Unsere Welt zu verstehen:  Wahrscheinlichkeit Universen

 

 
Über die extrem geringe Wahrscheinlichkeit
 
Leben zulassender Universen

— hmsgnr0151z

 
 
Ohne Licht gäbe es uns nicht.
 
Letztendlich sind wir Resultat eines allerersten Symmetriebruchs, zu dem es in einem anfangs raum- und zeitlosen Universum kam, welches einfach nur extrem dichte Ansammlung von Energie war ( wahrscheinlich plötzlich aufgetaucht aufgrund von Quantenfluktuation und/oder des Tunneleffekts der Quantenphysik ).
 
Schon die Tatsache, dass es zu 3 Raumdimensionen kam und zur Möglichkeit, dass ständig etwas geschehen konnte (uns also Zeit erzeugt hat), muss als ganz wesentlich eingestuft werden, denn nur so sind Kraftgesetze möglich, die Planetensysteme wie das unserer Sonne über lange Zeit erhalten können.
 
Nachdem der Zahn der Zeit nun erstmals dank des so extrem unwahrscheinlichen Vorfalls eines Auftauchens unserer Welt aus dem Nichts zu nagen begann (wohl wieder nur deswegen, weil es Quantenfluktuation gibt), war die Möglichkeit geschaffen, dass sich Materie bilden konnte.
 
Sie aber derart reichhaltig werden zu lassen, wie wir sie heute kennen, bedurfte es noch einiger weiterer — gar nicht selbstverständlicher — Bedingungen:

 

• Erst Abkühlung und Ausdehnung verwandelte in unserem frisch geschlüpften Universum Photonen in erste Spuren von Materie (Quarks), womit es dann nicht nur erste Bosonen, sondern auch erste Fermionen gab.
  
   
• Vor allem das zufallsgetriebene Auftauchen erster W- und Z-Bosonen führte zu einer Spezialisierung unter den Bosonen, d.h. zu einer Aufspaltung der Elementarkräfte und schließlich zu 4 Grundkräften, die deutlich unterschiedliche Reichweite haben.
  
   
• Nur weil es in unserem Universum — wieder der Quantenfluktuation wegen — schon seit seinem plötzlichen Auftauchen aus dem Quantentunnel geringe Dichteunterschiede gab, konnten chemische Elemente entstehen: zunächst Wasserstoff, und dann sein eigenwilliger, bindungsunwilliger Freund, das Edelgas Helium.
   
  
  • Wäre unser Universum allerdings zu schnell expandiert — und damit zu schnell abgekühlt — hätten sich niemals Atomkerne bilden können: Es wären dann nämlich schon innerhalb von nur 15 Min sämtliche Neutronen ausgestorben, d.h. zu Protonen geworden ohne die Möglichkeit sich neu bilden und an andere Protonen klammern zu können, um zusammen mit ihnen Atomkerne zu bilden.
     
  • Es hätten sich dann auch nicht — so etwa 380 000 Jahre später — Elektronen zu den Atomkernen gesellen können, um so erste ungeladene Atome zu bilden mit dem Effekt, dass das Licht von nun an freie Bahn bekam, sich ungehindert auszubreiten (man ist daran erinnert, dass die Bibel uns berichtet: Und Gott sprach "es werde Licht".
     
  • Wäre auch an dieser wichtigen Schwelle die Expansion des Raumes schneller vorangeschritten, sähe unsere Welt heute völlig anders aus: Materie, wie wir sie kennen, gäbe es nicht. Strukturbildung hätte niemals in Gang kommen können. Das Universum wäre völlig gleichförmig, und abgesehen von einer ständigen Verdünnung der Ionenwolke bestehend aus Protonen und Elektronen, die es dann wäre, könnte nichts passieren.
     
  • Wäre die Expansion aber schleppender verlaufen, hätte sich Materie haufenweise derart schnell zusammenballen können, dass die kritische Dichte zugunsten eines geschlossenen Universums gekippt und so der gesamte Raum wieder auf quantenmechanisches Ausmaß in sich zusammenfallen hätte müssen.
  
   
• Es erscheint daher als großes Wunder, dass unser Universum nun schon fast 14 Mrd Jahre lang fast exakt entlang der kritischen Dichte expandiert und daher schön flach ist — mindestens in dem durch uns noch beobachtbaren Bereich.
   
  Dass dem so ist, haben wir wohl Dunkler Materie und Dunkler Energie zu verdanken, denn bestünde unsere Welt nur aus den lächerlichen 4 Prozent, welche die leuchtende Materie ausmacht, hätten sich sie darstellende Sterne wohl niemals bilden können. Wie aber hätte es dann zur Fusion schwererer Elemente als Helium kommen können?
   
  Erst ständig Licht erzeugende Sterne haben uns das All erhellt, und erst das Entstehen erster Population-III-Sterne hat den Materiekreislauf in Gang gebracht: das Erbrüten immer schwererer Elemente durch die Kerne der Sterne.
   
  Immerhin 92 Prozent dieser Elemente sind heute Bestandteil unseres Körpers. Wir sind damit vor allem eines: Sternenstaub, Asche verbrannter Sterne, die gerade noch warm genug ist, Leben zu beherbergen.
  
   
• Dieses Leben entstehen zu lassen, bedurfte es jedoch
   
  
  • einer einige Milliarden Jahre lang währender Abkühlung des Alls
     
  • und zudem noch des Entstehens eines Planetensystems, welches alle Eigenschaften besaß, jenes Leben zu schützen:
   
  
  • Hierzu war zunächst mal wichtig, dass unser Sonnensystem seit seiner Entstehung vor 4.6 Mrd Jahren noch keine einzige Supernova-Explosion in seiner näheren Umgebung miterleben musste — und wir reden hier immerhin von einem Bereich, dessen Radius mindestens 50 Lichtjare groß ist!
     
  • Nur dieser ruhigen Lage ist es zu verdanken, dass entstehendes Leben nicht schon früh wieder ausgelöscht worden ist.
     
  • Zudem ist unser Stern — unsere Sonne — insofern ein absoluter Glücksgriff, als sie recht langsam verbrennt, also recht lange existiert und insbesondere recht lange die angenehme Nestwärme garantiert, die Leben benötigt, sich zu entwickeln.
     
  • Der durch sie erzeugte Sonnenwind schützt uns vor kosmischer Strahlung, macht aber dank des Magnetfeldes unserer Erde ihr selbst nicht viel aus. So also kommt es, dass wir wärmendes Licht zwar bekommen, durch allzu harte Strahlung aber nicht ausgelöscht werden.
     
  • Die Tatsache, dass die Lichtgeschwindigkeit zwar groß, aber doch endlich ist, macht uns das Leben interessant, denn nur so können wir in die Vergangenheit und weit ins All hinaus blicken.
     
  • Und wie unglaublich wichtig für uns ist die Existenz der besten Freunde der Photonen: der Elektronen. Denn nur durch ihr ständiges Verschlucken und Wiederausspucken von Photonen wird unsere Welt für uns farbig und können wir Strukturen sehen. Ganz zu schweigen davon, dass sie notwendig waren, ungeladene Teilchen — die Atome — entstehen zu lassen und so der Raum durchsichtig werden konnte.
     
    Auch Moleküle, und letztlich uns, könnte es ohne Elektronen nicht geben.
  
   
• Ferner ist von zentraler Bedeutung, dass die Gravitation weder stärker noch schächer ist, als wir beobachten:
   
  
  • Wäre sie schwächer, müssten die Sterne größer werden, um Kernfusion in Gang zu setzen.
    Ihre Strahlung wäre dann viel zu energiereich und ihre Brenndauer viel zu kurz, um Leben zu unterstützen.
     
    Wäre sie viel schwächer, hätten sich Sterne, Planeten, Galaxien und Filamente gar nicht erst bilden können.
     
  • Wäre sie jedoch stärker, wären die die Sterne kleiner und kurzlebiger, da ihre Kernfusion durch den stärkeren Druck ihrer eigenen Gravitationskraft schneller voranschreiten würde. Planeten könnten sie dann nur in viel engeren Bahnen lange umkreisen, was bewirken würde, dass auf ihnen Leben eher nicht möglich wäre.
     
    Wäre sie viel stärker, müsste das Universum schon längst wieder in sich zusammengefallen sein.
  
   
• Von ganz besonderer Bedeutung für die Existenz unserer Welt sind jedenfalls die Gesetze der Quantenmechanik:
   
  Unschärfe-Relation, Tunneleffekt und Wirkungsquantum.

 
War es also Zufall oder Absicht, dass sich unser Universum — eine urplötzlich auftauchende Portion von Energie — so entwickelt hat, wie es sich entwickelte?
 
Warum sind die Naturgesetze so, wie sie sind?
 
Man weiß es nicht.

 
 
 
Quelle: Daniela Leitner: Als das Licht laufen lernte (Bertelsmann 2013, Seite 793-805)