein sollen. In der GUT-Ära herrschen also nur X-Kraft und Gravitation.
Die schweren Leptoquarks sollen am Ende der GUT-Epoche in Materie und Antimaterie – also gewöhnliche Quarks und Leptonen – zerfallen sein. Dieser Zerfall geschah asymmetrisch zugunsten der Materie. Wir beobachten ja, dass es kaum Antimaterie um uns herum und im Kosmos gibt. Dieses Missverhältnis, dem wir unsere Existenz verdanken, hatte vermutlich seinen Anfang in der GUT-Epoche genommen *).

So entstanden also Quarks und Leptonen als elementare Bausteine der Materie, die sich danach – nachdem der Kosmos noch weiter abgekühlt war – zu Teilchen zusammenfügten. Drei Quarks bilden die Baryonen, z.B. Proton und Neutron. Zwei Quarks fügen sich zu einem Meson zusammen, z.B. dem Pion. Die Baryonen fanden sich wiederum zusammen, um z.B. Atomkerne wie Wasserstoff oder Helium zu bilden. Und die Leptonen, dazu gehören Elektronen, Positronen, Myonen, Neutrinos u.a. blieben frei oder wurden eingefangen. So bildeten sich drei Minuten nach dem Urknall die leichtesten neutralen Atome mit einem elektrisch positiv geladenen Atomkern, der aus Protonen und Neutronen besteht, sowie einer elektrisch negativ geladenen Hülle aus Elektronen. In der Fachsprache sprechen die Kosmologen von primordialer Nukleosynthese, der Entstehung von Atomkernen kurz nach dem Urknall. In dieser Epoche entstanden die bis heute am häufigsten vertretenen Elemente im Kosmos: Wasserstoff (75%) und Helium (25%) – alle anderen Elemente sind gewissermaßen kosmische Spurenelemente.

Erst mit der Entstehung der ersten neutralen Atome war auch der Weg frei, dass die darin enthaltene Wärmestrahlung, die zuvor noch in der elektrisch geladenen Ursuppe gefangen war, frei wurde. Sie machte sich auf den Weg in den sich ausdehnenden Kosmos und heute beobachten wir sie noch – infolge der kosmischen Ausdehnung stark abgekühlt bei nur knapp drei Kelvin – als kosmische Hintergrundstrahlung.

Die Gravitation übernimmt das Ruder
Nach all dieser Kern- und Teilchenphysik kam dann endlich die Astrophysik ins Spiel. Denn die fein verteilte Materie aus leichten chemischen Elementen, im Wesentlichen Wasserstoff und Helium, wurde nun von der Gravitation "massiert". Die schwächste aller vier Naturkräfte dominierte seither das weitere Schicksal des Universums und schuf Strukturen: Klumpen, die zu Sternen wurden; Sternansammlungen, die zu Galaxien wurden; und Galaxienansammlungen, die zu Galaxienhaufen und Galaxiensuperhaufen wurden, den größten gebundenen Systemen im Kosmos.

Sterne sind für den kosmischen Materiehaushalt ganz wichtig, denn erst sie bildeten die schwereren, chemischen Elemente in ihrem Innern über die Fusion von leichten Atomkernen. Ohne Sterne, kein breitgefächerter Element-Cocktail. Nicht einmal Wasser wäre in die Welt gekommen, da zum Wasserstoff (H) der Sauerstoff (O) fehlte. Den Stoff, den wir atmen, stellten erst die Sterne her – und das in einer Zeit von wenigen hundert Millionen Jahren nach dem Urknall. Im Unterschied zur oben erwähnten primordialen Nukleosynthese, reden die Astrophysiker hier von der stellaren Nukleosynthese, und meinen damit die Elemententstehung in Inneren von Sternen.

Um Elemente schwerer als Eisen herzustellen mussten massereiche Sterne sterben, denn erst die heißen Explosionsfronten der Supernovae (Typ II), ermöglichen Kernreaktionen, um Gold, Blei & Co. entstehen zu lassen. Diese dritte Form der Nukleosynthese heißt daher explosive Nukleosynthese.
Und auch hier sei betont, dass bei weitem nicht alles klar ist: Ursprung der gewöhnlichen Materie schön und gut; aber das macht im lokalen Universum nur 4% aus. Der große Rest steckt in rätselhaften dunklen Formen, Dunkler Materie und Dunkler Energie, deren Vorkommen indirekt messbar ist, deren Natur aber nicht bekannt ist. Wir neigen zum Prahlen mit unserer modernen Wissensgesellschaft, aber 96% des kosmischen Energiebudgets sind nicht verstanden.

Der Weg ins Sonnensystem und zu Leben
Die unbelebte Materie fand also ihren Weg in den Kosmos, und es dauerte ein paar Milliarden Jahre, bis die chemische Elementvielfalt vorhanden war, um der Materie Leben einzuhauchen. Vor 4,5 Milliarden Jahre entstand unser Sonnensystem: ein riesiger, leuchtender Wasserstoff-Gasball, der von einer kalten, "staubigen" Materiescheibe umkreist wurde. In der Scheibe bildeten sich die Planeten (wie genau, auch das noch eine Herausforderung an die Naturwissenschaften) und schließlich die Erde.

Auf diesem unbelebten Planet geschah etwas für uns bislang Einzigartiges, das Wunder des Lebens, über das ich mich mangels Sachkenntnis leider nicht auslassen kann. Offenbar muss es dafür bestimmte Voraussetzungen geben, denn bei den anderen Planeten und Monden des Sonnensystems fanden wir bislang kein Leben. Ein Puzzleteil im Verständnis dieser Vorgänge stellt sicher das Miller-Urey-Experiment aus dem Jahr 1953 dar, bei dem die Bausteine des Lebens (Aminosäuren) in einer einfachen Modellatmosphäre für die Erde erschaffen werden konnten.

Aber zu Leben gehört mehr als nur ein paar organische Bausteine. Ein weiteres Puzzlestück dürfte die Kohlenstoff-Chemie sein, nämlich dass irdisches Leben auf dem kosmisch recht häufig vorkommenden und vierbindigen Element Kohlenstoff basiert. Allein die Chemie dieses Elements erklärt schon einiges der beobachteten Vielfalt und Reaktionsverhaltens des kohlenstoffbasierten Lebens.

Aber Leben ist nicht gleich Leben. Einigen Lebensformen, nämlich uns Menschen, gelang es sogar, sich ihrer selbst gewahr zu werden – eine Fähigkeit, die der gemeinen Alge oder Amöbe verwehrt blieb. Dank unserer Erinnerungsfähigkeit können wir lernen und planen; dank unserer Fähigkeit soziale Netzwerke zu bilden können wir kooperieren und eine Schwarmintelligenz ausbilden, die die Leistungsfähigkeit eines Individuums um ein Vielfaches übertrifft. Eine wissenschaftliche Beschreibung dieser Sachverhalte geht natürlich weit über die Physik hinaus.

Nichts ist selbstverständlich
Aufstehen, sich ernähren, sich durch die Welt bewegen, interagieren, gestalten, verstehen – für uns sind das banale Automatismen geworden, was sie eigentlich nicht sind. Dieses Handeln und dieses Leben in Zyklen ist eine Konsequenz einer faszinierenden, kosmischen Geschichte vom Werden und Vergehen.

Unsere wissenschaftliche Arbeit hat schon so manches Geheimnis der Natur gelüftet und doch dürfen wir uns nicht der Versuchung hingeben zu glauben, schon alles verstanden zu haben – im Gegenteil. Nichts ist in diesem Zusammenhang treffender als die Sokratische Einsicht "Ich weiß, dass ich nichts weiß." Aber erstaunlich weit gediehen ist unser Verständnis schon; weit genug, um uns einen Eindruck zu geben, dass wir in einer wundersamen, raffinierten Welt voller Schönheiten leben, die es zu entdecken und zu bestaunen gilt.

*) Hinweis auf "Sterne und Weltraum", Oktoberheft 2011, Artikel "Das Rätsel der Antimaterie" von Peter Fierlinger

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Die Astronomie ist faszinierend und schön – und wichtig. Diese interdisziplinäre Naturwissenschaft finde ich so spannend, dass ich sie zu meinem Beruf gemacht habe. Ich bin promovierter Astrophysiker und befasse mich in meiner Forschungsarbeit vor allem mit Schwarzen Löchern und Allgemeiner Relativitätstheorie. Aktuell bin ich der Scientific Manager im Exzellenzcluster Universe der Technischen Universität München. In dieser Tätigkeit im Forschungsmanagement koordiniere ich die interdisziplinäre, physikalische Forschung in einem Institut mit dem Ziel, Ursprung und Entwicklung des Universums als Ganzes zu verstehen. Besonders wichtig war mir schon immer eine Vermittlung der astronomischen Erkenntnisse an eine breite Öffentlichkeit. Es macht einfach Spaß, die Faszination am Sternenhimmel und an den vielen erstaunlichen Dinge, die da oben geschehen, zu teilen. Daher schreibe ich Artikel (print, online) und Bücher, halte öffentliche Vorträge, besuche Schulen und veranstalte Lehrerfortbildungen zur Astronomie, Kosmologie und Relativitätstheorie. Ich schätze es sehr, in meinem Blog "Einsteins Kosmos" in den KosmoLogs auf aktuelle Ereignisse reagieren oder auch einfach meine Meinung abgeben zu können. Andreas Müller

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  1. Möglichkeit

    Toller Text, danke!

    Es ist uns *möglich* zu fragen, warum überhaupt irgendetwas ist und nicht vielmehr nichts (Augustinus, Leibniz, Thomas von Aquin, Heidegger usw.). Die Frage drängt sich nicht auf, sie ist auch nicht unabweisbar, aber sie liegt doch nahe, und auf jeden Fall kann man sie stellen.

    Naturwissenschaftliches Erklären führt Phänomene auf vorherige Phänomene zurück: Nichts kommt von nichts, alles hat seinen zureichenden Grund. Dieses Zurückfragen endet in (oder “kurz vor”) der Singularität; ich halte den “Urknall” nicht (ontologisch) für ein Ereignis, sondern (epistemisch) für die Grenze des heutigen physikalischen Standardmodells. Das Erklären von etwas durch etwas endet hier; und in diesem Sinne enden (bzw. beginnen) hier auch Zeit und Raum.

    Die Frage nach dem Ganzen, nach Allem, “nach dem Sein”, ist keine physikalische Frage, sondern eine philosophische Frage: wegen der Voraussetzungen, die man schon machen muss, wenn man überhaupt mit Physik beginnt (z.B. Realismus, Zeit, Begriffe/Denken usw.) und weil die Physik sich auf das Beobachtbare beschränkt, also auf das, was bereits ist; darin liegt ihr Erklärungsprinzip, ihre Denkform.

    Das Problem wird dadurch verschärft, dass eigentlich nichts Bestimmtes, was da ist, den Eindruck macht, unbedingt da sein zu müssen: es ist lange nicht da, dann kurz da, und dann schon wieder nicht mehr da. Was soll das?

    Die Frage nach dem Kosmos spiegelt sich in der Frage: Warum bin ich da? Oder auch so: Warum war es von Anbeginn der Zeit bzw. vor aller Zeit möglich, dass es mich einmal geben würde? (Denn das was wirklich ist, war vorher möglich.) Wie wollen wir die Wirklichkeit dieser Möglichkeit vor aller Zeit denken?

    Man *kann* Wirklichkeit als Verwirklichung einer umfassenden Möglichkeit sehen; diese Möglichkeit heißt Sein; man kann die existierende Welt in der Perspektive dieses Seins sehen, das noch Möglichkeiten in sich birgt. In diese Perspektive kann man auch das Leben und das Bewusstsein mit hinein nehmen; weil sich nur lebenden, bewussten Wesen überhaupt der Kosmos als Kosmos “zeigt”, erscheint das sinnvoll und geboten. Auch mein Sein verwirklicht in der Wahrnehmung der Welt aus meiner Perspektive demnach Möglichkeiten des Seins.

    Und ich muss denken, dass das was je wirklich war, nicht mehr ungeschehen gemacht werden kann: die vergangene Wirklichkeit bleibt *als vergangene Wirklichkeit* eben doch wirklich, sie wird nicht von der Zeit zunichte gemacht. (Sonst hätten wir uns die Kosmologie nur ausgedacht.) Die gelebte und erkannte Wirklichkeit bleibt, ihr kommt Gültigkeit zu. Die Einsicht in die Irrtumsanfälligkeit unseres Denkens verstärkt nur den Wirklichkeitsbegriff und die Wahrheitssuche, hebelt diese nicht (z.B. konstruktivistisch) aus.

    Es ist nicht falsch zu sagen, dass die Welt auch auf diesen Moment genau hier und jetzt, in dem ich hier sitze und Gedanken aufschreibe, zugelaufen ist, und sich von diesem Augenblick her weiter verwirklichen wird.

    Die Unzeitlichkeit des Jetzt des unmittelbaren Erlebens (welches auch die Voraussetzung jedes Beobachtens ist) spiegelt die Unzeitlichkeit der gesamten geschichtlich verwirklichten Wirklichkeit, welche die Zeit umfasst (Zeitstrahl) – und beide ermöglichen sich gegenseitig (dialektisch): doppelte Ewigkeit (als Unzeitlichkeit verstanden, vgl. Wittgenstein)

    Mit dem Sein als Wirklichkeit und Möglichkeit bin ich notwendig immer in Kontakt, wenn ich überhaupt mit irgendetwas Wirklichem zu tun bekomme; aber jedes einzelne Wirkliche weist über sich hinaus, weil es die Möglichkeit zu sein nicht aus sich hat, weil es nicht die Wirklichkeit ist, sondern lediglich Anteil an ihr hat.

    Das Wirkliche lässt sich gerade nicht ausdenken, es tritt dem Denken (der Vorstellung) gegenüber und entgegen. Denken und Sein sind spannungsvoll aufeinander bezogen. Das Denken verdankt sich dem Sein, bemisst sich am Sein, okay. Aber mehr noch: Das Denken greift aus auf offene Möglichkeiten, über die schon verwirklichte Wirklichkeit hinaus. Es entwirft Zukunft, ist schöpferisch. Das erkannte Mögliche kann unser physisch-reales Handeln beeinflussen, obwohl es ja noch nicht ist, obwohl nur das neuronale Korrelat dieses Möglichkeitsgedankens die erste subtile materielle Verwirklichungsform der erahnten Möglichkeit in der Zukunft darstellt. Das Denken ist aus auf Sein als die umfassende, grenzenüberwindende Möglichkeit.

    (Die Frage nach der Freiheit ist m.E. eine Frage nach der kausalen Relevanz des Möglichkeitsdiskurses; mir scheint, dass das materielle, determinierte Universum im menschlichen Geist offen ist auf Möglichkeiten hin, die wir wählen und die ohne unsere Wahl nicht Wirklichkeit werden könnten. Menschliches Handeln wird sehr stark von dem beeinflusst, was noch nicht wirklich ist, sondern lediglich als Möglichkeit erkannt wurde. Wenn das Wirkliche jetzt bestimmte Möglichkeiten umfasst, wäre das Denken des Möglichen nicht einmal Teleologie. Ich nenne das Denken des Möglichen “Glauben” genau dann, wenn es handlungsbestimmend wird; dies hat nichts mit religiösem Bekenntnis oder bloßen weltanschaulichen Meinungen zu tun, es handelt sich um eine allgemeinmenschliche, höchstvernünftige Denkform.)

    Und dann stößt das Denken auf den Tod. Der Tod in der Evolution; der Tod desjenigen, das wir essen um selbst leben zu können; der Tod von Kindern, der Tod der brutal Ermordeten; der eigene sichere Tod. Ich werde mich am Ende nicht im Sein halten können; ich werde einmal nicht mehr leben, so wie ich einmal noch nicht gelebt habe.

    Der Tod kann das gelebte Leben zwar nicht zunichte machen; es bleibt ja als vergangenes, wirkliches Leben wirklich, da es nicht ungeschehen gemacht werden kann, da es diesen Kosmos und seine Geschichte auf Zeit und Ewigkeit nicht mehr ohne mich darin geben kann.

    Aber wie, von woher ist das Denken der eigenen Endlichkeit möglich? Beinhaltet die Erkenntnis einer Grenze nicht immer schon die Erkenntnis ihrer **möglichen** Überwindung (sicher nicht deren faktische Überwindung)?

    Wenn ich im Denken so weit ausgreifen kann auf das Ganze – wie kann ich dann glauben, dass ich (“mein Geist”) letztliche Erfüllung von irgendetwas anderem erwarten darf als vom Sein selbst? Wie kann ich glauben, dass iphones, Urlaubsreisen, Geld, welches Etwas auch immer, mich wirklich erfüllen könnten – all dies unterliegt dem gleichen vergänglichen Schicksal. Vielen wird der Blick auf das, was sie als menschliche Personen sind und sein können, durch die Dinge, welche angeblich ihre Bedürfnisse befriedigen, nur verstellt. Ich bezweifle, dass wir als Menschen miteinander glücklich werden, wenn wir uns nur in der Perspektive gegenseitiger Bedürfnisbefriedigung wahrnehmen – und das am Ende noch für Liebe halten.

    Es besteht die Möglichkeit, in der offenen Weite des Erlebens dieses Jetzt – jetzt! – mehr zu entdecken, als dass da ein paar Dinge vor meiner Nase rumliegen mit mehr oder weniger interessanten physikalischen Eigenschaften. Dies hier jetzt ist der aufregende Moment, wo sich Möglichkeiten erstmals, auf einzigartige Weise, unwiederbringlich und gültig verwirklichen, wo sich die Welt verwirklicht auf umfassendes Sein hin.

    Dieser Moment jetzt enthält in seiner Offenheit und in der unaussprechlichen Verbundenheit, die wir darin mit allem und jedem erfahren können, zumindest die Möglichkeit (die Verheißung), dass die Grenzen und das Ende am Ende – wie auch immer das geschehen könnte – nicht das letzte Wort behalten werden. Es besteht die Möglichkeit, dass alles nicht aus der Einheit der Singularität nur immer weiter zu nichts zerfällt, sondern dass alles immer mehr zueinander findet und dass der menschliche Geist dabei ein besondere Rolle spielt.

    Man kann das so sehen, man muss nicht; deswegen gibt es dafür keinen zwingenden Beweis. Doch die Möglichkeit, es so zu sehen, steht jedem offen und mir erscheint es vernünftig, diese Möglichkeit in Erwägung zu ziehen und zu wählen. Glaube in diesem Sinne grundiert ohnehin das Leben der meisten Menschen, wenn es ihnen wirklich um etwas geht, wenn sie wirklich lieben.

  2. Nichts ist selbstverständlich

    Ich gebe gerne zu dass mich dieser Text aufs angenehmste berührt hat.
    Ich habe daraufhin ein wenig im Archiv gestöbert und einige Ihrer Beiträge nachgelesen.

    Dabei stieß ich auch auf das Thema Multiversum. Vor etwa 3 Jahren schreiben Sie:
    ‘Und moderne, physikalische Experimente gestatten es sogar, die Existenz von Paralleluniversen zu testen – schon in diesem Jahr.’
    Was ist eigentlich daraus geworden?

  3. Selbstähnlichkeit auf allen Skalen?

    Woher kommen wir, wer sind wir, wohin gehen wir? Das sind Fragen, die sich der Mensch stellt und soviel wir bis jetzt wissen, Fragen, die nur der Mensch sich stellen kann.

    Diese Fragen haben vielleicht keine letzten Antworten, weil sich hinter jeder Antwort neue Fragen öffnen.

    Und es sind Fragen, die auch für das Universum als Ganzes einen Sinn machen. Woher kommt das Universum? Was ist das Universum? Wo hin entwickelt es sich? Möglicherweise stehen die Fragen zum Universum sogar in einer Beziehung zu den entsprechenden Fragen, die sich der Mensch zu seinem eigenen Schicksal stellt.

    Woher kommt das Universum?
    Einen Anfang anzunehmen ist problematisch, selbst wenn der Urknall heute auf einige hundert Millionen Jahre datiert werden kann. Denn warum sollte etwas beginnen?
    Weil ständig neue Universen geschaffen werden? Die Alternative ist das zyklische Universum – das zwischen Expansion und BigCrunch pendelt. Noch heute ist das für viele eine attraktive Idee, auch wenn die Beobachtungen gar nicht dafür sprechen, das die Expansion je wieder in eine Kontraktion übergeht. Solche Überlegungen zeigen auch, dass der Mensch nicht alles einfach so hinnehmen will wie es sich ihm zuerst bietet. Auch Physiker und Mathematiker nicht. Einige Physiker würden sich wohl von ihrem Fachgebiet abgwenden, wenn sie zur Überzeugung kämen, das Universum sei ein Murks und nicht so schön wie ihre schönsten Theorien.

    Doch viele Antworten sind durch unsere Existenz bereits gegeben. Dass wir so sind wie wir sind ist zwar nur eine Möglichkeit, aber eine, die von Beginn weg vorhanden war. Unsere Existenz sagt also auch etwas über die Welt – und das Universum – aus. Würden wir nicht existieren würde beispielsweise auch niemand fragen warum überhaupt irgendetwas ist und nicht vielmehr nichts Sogar die Physik hat das zur Kenntnis genommen und spricht vom anthropischen Prinzip: Weil das Universum durch uns beobachtbar ist muss es Eigenschaften haben, die mit unserer Existenz kompatibel sind. Eine naheliegende Konsequenz des anthropischen Prinzip ist jedoch, dass es unendlich viele Universen gibt, von denen die meisten aus unserer Sicht Krüppeluniversen wären. Das würde auch zur Vielfalt der Dinge auf nur schon unserem Planeten passen. Die Evolution schafft durch die Mechanismen Reproduktion, Mutation/Variation und Selektion eine Vielzahl von Organismen gleichen – jedoch nur noch (?) historisch eruierbaren – Ursprungs. Das Evolutionsprinzip hat etwas universelles und gilt nach Wojziech Zurek auch für die Beziehung zwischen Quantenwelt und klassischer Welt, wobiei klassische Zustände durch einen Selektionsprozess aus der kontinuierlichen Evolution eines Quantensystems resultieren.

    Damit sind wir schon bei der Frage um die es mir hier geht: Gibt es auf allen Skalen Prozesse, die etwas miteinander gemeinsam haben – wenn dieses Gemeinsame auch nur strukturell (vielleicht mathematisch) ist?

    Wie steht es beispielsweise mit dem Prinzip des Symmetriebruchs. Im heissen Urrsprung des Urknalls wird es wohl nur eine Kraft gegeben haben. Erst die “Abkühlung” erschuf (?) die anderen Kräfte, so dass wir jetzt mit 4 leben müssen. Man könnte den Symmetriebruch ebenfalls als allgemeines Prinzip auffassen. Sogar in der menschlischen Gesellschaft entsteht durch Differenzierung oder auch durch babylonische Verwirrung (?) eine Vielfalt
    die es vorher nicht gab. Anstatt eine Ursprache hunderte von Sprachen, anstatt ein Medium – die tönerne Tafel – dutzende von Medien mit ihren je eigenen Kulturen. Dabei ist in einem gewissen Sinne durch solche eine Differenzierung/Aufspaltung nichts neues hinzugekommen – genauso wie durch die Symmetriebrüche in der Physik in einer abstrakteren Sicht auch keine wirklich neuen Kräfte entstanden sind.

    Die Frage hier hat natürlich auch etwas zu tun mit dem Phänomen der Rekursivität und Fraktalität. Im kleinen wiederholt sich was im Grossen geschieht – natürlich auf einem leicht anderen Hintergrund mit einer anderen Färbung. Ein Gedanke, der Douglas R. Hofstätter in seinem Buch “Gödel, Escher, Bach – ein Endloses Geflochtenes Band” umtreibt.

    Man könnte es natürlich auch trivialer formulieren: Vielleicht ist das Geheimnis der Welt eine uns noch verborgene Mathematik, die weit auseinanderliegende Gebiete zusammenführt und die lebende Widersprüche ermöglicht, denn ist nicht die erlebte Realität voller verschränkter, scheinbar sogar notweniger Widersprüche.

    Gibt es dann eine letzte Einsicht. Eine, die uns bis jetzt einfach noch verwehrt wurde, die aber irgendwann erreicht sein wird, womit dann alle Rätsel gelöst sind?

    Das ist eine interessante Frage, die möglicherweise aber eine Antwort hat, die vielen als Widerspruch erscheinen mag. Stephen Wolfram beispielsweise vermutet, die Welt könnte im Grunde nichts anderes als ein zellulärer Automat sein. Ein paar einfache Grundregeln würden aus jedem existierenden Zustand den nächsten Zustand bestimmen. Doch wäre die Welt ein zellulärer Automat so würde das zwar einerseits alles erklären, denn wir könnten ja immer den nächsten Zustand berechnen, zugleich aber würde es sogar weniger erklären als unsere heutigen Differentialgleichungen, denn Differentialgleichungen kann man oft noch einen bestimmten “tieferen” Sinn geben, sie also physikalisch sinnvoll interpretieren, ein Rezept für den nächsten Mikrozustand des Universums würde aber genauso wenig erklären wie die Bits im Speicher eines Computers.

  4. Zyklisches Universum

    Das zyklische Universum muss nicht zwingend zu immer neuen Wiederholungen seiner Pulsation führen.

    Wenn man die Zeit von Big Crunch und Big Bang topologisch verbindet, dann gibt es nur eine einzige Pulsation.

    Die Zeitdimension wäre dann endlos, aber nicht unendlich lang, ähnlich wie eine Kreislinie.

    Das Universum wäre dann seine eigene kausale Ursache.

    Beim Big Crunch würde seine Entropie wieder auf einen niedrigen Wert eingestellt werden, weil es einen räumlichen Nulldurchgang hat.

    Alle (zum Beispiel) fünfhundert Milliarden Jahre wäre in einem zyklischen Universum dann “Heute”.

    Nicht eine Wiederholung des “Heute”, sondern das selbe, einzige “Heute”.

    Modellbild eines pulsierenden Universums:

    http://members.chello.at/karl.bednarik/PULUNI.jpg

    Modellbild eines zyklischen Universums:

    http://members.chello.at/karl.bednarik/ZYKUNI.jpg

  5. zyklisches Universum

    Betrachtet man das gesamte Universum als eine Maschine, so wurde diese mit dem Urknall gestartet und läuft seitdem, unter Energieabgabe. Diese Verringerung des Energieniveaus ist aber nur möglich, weil sich das Universum ausdehnt und so die Energiemenge pro Volumen abnimmt (- obgleich die Menge in der Summe gleich bleibt).
    Aus diesem Grund ist ein zyklisches Universum eher unwahrscheinlich, denn dieses wäre ein geschlossenes System: ein Perpetuum Mobile.

  6. Dank an die Kommentatoren!

    @Christian Hoppe:
    Vielen Dank für Ihren sehr ausführlichen Kommentar. Ich habe den Text mehrfach gelesen (auch um ihn zu verstehen 🙂 und finde ihn sehr anregend.

    Gleich zu Beginn haben sich ein paar Widerworte in mir geregt, wo Sie schrieben: “Naturwissenschaftliches Erklären führt Phänomene auf vorherige Phänomene zurück. (…) Dieses Zurückfragen endet in (oder “kurz vor”) der Singularität.” Dazu möchte ich sagen, dass der Urknall auch keine Grenze für das heutige physikalische Standardmodell darstellt. Wie ich andeutete, gibt es Modelle, die über den Urknall hinausgehen, und zwar in dem Sinne, dass sein “Davor” bzw. seine Ursache beschrieben wird (dazu unten mehr unter der Diskussion “zyklischer Universen”).
    Ihre Formulierung “Naturwissenschaftliches Erklären führt Phänomene auf vorherige Phänomene zurück.” klingt mir (als Theoretiker) zu Empirie bezogen; schaue ich auf die Phänomene, die sich in den frühesten Phasen nach dem Urknall zugetragen haben, so mache ich fundamentale Naturgesetze aus – Symmetrien (im mathematischen Sinne) – die keine Phänomene, sondern vielmehr Naturprinzipien sind, also etwas, das dem Denken entsprungen ist und damit eher abstrakt und zu einem konkreten Phänomen komplementär ist.

    Sehr wahrscheinlich haben Sie dennoch im Kern recht, dass wir in unseren physikalischen Überlegungen über den Ursprung der Welt einer “Singularität” (jetzt eher im nicht mathematischen, nicht physikalischen Sinne) entgegenstreben, und zwar weil wir ab einem gewissen Punkt etwas physikalisch erklären wollen, was außerhalb der Physik liegt – nämlich in der Metaphysik.
    Hier beginnt meines Erachtens – spätestens – das Terrain der Geisteswissenschaften wie Philosophie, gerne auch der Theologie.

    Sehr gefallen hat mir auch dieser Satz von Ihnen: “Ich bezweifle, dass wir als Menschen miteinander glücklich werden, wenn wir uns nur in der Perspektive gegenseitiger Bedürfnisbefriedigung wahrnehmen – und das am Ende noch für Liebe halten.” Da kann ich Ihnen nur zustimmen, überhaupt allem, was Sie in dem Absatz gesagt haben. Wenn das Materielle vergänglich ist, wie können wir uns dann über die Grenzen wie den Tod, den Sie auch angesprochen haben, hinüber retten? Ihr vorletzter Absatz klingt hier sehr hoffnungsvoll und so, als ob wir als Menschen, da noch einiges Spannendes vor uns haben könnten: die “große Auflösung” dieses Rätsels. Sie haben nicht konkret geschrieben, was Sie meinen, aber ich meine zwischen den Zeilen etwas von einer Erlösung oder Begegnung mit Gott gelesen zu haben – bitte korrigieren Sie mich, falls ich Sie falsch interpretiere.

    Dem gegenüber könnte man die düstere bzw. wenig hoffnungsvoll oder langweilige Alternative stellen, die Kosmologen wie Stephen Hawking ausmalen: Ein Universum, das sich “schleifenförmig” ohne Metaphysik (oder ohne “unbewegten Beweger” wie es Aristoteles gesagt hätte) erschaffen hat und das in einem kühlen Quantenkosmos endet, aus dem erneut ein Universum wie das Unsrige entstehen könnte.

    Seitens der Physik wird es hier interessant zu beobachten, welche weiteren Erkenntnisse über den Urknall und den Quantenkosmos in den nächsten Jahren und Jahrzehnten gemacht werden. Was da auch kommen mag: Es ist erfreulich unbequem, dass wir Menschen offenbar die Wahl haben, ob wir an einen Schöpfer oder Gott glauben möchten oder nicht.

    @RD
    Zu den Tests der Existenz von Paralleluniversen. Diese Tests gibt es in der Tat und bislang muss man sagen, dass es nicht gelungen ist, den Nachweis anderer Universen oder von Voraussetzungen für Paralleluniversen zu führen. Der Nachweis gelang nur in meinem Aprilscherz 2010 🙂
    Mit den Voraussetzungen für Paralleluniversen meine ich z.B. die räumlichen Extradimensionen. Sie sind in vielen Theorien, die Paralleluniversen voraussagen, notwendig, aber bislang gibt es keinen Befund, dass es mehr Raumdimensionen als Länge, Breite und Höhe gibt. Die Experimente besagen, dass bis zu einer unteren Längenskala von 10 Mikrometern räumliche Extradimensionen ausgeschlossen werden können.
    Auch im Rahmen der Quantenkosmologie, die Paralleluniversen schon bei nur drei Raumdimensionen möglich machen würde, gibt es keine Hinweise auf Paralleluniversen.

    @Martin Holzherr
    Danke auch an Sie, für sehr inspirierende Zeilen.

    Das zyklische Universum ist in der Tat reizvoll, aber im Rahmen der Allgemeinen Relativitätstheorie mit einer vierdimensionalen Raumzeit nicht mit den aktuellen astronomischen Beobachtungen verträglich; und im Rahmen der mehrdimensionalen Branenwelten (siehe mein Weblexikon zyklisches Universum) passt es aus oben erläuterten Gründen ebenfalls nicht zu den Beobachtungen, weil nicht mehr als drei Ramdimensionen gefunden wurden. Ein zyklisches Universum im Sinne der Quantentheorie wäre ein Universum, das aus dem Quantenvakuum entstand und infolge der beschleunigten Expansion wieder zu einem kühlen, ausgedünnten Quantenvakuum strebt. Diese theoretische Möglichkeit besteht, und es meines Wissens nichts, was gegen dieses Modell spricht. Meines Erachtens ist das ein sehr ästhetisches, in sich geschlossenes Modell des Universums.

    Sie fragen: “Gibt es auf allen Skalen Prozesse, die etwas miteinander gemeinsam haben – wenn dieses Gemeinsame auch nur strukturell (vielleicht mathematisch) ist?” Ich meine auch, dass das eine heiße Spur ist. Die Symmetrien und deren Brechung, damit verbundene Phasenübergänge und eine zunehmende Komplexität der Welt sind sehr allgemeine Konzepte, die wir immer wieder in der Natur finden und die in der kosmischen Entwicklung wesentliche Wendepunkte markieren. Meine Hoffnung ist, dass wir hier mehr entdecken werden, um eine sehr fundamentale Einsicht in die Vorgänge der Kosmologie zu bekommen.
    Meine Befürchtung ist, dass es allerdings mehr bedarf, um das Wunder des Lebens und das Wunder des Denkens (die im blog post angesprochen, letzten beiden Verständnisebenen zur Frage “Woher wir kommen”) zu begreifen und wie es dazu in den spätesten Epochen komischer Entwicklung kam.

    Beste Grüße,
    Andreas Müller

  7. Guter Diskussions-Vorschlag…

    … und klar, dass ich mich hier als Boson gerne mal einschalte. Man sollte zunächst zu Aristoteles zurückgehen und seinem Nachdenken darüber folgen, woher Bewusst-Sein überhaupt zu Begriffen wie “Bewegung” kommt.
    In seiner “Metaphysik” wird er da ziemlich deutlich im Hinblick auf Potentialität und Aktualität. Ich fasse mal kurz zusammen: Bewegung kommt aus Bewegendem – oder anders gesagt: Ein Begriff wie “Bewegung” kann sich nur aus bewegter Physis bilden.

    Zwar hat Aristoteles selbst gesagt, dass vor aller Bewegung ein unbewegter Beweger steht – aber in seiner Dialektik zwischen Statik und Dynamik (Potentialität und Aktualität) wird schon bei ihm sofort klar: Auch der Begriff des “Unbewegten” oder des “Stillstehenden” kann sich nur plausibilisieren aus der Bewegung. Warum ist das so?

    Nun die Antwort fällt so aus:
    Ein gänzlich und absolut stille Stehender oder Unbewegter wäre auch s i c h s e l b s t gegenüber und i n s i c h selbst absolut unbewegt – was so viel bedeutet – er wäre garnicht da. Ein absolut Unbewegter also streicht sich selbst durch.

    Deshalb schreibt Aristoteles auch völlig richtig: “Wer den Begriff des Potentiellen (das Unbewegte) erfassen möchte, der muss zuvor den Begriff des Aktuellen (das Bewegende) erfasst haben. Und damit setzt Aristoteles eine zeitliche Hierarchie ein. Man kann es auf deutsch so ausdrücken:

    Aus dem Greifen wird Begriff.

    Aus dem Er-zählen kommt die Zahl.

    Aus dem Kreisen wird das Rad.

    Aus Dynamis wird Dynamit.

    Tauschen wird Geld.

    Bewegung wird Bewegendes.

    Aus dem Wirbel wird die Helix (DNA)

    und schließlich: Aus der Entropie (wörtlich: Ein-wendung) wird der Einzeller – eine sich einwendende neue Form.

    Obwohl ich mich hier wiederhole, aber – die heutige Physik sitzt einem krassen Missverständnis auf, wenn sie glaubt, dass der Beschleuniger-Ring ein reines “Werkzeug” wäre.

    Nein – vielmehr unterliegt der Beschleuniger-Ring selbst dem Physio-Logos der Einwendung, Um-Wandlung (wörtlich En-tropie) von Energie nach Information. Seine Funktion war vordergründig die, das Higgs-Teilchen zu finden. Tatsächlich aber hat er dafür gesorgt, dass das Internet aus ihm hervorwuchs. Das Higgs-Teilchen war nur das notwendige Phantasma oder der notwendige Mythos, dessen es bedurfte, um den Beschleuniger-Ring zu plausibilisieren.

    Und was den übrigen Teilchenzoo betrifft, der ja das SO-SEIN scheinbar so beeindruckend “richtig” abbildet – so ist auch dieser Teilchenzoo ein notwendiges Phantasma – eine Real-Halluzination, die sich aus dem Umstand ergibt, dass sowohl der Mensch, als auch seine technischen Geräte selbst Quanten-Status haben. Das heißt: Sie sind sowohl thermisch offen als auch funktional geschlossen. Aber beide unterliegen dem Verschleiß, weil es in diesem Universum eben nicht nur die ZEIT gibt, sondern auch die DAUER.

    Das war mein Beitrag.

  8. Beeindruckend – der Artikel von Andreas Müller ist hervorragend, aber der Kommentar von Christian Hoppe hat mich noch mehr berührt. Herr Hoppe stellt die elementaren philosophischen Fragen unserer Zeit. Wie kann es sein dass ich einmal nicht gelebt habe und einmal nicht mehr leben werde? Woher komme ich und wohin gehe ich? Immer nach Hause wie Novalis klug bemerkte. Wie kann es ein dass die vor Millionen Jahren unendlich unwahrscheinliche Tatsache meines Daseins eingetreten ist? Nur zu gerne wüsste ich die Antworten auf diese Fragen.

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  11. Wir Menschen haben ja in relativ kurzer Zeit viele Erkenntnisse gewonnen in Bezug der Frage: Wie ist das Universum entstanden?
    Mittlerweile sind wir immerhin bei der sogenannten Urknalltheorie gelandet.
    Also sind Milliarden Galaxien, auch unsere kleine Milchstraße
    von gerade mal ca.100.000 Lichtjahren Durchmesser aus einem unvorstellbaren massereichen, fußballgroßen Etwas entstanden.Niemand konnte mir bisher dieses “Etwas”erklären.Muss doch aber auch irgendwoher kommen. Ich habe sehr viel Respekt vor allen Wissenschaftlern dieser Welt, die jahrelang studiert haben und unser Wissen stetig erweitert haben.Bleiben wir auf dem Boden der Tatsachen.Das die Erde keine Scheibe ist wissen wir, obwohl heute noch manche Leute daran glauben.Geben wir es doch einfach zu, so weit sind wir noch nicht und solange hat halt irgendein Gott alles erschaffen(nur welcher?). Bin mir sicher, keiner meiner über 7 Milliarden Mitmenschen kann mir die Frage über “woher”,”wieso”usw. beantworten.In diesem Sinne allen eine gute Zeit.

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