Prof. Ulrich Walter - Wissen schafft was. Unser Universum – Wie für uns gemacht?

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[h=1]Prof. Ulrich Walter - Wissen schafft wasUnser Universum – Wie für uns gemacht?[/h]Ist unsere Existenz reiner Zufall oder Notwendigkeit? Unser Universum scheint so fein auf uns abgestimmt zu sein, dass Zufall eigentlich auszuschließen ist.

Ob unsere Existenz zufällig ist oder es notwendigerweise dazu kommen musste, also die Entwicklung des Universums hin zu uns Menschen zielgerichtet (fachlich: teleologisch) ist, ist eine Urfrage der Philosophie, auf die es bis heute keine definitive Antwort gibt. Seit den 60er-Jahren gibt es mit dem schwachen Anthropischen Prinzip jedoch ein Erklärungsprinzip für unsere Welt, das viele Wissenschaftler überzeugt hat. Grund genug, sich unsere Welt unter dem Aspekt „Zufall oder Notwendigkeit?“ einmal genau anzuschauen.

 

 

Ausgangspunkt unserer Überlegungen sind folgende Feststellungen:

 

1. Wir Menschen sind biologisch hoch komplexe Geschöpfe, die ein Universum mit ganz bestimmten Eigenschaften benötigen.
   
2. Die Welt in der wir leben hat genau die Eigenschaften, die unsere Existenz ermöglichen.
   
3. Es könnte Welten mit sehr viel anderen Eigenschaften geben, in denen wir nicht leben könnten.
   

[h=2]Kräfte, die unsere Welt regieren[/h]Was sind die grundlegenden Eigenschaften in unserer Welt? Nun, unsere Welt wird im Wesentlichen regiert einerseits durch die verschiedenen Eigenschaften der Elementarteilchen, aus denen alles zusammengesetzt ist, insbesondere ihre Massen, und andererseits von den vier Grundkräften zwischen ihnen. Betrachtet man sich die vier Kräfte, dann findet man folgende Kraftkonstanten

 

• Die Kernkraft mit Stärke 1
  
• Die elektrische Kraft mit Stärke (Feinstrukturkonstante) 7,30×10-3
  
• Die schwache Kraft mit Stärke 1,03×10-5
  
• Die Gravitationskraft mit Stärke 5,90×10-39
  

Die hier angegebenen Stärken sind auf die Kernkraft mit Stärke 1 normiert, was man üblicherweise so macht, um sie einfach miteinander vergleichen zu können. Die elektrische Kraft ist also etwa 100 Mal geringer als die Kernkraft und die schwache Kraft etwa 100 Mal geringer als die elektrische Kraft. Die Gravitationskraft spielt in einer ganz anderen Liga. Sie ist so extrem schwach, dass sie für einzelne Elementarteilchen keine Rolle spielt. Dafür hat sie aber, so wie die elektrische Kraft, eine prinzipiell unendlich große Reichweite, während Kernkraft und schwache Kraft nur auf mikroskopischen Abständen wirken. Da die elektrische Kraft aber je nach Ladungsvorzeichen anziehend oder abstoßend wirken kann, und weil makroskopische Körper elektrisch neutral sein müssen, mittelt sie sich auf mesoskopischen Abständen schnell heraus und wird darüber hinaus unbedeutend: Kein Mensch wird von einem anderen Menschen elektrisch angezogen oder abgestoßen. Die Gravitationskraft hingegen ist immer anziehend, also immer additiv, weswegen sie ihre Dominanz erst im Makrokosmos ausspielt, also bei Körpern so groß wie die Erde oder größer.

[h=2]Gibt es Alternativen?[/h]Warum erzähle ich das? Nun, weil diese Kraftkonstanten und ihre Wirkung mit der Entfernung im Prinzip auch ganz andere Stärken haben könnten und zwar beliebig andere. Nehmen wir einfach nur einmal an, jede dieser vier Konstanten könnte im Bereich 1 bis 10-39 in 1 Prozentschritten variieren. Dann gäbe es für jede Konstante log 1039 / log 1,01 = 39 / 0,00432 = 9025 Möglichkeiten. Bei vier Konstanten macht das insgesamt 90254 = 6,6×1015 mögliche Kombinationen der vier Naturkonstanten. Und unsere ist nur eine ganz bestimmte davon!

Wie sähen alternative Welten aus?

Die interessante Frage ist: Wie sähe eine Welt aus, in der es ebenfalls diese vier Grundkräfte gibt, deren Kraftkonstanten aber von den unseren abweichen. Das haben sich die Wissenschaftler natürlich bereits schon überlegt und kamen zu folgenden Ergebnissen. Würde beispielsweise die elektrische Feinstrukturkonstante nur um 24 % ab oder 60 % zunehmen, dann gäbe es keine stabilen Protonen und Sterne würden zerfallen. Eine 4 %ige Abweichung vom gegenwärtigen Wert würde die Erzeugung von Kohlen- und Sauerstoff im Kernverschmelzungsprozess der Sonne auf ein Tausendstel reduziert. Gemäß anderen Untersuchungen würde eine nur 1 %ige Änderung der elektrischen Feinstrukturkonstanten alle sonnenähnliche Sterne in zu kühle rote Sterne (also Sterne, die keine schweren Elemente fusionieren können, die wie wir wissen unabdingbare Voraussetzung für jegliche Art von Leben sind) oder der zu heiße blaue Sterne (also Sterne ohne eigenes Planetensystem mit erdähnlichen Planeten) verwandeln und somit jegliche Basis für Leben im Universum unmöglich machen. Da hatten wir aber verdammt Glück!

 

Schauen wir uns die schwache Kraft an. Auch ihre absolute Größe ist kritisch für unser Wohl und Wehe. Wäre sie wesentlich kleiner, wären der gesamte Wasserstoff kurz nach dem Big-Bang zu Helium konvertiert worden. Wäre sie sehr viel größer oder kleiner, könnten bei Supernova-Explosionen die Neutrinos die äußere Hülle des Sterns nicht absprengen und somit nicht die in ihr ausgekochten und für das Leben notwendige schweren Elemente in umliegende Universum verschleudern, wo sie erdähnliche Planeten bilden.

 

Unser Leben hängt von der Kernkraft sogar noch empfindlicher ab. Wäre sie nur um 11 % kleiner, wäre Deuterium nicht mehr stabil. Es würde sich überhaupt nicht bilden können und daher gäbe es keine stellare Kernfusion hin zu den organischen Elementen C und O. Umgekehrt, wäre sie nur um 3,7 % größer, dann wären gebundene Zustände von zwei Protonen, sogenannte Diprotonen, möglich und es käme zur Diproton-Katastrophe. Dann würde das Wasserstoffbrennen in den Sternen 1018 mal schneller ablaufen lassen, was wiederum kein freies Wasserstoff erlauben würde, denn bereits kurz nach dem Big-Bang hätte sich dann der gesamte Wasserstoff zu Diprotonen vereint. Folglich gäbe es kein Wasser und keine organische Chemie in unserer Welt. Schlimmer noch, eine geringe Änderung von nur 0,5 % reichte aus und im gesamten Universum wäre kein Kohlenstoff und Sauerstoff mehr vorhanden.

[h=2]Das kann doch kein Zufall sein![/h]Man fasst sich an den Kopf und denkt: Das kann doch kein Zufall sein! Wenn es 6600 Million Million Universen gäbe, dann wären in nur einem dieser Universen die Kräfte genau so aufeinander abgestimmt, dass es unser Leben geben könnte. Und genau dieses eine, unwahrscheinliche Universum ist genau das unsere?! Demgegenüber verblasst ein Sechser im Lotto, bei dem man schon nach durchschnittlich 14 Millionen Einsätzen gewinnt.

Stimmt, genau so verhält es sich mit unserer Welt. Und da soll einer kommen und uns sagen, unsere Existenz sein reiner Zufall! Es muss vielmehr anders herum gewesen sein. Alle Naturkonstanten in unserer Welt sind fein aufeinander abgestimmt, und sie ist genau so geschaffen worden damit biologisches Leben und somit wir als Krone der Schöpfung entstehen konnten. Diese Erklärung ist möglicherweise richtig. Man nennt die entsprechende LehreTeleologie. Eine zielgerichtete Evolution verlangt natürlich nach einem Schöpfer, der dieses Ziel im Auge hatte. Wenn wundert es, dass die christlichen Religionen, die einen zielgerichteten göttlichen Schöpfungsakt lehren, vehement die Teleologie vertreten.

Doch im Jahre 1961 kam eine gewisser R. H. Dicke, der behauptete, unsere Welt könne doch ein Zufall sein, der jedoch nicht in der Natur unseres Denkens liegt und somit über tausende von Jahren den Philosophen entgangen ist. Darüber das nächste Mal mehr.

 

25.03.2015 | 13:09 UhrProf. Ulrich Walter, N24