Das neue Bild des Universums

Gerhard Börner ist Professor für Physik an der Universität München und Mitarbeiter am Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching.Zahlreiche Veröffentlichungen zur Relativistischen Astrophysik und Kosmologie.

Das Wunder des Universums Die Sterne über dem Observatorium in der Wüste Arizonas erstrahlten in ungewohnter Klarheit und Helligkeit. Deutlich trat das breite Lichtband der Milchstraße hervor. In den Kuppeln begannen die Astronomen ihre Arbeit, schleppten flüssigen Stickstoff zur Kühlung ihrer Instrumente herbei, überprüften deren Funktionstüchtigkeit zu Beginn der Nacht und richteten dann ihre Teleskope auf entfernte Galaxien und Sternhaufen. Als kurzzeitiger Besucher konnte ich ihnen dabei über die Schulter schauen und mit ihnen die Bilder ferner Galaxien betrachten, die vom Teleskop auf einen Bildschirm übertragen wurden. Die kleinen Sträßchen zwischen den Kuppeln waren unbeleuchtet, damit kein Streulicht stören konnte. Auf den Wegen von einer Beobachtungsstation zur anderen hing ich Gedanken und Träumen nach über Sterne, Galaxien, das ganze Universum und seine Beziehung zum Menschen. Noch heute kann ich die Gedanken nachempfinden, die mich damals bewegten: Staunen angesichts der riesigen Weiten im Weltall, der Wunderwelt der vielen Sterne - Rote Riesen, Weiße Zwerge, Neutronensterne und Schwarze Löcher -, der vielfältigen Formen und der großen Zahl der Galaxien, zugleich auch der Wunsch, möglichst viel und Genaues darüber zu erfahren. Fast jeder hat wohl schon den Zauber und die geheimnisvolle Schönheit des nächtlichen Sternhimmels erfahren. »Der gestirnte Himmel in mir und das moralische Gesetz über mir ...« - mit dem abgewandelten Ausspruch Immanuel Kants beschreibt Carl-Friedrich von Weizsäcker in seinen Erinnerungen seine Gefühle, als er im Alter von zwölf Jahren mit einer Himmelskarte eifrig die Sterne studierte. Nicht nur leidenschaftliche Astronomen wollen möglichst viel über dieses Wunder des Universums erfahren, sondern viele von uns haben diesen Wunsch. Aus Diskussionen nach Vorträgen und aus Gesprächen weiß ich, dass schon den Fakten großes Interesse entgegengebracht wird. Eine zusätzliche Motivation für die Beschäftigung mit der Astronomie besteht offenbar darin, sicheres Wissen zu erhalten über die Bedeutung des Ganzen und seinen Zusammenhang mit unserer Existenz auf der Erde. Mit diesem Buch will ich versuchen, das heutige naturwissenschaftliche Weltbild verständlich darzustellen und es in seiner Bedeutung für unser Selbstverständnis einzuordnen. Zunächst will ich daher eine Bestandsaufnahme der grundlegenden naturwissenschaftlichen Erkenntnisse durchführen, anschließend die Verknüpfungen mit philosophischen und theologischen Fragestellungen erörtern. Ich hoffe natürlich, dass es mir gelingt, Leser für die naturwissenschaftlich belegbaren Wunder des Universums zu begeistern und zu eigenem Nachdenken anzuregen. Wichtig erscheint mir, klar zwischen gesichertem Wissen und spekulativer Theoriebildung im naturwissenschaftlichen Bereich zu unterscheiden und eine deutliche Grenze um den Geltungsbereich der Naturwissenschaften zu ziehen. Innerhalb ihrer Gültigkeitsgrenzen bestimmt die Naturwissenschaft, was wahr und was falsch ist, und naturwissenschaftliche Erkenntnisse können nicht durch Behauptungen, die aus Nichtwissen stammen, in Frage gestellt werden. Dabei nehme ich selbstverständlich an, dass es Fragen gibt, die nicht innerhalb der Naturwissenschaften beantwortet werden können. Die alten Fragen »Woher kommen wir?«, »Wohin gehen wir?« haben in der modernen Kosmologie und Biologie zum Teil eine Antwort erhalten: Wir sind das vorläufige Ergebnis einer langen Kette von Entwicklungen in einem Kosmos, in dem kein Atom verloren geht und in dem unser Leben sogar mit der Entwicklung der Sterne in Verbindung steht. Die komplexe Struktur des Universums, seine Entstehung im Urknall und die folgende Entwicklung von einem diffusen Gas zum komplexen System der Galaxien, gehen weit über unsere Alltagserfahrung hinaus und stehen oft in Widerspruch zum gesunden Menschenverstand. Selbst Raum und Zeit entstehen im Urknall und vergehen in den Schwarzen Löchern, können also nicht länger die absoluten Kategorien für unsere Erfahrung sein. Vielleicht ist unsere raum-zeitliche Existenz nur ein Teilaspekt der Wirklichkeit? Die frappierenden Erkenntnisse der Physiker erschließen den Mikrokosmos, in dem unsere solide Alltagswelt von einem Untergrund aus Teilchen und immateriellen Feldern getragen wird. Deren quantenmechanisch bedingtes, unvorhersagbares Verhalten lässt sogar Zweifel aufkommen an der Vorstellung einer objektiv gegebenen, dem Beobachter gegenüberstehenden Welt. Bei unserem Streifzug durch die reale Welt werden wir auf wirklich wunderbare Dinge stoßen, die nichts von ihrem Zauber verlieren, wenn wir sie besser verstehen und genauer beschreiben. Mit all diesen Erörterungen ist die Frage, ob es eine Schöpfung ohne Schöpfer geben kann, untrennbar verwoben. Obwohl ich keine endgültige Antwort darauf habe, hoffe ich doch, dass im Buch deutlich wird, wie die Erkundung der Grenzen der naturwissenschaftlichen Weltbeschreibung den Blick für die Bedeutung von Glaubensaussagen öffnet. Ob man auf die Frage des Titels mit »ja« oder mit »nein« antworten will, kann nicht durch die Naturwissenschaft bestimmt werden, sondern bleibt die persönliche Entscheidung jedes Einzelnen. Steckt etwas dahinter? Wir finden uns in einer Welt vor, die wir weitgehend naturwissenschaftlich erklären können, ohne aber dadurch ihren Zauber zu vertreiben. Im Gegenteil, je mehr wir verstehen, desto größer erscheint uns das Wunder des Universums. Wie weit reichen die Erkenntnisse der Naturwissenschaft? Dieser Frage will ich in diesem Buch nachgehen und zeigen, wie faszinierend die Bilder und Ideen sein können, selbst wenn wir uns auf Physik und Biologie beschränken. Natürlich wollen wir auch wissen, ob dem Ganzen irgendeine Bedeutung für unser eigenes Leben zukommt. In einem ganz einfachen Sinn ist dies selbstverständlich so, denn diese naturwissenschaftlichen Zusammenhänge sind die Voraussetzung für unsere eigene Existenz. Vom Tanz der Elektronen im Atom bis zum Reigen der Sterne in der Galaxis spielt alles zusammen und bringt schließlich auch uns auf dem, gemessen an der Weite des Alls, kleinen, unbedeutenden Planeten Erde hervor. Aber ist das schon alles? Sind wir nur ein Produkt von raffinierten physikalischen, chemischen und biologischen Prozessen, ein zufälliges Ereignis im Weltgeschehen, das genauso hätte unterbleiben können? Diese Frage mit ja zu beantworten, fiele uns gefühlsmäßig schwer. Irgendeinen tieferen Sinn möchten wir unserer Existenz und den Geschehnissen im Universum doch zuweisen. Die Naturwissenschaft schweigt dazu. Sie schweigt mit gutem Recht, denn sie beschränkt sich darauf, Zusammenhänge in der Welt aufzuzeigen mit dem Ziel, letzten Endes alles Erkennbare auf physikalische Vorgänge zurückzuführen. Auch chemische und biologische Prozesse laufen ja nach physikalischen Gesetzmäßigkeiten ab. Damit ist aber nicht gesagt, dass die gesamte Wirklichkeit durch diesen Zugang erfasst sein muss.

Das Wunder des Universums
Die Sterne über dem Observatorium in der Wüste Arizonas erstrahlten in ungewohnter Klarheit und Helligkeit. Deutlich trat das breite Lichtband der Milchstraße hervor. In den Kuppeln begannen die Astronomen ihre Arbeit, schleppten flüssigen Stickstoff zur Kühlung ihrer Instrumente herbei, überprüften deren Funktionstüchtigkeit zu Beginn der Nacht und richteten dann ihre Teleskope auf entfernte Galaxien und Sternhaufen. Als kurzzeitiger Besucher konnte ich ihnen dabei über die Schulter schauen und mit ihnen die Bilder ferner Galaxien betrachten, die vom Teleskop auf einen Bildschirm übertragen wurden.
Die kleinen Sträßchen zwischen den Kuppeln waren unbeleuchtet, damit kein Streulicht stören konnte. Auf den Wegen von einer Beobachtungsstation zur anderen hing ich Gedanken und Träumen nach über Sterne, Galaxien, das ganze Universum und seine Beziehung zum Menschen.
Noch heute kann ich die Gedanken nachempfinden, die mich damals bewegten: Staunen angesichts der riesigen Weiten im Weltall, der Wunderwelt der vielen Sterne - Rote Riesen, Weiße Zwerge, Neutronensterne und Schwarze Löcher -, der vielfältigen Formen und der großen Zahl der Galaxien, zugleich auch der Wunsch, möglichst viel und Genaues darüber zu erfahren.
Fast jeder hat wohl schon den Zauber und die geheimnisvolle Schönheit des nächtlichen Sternhimmels erfahren. "Der gestirnte Himmel in mir und das moralische Gesetz über mir ..." - mit dem abgewandelten Ausspruch Immanuel Kants beschreibt Carl-Friedrich von Weizsäcker in seinen Erinnerungen seine Gefühle, als er im Alter von zwölf Jahren mit einer Himmelskarte eifrig die Sterne studierte. Nicht nur leidenschaftliche Astronomen wollen möglichst viel über dieses Wunder des Universums erfahren, sondern viele von uns haben diesen Wunsch.
Aus Diskussionen nach Vorträgen und aus Gesprächen weiß ich, dass schon den Fakten großes Interesse entgegengebracht wird. Eine zusätzliche Motivation für die Beschäftigung mit der Astronomie besteht offenbar darin, sicheres Wissen zu erhalten über die Bedeutung des Ganzen und seinen Zusammenhang mit unserer Existenz auf der Erde.
Mit diesem Buch will ich versuchen, das heutige naturwissenschaftliche Weltbild verständlich darzustellen und es in seiner Bedeutung für unser Selbstverständnis einzuordnen. Zunächst will ich daher eine Bestandsaufnahme der grundlegenden naturwissenschaftlichen Erkenntnisse durchführen, anschließend die Verknüpfungen mit philosophischen und theologischen Fragestellungen erörtern. Ich hoffe natürlich, dass es mir gelingt, Leser für die naturwissenschaftlich belegbaren Wunder des Universums zu begeistern und zu eigenem Nachdenken anzuregen.
Wichtig erscheint mir, klar zwischen gesichertem Wissen und spekulativer Theoriebildung im naturwissenschaftlichen Bereich zu unterscheiden und eine deutliche Grenze um den Geltungsbereich der Naturwissenschaften zu ziehen. Innerhalb ihrer Gültigkeitsgrenzen bestimmt die Naturwissenschaft, was wahr und was falsch ist, und naturwissenschaftliche Erkenntnisse können nicht durch Behauptungen, die aus Nichtwissen stammen, in Frage gestellt werden. Dabei nehme ich selbstverständlich an, dass es Fragen gibt, die nicht innerhalb der Naturwissenschaften beantwortet werden können.
Die alten Fragen "Woher kommen wir?", "Wohin gehen wir?" haben in der modernen Kosmologie und Biologie zum Teil eine Antwort erhalten: Wir sind das vorläufige Ergebnis einer langen Kette von Entwicklungen in einem Kosmos, in dem kein Atom verloren geht und in dem unser Leben sogar mit der Entwicklung der Sterne in Verbindung steht. Die komplexe Struktur des Universums, seine Entstehung im Urknall und die folgende Entwicklung von einem diffusen Gas zum komplexen System der Galaxien, gehen weit über unsere Alltagserfahrung hinaus und stehen oft in Widerspruch zum gesunden Menschenverstand. Selbst Raum und Zeit entstehen im Urknall und vergehen in den Schwarzen Löchern, können