Vom Urknall zum Gummibärchen

Roland Full

• Verlag: Wiley-VCH
• Jahr: 2014
• ISBN drucken: 9783527336012
• eBook-ISBN: 9783527676231
• Auflage: 1
• Thema: Ciencias físicas
• Thema: Química

Selbst gemacht ist halb kapiert - Vom Urknall zum Gummibärchen Irgendwann vor rund 14 Milliarden Jahren fiel der Startschuss für unser Universum: der Big Bang. Das ist erstens unvorstellbar lange her und zweitens: Woher wissen Forscher, dass es einen Urknall überhaupt gegeben hat? Für Roland Full sind Astrophysiker die Kripo im Tatort Universum. Sie rekonstruieren den »Tathergang« und arbeiten dabei wie ihre Kollegen bei der Polizei. Spuren sichern, bewerten, deuten und die richtigen Schlüsse ziehen. Aus jeder Zeile des Buches spricht ein ehemaliger Forscher und leidenschaftlicher Lehrer - einer von jenen, die wirklich Freude daran haben, die weite Welt der Wissenschaft
so spannend, vielfältig und anschaulich wie möglich zu erklären und natürlich auch, zu Experimenten anzuregen - selbst gemacht ist schließlich halb kapiert. Wissenschaftsreise vom Big Bang bis zum Gummibärchen
In Teil I des Buches, »Science«, fügt Full die Mosaiksteine der Erkenntnisse zum modernen Weltbild zusammen. Die Wissenschaftsreise beginnt hier mit dem Big Bang und endet im Kapitel »Vom Homo sapiens sapiens zum Gummibärchen - Eine kleine Kulturgeschichte der Menschheit«.
Im zweiten Teil des Buches entführt er den Leser unter der Überschrift »Fiktion« mit einer skurrilen Geschichte ins Reich der Fantasie, in der das Gummibärchen zur Krone eines neuen Schöpfungsaktes wird. Er experimentiert mit Gelatine und dröselt die Chemie der »göttlichen Zutaten« auf. Die Erschaffung des Gummibärchens macht chemische Experimentierkunst zum süßen Erlebnis und aus dem Leser den »Master of Gummibears«.

Teil I
Science

Was wissen wir über die Entstehung des Universums und des Lebens?

Am Anfang ist das Vorwort: Gott oder Urknall?

Die Bibel erzählt: »Am ersten Tag schuf Gott das Licht. Und es wurde hell. Und Gott sah, dass das Licht gut war. Am zweiten Tag erschuf Gott das Himmelsgewölbe. Am dritten Tag trennte Gott das Land vom Meer. Er ließ Getreide und Bäume wachsen. Und Gott sah, dass es gut war. Am vierten Tag schuf Gott Sonne, Mond und Sterne, und Gott sah, dass es gut war. Am fünften Tag schuf Gott die Fische und die Vögel. Und Gott sah, dass es gut war. Am sechsten Tag schuf Gott die Rinder, die Hasen, die Elefanten und die Schlangen. Und er segnete sie. Zuletzt schuf er den Menschen. Er schuf ihn als Mann und Frau. Und siehe, alles war gut. Am siebten Tag ruhte Gott und bestimmte den siebten Tag zum Ruhetag, für sich und für die Menschen.«

Der Bericht der Bibel vom Anfang der Welt ist, soweit wir das wissen, über zweieinhalbtausend Jahre alt. Noch keine hundert Jahre ist es her, dass der belgische Astronom und Priester Lemaître die revolutionäre Vorstellung formulierte, dass ein winziges Uratom die Keimzelle unseres Universums ist. Etwas später entwickelte der russische Physiker Gamow daraus die Theorie, dass es einen spektakulären Anfang gegeben haben muss, den man heute »Urknall« nennt. Seine Geschichte klang so abenteuerlich, dass es über 20 Jahre dauerte, bis sie zunächst in Insiderkreisen Anerkennung fand. Generationen von Naturforschern, von Aristoteles über Kopernikus und Newton bis hin zum jungen Einstein, waren bis dahin davon ausgegangen, dass das Universum seit ewigen Zeiten existiert. Heute wird das Urknall-Modell nicht nur von allen bedeutenden Naturwissenschaftlern der Welt anerkannt. Dass unser Universum vor 14 Milliarden Jahren mit dem Urknall geboren wurde, zählt heute schon längst zum Grundwissen an Schulen.

Wer hat Recht, die Bibel oder die Naturwissenschaften?

Die biblische Geschichte von der Entstehung der Welt steht in der Tat im Widerspruch zur Urknall-Theorie und zur Vorstellung von der Entwicklung des Lebens aus einem gemeinsamen Ursprung (Evolution), aber nur, wenn man sie ganz wörtlich nimmt. Übereinstimmung kann es nicht geben, weil die Schöpfungsgeschichte nur so schlau sein kann wie die Menschen, die sie formulieren. Die Schreiber der Bibel hatten als Kinder ihrer Zeit ein völlig anderes Weltbild als Newton und Einstein.

Aber auch die Sichtweise des Herrn Gamow scheint schon wieder altmodisch, wenn man sie an einer Theorie misst, die in jüngster Zeit die Wissenschaft erobert. Sie vertritt die von manchen als » unverschämt« bezeichnete Vorstellung, dass unser Universum nur eines von vielen ist und dass jeder Mensch in den unendlichen Weiten des Kosmos unzählige Doppelgänger auf anderen Planeten hat.

Der Stand unseres Wissens kann also kaum als Grundlage für die Entscheidung dienen, ob wir an Gott als Schöpfer von Himmel und Erde glauben wollen oder nicht. Obwohl die Naturwissenschaften sagen können, dass die Entstehung der Sonnensysteme und des Lebens sich zwangsläufig aus den Naturgesetzen ohne die ständig eingreifende Hand Gottes ergibt, bleiben viele wissenschaftliche Rätsel ungelöst. Auch Naturwissenschaftler wissen nicht, was vor dem Urknall war und keiner kann die Frage beantworten, woher die Naturgesetze kommen und wer den Urknall in Gang gesetzt hat. Das allein beweist Gott nicht, aber es gibt allen, die an ihn glauben wollen, genügend Spielraum, ihre religiöse Überzeugung mit einem naturwissenschaftlich geprägten Weltbild in Einklang zu bringen. Und wer es tut, sollte der Versuchung widerstehen, Gott als Lückenbüßer für Ungeklärtes in der Urknall- und Evolutionstheorie zu benutzen. Um die offenen Fragen zu klären, braucht man neue naturwissenschaftliche Erkenntnisse und keine Wunder. Man kann die Bibel auch so verstehen, dass sie uns nur sagen will, dass Gott die Welt gemacht hat. Zu erforschen, wie sie entstanden ist, ist Sache der Naturwissenschaften. Einer der größten Naturwissenschaftler aller Zeiten, Albert Einstein, der uns in diesem Buch noch öfters begegnen wird, hat es so formuliert: »Die Naturwissenschaft ohne Religion ist lahm, die Religion ohne Naturwissenschaft ist blind!«

Die Autoren der Bibel konnten selbstverständlich nichts wissen von moderner Kosmologie, Biologie und Molekulargenetik. Das Unwissen der damaligen Zeit mag auch der wesentliche Grund dafür sein, dass die Schöpfungsgeschichte kaum zwei Seiten in der Bibel ausmacht. Trotz des riesigen Altersunterschiedes zwischen Bibel und Urknalltheorie gibt es aber durchaus Gemeinsamkeiten: Die Welt hatte einen Anfang, die Welt hat eine Geschichte und sie hat wahrscheinlich auch ein Ende. Urknalltheorie und Schöpfungsbericht gehen beide von einem Riesendurcheinander am Anfang aus, aus dem sich erst allmählich so etwas wie eine Ordnung gebildet hat. Und schließlich haben zwei Dinge in beiden Konzepten eine große Bedeutung: Licht und Energie!

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Die Uhr des Universums: 14 Milliarden Jahre in 12 Stunden

Die Zeit bis zum Urknall: Wie lange braucht ein Mensch

um auf 14 Milliarden zu zählen?

• Unser Universum ist ca. 14 Milliarden Jahre alt.
• 14 Milliarden ist eine unvorstellbar große Zahl.
• Wie lange braucht ein Mensch, um auf 14 Milliarden zu zählen?
• Zähle laut von 1 bis 100 und stoppe die Zeit, die du brauchst.
• Die Zeit wird bei 1 min liegen. Um leichter weiterrechnen zu können, nehmen wir genau 1 min und für das Alter des Universums 15 Milliarden Jahre an.
• Um auf 15 Milliarden zu kommen, musst du 150 Millionen mal auf 100 zählen; das würde also 150 Millionen Minuten dauern.
• Teilen wir 150 Millionen durch 60, haben wir die Stunden:
  150 000 000: 60 = 2 500 000 (= 2 Millionen fünfhunderttausend).
• Wenn wir nun die Stundenzahl durch 24 teilen, kommen wir auf die Anzahl der Tage. Die Rechnung wird etwas einfacher, wenn wir auf 2 400 000 abrunden:
  2 400 000: 24 = 100 000 (einhunderttausend).
• Daraus ergibt sich die Zahl der Jahre, wenn wir durch 365 teilen. Auch hier können wir die Rechnung vereinfachen, wenn wir annehmen, das Jahr hätte 333,3 Tage (1000: 333,3 ist nämlich genau 3!)
  100 000: 333,3 = 300 Jahre.
• Nehmen wir an, ein Menschenleben dauert 75 Jahre, dann sind das 300: 75 = 4 Menschenleben, bei denen von der Geburt bis zum Tod, Tag und Nacht und rund um die Uhr gezählt wird, um in die Größenordnung von 14 Milliarden zu kommen.

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Big Bang, der Startschuss für unser Universum

Die Theorien, die höchst seriöse Wissenschaftler über den Kosmos seit den 1960er Jahren bis heute entwickelt haben, lesen sich unglaublicher als Hollywood-Drehbücher oder Science-Fiction-Romane. »Big Bang« klingt erst einmal nach spektakulärer Action und bombastischem Cyberwar. Das war er eigentlich auch, der Urknall. Die Annahme, dass es ihn wirklich gab, entspringt allerdings nicht menschlicher Fantasie. Sie ist das Ergebnis objektiv nachvollziehbarer Beobachtungen. Eine ähnliche Revolution im Weltbild der Menschen gab es zum letzten Mal Anfang des 16. Jahrhunderts. Damals lehrte uns Kopernikus, dass nicht die Erde, sondern die Sonne der Mittelpunkt unseres Planetensystems sei. Das war eine Erkenntnis mit Folgen, weil sie dem Menschen die Vorstellung raubte, der Nabel der Welt zu sein. Deshalb ist auch vom »heliozentrischen Weltbild« (altgr. helios, die Sonne und kentron, der Mittelpunkt) und von der »kopernikanischen Wende« die Rede. Sie markiert den Anfang der modernen Wissenschaft. Große Astronomen wie Kopernikus, Kepler und Galilei wagten den Versuch, die Natur mit der Sprache der Mathematik zu beschreiben. Es wäre sicher falsch, zu sagen, dass Kopernikus das heliozentrische Weltbild und Gamow den Urknall erfunden haben. Sie rückten falsche Vorstellungen ihrer Mitmenschen zurecht und verhalfen realistischeren Sicht- und Denkweisen zum Durchbruch.

Wie kann man behaupten, dass alles mit dem Urknall begann, obwohl keiner dabei war?

Astronomen und Physiker sind die Kriminalpolizei des Universums: Sie können den Tathergang rekonstruieren, indem sie Spuren sichern und aus den Ereignissen nach der Tat die richtigen Schlüsse ziehen. Es gibt Folgen und Nachwirkungen des Urknalls, die noch heute beweisen, dass es ihn gab. Dazu gehört die Erkenntnis, dass sich alle Galaxien von uns wegbewegen: Das Universum dehnt sich aus!

Wie kann das sein, wo unsere Augen die Welt doch ganz anders sehen? Stehen die Sterne am Abendhimmel nicht immer am gleichen Ort?

Es scheint so! Wir müssen uns von der Vorstellung lösen, dass die Galaxien wie Kometen durch den Raum fliegen. Im Kosmos bewegt sich alles von allem weg, weil sich der Raum selbst ausdehnt, mitsamt seinem Inhalt.

Immer wenn Dinge in den Naturwissenschaften unvorstellbar kompliziert werden, behilft man sich mit einem Modell. Ein Modell ist ein vereinfachtes Abbild eines sehr begrenzten Ausschnitts der komplizierten Wirklichkeit. Es ist uns vertraut, weil es aus unserem Erfahrungsbereich stammt. Auch Kopernikus, Gamow und Einstein haben mit Modellvorstellungen gearbeitet. Was Gamows und unsere im Vergleich dazu wohl eher kindlichen Modellvorstellungen verbindet, ist die Tatsache, dass sie falsch sind. Beide sind von der unvorstellbar komplizierten Wahrheit weit entfernt, aber Gamow ist ein kleines bisschen näher dran. Das verbindet, weil es zeigt, wie klein der menschliche Verstand ist, egal ob wir Müller, Full, Gamow oder Einstein heißen. Modelle bilden die Wirklichkeit nur mit vielen Einschränkungen und niemals treu bis ins letzte Detail ab. Ein teures Modellauto ist die Nachbildung des echten Autos im verkleinerten Maßstab, das...

Inhaltsverzeichnis

• Cover
• Inhaltsverzeichnis
• Vorwort mit Nachspiel
• Teil I: Science
• Teil II: Fiktion
• Stichwortverzeichnis
• Endbenutzer-Lizenzvereinbarung