Kosmologie : Das exakte Maß des Alls

Ist das Universum nur ein Zufallsprodukt? Wissenschaftler, Philosophen und Theologen debattieren, wie es sein kann, dass wir in der für uns besten aller möglichen Welten leben.

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Der Mensch in der Goldlöckchen-Zone. Auf der Erde sind die Bedingungen "gerade richtig" für das Leben - weder zu kalt noch zu heiß. Außerdem gibt es flüssiges Wasser, mildes Klima und reichlich Kohlenstoff.
Der Mensch in der Goldlöckchen-Zone. Auf der Erde sind die Bedingungen "gerade richtig" für das Leben - weder zu kalt noch zu...Foto: Allan Morton, Dennis Milon (Science Photo Library)

Unsere kosmische Heimat ist ein Fluss mit schimmernden, fein verzweigten Seitenarmen. In einem von ihm treibt unsere Galaxie, die Milchstraße, wie ein Tropfen im Strom. Der Fluss trägt den poetischen Namen „Laniakea“, was auf Polynesisch „unermesslicher Himmel“ heißt. Ausgemessen wurde er kürzlich dennoch, von einem Team um den Astronomen Brent Tully von der Universität Hawaii in Honolulu. „Laniakea“ ist ein Supergalaxienhaufen, hat die Größe von einer halben Milliarde Lichtjahre und enthält neben der Milchstraße etwa 100 000 weitere Galaxien. Heimat im weitesten Sinne.

Ein Supergalaxienhaufen als Hausnummer, das klingt reichlich übertrieben. Und doch bewegt sich die Wissenschaft längst in diesen kosmischen Dimensionen, wenn es darum geht, das Geschehen auf unserem Planeten zu verstehen. Aus der Ferne des Alls betrachtet erscheint die Erde als blaue Murmel auf schwarzem Samt. Ein Planet mit fast paradiesischen Bedingungen, um Leben hervorzubringen: flüssiges Wasser, mildes Klima und reichlich Kohlenstoff, um daraus Biomoleküle zu formen.

Es ist wie im amerikanischen Märchen von Goldlöckchen und den drei Bären. Goldlöckchen sucht sich im Haus der Bären alles so zusammen, dass es „gerade richtig“ ist. Der Haferbrei darf nicht zu heiß und nicht zu kalt, sondern muss angenehm warm sein. „Gerade richtig“ eben. Auch die Erde ist in einer Goldlöckchen-Zone zu Hause. Auf der Venus, näher der Sonne, ist es zu heiß. Auf dem Mars, weiter von der Sonne entfernt, zu kalt. Das alles sieht nach einem großen Glücksfall aus. Die grundsätzliche Frage lautet: Welche Bedingungen mussten erfüllt sein, damit Leben auf einem Planeten wie der Erde entstehen konnte? Darüber streiten Forscher, Philosophen und Theologen immer wieder aufs Neue.

Das Universum balanciert auf des Messers Schneide

Wissenschaftler glauben, Beispiele für „fein abgestimmte“ Naturkonstanten gefunden zu haben. Und damit für ein exakt austariertes Rahmenwerk von Gesetzen, die das Fundament für die Entwicklung des Universums bilden. „Die Feinabstimmung bezieht sich auf die mutmaßliche Tatsache, dass es einen Satz kosmologischer Maßstäbe oder grundsätzlicher physikalischer Konstanten gibt“, schreibt der schwedische Philosoph Nick Bostrom von der Universität Oxford. „Wären sie nur ein klein wenig anders, wäre das Universum frei von intelligentem Leben.“

Bostrom nennt den Anfang des Alls. „Im klassischen Urknall-Modell scheint die Geschwindigkeit während der frühen Ausdehnungsphase fein abgestimmt zu sein“, schreibt er. „Wäre sie nur ein wenig größer gewesen, hätte sich das Universum zu schnell ausgedehnt und damit hätten keine Galaxien entstehen können.“ Zu mehr als einem dünnen Wasserstoffgas hätte es nicht gereicht. Schwere Elemente wie Kohlenstoff wären nicht erzeugt worden, denn dazu sind Fusionsöfen im Innern der Sterne nötig. Wäre die Ausdehnung nur minimal geringer, wäre das Universum kurz nach dem Urknall wieder in sich zusammengefallen. Auch dann wäre kein Leben entstanden. Das Universum, mit genau den richtigen Bedingungen für Leben, scheint „auf des Messers Schneide zu balancieren“, zitiert Bostrom seinen kanadischen Kollegen John Leslie.

Aus Sicht des Physikers und Buchautors Sean Carroll vom California Institute of Technology könnte die Vakuumenergie ein Indiz für Feinabstimmung sein. Unter der Vakuumenergie versteht man die (äußerst geringe) Energiedichte im leeren Raum. Sie ist um 120 Größenordnungen geringer, als sie nach theoretischen Berechnungen sein müsste. Wäre sie jedoch größer, als sie in Wirklichkeit ist, könnten weder Galaxien noch Sterne entstehen. Viel kleiner als kalkuliert – das ist ein merkwürdiger Sachverhalt, den Kosmologen sich bis heute nicht erklären können. Und selbst für den Skeptiker Carroll der eindeutigste Hinweis auf ein harmonisch gestimmtes Orchester kosmischer Konstanten.

Weitere Beispiele nennt der Physiker Victor Stenger. So ist die elektromagnetische Kraft 39 Größenordnungen stärker als die Schwerkraft. „Wenn beide vergleichbar stark wären, wären die Sterne in sich zusammengefallen, lange bevor Leben die Chance hatte, sich zu entwickeln", schreibt Stenger.

Fündig wurde er ebenfalls bei den Elementarteilchen. So ist die Masse eines Elektrons geringer als der Unterschied der Massen von Neutron und Proton, eine Bedingung dafür, dass im frühen Universum genügend Wasserstoff als Hauptbestandteil der Sterne und deren Energiequelle vorhanden war. Und der britische Astronom Martin Rees bringt in dem Buch „Just six numbers“ sechs Naturkonstanten ins Spiel, die für die Gestalt des Universums grundlegend sind. Dazu zählt die Tatsache, dass wir uns in einem dreidimensionalen Kosmos befinden.

Leben wir also in der besten aller möglichen Welten, wie schon der Universalgelehrte Gottfried Wilhelm Leibniz meinte? Leben wir in einem Goldlöckchen-Universum? Die Einblicke der modernen Naturwissenschaften haben uns jedenfalls gelehrt, dass je nach den fundamentalen Naturgesetzen ganz andere Universen denkbar sind. Zumindest existieren wir in einer Welt, die mit intelligentem Leben vereinbar ist. Sonst wären wir nicht hier und könnten es beobachten, meint der australische Physiker Brandon Carter vom Pariser CNRS-Forschungszentrum.

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