3. Preis Philipp Blumhardt - Christentum und Kultur

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3. Preis Philipp Blumhardt - Christentum und Kultur

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Seminararbeit

Religion und Naturwissenschaft im Dialog

Philipp Paul Blumhardt

Die Entstehung des Universums

Geist gegen Materie

Thomas-Strittmatter-Gymnasium

Sankt Georgen

Betreuende Lehrer:

Ursula Schaab

Peter Braun

© Copyright 2005-2007

3


I N H A L T S V E R Z E I C H N I S

Inhaltsverzeichnis

I PROLOG - 9 -

II URKNALLTHEORIE - 11 -

1 Seit wann glauben Naturwissenschaftler an einen Anfang? - 11 -

2 Auf dem Weg zum Urknall - 12 -

2.1 Expansion des Universums - 13 -

2.1.1 DOPPLER-Effekt und Spektralanalyse - 13 -

2.2 Folgen der HUBBLE-Expansion - 19 -

2.3 Kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung - 22 -

2.3.1 Bedeutung der Hintergrundstrahlung - 25 -

2.4 Methoden zur Bestimmung des Alters - 26 -

3 Das Standardmodell des Urknalls - 27 -

3.1 Die Idee des Urknalls - 27 -

3.2 Bedeutung des Standardmodells - 27 -

3.3 Kosmologisches Prinzip - 27 -

3.4 Anthropisches Prinzip - 27 -

3.5 „Steady-State“-Theory - 27 -

4 PLANCK-Ära - 27 -

4.1 Singularitäten allgemein - 27 -

4.2 PLANCK-Einheiten - 27 -

4.3 Ursachen der Anfangssingularität - 27 -

4.4 Entstehung aus dem Nichts - 27 -

4.5 Was war davor? - 27 -

4.6 Warum ist die Welt so wie sie ist? - 27 -

5 Vorüberlegungen aus der Teilchenphysik - 27 -

5.1 Der Teilchenzoo - 27 -

5.2 Bildung und Zerfall von Teilchen - 27 -

5.3 Bedeutung des thermischen Gleichgewichts - 27 -

6 Entwicklung des frühen Universums - 27 -

6.1 Zeit der Supersymmetrie - 27 -

6.2 Große Vereinheitlichung - 27 -

6.3 Entstehung von Baryonen - 27 -

6.4 Ungleichgewicht zwischen Materie und Antimaterie - 27 -

6.4.1 Nichterhaltung der Baryonenzahl - 27 -

6.4.2 Symmetriebrechung - 27 -

6.4.3 Thermisches Ungleichgewicht - 27 -

6.5 Theorie eines inflationären Universums - 27 -

6.5.1 Theorie der Offenen Inflation - 27 -

6.6 Quark-Ära - 27 -

6.7 Hadronen- und Leptonen-Ära - 27 -

6.8 Primordiale Nukleosynthese - 27 -

6.9 Strahlungs-Ära - 27 -

5


Inhaltsverzeichnis

6

6.10 Rezept des Universums - 27 -

7 Ein kurzer Ausblick - 27 -

III BIBLISCHE ENTSTEHUNGSGESCHICHTE - 27 -

1 Die erste Schöpfungserzählung (Genesis 1,1 bis 2,4a) - 27 -

1.1 Woher weiß die Bibel von den Anfängen der Welt? - 27 -

1.2 Aussageabsicht von Genesis 1,1 bis 2,4a - 27 -

2 Vergleich mit der zweiten Schöpfungserzählung - 27 -

3 Keine Geschichtserzählungen - 27 -

IV KURZE GESCHICHTE DER KOSMOLOGIE - 27 -

1 Griechische Philosophie - 27 -

1.1 ANAXIMANDER - 27 -

1.2 PLATON - 27 -

1.3 ARISTOTELES - 27 -

2 Mittelalter - 27 -

2.1 Patristik - 27 -

2.2 Scholastik - 27 -

3 Zeitalter der Renaissance - 27 -

3.1 KOPERNIKANISCHE Wende - 27 -

3.2 GIORDANO BRUNO - 27 -

3.3 ISAAC NEWTON - 27 -

4 Philosophische Ansätze der Neuzeit - 27 -

4.1 Empirismus - 27 -

4.2 IMMANUEL KANT - 27 -

5 Aporie der Weltentstehung - 27 -

5.1 Alles, was existiert, muss einen Anfang haben - 27 -

5.2 ex nihilo nihil fit - 27 -

5.3 Problem einer unendlichen Ursachenkette - 27 -

V THEOLOGISCHE INTERPRETATION IM WANDEL - 27 -

1 AURELIUS AUGUSTINUS - 27 -

2 MARTIN LUTHER - 27 -

3 PAPST PIUS XII. - 27 -

4 PAPST JOHANNES PAUL II. - 27 -

5 Theologie in einer aufgeklärten Zeit - 27 -

VI MODERNE SCHÖPFUNGSTHEOLOGIE - 27 -

1 creatio ex nihilo - 27 -

2 creatio continua - 27 -

3 Bedeutung der Fragestellung - 27 -

3.1 Bedeutung der christlichen Botschaft - 27 -


Inhaltsverzeichnis

4 Theologische Interpretation heute - 27 -

5 Verzweifelte Suche nach einem Dialog? - 27 -

VII AUF DER SUCHE NACH DERSELBEN WAHRHEIT? - 27 -

1 Vergleich der Fragen nach dem Anfang - 27 -

2 Ordnung als wichtiges Bindeglied - 27 -

3 Theologie und Philosophie komplementär zum Urknall - 27 -

3.1 Was bedeutet komplementär? - 27 -

3.2 Komplementarität angewandt auf den Dialog - 27 -

4 Veränderungen innerhalb der Wissenschaften - 27 -

4.1 Metaphysische Ansätze als Mittel der Naturwissenschaften - 27 -

4.2 Naturgesetze als Gottesersatz? - 27 -

5 Wie große Naturwissenschaftler glauben können - 27 -

VIII EPILOG - 27 -

IX ANHANG - 27 -

1 Glossar - 27 -

2 Quellen- und Literaturverzeichnis - 27 -

2.1 Literaturquellen - 27 -

2.2 Internetquellen - 27 -

2.3 Videomaterial - 27 -

3 Abbildungsverzeichnis - 27 -

4 Erklärung - 27 -

7


I Prolog

I Prolog

Viele der intelligentesten Köpfe unserer Zeit beschäftigen sich, wie ihre Vorgän-

ger, mit ein und derselben Frage. Der Frage nach dem Beginn unseres Kosmos.

Auch die Formulierung „Im Anfang schuf Gott Himmel und Erde“, die ersten

Worte der Bibel kennt heute beinahe jeder. Die Schöpfungserzählungen sind

fester Bestandteil der Weltliteratur.

In meiner Arbeit möchte ich einen kleinen Einblick in die verschiedenen Erklä-

rungsmodelle der Entstehung unseres Universums gewähren. Als erstes möchte

ich den aktuellen Stand der Naturwissenschaften zusammenfassen, um eine

Grundlage für einen späteren Dialog zwischen Naturwissenschaft und Religion zu

legen.

Danach werde ich auf dem naturwissenschaftlichen Hintergrund aufbauend die im

Lauf der Geschichte entstandenen Ideen zur Entstehung des Kosmos untersu-

chen. Neben dem ersten Kapitel der Bibel und dessen theologischer Interpreta-

tion, werden auch philosophische Ansätze von der Antike bis zur Neuzeit vorge-

stellt werden. Dabei erscheinen diese gegenüber den naturwissenschaftlichen

Erkenntnissen hoffentlich nicht nur als bereits vollkommen überholte Ideen,

sondern als beeindruckende Denkanstöße der großen Denker des Abendlandes.

Das Hauptaugenmerk der gesamten Arbeit liegt auf der Kosmologie.

„Die Kosmologie (griechisch κοσµολογία – die Lehre der Welt) beschäftigt sich

mit dem Ursprung und der Entwicklung des Universums (Kosmos) als Gan-

zem und ist damit ein Teilgebiet sowohl der Physik als auch der Philosophie.“

(Wikipedia.de) 1

Zum Abschluss der Arbeit werde ich versuchen, die Naturwissenschaften und die

Geisteswissenschaften gegenseitig anzunähern und deren Gemeinsamkeiten,

aber auch Unterschiede in Bezug auf die Weltentstehung hervorzuheben. Statt

einer bloßen Gegenüberstellung überwiegt am Ende hoffentlich das Bild einer

Entstehung des Universums, das von beiden Seiten getragen werden kann.

Ob mir dies gelingen wird, bleibt an dieser Stelle noch vollkommen offen und am

Ende dem Leser überlassen. Ich hoffe, Sie können meine Faszination über die

Frage nach dem Anfang des Kosmos teilen und haben Spaß beim Lesen.

1 Wikipedia.de, „Kosmologie“, http://de.wikipedia.org/wiki/Kosmologie, 2006

9


II Urknalltheorie

II Urknalltheorie

Diese Arbeit soll in keiner Weise eine reine Bestandsaufnahme der aktuellen

naturwissenschaftlichen Erkenntnisse über die Entstehung unseres Universums

sein. Dennoch möchte ich zu allererst die moderne Urknalltheorie etwas ausführ-

licher vorstellen, um eine entscheidende Grundlage für weiterführende Erörte-

rungen zu schaffen. Ich werde mich weitestgehend auf das Standardmodell der

modernen Urknalltheorie beschränken, da es sich dabei um die heute am besten

akzeptierte Theorie zur Entstehung unseres Universums handelt.

In den Folgeabschnitten werde ich versuchen, Schritt für Schritt das „Begriffs-

monstrum Urknall“ allgemeinverständlich zu erläutern. Es ist mir ein großes

Anliegen zu zeigen, dass der Urknall keine aus der Luft gegriffene Träumerei,

sondern eine ernsthafte wissenschaftliche und gut belegte Theorie ist. Da meine

eigenen Vorkenntnisse den Urknall betreffend nicht sonderlich groß waren, hoffe

ich, meine Gedankengänge sind leicht zu verstehen.

1 Seit wann glauben Naturwissenschaftler an einen Anfang?

Die moderne Physik hatte sich schon längst als ernsthafte Wissenschaft etabliert,

als ALBERT EINSTEIN mit seiner Relativitätstheorie deren Annahmen vollkommen

auf den Kopf stellte. Zuvor war die Zeit, der Meinung der meisten Physiker nach,

eine imaginäre Linie, die sich zu beiden Seiten gleichmäßig ins Unendliche

erstreckte. Ebenso war der Raum unendlich, in alle drei Dimensionen gleichmäßig

und unveränderlich. EINSTEIN veränderte die Auffassungen über Raum und Zeit

von Grund auf, weshalb es naturwissenschaftlich sinnvoll wurde, die Frage nach

dem Anfang des Universums zu stellen - und sie wurde gestellt. Raum und Zeit

waren ab dem Zeitpunkt der allgemeinen Anerkennung der Relativitätstheorien

nicht mehr gleichmäßig. Sie konnten plötzlich gekrümmt sein. ALBERT EINSTEINS

allgemeine Relativitätstheorie, die heute noch unsere genaueste Theorie der

Schwerkraft darstellt, löste die NEWTONSCHE Gravitationslehre ab. Dank einiger

großer Entdeckungen bahnte sich im Laufe des 20. Jahrhunderts sogar eine

Antwort auf die neu entstandene Frage nach dem Anfang an. Mit dem Anfang des

Universums stieß man allerdings auch gleichzeitig auf den Anfang der Zeit. Das

Ereignis, welches am Anfang unseres Universums steht, ist so immens bedeu-

tend, da dort nicht nur die Materie, sondern auch Raum und Zeit geschaffen

wurden. Ein Ereignis, das für die meisten von uns Menschen, zumindest für die,

11


II Urknalltheorie

welche es sich eingestehen können, genauso unvorstellbar ist, wie spannend und

wichtig.

12

2 Auf dem Weg zum Urknall

„Für einen Naturwissenschaftler kann nur das Gültigkeit haben, was er durch

Beobachtungen von der Natur erfährt.“ (STEVEN WEINBERG) 2

Aber genau damit hat die breite Masse der Menschen in Bezug auf den Urknall

Probleme. Der Urknall ist mit Sicherheit nicht leicht zu verstehen. Anscheinend

ist es jedoch noch schwerer, ihn sich bildlich vorzustellen. Es dürfte gar unmög-

lich sein, ihn sich vorzustellen. Begriffe wie „Urknall“ und „Big Bang“ sind nichts

Anderes als Metaphern, die nicht in der Lage sind, uns die Vorgänge des Urknalls

näher zu bringen. Manche sagen, der Urknall sei ein reines Gedankenkonstrukt,

welches so, in dieser Form, nie stattgefunden haben könne. Doch die Theorien

zum Urknall sind auf vollkommen andere Weise entstanden. Sie waren Rück-

schlüsse aus Beobachtungen sowie Erklärungsversuche für Erscheinungen und

Messungen, die im Widerspruch zum damaligen Stand der Wissenschaft standen,

weshalb sie heftig kritisiert und sogar als lächerlich abqualifiziert wurden.

Es ist kein Zufall, dass ausgerechnet die Urknalltheorie sich als favorisierte

Theorie zur Entstehung des Kosmos durchgesetzt hat. Im Gegensatz zu anderen

Theorien gab es für die Urknalltheorie bereits in der Anfangsphase drei Belege,

die ihr eine deutliche Sonderstellung unter allen Theorien eingeräumt haben.

Diese drei heute allgemein anerkannten Belege sind die zu den Zeiten des

Urknalls stattgefundene Nukleosynthese, die HUBBLE-Expansion, welche ein sich

ausdehnendes Universum beweist und die kosmische Hintergrundstrahlung im

Mikrowellenbereich. Besonders die letzten beiden Belege haben der Urknalltheo-

rie zum Durchbruch verholfen, weshalb man sich etwas ausführlicher mit ihnen

befassen sollte, um den Grundstein der darauf folgenden Thesen zu legen und

die gesamte Glaubwürdigkeit der Theorie des „Big Bang“ zu unterstreichen.

2 Steven Weinberg, „Die ersten drei Minuten – Der Ursprung des Universums“, 7. Aufla-

ge, München 1987, Seite 7


2.1 Expansion des Universums

Eine der wichtigsten Voraussetzun-

gen für die Entstehung der Urknall-

theorie war die Feststellung des

1889 in Marshfield geborenen

Astronomen EDWIN HUBBLE über ein

expandierendes, ein sich ausdeh-

nendes Universum. 3 Nachdem

HUBBLE sich bereits 1924 durch die

Entdeckung der Galaxie, welche

uns am nächsten ist, dem Andro-

meda-Nebel und seinem neuen

Klassifizierungs-System für Gala-

xien in Fachkreisen einen Namen

gemacht hatte, stellte er seine

Theorie über ein expandierendes

Universum auf. Die Idee, dass das

Universum expandieren könne, war

2 Auf dem Weg zum Urknall

nicht neu. Bereits ALBERT EINSTEIN hatte 1917 die Konsequenzen seiner allgemei-

nen Relativitätstheorie erkannt. Die allgemeine Relativitätstheorie, als neue

Theorie der Schwerkraft, fordert entweder ein kontrahierendes oder ein expan-

dierendes Universum. Wäre die Masse im gesamten Weltall gleichförmig und

statisch verteilt, würde die Gravitation sie anziehen, wodurch man wiederum kein

statisches, sondern ein kontrahierendes Universum hätte. Die einzige Möglichkeit

ist also ein sich ausdehnendes Universum. Jedoch wollte EINSTEIN diese Erkennt-

nis aus seinen eigenen Formeln nicht wahr haben und ergänzte sie deshalb um

den kosmologischen Term, der unter anderem die berühmte kosmologische

Konstante enthält und so eine Expansion des Universums als Folge seiner eige-

nen Formeln verhindert.

Abbildung 1

EDWIN HUBBLE vor seinem Teleskop auf dem

Palomar Mountain

2.1.1 DOPPLER-Effekt und Spektralanalyse

Als EDWIN HUBBLE jedoch feststellte, wie sehr das Licht beinahe aller Galaxien in

den roten Bereich verschoben ist, deutete er diese Rotverschiebung mit Hilfe des

DOPPLER-Effekts. In Anlehnung an die von CHRISTIAN DOPPLER entwickelte Theorie

3 Vgl. Wikipedia.de, http://de.wikipeda.org/wiki/Edwin_Hubble, 2005

13


II Urknalltheorie

müssten sich alle Galaxien mit Rotverschiebung von uns entfernen. Alle Wellen,

also auch Lichtwellen, haben die Eigenschaft, sich durch relative Bewegung zu

verändern. Das beste Beispiel aus dem Alltag ist ein vorbeifahrendes Auto mit

Martinshorn. Kommt so ein Fahrzeug auf einen zu, muss die zweite Wellenfront,

da sie später ausgesandt wird, eine kürzere Strecke zurücklegen, bis sie den

Beobachter erreicht, als die erste. Da die Schallgeschwindigkeit selbst sich nicht

verändert, kommt der zweite Berg nach einer kürzeren Zeit an, als der erste. Der

Abstand zwischen den Amplituden hat sich verringert, was einer Erhöhung der

Frequenz entspricht. Während wir diese Änderung der Frequenz bei Schall als

eine Änderung der Tonhöhe wahrnehmen, ändert sich beim Licht die Farbe.

Eine höhere Frequenz lässt das Licht bläulicher erscheinen, eine geringere

Frequenz äußert sich, entsprechend HUBBLEs Entdeckung, durch eine Verschie-

bung in den rötlichen Bereich. Wie stark das Licht einer Quelle verschoben ist,

kann man leicht anhand der Spektrallinien im Spektrum des Lichts erkennen.

Diese Linien entstehen durch die spezifische Emission oder Absorption eines

chemischen Elements. Emissionslinien entstehen durch Elektronen in der Schale

Abbildung 2

Optische Veranschaulichung der Spektralverschiebung beim DOPPLER-Effekt. Erhöhung

der Wellenlänge bei Entfernung; Verkürzung bei Annäherung.

14


Abbildung 3

„Rotverschiebung der Spektrallinien für ein

Supercluster weit entfernter Galaxien

(BAS11) rechts im Vergleich zur Sonne links“ 5

2 Auf dem Weg zum Urknall

eines chemischen Elements, denen

Energie zugeführt wurde. Sie

fallen früher oder später in ihre

ursprüngliche Schale zurück und

senden dabei ein Photon, also ein

Lichtteilchen mit charakteristischer

Wellenlänge aus. Da an diesen

Stellen im Spektrum vergleichs-

weise viele Photonen eintreffen,

erscheinen diese Wellenlängen im

Farbspektrum hell. Absorptionsli-

nien erscheinen dagegen dunkler

und entstehen dadurch, dass

Photonen von bestimmten Wellen-

längen durch bestimmte chemi-

sche Elemente absorbiert werden.

Ein gutes Beispiel für eine solche

Absorption ist die Ozonschicht der

Erde, die Strahlung im ultraviolet-

ten Bereich absorbiert. Durch die

Expansion des Raums und die

damit stattfindende Erhöhung der

Wellenlänge werden diese Linien

entsprechend in den roten Bereich

verschoben. Sie lassen sich, da man die chemischen Elemente auf Sternen

kennt, aber immer noch sehr gut identifizieren. 4

Man sollte jedoch den Fehler vermeiden, die durch den DOPPLER-Effekt auf der

Erde entstehende Frequenzänderung von Schall, mit der des Lichts im Universum

gleichzusetzen. Dabei würde man unberücksichtigt lassen, dass bei weit entfern-

ten Galaxien die allgemeine, statt EINSTEINs spezieller Relativitätstheorie gilt und

somit zwei unterschiedliche Formeln für Berechnungen notwendig sind. 6 Die Idee

des DOPPLER-Effekts bleibt grundlegend dieselbe, nur expandiert der Raum selbst

4 Werner Kasper, „Spektralanalyse“, http://abenteuer-universum.vol4u.de/, 2005

5 Wikipedia.de, „Doppler-Effekt“, http://de.wikipedia.org/wiki/Doppler-Effekt, 2006

6 Vgl. Charles H. Lineweaver und Tamara M. Davis, „Der Urknall – Mythos und Wahrheit“,

erschienen in „Spektrum der Wissenschaft“, Ausgabe Mai 2005, Stuttgart 2005, Seite

42ff

15


II Urknalltheorie

und erhöht dadurch die Wellenlänge des Lichts. Die Wellenlänge des Lichts wird

nicht, wie es eigentlich beim DOPPLER-Effekt der Fall ist, durch die Bewegung im

Raum, sondern durch die Ausdehnung des Raums selbst mitgedehnt.

Darüber hinaus erklärte HUBBLE 1929 zusammen mit MILTON HUMANSON, dass die

relative Geschwindigkeit mit der sich zwei Galaxien voneinander entfernen umso

größer sei, je weiter die Galaxien voneinander entfernt sind. Da die Fluchtge-

schwindigkeit v und der Abstand d proportional zueinander sind, ergibt sich eine

sehr einfache Formel:

16

v = H ( t)

⋅ d .

H ist dabei der HUBBLE-Parameter. Er ist abhängig vom Entwicklungsstadium des

Weltalls, sprich der Zeit t. Der Wert H(t0) entspricht dabei dem aktuellen Zustand

unseres Kosmos. Oft spricht man in diesem Zusammenhang auch von der

HUBBLE-Konstante, obwohl die Bezeichnung als Konstante aufgrund der Zeitab-

hängigkeit irreführend ist. Um den aktuellen Wert zu bestimmen, bräuchte man

die Fluchtgeschwindigkeit der Galaxien, die sich aufgrund der DOPPLER-

Verschiebung der Spektrallinien relativ exakt bestimmen lässt, sowie die Entfer-

nung der Galaxien vom eigenen Standpunkt. 7 Diese wiederum, ist deutlich

schwerer zu bestimmen. Das H0 Key Project hat eine genauere Bestimmung der

HUBBLE Konstante ermöglicht. Sie beträgt nach den erfolgten Messungen:

H 0

≈ 71

km

( ± 6)

s Mpc

8 .

Nimmt man eine beliebige Galaxie, kann man den Zeitpunkt t, an dem sie direkt

über uns war, herausfinden, indem man ihren Abstand d durch ihre Geschwin-

digkeit v dividiert:

d

t = .

v

Mit Hilfe des HUBBLE-Gesetzes kann man auch ohne den Abstand und ohne die

Geschwindigkeit die Zeit t berechnen, zu der sich diese Galaxie über uns befand.

Da diese Zeit unabhängig von Abstand und Geschwindigkeit ist, ist sie allgemein-

gültig und wird als HUBBLE-Zeit bezeichnet:

d 1

t = = .

H

( t)

⋅ d H(

t)

7 Vgl. Michael Ralph Pape, „Die Grundlagen der Urknalltheorie“, http://fampape.de/raw/ralph/studium/urknalltheorie/,

2000

8 Wikipedia.de „Hubble-Konstante“, http://de.wikipedia.org/wiki/Hubble-Konstante, 2005


2 Auf dem Weg zum Urknall

Abbildung 4

Die Abbildung zeigt jüngere Beobachtungen der Rotverschiebung verschiedener Galaxien,

wobei deutlich zu erkennen ist, dass die Ungenauigkeiten mit zunehmendem

Abstand steigen.

Nach dieser Formel lässt sich aus dem Kehrwert der HUBBLE-Konstante der

Zeitpunkt t berechnen, an dem sich alle Galaxien, egal welchen Abstand und

welche Geschwindigkeit sie haben, über uns befanden. Das bedeutet, alle Gala-

xien, alle im Universum vorhandene Materie, war an einem Punkt. Dieser Zeit-

punkt entspricht dem Urknall und folglich dem Alter des Universums:

1

H 0

( ± 1.

200.

000.

000)

Jahre

≈ 13.

800.

000.

000

. 9

An dieser Stelle sollte allerdings noch darauf hingewiesen werden, dass es sich

hierbei um Berechnungen unter Ausschluss der Schwerkraft handelt.

Alle diese Entdeckungen stimmten mit EINSTEINs Relativitätstheorie ohne den

kosmologischen Term überein. Sobald EINSTEIN von HUBBLES neuartigen Entde-

ckungen hörte, bezeichnete er seine kosmologische Konstante als „die größte

Eselei seines Lebens“. 10

9 Wikipedia.de „Hubble-Konstante“, http://de.wikipedia.org/wiki/Hubble-Konstante, 2005

10 Vgl. Wikipedia.org “Edwin Hubble”, http://en.wikipedia.org/wiki/Edwin_Hubble, 2005

17


II Urknalltheorie

18

„Hätte man das Hubble-Gesetz bereits im 16. Jahrhundert entdeckt, so wäre

es ohne Zweifel als weiteres Indiz dafür gewertet worden, was die Leute

ohnehin bereits wussten, nämlich: Wir sind der Mittelpunkt der Welt. Warum

würden sich sonst sämtliche Galaxien strahlenförmig von uns nach außen

wegbewegen, wie die Speichen eines Rades?“ (Alan Guth) 11

Auf diese Weise fasst ALAN GUTH den ersten Eindruck zusammen, welchen man

unter Umständen bekommen könnte. Man könnte annehmen, die Galaxien

würden sich durch den Raum von uns entfernen. Jedoch entsteht diese Rotver-

schiebung durch die Expansion des Raums an sich. Die Galaxien behalten ihre

Position im Raum bei. Dies hat man festgestellt, indem man Galaxienhaufen

untersucht hat. Die Haufen befinden sich insgesamt in Ruhe, das heißt die

Haufen verändern sich nicht. Die Galaxienhaufen entfernen sich aber von uns

entsprechend dem HUBBLE-Gesetz. Zwar expandiert auch der Raum zwischen den

Galaxien, die gegenseitige Anziehung der Galaxien hält sie aber auf einer kon-

stanten Entfernung. Man findet im Universum auch vereinzelt Galaxien, die

aufgrund der gegenseitigen Anziehung aufeinander zuwandern. Dieses Phänomen

entspricht jedoch nicht der Regel. Da man dieses Phänomen durch die Gravitati-

on sehr leicht erklären kann, widerspricht es dem HUBBLE-Gesetz nicht.

Es ist wichtig zu verstehen, dass die gesamte Expansion des Kosmos keinen

Mittelpunkt hat. Dies ist schwer vorstellbar, jedoch expandiert der Raum an jeder

Stelle im Universum in jede Richtung. Diese Expansion unterliegt entgegen dem

ersten Verdacht, nicht der speziellen Relativitätstheorie, da es sich um eine

Expansion des Raums selbst und nicht um eine Expansion im Raum handelt. Dies

wiederum bedeutet, dass die Galaxien sich ab einem bestimmten Abstand, dem

HUBBLE-Abstand, mit Über-Lichtgeschwindigkeit von uns entfernen. Dieser

Abstand müsste eigentlich so groß sein, wie das Alter des Universums. Also rund

14 Milliarden Lichtjahre. Schließlich braucht das Licht aus einer Entfernung von

14 Milliarden Lichtjahren, 14 Milliarden Jahre bis zu uns. Berücksichtigt man

jedoch zusätzlich, dass das Universum die letzten Jahr-Milliarden expandierte,

können wir heute alle Galaxien beobachten, die zu dem Zeitpunkt als ihr Licht

ausgesendet wurde, nicht weiter als 14 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt

waren. Damit dürfte der sichtbare Bereich sich bei etwa 16 Milliarden Lichtjahren

befinden und damit deutlich innerhalb des von uns beobachtbaren Bereichs

11 Alan Guth, „Die Entstehung des Kosmos aus dem Nichts – Die Theorie des inflationären

Universums“, Massachusetts 1997, Seite 48f


Abbildung 5

Optische Veranschaulichung der Expansion des Universums

2 Auf dem Weg zum Urknall

liegen. Wir können sehen, was dort vor langer Zeit geschehen ist, aber wir

können kein Ereignis mitverfolgen, welches geschieht, nachdem die Galaxien den

Ereignishorizont passiert haben, da kein Lichtstrahl, der hinter diesem Ereignis-

horizont ausgesandt wird, uns je erreichen kann. 12

2.2 Folgen der HUBBLE-Expansion

Es stellt sich die hoch interessante Frage, wie sich die Expansion des Universums

in der Vergangenheit verhalten hat und dementsprechend auch, wie sie sich in

der Zukunft verhalten wird. Es steht wohl fest, dass wir uns im Moment in einer

beschleunigten Expansion befinden. Das bedeutet, dass das Universum nicht nur

expandiert, sondern diese Expansion immer schneller abläuft. 13 Ob dies jedoch

weiter geht, steht wortwörtlich in den Sternen. Die Zukunft unseres Universums

12 Vgl. Charles H. Lineweaver und Tamara M. Davis, „Der Urknall – Mythos und Wahrheit“,

erschienen in „Spektrum der Wissenschaft“, Ausgabe Mai 2005, Stuttgart 2005,

Seite 45f

13 Vgl. Wikipedia.de, „Expansion des Universums“,

http://de.wikipedia.org/wiki/Expansion_des_Universums, 2006

19


II Urknalltheorie

hängt von der Massendichte des Universums ab. Diese Massendichte bestimmt,

wie stark die Gravitation des Universums im Vergleich zur Expansion ist.

Der russische Mathematiker und Meteorologe ALEXANDER FRIEDMANN war der erste,

der die drei unterschiedlichen Lösungsmöglichkeiten von EINSTEINS allgemeiner

Relativitätstheorie in Bezug auf die Zukunft des Universums veröffentlichte. 14

Deshalb war er auch der erste, der überhaupt die Idee davon, was wir heute als

Urknall verstehen, in die Welt gesetzt hat. Es ist daher durchaus sinnvoll, sich

seine drei Lösungsmöglichkeiten der allgemeinen Relativitätstheorie anzusehen.

Abbildung 6

Die Abbildung zeigt die Entwicklung des Universums

in Abhängigkeit von der Zeit und der Massendichte

20

Ist die Massendichte zu

hoch, wird das Universum

eines Tages seine Expansi-

onsgeschwindigkeit auf den

Wert Null verlangsamt

haben und ab diesem

Zeitpunkt in sich selbst

zusammenstürzen. Dieser

Kollaps wird angelehnt an

den Big Bang, oft auch als

Big Crunch bezeichnet. Ist

die Massendichte zu hoch,

spricht man von einem

geschlossenen Universum.

Im entgegengesetzten Fall

ist die Massendichte inner-

halb des Universums zu klein, um die Expansion des Universums zu stoppen. In

diesem Fall expandiert das Universum ewig weiter. Man könnte nun erwarten, die

Expansionsgeschwindigkeit würde ebenfalls ewig zunehmen, allerdings würde in

diesem Fall die Expansionsgeschwindigkeit in der Zukunft einen konstanten Wert

annehmen, der ungleich Null ist. Man spricht bei einer entsprechenden Massen-

dichte von einem offenen Universum.

Nun gibt es noch einen dritten und letzten Fall. Es handelt sich hierbei um den

Grenzfall der beiden ersten Fälle. Es gibt einen Wert für die Massendichte im

Universum, der dafür sorgt, dass sich die Expansionsgeschwindigkeit des Univer-

sums in der Zukunft dem Wert Null nähern wird. Das bedeutet, das Universum

14 Vgl. Alan Guth, „Die Entstehung des Kosmos aus dem Nichts – Die Theorie des inflationären

Universums“, Kapitel „Die Geburt der modernen Kosmologie“, Massachusetts 1997


2 Auf dem Weg zum Urknall

expandiert nicht weiter, stürzt aber auch nicht in sich selbst zusammen. Diese

Massendichte wird als kritische Dichte bezeichnet. Entspricht die Massendichte

des Universums exakt dieser kritischen Dichte, spricht man von einem flachen

Universum.

Abbildung 7

Variation des Alters des Universums in Abhängigkeit

von der Massendichte

Aus den drei verschiedenen

Fällen lassen sich leicht

Aussagen über die zeitliche

und räumliche Ausdehnung

des Universums machen. Ist

das Universum geschlossen,

expandiert es von der Größe

Null bis auf einen bestimm-

ten Wert. Auch das Ende

des Universums ist zeitlich

festgelegt, weshalb man

sagen kann, dass man auch

im Falle eines unendlichen

Universums trotzdem ein

endliches Volumen vorfin-

den müsste. Als Analogie

kann man sich eine Kugel

vorstellen, auf der man sich nur in zwei Raumdimensionen bewegen kann. Die

dritte Raumdimension, welche uns gut vertraut ist, müsste dem Kugelbewohner

vollkommen unbekannt und unvorstellbar sein, wie uns beispielsweise eine vierte

Raumdimension. Der Beobachter könnte sich auf der Kugel unendlich weit in

beide Richtungen bewegen, ohne an einen Rand zu stoßen. Die Fläche der Kugel

lässt sich dagegen vom Kugelbewohner mathematisch ohne größere Schwierig-

keiten bestimmen und ist folglich endlich, obwohl die Kugel kein Ende hat.

Im Falle eines offenen oder flachen Universums sind sowohl die Zeit, wie auch

das Volumen, jeweils unendlich.

Es lässt sich, nach dem FRIEDMANN-Modell, auch die Schwerkraft in die Berech-

nungen des Alters des Universums mit einbeziehen. Im Falle eines flachen

Universums liegt das Alter des Universums exakt bei zwei Drittel der HUBBLE-Zeit,

im Falle eines offenen zwischen der HUBBLE-Zeit und zwei Drittel der HUBBLE-Zeit

und für ein geschlossenes Universums irgendwo unterhalb der Zwei-Drittel-

21


II Urknalltheorie

Grenze. Abhängig ist das exakte Alter wiederum von der Massendichte in unse-

rem Universum. Um ausgehend von der HUBBLE-Expansion auf das wahre Alter

des Universums schließen zu können, müssen wir also die Massendichte des

Universums kennen. Das HUBBLE-Gesetz liefert keine vollständige und korrekte

Beschreibung des Ablaufs der Expansion des Universums, sondern stellt nur eine

Näherung für den heutigen Zustand des Universums dar. Eine Näherung, die

trotz einer gewissen Ungenauigkeit und Ungewissheit, der erste bewusste Schritt

der Wissenschaft weg von dem alten statischen Modell, hin zu dem neuen Modell

der Entstehung des Universums durch den Urknall war. Heute noch ist die

HUBBLE-Expansion eines der wichtigsten Standbeine der Urknalltheorie.

Diese Theorien über die Entwicklung des Universums zeigen, dass es ernsthaft

möglich ist, nicht nur Aussagen über die Vergangenheit, sondern auch über die

Zukunft zu treffen. Bei der Beschreibung der inflationären Theorie des Univer-

sums wird die Bedeutung der Massendichte im Universum besonders für den

Anfang nochmals deutlich erkennbar werden. Es wird sich zeigen, dass die

Massendichte im Universum einer dieser vielen Zufälle ist, ohne den menschli-

ches Leben im Kosmos nicht möglich wäre. Es stellt sich also besonders an dieser

Stelle die Frage, ob diese Stimmigkeit wirklich Zufall sein kann.

22

2.3 Kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung

Die HUBBLE-Expansion war das erste, ist aber heute nicht mehr das wichtigste

Standbein der Urknalltheorie. Wer sich mit der Urknalltheorie beschäftigt, trifft

zwangsläufig auf die Mikrowellenhintergrundstrahlung. Sie gehört zu den unum-

stößlichsten Beweisen der Urknalltheorie. Bereits um 1940 prophezeiten die

Physiker GEORGE GAMOW, RALPH ALPHER und ROBERT HERMANN die Existenz einer

Hintergrundstrahlung als Folge eines heißen Anfangs. 15 Geht man davon aus,

dass das Universum einst in einer heißen Explosion entstanden ist, muss sich

diese Hitze heute noch nachweisen lassen, da sie genau hier stattgefunden hat

und die Wärme nicht, wie bei einer uns bekannten Explosion üblich, in den Raum

ausweichen kann. Die Explosion hat im ganzen Raum stattgefunden, der nach

HUBBLE expandiert. Die Energie dieses heißen Anfangs muss demnach überall, so

auch noch hier, nachweisbar sein.

15 Vgl. Wikipedia.de, „Hintergrundstrahlung“,

http://de.wikipedia.org/wiki/Hintergrundstrahlung, 2005


Entdeckt wurde die kosmi-

sche Hintergrundstrahlung

erstmals 1965 16 von ARNO

ALLAN PENZIAS und ROBERT

WOODROW WILSOn, die beide

1978 17 für ihre Entdeckung

mit dem Physik-Nobelpreis

ausgezeichnet wurden. Bei

der Entdeckung handelte es

sich um einen Zufallsfund.

PENZIAS und WILSON waren

keineswegs darauf aus, den

Urknall zu beweisen. Als

Angestellte einer Telefonge-

sellschaft versuchten sie

2 Auf dem Weg zum Urknall

lediglich, für ihre eigentlichen Messungen ihre Apparatur so fehlerfrei wie möglich

zu bekommen. Allerdings stießen sie auf eine Störung, die sie sich nicht erklären

konnten. Bei dieser Störung handelt es sich um Strahlung im Mikrowellenbereich,

die, weil sie keiner Strahlungsquelle direkt zugeordnet werden kann, als Hinter-

grundstrahlung bezeichnet wird. Dieser Hintergrund im Mikrowellenbereich ist für

den Urknall von immenser Bedeutung. Es gibt zwar noch einen Röntgen- und

einen Infrarotstrahlungshintergrund, jedoch hängen diese nicht mit der Urknall-

theorie zusammen, sondern stammen von späteren kosmischen Ereignissen wie

Sternenexplosionen und sind keineswegs so homogen.

Bei dem Mikrowellenhintergrund handelt es sich, wie man mit Hilfe des Satelliten

COBE im Januar 1993 endgültig nachweisen konnte, um eine Hohlraumstrahlung

(auch bekannt als Schwarzkörperstrahlung), durch die man direkt Rückschlüsse

auf die Temperatur ziehen kann.

Abbildung 8

ARNO ALLAN PENZIAS und ROBERT WOODROW WILSON im

Jahre 2004 vor Ihrer Antenne, mit der sie fast 40

Jahre zuvor die Hintergrundstrahlung fanden.

Jeder Körper oberhalb der Temperatur des absoluten Nullpunkts sendet einen

Glutschwall an elektromagnetischer Strahlung aus. Chemiker können anhand des

Spektrums der Strahlung Rückschlüsse auf die Zusammensetzung des Materials

des Körpers ziehen. Man stelle sich eine geschlossene Box mit konstanter Tem-

16 Gregor Morfill, „Jenseits der Milchstraße“, erschienen in „…und Er würfelt doch! – Von

der Erforschung des ganz Großen, des ganz Kleinen und der ganz vielen Dinge“, hrsg.

von Heiner Müller-Krumbhaar und Hermann-Friedrich Wagner, Weinheim 2000;

17 Wikipedia.org “Arno Penzias”, http://de.wikipedia.org/wiki/Arno_Penzias, 2005

23


II Urknalltheorie

peratur vor. Diese wird nach außen ganz normal elektromagnetische Strahlung

emittieren, die sowohl von der Temperatur, wie vom Material abhängt. Innerhalb

der Box wird die materialabhängige Strahlung jedoch wieder im selben Umfang

absorbiert werden, weshalb sich nach kurzer Zeit ein Gleichgewicht einstellen

wird. Die Spektrallinien innerhalb der Box werden keine Rückschlüsse auf das

Material mehr zulassen. Die Strahlung ist rein von der Temperatur des Körpers

abhängig und lässt sich mit Hilfe der BOLTZMANNSCHEN Konstante errechnen.

Auf den Urknall übertragen wurde die Entdeckung des kosmischen Mikrowellen-

hintergrundes vor allem von JIM PEEBLES und BOB DICKE. Sie zeigten die Verein-

barkeit der Beobachtungen mit der Idee eines Urknalls.

Aufgrund der Expansion des Universums kühlte sich diese Strahlung beziehungs-

weise der Mikrowellenhintergrund stark ab. 18 Es handelt sich hierbei um densel-

ben Effekt, wie bei der Verschiebung der Spektrallinien ferner Galaxien. Der

Mikrowellenhintergrund besteht genauso wie das Licht aus Photonen und verhält

sich dementsprechend genau gleich. Seit dem Big Bang expandiert die Wellen-

länge der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung mit dem Universum. Die

Wellenlänge der Strahlung ist so stark gestiegen, dass sie heute nur noch einer

Temperatur von ungefähr drei Kelvin entspricht. Daher findet man für die Hinter-

Abbildung 9

Von dem Satelliten WMAP aufgenommene Temperaturschwankungen des Mikrowellenhintergrunds.

18 Vgl. Wikipedia.de „Hintergrundstrahlung“,

http://de.wikipedia.org/wiki/Hintergrundstrahlung, 2005

24


2 Auf dem Weg zum Urknall

grundstrahlung auch häufig den Begriff Drei-Kelvin-Strahlung. Die aktuellsten

Werte beziffern die Temperatur des Mikrowellenhintergrunds auf 2,726 (± 0,01)

Kelvin 19 .

2.3.1 Bedeutung der Hintergrundstrahlung

Mehrere grundlegende Beweise für die Urknalltheorie wurden bereits dargelegt.

Mit Hilfe der HUBBLE-Expansion konnte man erstmals zeigen, dass das Universum

nicht statisch ist. Diese Tatsache lässt etwas wie einen Urknall erahnen. Die

Mikrowellenstrahlung ist jedoch der älteste, aller uns heute zur Verfügung

stehenden Beweise. Sie ist bereits sehr früh nach dem Urknall entstanden und

lässt uns weiter und genauer in der Zeit zurückblicken als alle anderen Beobach-

tungen. Aus ihr kann man erkennen, wie heiß das Universum einst gewesen sein

muss. So heiß, dass Atome nicht mehr existieren konnten, sondern in Kerne und

Elektronen zerlegt waren. Die Streuung der Photonen an den Elektronen muss

ein thermisches Gleichgewicht zwischen Materie und Strahlung aufrechterhalten

haben. 20 Dieses thermische Gleichgewicht ist immens wichtig für die komplette

Urknalltheorie. Das Spektrum der Hintergrundstrahlung, welches exakt mit der

Strahlung eines schwarzen Körpers von 2,7 Kelvin übereinstimmt, zeigt, dass der

Urknall sehr unkompliziert verlaufen sein muss. Die Homogenität der Hinter-

grundstrahlung ist beeindruckend und der Beweis dafür, dass das Universum sich

in einem fast perfekten thermodynamischen Gleichgewicht befindet.

Bei der Betrachtung der Hintergrundstrahlung ist es darüber hinaus sehr wichtig,

nicht nur die hohe Homogenität, sondern auch die geringen Inhomogenitäten zu

beachten. Sie sind der Anlass dafür, dass es überhaupt Leben geben kann. Ohne

diese Schwankungen wäre alles genau gleich temperiert. Das Universum wäre in

einem perfekten thermischen Gleichgewicht. In diesem Fall könnten wir nicht

wärmer sein als das restliche Universum und müssten folglich eine Temperatur

von etwa 2,7 K haben. Das sind weniger als -270°C. Es wäre also sehr, sehr kalt.

Darüber hinaus lassen die Ergebnisse des Satelliten WMAP viele weitere Rück-

schlüsse zu. So zeigen sie das Verhältnis von Materie zu dunkler Materie und

dunkler Energie. Sie lassen vermuten, dass wir in einem offenen Universum

leben, das ewig weiter expandiert und deuten auf ein Alter des Universums von

19 Alan Guth, „Die Entstehung des Kosmos aus dem Nichts – Die Theorie des inflationären

Universums“, Kapitel „Echos einer glühenden Vergangenheit“, Massachusetts 1997, Seite

141

20 Vgl. Steven Weinberg, „Die ersten drei Minuten – Der Ursprung des Universums“, 7.

Auflage, München 1987, Seite 71

25


II Urknalltheorie

etwa 13,7 Milliarden Jahren hin, welches man vor allem aus der Temperatur der

Hintergrundstrahlung berechnen kann. 21

Eine ganze Zeit lang stand das Urknall-Modell in Konflikt mit der Theorie eines

stationären Universums, die im englischsprachigen Raum als „Steady-State“-

Theory bezeichnet wird. Nach den Messungen des COBE-Teams ließ sich die

Theorie eines stationären Universums kaum noch halten und wurde weitgehend

verdrängt. Die Mikrowellenhintergrundstrahlung ist demnach der entscheidende

Beweis für den Urknall und begünstigte sehr stark dessen Durchsetzung gegen-

über anderen Entstehungsmodellen. Man kann also die Hintergrundstrahlung als

den Beweis für den Big Bang überhaupt bezeichnen.

26

2.4 Methoden zur Bestimmung des Alters

Um den Zeitpunkt des Urknalls zu bestimmen, wandte man zuerst die bereits

oben angesprochene Methode mit Hilfe der HUBBLE-Expansion an. Sie lässt

direkte Rückschlüsse von der Expansionsrate auf das Alter des Universums zu.

Ursprünglich war sie jedoch nicht unumstritten, da HUBBLES Messdaten auf ein

Alter von ein bis zwei Milliarden Jahren schließen ließen. Auch spätere Messungen

gestalteten sich schwierig und lieferten unexakte Werte. Diese Werte standen in

Konflikt mit geologischen Daten von Ablagerungsprozessen. Anhand von radioak-

tiven Materialien auf der Erde kann man ein Alter für das Universum deutlich

oberhalb der von HUBBLE anfangs vorhergesagten ein bis zwei Milliarden Jahre

begründen. Auch die Entwicklung der Sterne steht in Widerspruch zu einem so

geringen Alter. Es gibt die Möglichkeit das Alter von Sternen direkt zu bestim-

men. Besonders interessant sind dabei sogenannte Zwergsterne. Sie sind auf-

grund ihrer geringen Leuchtkraft schwer zu finden, gelten jedoch aus exakt

demselben Grund als besonders alt. Anhand ihrer Leuchtkraft kann man Aussa-

gen über ihr Alter treffen. Diese Werte ließen schon damals auf ein deutlich

höheres Alter des Universums schließen. Eine solche Diskrepanz stellte ein

großes Hemmnis für die endgültige Durchsetzung des Urknall-Modells dar.

Zwergsterne mit einem Alter von 12-13 Milliarden Jahren gehören heute zu den

ältesten uns bekannten Exemplaren. Da man von einer Sternenbildung im

Universum circa eine Milliarde Jahre nach dem Urknall ausgeht, hätte das Univer-

sum demnach ein Alter von rund 13-14 Milliarden Jahren. 22

21 Wikipedia.de, „MAP (Sonde)“, http://de.wikipedia.org/wiki/MAP_%28Sonde%29, 2006

22 Stefan Deiters, Astronews.com, „Sterne verraten Alter des Universums”,

http://www.astronews.com/news/artikel/2002/04/0204-032p.html, 2002


3 Das Standardmodell des Urknalls

3.1 Die Idee des Urknalls

3 Das Standardmodell des Urknalls

Bereits weiter oben wurden die Berechnungen von ALEXANDER FRIEDMANN 23 ange-

sprochen, der die Notwendigkeit des Urknalls anhand der allgemeinen Relativi-

tätstheorie aufzeigte. Zusammen mit der HUBBLE-Expansion, den Arbeiten von

GAMOW und seinen Kollegen über die primordiale Nukleosynthese und dem

kosmischen Mikrowellenhintergrund haben sie ein vollkommen neues Modell der

Entstehung des Kosmos aufkommen lassen. Dieser von FRED HOYLE abfällig als

großer Knall bezeichnete Anfang von allem hat sich von nun an mehr und mehr

als Standardmodell für die Entstehung unseres Universums etabliert.

Alle diese Beobachtungen und Berechnungen lassen darauf schließen, dass die

gesamte Materie im Universum früher an einem Punkt konzentriert gewesen sein

muss. Denn wenn das Universum expandiert, muss es ja früher kleiner gewesen

sein. Nun ist die Expansion des Raumes proportional zu dessen Temperatur und

Dichte, was durch die Entdeckung der Mikrowellenhintergrundstrahlung bestätigt

wurde.

Es gibt also nach der Relativitätstheorie am Anfang unseres Universums einen

Punkt, an dem der Raum nicht größer als ein Punkt, das Universum dafür aber

unendlich heiß und unendlich dicht war. Diesen Zeitpunkt bezeichnet man als

Urknall.

3.2 Bedeutung des Standardmodells

Nun sollten die Grundlagen der Urknalltheorie gelegt sein. Die Idee eines Ur-

knalls sollte nun nicht mehr wie ein irrationales Gedankenkonstrukt ohne natur-

wissenschaftliche Grundlage erscheinen. Es gibt allerdings kein naturwissen-

schaftliches Standardwerk, welches einen Urknall beschreibt, das man lediglich

zu belegen braucht, um den kompletten Urknall zu beweisen. Vielmehr haben an

der Entstehung des Urknalls viele brillante Köpfe mitgearbeitet, deren Ideen es

nun zu vereinen gilt. Einen Versuch, diese vielen, kleinen Bausteine des Urknalls

zu verbinden, stellt das Standardmodell des Urknalls dar. Es reiht die verschie-

denen Epochen des Urknalls hintereinander, legt gegenseitige Grundlagen und

bemüht sich um deren Verknüpfung. Jedoch gibt auch das Standardmodell keine

eindeutige Antwort auf die Ursache der Entstehung. Welche Theorien mit zum

23 vgl. Seite 20 der Arbeit

27


II Urknalltheorie

Standardmodell gehören, ist unklar und die Grenzen der Aussagefähigkeit des

Modells sind fraglich. So schreibt beispielsweise ALAN GUTH über diese Frage:

28

„Stellen wir uns also […] die Frage, bis zu welchem Zeitpunkt in der Vergan-

genheit wir uns auf die Urknalltheorie verlassen können. Auf diese Frage gibt

es natürlich keine endgültige Antwort. Würde man ein Dutzend Physiker

fragen, dann würde man vermutlich 14 verschiedene Antworte erhalten bei

fünf bis sechs Enthaltungen“ (Alan Guth) 24

Am Besten lässt sich das Standardmodell immer noch anhand einer einfachen

schematischen Darstellung der Abläufe beim Urknall schildern, wobei aufgrund

der Einfachheit die Vollständigkeit und Exaktheit leiden. Eine kurze Übersicht

über die Einteilung in die verschiednen Ären und darüber, was einen alles erwar-

tet, bietet die folgende schematische Darstellung. Bevor man sich schlussendlich

den Abläufen beim Urknall widmet, gilt es sich zuerst ein paar Grundprinzipen

des Standardmodells anzueignen.

Abbildung 10

Vereinfachte Darstellung des Standardmodells

24 Alan Guth, „Die Entstehung des Kosmos aus dem Nichts – Die Theorie des inflationären

Universums“, Massachusetts 1997, Seite 148


3.3 Kosmologisches Prinzip

3 Das Standardmodell des Urknalls

Im Jahr 1933 führte der britische Astrophysiker EDWARD ARTHUR MILNE den Begriff

des kosmologischen Prinzips ein. Es gilt als Grundvoraussetzung für das Stan-

dardmodell des Universums. Dieses kosmologische Prinzip umfasst die Hypothese

eines homogenen und isotropen Universums.

Ein homogenes Universum sieht für alle Beobachter, unabhängig von ihrem

Standort gleich aus. Unser Universum ist nicht vollständig homogen, lässt sich

aber auf einer größeren Entfernungsskala als näherungsweise homogen ansehen.

Unterteilt man das Universum in große Würfel mit Kantenlängen von mehreren

hundert Lichtjahren, haben diese eine nahezu identische Massendichte.

Ein isotropes Universum sieht dagegen für denselben Beobachter in alle Raum-

richtungen gleich aus. Es gibt mehrere Hinweise im Kosmos, die auf ein nähe-

rungsweise isotropes Universum schließen lassen. Einerseits die isotrope Ge-

schwindigkeitsverteilung der Fluchtgeschwindigkeiten bei der HUBBLE-Expansion,

andererseits die kosmische Mirkowellenhintergrundstrahlung, welche in keine

Richtung mehr als ein hunderttausendstel von ihrem Mittelwert abweicht und

somit der beste Beleg für ein isotropes Universum ist. Einige dieser Abweichun-

gen lassen sich darüber hinaus durch weitere Strahlenquellen, wie beispielsweise

die Milchstraße erklären.

Die Annahmen eines homogenen und isotropen Universums sind von großer

Bedeutung für die Urknalltheorie. Ohne diese Annahmen ließen sich von uns

angestellte Beobachtungen nur sehr schwer auf den kompletten Kosmos übertra-

gen.

Die gesamte Urknalltheorie ist nur gültig, wenn wir das kosmologische Prinzip als

erfüllt ansehen.

3.4 Anthropisches Prinzip

Auf der Suche nach dem Ursprung des Universums gilt es eines zu beachten. Das

Universum, welches durch die Theorie vorhergesagt wird, muss auf jeden Fall in

der Lage sein, menschliches Leben zu entwickeln. Diese Bedingung im Hinblick

auf den Urknall wird als anthropisches Prinzip bezeichnet. Nach dem anthropi-

schen Prinzip muss das Universum so sein, wie es ist, damit es überhaupt von

uns beobachtet werden kann. Man schließt also aus der Existenz des Menschen

auf die Eigenschaften des Universums zurück. Diese Feststellung ist rückblickend

sehr logisch und einleuchtend, aber sie ist es nur, weil wir uns in einem Univer-

29


II Urknalltheorie

sum befinden, in dem faktisch intelligentes Leben entstanden ist. Betrachtet man

die Geschichte des Universums nicht von dem heutigen Standpunkt aus, sondern

aus Sicht des Anfangs, erscheinen die Prozesse, welche zur Entstehung des

Menschen geführt haben als eher zufällig. In dem nach dem Standardmodell

konzipierten Universum ist der Mensch immer noch eine zufällige Randerschei-

nung, ein Epiphänomen der Materie, bedeutungslos für die Entwicklung des

Universums. Nach dem anthropischen Prinzip, abhängig davon wie stark man es

auslegt, sollte jedoch eine gewisse Wahrscheinlichkeit vorhanden sein, dass sich

Leben entwickelt, das aus der Theorie heraus entsteht und nicht durch nachträg-

liche Anpassung von Konstanten künstlich erzeugt werden muss. Eine starke

Auslegung des anthropischen Prinzips würde ein Universum mit entsprechenden

Naturgesetzen fordern, in dem, unter allen Umständen, unabhängig von Zufällen,

sich zumindest intelligentes Leben entwickelt.

30

3.5 „Steady-State“-Theory

Neben der Urknall-Theorie sollte die „Theorie vom stationären Universum“

ebenfalls kurz erwähnt und erläutert werden. Wie bereits oben kurz angespro-

chen, ist sie im englischsprachigen Raum unter dem Namen „Steady-State“-

Theory bekannt. Als die Urknalltheorie entstand, waren keineswegs alle Wissen-

schaftler von ihr begeistert. Am Anfang waren es mehr die Theologen als die

Physiker, die an ihr einen gewissen Gefallen fanden. Für sie war es eine positive

Überraschung, dass die Naturwissenschaften nach der NEWTONschen Vorstellung

eines unendlich existierenden Universums selbst zu dem Schluss kamen, dass es

einen Anfang und damit aus ihrer Sicht auch eine Schöpfung gab. Damit konnten

sich wiederum einige Naturwissenschaftler nicht anfreunden und fanden mit Hilfe

der „Steady-State“-Theory eine Lösung für ihr Problem. Sie trieben das oben

erwähnte Kosmologische Prinzip auf die Spitze und führten das vollkommene

kosmologische Prinzip ein. Dieses Prinzip besagt, dass das Universum nicht nur

von jedem Standort und in alle Richtungen, sondern auch zu jeder Zeit gleich

aussieht. Jedem dürfte an dieser Stelle klar sein, dass diese Idee auf den ersten

Blick nicht mit einem expandierenden Universum vereinbar ist. Deshalb stellten

die Theoretiker des stationären Universums die Theorie auf, in unserem Univer-

sum würde ständig neue Masse erzeugt werden, so dass die Expansion wieder

ausgeglichen werden kann. Mit der herkömmlichen Physik ist diese Behauptung

nur schwer vereinbar, jedoch kaum zu widerlegen, da die Erzeugungsrate der


4 Planck-Ära

benötigten Masse gerade mal bei zwei Wasserstoffatomen pro Kubikmeter pro

einer Milliarde Jahre liegt. Es gibt und wird auch noch lange kein Experiment

geben, mit dessen Hilfe sich so geringe Mengen nachweisen lassen könnten.

Warf man den Theoretikern vor, diese Vorstellung sei abwegig, entgegneten sie,

die Entstehung der gesamten Materie im Universum auf einmal, in einem großen

Knall, sei zumindest genauso abwegig.

Des Weiteren folgte bei ihnen auf jeden Expansions-, ein Kontraktionszyklus,

welcher sich mit dem vorherigen im Laufe der Zeit abwechseln sollte. Es gab also

immer eine Phase, in der sich das Universum ausdehnte und anschließend eine

Phase, in der sich das Universum wieder entsprechend zusammenzog. Diese Idee

ließ sich erst mit den genauen Daten für den kosmischen Mikrowellenhintergrund

widerlegen und führte so zum Fall der „Steady-State“-Theorie, welche heute nur

noch wenige Anhänger zählt.

4 PLANCK-Ära

Nachdem die harten Fakten der Urknalltheorie hoffentlich noch nicht im Gedächt-

nis verblasst sind, möchte ich mich, da ich die Urknalltheorie von nun an annähe-

rungsweise chronologisch betrachten möchte, dem absoluten Anfang widmen.

Die sich zu diesem Zeitpunkt abspielenden Ereignisse sind nicht nur teilweise

schwer zu glauben, weil wir keine Belege haben, sondern auch bis heute uner-

klärbar. Mit aus diesem Grund, ist die PLANCK-Ära besonders auch für die späte-

ren Dialoge mit der Theologie sehr interessant. Gerade weil die weiße Epoche,

wie dieser Zeitabschnitt auch häufig genannt wird, in der folgenden Auseinander-

setzung noch eine wichtige Rolle spielen wird, widme ich dem kürzesten Zeitab-

schnitt innerhalb der Urknalltheorie ein ganzes Kapitel.

Es gibt selbst unter den großen Wissenschaftlern mehr Zweifel und Glauben als

Wissen über die ersten 10 -43 Sekunden. Das beste Beispiel, welches man sich im

Zusammenhang mit dem Urknall nur schwer erklären kann, ist die Anfangssingu-

larität, die der Meinung vieler Wissenschaftler nach am Anfang des Universums

steht. ALAN GUTH kommentiert die Idee einer Anfangssingularität mit folgenden

Worten.

„In vielen Büchern kann man die Behauptung lesen, diese Singularität mar-

kiere den Beginn des Universums, den Beginn der Zeit überhaupt. Vielleicht

ist es so, aber der solide Kosmologe wird ehrlicherweise zugeben müssen,

31


II Urknalltheorie

32

dass unser Wissen in diesem Bereich auf sehr wackligen Füßen steht.“ (Alan

Guth) 25

Trotzdem ist die Idee einer Singularität nicht abwegig. Da sie in so vielen Bü-

chern genannt und erläutert wird, sollte man sich ein wenig damit beschäftigen,

immer jedoch mit dem Vorbehalt im Hinterkopf, dass es sich bei all dem um

Spekulationen und nicht um verifizierte Erkenntnisse handelt.

4.1 Singularitäten allgemein

In der Wissenschaft gibt es unterschiedliche Arten von Singularitäten. Für den

Urknall interessant sind vor allem die mathematischen Singularitäten physikali-

scher Gesetze. Das bedeutet, es gibt Situationen in denen die ansonsten gültigen

physikalischen Gesetze ungeeignet, ungültig oder sogar nicht definiert sind. Es

kann vorkommen, dass bei einem bestimmten physikalischen Gesetz, sobald

man einen bestimmten Wert einsetzt, ein anderer gegen unendlich strebt, also

folglich singulär wird. 26

Eine Singularität ist demnach ein Bereich, in dem Formeln und Gesetze ihre

Bedeutung oder ihre Richtigkeit verlieren. Besonders entscheidend für diesen

Bereich sind die PLANCK-Einheiten, auf die wir kurz

etwas näher eingehen sollten.

Eine reale Singularität, ein unendlich großer physi-

kalischer Wert, ist noch nie beobachtet worden.

Aus diesem Grund sind viele Forscher mit dem

Begriff Singularität auf den Urknall übertragen

nicht ohne weiteres einverstanden.

4.2 PLANCK-Einheiten

Die PLANCK-Einheiten sind insgesamt sieben Einhei-

ten 27 , die der deutsche Physiker MAX PLANCK,

nachdem er die dritte Naturkostante, das PLANCK-

SCHE Wirkungsquantum entdeckt hatte, im Jahre

1899 herleiten konnte. Abgeleitet hat er diese

Abbildung 11

MAX KARL ERNST LUDWIG

PLANCK

25

Alan Guth, „Die Entstehung des Kosmos aus dem Nichts – Die Theorie des inflationären

Universums“, Massachusetts 1997, Seite 145

26

Vgl. Wikipedia.de „Singularität (Astronomie)“,

http://de.wikipedia.org/wiki/Singularit%C3%A4t_(Astronomie), 2005

27

Wikipedia.de “Planck-Einheiten”, http://de.wikipedia.org/wiki/Planck-Einheiten, 2005


4 Planck-Ära

Konstanten von der Gravitationskonstante G, der Lichtgeschwindigkeit c und

eben dem PLANCKSCHEN Wirkungsquantum h, welches als letzter Baustein bisher

noch gefehlt hatte. Die PLANCK-Einheiten selbst werden von einigen Physikern

sogar scherzhaft als „Einheiten Gottes“ bezeichnet.

Die PLANCK-Einheiten beschreiben eine Grenze, die aus heutiger Sicht auch als

Grenze der Naturwissenschaften an sich angesehen werden kann. Einige Er-

kenntnisse, die man in Zusammenhang mit den PLANCK-Einheiten gemacht hat,

lassen auf eine Unvereinbarkeit der Quanten- der Relativitätstheorie und ein für

immer währendes Unverständnis, in Bezug auf den Urknall schließen. Einige

Stringtheoretiker sind aber dennoch überzeugt, vielleicht auch mit Hilfe des

neuen „Large Hardon Colliders“ in Cern, die oben genannte Unvereinbarkeit

zwischen der Schwerkraft und den drei weiteren Elementarkräften doch noch zu

überwinden und damit einen tieferen Einblick in die Anfänge des Urknalls zu

erlangen.

4.3 Ursachen der Anfangssingularität

Wendet man die von den PLANCK-Einheiten erlangten Kenntnisse oder die allge-

meine Relativitätstheorie auf den Urknall an, bedeutet dies, wir haben einen

Zeitabschnitt, von der Zeit „Null“ bis zur PLANCK-Zeit (10 -43 s), in dem wir keinerlei

Aussagen über das Universum treffen können. Mathematisch bedeutet dies, der

Punkt (t=0) ist nach der aktuellen Urknalltheorie singulär. Die Theorien entwi-

ckeln innere Widersprüche. Quantenmechanik und allgemeine Relativitätstheorie

machen widersprüchliche Vorhersagen, wobei die Relativitätstheorie eine Singu-

larität entwickelt.

Man kann außerdem davon ausgehen, dass nicht nur Raum und Zeit, sondern

auch alle anderen Naturgesetze mit dem Urknall entstanden sind. Ist dies der

Fall, stellt sich die Frage, mit welchen auch für den Urknall gültigen Naturgeset-

zen wir ihn beschreiben wollen.

Nicht alle Wissenschaftler sind sich jedoch mit diesem Anfang des Universums

einig. Postuliert wurde die Idee einer Anfangssingularität von STEPHEN HAWKING,

ALEXANDER FRIEDMANN und ROGER PENROSE.

Diese Schwierigkeit, Aussagen über den absoluten Anfang zu treffen, verdeutlicht

der theoretische Physiker RUDOLF KIPPENHAHN auf folgende Weise.

„Das Bild vom Urknall sagt nicht, dass die Welt mit unendlicher Dichte und

Temperatur begonnen hat, sondern nur, dass der Kosmos aus der Weißen

33


II Urknalltheorie

34

Epoche mit einer Expansionsbewegung herausgekommen ist, die den Ein-

druck erweckt, als hätte sie gerade erst mit unendlicher Dichte und Tempe-

ratur begonnen.“ (RUDOLF KIPPENHAHN) 28

Dieses Zitat zeigt noch einmal die Bedeutung der PLANCK-Ära und die Undurch-

dringbarkeit dieser Barriere. Es zeigt sich, dass die Anfangssingularität keine

wirkliche Erklärung für den Anfang des Universums bietet, sondern vielmehr ein

Eingeständnis und eine Begründung der Unerklärbarkeit des absoluten Anfangs

darstellt.

4.4 Entstehung aus dem Nichts

Eine in der Zwischenzeit häufig geäußerte Überlegung wendet die Erkenntnisse

der Quantenphysik auf den Urknall an. Daraus ergibt sich bei Extrapolation der

uns zur Verfügung stehenden Theorien eine Größe für das Universum, bei der es

nicht mehr den makroskopischen Gesetzen, sondern denen der Quantenphysik

unterliegt. Unter einer Extrapolation versteht man die Verlängerung einer Kurve

in einen nicht messbaren Bereich hinein, wobei man davon ausgeht, dass die

Kurve zu diesem Zeitpunkt denselben Gesetzmäßigkeiten folgt. Das Universum,

sowie damit auch Raum und Zeit, sind deshalb quantisiert.

Wissenschaftler sind nun der Meinung, das komplette Universum könnte aus dem

Nichts entstanden sein. Als Entstehungsursache nimmt man an, es habe inner-

halb eines Quantenvakuums eine, für einen solchen Zustand nicht unübliche,

Fluktuation gegeben. Diese Fluktuation soll in der Zwischenzeit so stark ange-

wachsen sein, dass sie unser heutiges Universum ergibt. Die Energie im Univer-

sum hätte demnach denselben Betrag, wie die negative Energie der Gravitation.

Das Universum wäre demnach nichts Anderes als eine aufgeblasene Quantenfluk-

tuation, die in der Zwischenzeit viel zu groß geworden ist, um einfach zu kolla-

bieren, ähnlich wie eine Blase in kochendem Wasser, sobald sie eine bestimmte

Größe erreicht hat, stetig anwächst und an die Oberfläche steigt.

Der besondere Wert dieser Idee liegt darin, dass sie imstande ist zu erklären,

woher die Energie für den Urknall kam. Nach dieser Theorie wird die vorhandene

positive Energie im Universum durch die negative Energie der Gravitation ausge-

glichen, weshalb sich eine Gesamtenergie von Null ergibt. Es musste also für die

28 Rudolf Kippenhahn, „Die Expansion im Großen“, erschienen in Ernst Peter Fischer und

Klaus Wiegandt (Hrsg.) „Mensch und Kosmos. Unser Bild des Universums.“, Frankfurt

2004


4 Planck-Ära

Entstehung keine Energie zugeführt werden, sondern die Energie wurde aufgrund

einer großen Fluktuation lediglich umverteilt. Was auf der einen Seite hinzuge-

fügt wurde, wurde auf der anderen Seite abgezogen.

4.5 Was war davor?

Es hat sich nun gezeigt, was einige Wissenschaftler über den absoluten Anfang

denken. Aber jedes Kind würde an dieser Stelle die Frage stellen: „Und was war

vor dem Urknall?“

Ganz nüchtern betrachtet, müssten es alle Naturwissenschaftler so halten, wie

Wittgenstein es von uns verlangt.

„Was sich überhaupt sagen lässt, lässt sich klar sagen; und wovon man

nicht reden kann, darüber muss man schweigen.“ (Ludwig Wittgenstein) 29

Denn es gibt keine Möglichkeiten, Aussagen über die Zeit vor dem Urknall zu

treffen. Die einzige Aussage, die man auch als seriöser Wissenschaftler heutzu-

tage über ein davor machen kann, ist wohl die Gewissheit über die Ungewissheit.

Nie werden wir erfahren, was davor war, auch wenn nach einer Umfrage ein

Großteil der Bundesbürger der Meinung ist, unsere modernen Naturwissenschaf-

ten würden dieses Rätsel eines Tages lösen. 30

Da diese Aussage aber nun doch sehr unbelegt im Raum steht, möchte ich dieser

Behauptung mit einer kurzen Überlegung ein wenig Glaubwürdigkeit verschaffen.

Es kann theoretisch überhaupt kein „vor dem Urknall“ geben, da die Zeit erst mit

dem Urknall geschaffen wurde. Man geht bei der gesamten Urknalltheorie davon

aus, dass auch alle unsere Naturgesetze und somit auch die Zeit mit dem Urknall

entstanden sind. Es hat vor dem Urknall überhaupt keine Zeit gegeben und es

kann somit auch überhaupt kein „vor dem Urknall“ geben.

Ob jedoch irgendetwas Anderes davor war und woher die Energie kam, welche

den Urknall auslöste, kann man nicht sicher sagen und man wird es vielleicht nie

sicher sagen können.

Es gibt jedoch ein interessantes Zitat, das ich an dieser Stelle anschließen

möchte, um die Frage nach dem, was davor war, vielleicht doch annähernd zu

beantworten. Das folgende Zitat stammt von ALBERT EINSTEIN, nachdem er von

29 Hans-Dieter Mutschler, „Physik und Religion“, Darmstadt 2005, Seite 209

30 Harald Lesch, “Was war vor dem Big Bang?” aus der Reihe “Alpha Centauri”, Bayri-

scher Rundfunk, 2001

35


II Urknalltheorie

einem Reporter nach der Zusammenfassung der Relativitätstheorie in einem Satz

gefragt wurde.

36

„Früher hat man geglaubt, wenn alle Dinge aus der Welt verschwinden, so

bleiben noch Raum und Zeit übrig; nach der Relativitätstheorie verschwinden

aber Zeit und Raum mit den Dingen.“ (ALBERT EINSTEIN) 31

Aus dieser Aussage wird deutlich, dass die Relativitätstheorie uns zumindest

annäherungsweise eine Antwort auf die oben genannte Fragestellung bietet. Sie

begründet die Vermutung, dass mit dem Urknall auch Raum und Zeit entstanden

sind und zeigt so, dass es sich bei dieser Frage um eine Unmöglichkeitsfrage

handelt.

Es ist also folglich mehr eine philosophische Aufgabe über ein davor nachzuden-

ken, das aus dem menschlichen Unverständnis dafür resultiert, dass es über-

haupt kein zeitliches davor gibt. Schließlich sagt uns unsere tägliche Erfahrungs-

welt, dass es immer ein davor und einen Anfang von etwas gibt.

4.6 Warum ist die Welt so wie sie ist?

Die Frage nach dem Big Bang ist auch die Frage, warum die Welt so ist, wie sie

ist. Sämtliche Gesetzmäßigkeiten der Natur, derer sich die Physik bedient, treffen

zwar auf unser Universum zu - aber ist das zwingend so? Quantentheoretiker

gehen heute davon aus, es könne ähnliche Paralleluniversen geben, in denen

einige wichtige, elementare Konstanten so verändert sind, dass am Ende ein

vollkommen anderes Universum entsteht. Ein Universum mit zu hoher Gravitati-

on würde beispielsweise sofort nach der Entstehung in sich selbst zusammen-

stürzen, eines mit zu niedriger würde dagegen viel schneller expandieren und

somit viel zu schnell abkühlen. Ebenfalls dramatisch wären Veränderungen bei

den zwei Kernkräften oder der elektromagnetischen Kraft. Bei einer schwächeren

starken Kernkraft könnten so beispielsweise deutlich weniger Elemente entste-

hen. Schwerere Elemente wie der lebenswichtige Kohlenstoff würden sofort

zerfallen. Eine zu kleine elektromagnetische Kraft würde verhindern, dass die

Atomkerne Elektronen einfangen können. Es gibt nach dem aktuellen Wissens-

stand mindestens 18 Parameter des Standardmodells, die experimentell be-

31 A. Fösling, „Albert Einstein“, Frankfurt am Main 1993, Seite 257


5 Vorüberlegungen aus der Teilchenphysik

stimmt werden müssten 32 , damit wir ein dem unseren ähnliches Universum

erhalten. Alle diese kleinen Schräubchen, lassen einen die Frage stellen, ob sie

der Zufall oder eine höhere Kraft auf ihre entscheidende Position gestellt hat.

5 Vorüberlegungen aus der Teilchenphysik

Leider ist es nicht möglich, die ab hier folgende Beschreibung des Urknalls ohne

Vorkenntnisse aus der Physik zu begreifen. Von den beiden Möglichkeiten, erst

das Wissen zu vermitteln, und später die Abläufe unmittelbar nach dem Urknall

anzugehen oder das Vorwissen direkt wenn es benötigt wird zu erarbeiten, habe

ich mich für ersteres entschieden, da ich hoffe, durch ein intensiveres Eingehen

auf die Vorgänge in der Teilchenphysik, ein späteres Verständnis zu erleichtern

und den inhaltlich wichtigen Teil nicht zu zerreißen.

Redet man über das Universum, so denkt man an etwas unvorstellbar Großes. Es

erscheint daher im ersten Moment etwas seltsam, sich in der Vorbereitung auf

die Entstehung dieses gigantischen Universums mit der Elementarteilchenphysik

zu beschäftigen. Aber will man sich ernsthaft mit dem Urknall beschäftigen, ist es

unerlässlich, sich Grundlagen aus diesem Bereich, der „Physik des ganz Kleinen“

anzueignen, um später die Entwicklung des frühen Kosmos, also des heute ganz

Großen, beschreiben zu können.

Wesentlich mitentscheidend für die frühen Abläufe nach dem Urknall, sind vor

allem sehr, sehr kleine Teilchen und deren Reaktionen untereinander. Daher

muss man sich zuerst auf die Suche nach diesen Teilchen begeben und versu-

chen, sie etwas näher kennen zu lernen.

5.1 Der Teilchenzoo

Es gilt also nun zuerst herauszufinden, was wir heute über die Zusammenset-

zung der Materie um uns herum wissen, um später diese Teilchen wie alte

Bekannte betrachten zu können, und sie nicht erst neu vorstellen zu müssen. Am

einfachsten ist es wohl, von einem normalen Gegenstand um uns herum auszu-

gehen und diesen soweit in seine Bestandteile zu zerlegen, bis selbst die moder-

ne Physik nicht mehr weiter weiß.

Beinahe jegliche Materie um uns herum besteht aus chemischen Molekülen, die

durch verschiede Kräfte aneinander gebunden werden und so die makroskopi-

32 Prof. Dr. Wim de Boer, http://www-ekp.physik.uni-karlsruhe.de/~deboer/html/Lehre/

HS_WS2005/Physik%20jenseits%20des%20Standardmodells.pdf, 2005

37


II Urknalltheorie

sche, uns vertraute, Materie bilden, die wir mit bloßem Auge beobachten können.

Es gibt eine scheinbar unendliche Anzahl von Molekülen, die auf unterschiedlichs-

te Weise miteinander reagieren können. Moleküle bestehen wiederum aus

Atomen.

Es gibt deutlich weniger verschiedene Sorten von Atomen als Molekülen, so dass

man die unterschiedlichen Atome im Periodensystem der Elemente sortiert hat,

was mit allen Molekülen aufgrund der hohen Anzahl unmöglich wäre. Die Be-

zeichnung dieser Teilchen kommt von dem griechischen Wort átomos, welches

auf Deutsch unteilbar bedeutet. Die moderne Wissenschaft sagt uns eindeutig,

dass diese Bezeichnung fehlerhaft ist und Atome sehr wohl teilbar sind. Die Idee

jedoch, dass es kleine Elementarteilchen gibt, die nicht weiter zerlegbar sind, ist

nach dem heutigen Wissensstand durchaus korrekt. Heute wissen wir, dass

Atome wiederum aus einem Kern und einer Elektronenhülle, die häufig auch als

Elektronenwolke bezeichnet wird, bestehen.

Der Atomkern ist positiv geladen und besteht aus Protonen und Neutronen.

Protonen sind elektrisch positiv geladen, Neutronen sind dagegen elektrisch

neutral. Da die Elektronen, die sich in der Elektronenhülle aufhalten, elektrisch

negativ geladen sind, zieht der Atomkern die Elektronen durch die elektromagne-

tische Wechselwirkung an. Auf diese Weise werden die Elektronen an die Kerne

gebunden. Elektronen sind deutlich leichter als die auch Nukleonen genannten

Protonen und Neutronen.

Mit dem nächsten Schritt befinden wir uns von nun an in den Gebieten der

Quanten- und Elementarteilchenphysik. Die Teilchenphysiker sind durch riesige

Teilchenbeschleuniger in der Lage, das Verhalten der Materiebausteine bei

extrem hohen Energien zu beobachten. Diese hohen Energien stellen die einzige

Möglichkeit dar, Informationen über die Teilchen selbst zu erhalten. Gleichzeitig

ist der Urknall der einzige Zeitpunkt in der Vergangenheit des Kosmos gewesen,

Abbildung 12

Veranschaulichung der Reise in einen Kristall

38


5 Vorüberlegungen aus der Teilchenphysik

an dem diese Teilchen auf natürliche Weise existieren konnten. Gerade aus

diesem Grund sind die Experimente der Teilchenphysiker auch für die Kosmolo-

gen von so großer Bedeutung.

Die Nukleonen, die nach den Atomen selber eine ganze Zeit lang als unteilbar

galten, sind wiederum in ihre Bestandteile zerlegbar. Sie bestehen aus den so

genannten Quarks. Es gibt verschiedene Arten von Quarks. Die leichteren Vertre-

ter, die Up- und die Down-Quarks bilden die Nukleonen, wobei ein Proton aus

zwei Up- und einen Down-Quark und ein Neutron aus einem Down- und zwei Up-

Quark besteht. 33 Diese Quarks werden durch die starke Wechselwirkung mitein-

ander zu den Nukleonen verbunden. Diese starke Wechselwirkung ist außerdem

der Grund, warum die Atomkerne trotz der gegenseitigen Abstoßung der einzel-

nen positiven Protonen untereinander nicht auseinander fliegen.

Außer durch die elektrische Ladung, sind die Quarks durch zwei weitere Ladun-

gen gekennzeichnet. Eine dieser Ladungen wird als Farbladung bezeichnet, die

andere als Geschmacksrichtung, wobei die Unterscheidung der Quarks in up- und

down-Quarks den Geschmacksrichtungen entspricht. Man hat sich ausgerechnet

für Farben entschieden, da die drei Farben rot, blau und grün bei der additiven

Farbmischung genauso weiß ergeben, wie die drei unterschiedlich farbigen

Quarks in einem Nukleon ein farblich neutrales Teilchen erzeugen. Bei den

Farbladungen handelt es sich um die, für die starke Wechselwirkung entschei-

dende Ladung. In einem Nukleon sind immer alle drei Farbladungen vorhanden.

Auch die elektrische Ladung der Quarks ist sehr interessant. Während das

Elektron und das Proton ganzzahlig geladen sind, trifft man bei den Quarks auf

einen Bruchteil dieser Elementarladung. Da alle Baryonen, so bezeichnet man

alle Teilchen, die aus drei Quarks zusammengesetzt sind, entweder elektrisch

neutral oder einfach geladen sind, muss es sich bei der Ladung um einen dritten

Bruchteil der Elementarladung handeln. Schließlich muss es eine Kombination

geben, bei der die Ladung genau die Ladung Eins und eine andere, bei der die

Ladung Null entsteht, was nur auf diese Weise möglich ist.

Der Vollständigkeit halber, sollte an dieser Stelle erwähnt werden, dass Quarks

nicht nur Nukleonen, sondern beispielsweise auch Mesonen bilden können, die

aus einem Quark und einem Antiquark bestehen. Für die uns bekannte Materie

spielen Mesonen jedoch eine geringere Rolle.

33 Astrid Dähn, Frank Grotelüschen und Wolfgang Richter, „Reise zum Urknall“, erschienen

in „Was die Welt zusammenhält“, hrsg. von Heiner Müller Krumbhaar und Hermann-

Friedrich Wagner, Berlin 2001

39


II Urknalltheorie

Nach der allgemeinen, heutigen Lehrmeinung, lassen sich Quarks nicht weiter

zerlegen. Denn genauso wie bei den Elektronen, handelt es sich bei den Quarks

um punktförmige Teilchen. Somit ist man mit den Quarks am Ende der Zerlegung

angekommen.

Es gibt noch eine ganze Menge mehr Teilchen, als jene, die bis jetzt erwähnt

werden konnten. Die Elektronen beispielsweise zählen zu den Leptonen. Der

Begriff Lepton stammt vom griechischen leptos, das soviel bedeutet wie klein

oder leicht. Bezeichnet werden als Leptonen alle diejenigen Teilchen, auf die

keine starke Kernkraft wirkt.

Darüber hinaus gibt es für jedes elektrisch geladene Teilchen ein Antiteilchen.

Diese Antiteilchen stimmen mit den normalen Teilchen in allem überein, außer

dass sie exakt die umgekehrte elektrische Ladung aufweisen.

Ein weiteres hochinteressantes und für den Urknall äußerst wichtiges Teilchen, ist

das Neutrino. Es entsteht vor allem bei Zerfallsprozessen und ist sehr schwer

aufzuspüren. Die Neutrinos haben eine bewegte Geschichte. Erstmals vorherge-

sagt wurden sie 1930 34 von WOLFGANG PAULI, einem berühmten Physiker, da er

bei dem radioaktiven Zerfall einen Massendefekt bemerkte. Dieser Massendefekt

musste laut PAULI durch ein neuartiges, kaum wechselwirkendes Teilchen hervor-

gerufen werden. In der Tat fand man zwanzig Jahre später das gesuchte Neutri-

Abbildung 13

Die wichtigsten Leptonen und Quarks

40


5 Vorüberlegungen aus der Teilchenphysik

no. Diese Neutrinos, welche nur der schwachen Wechselwirkung unterliegen,

zählen zusammen mit dem Elektron, dem Tauon und dem Myon zu den Lepto-

nen. Elektron, Tauon und Myon sind, aufgrund ihrer elektrischen Ladung, darüber

hinaus für die elektromagnetische Wechselwirkung empfindlich.

Insgesamt geht man von sechs Quarks und sechs Leptonen aus, die in drei

Generationen oder Familien angeordnet werden. Diese Anordnung ist eine Folge

der Eichtheorien und lässt sich an dieser Stelle, ohne den Rahmen der Arbeit zu

sprengen, leider nicht weiter erklären.

Es wurden bereits drei Kräfte genannt, die für den Zusammenhalt zwischen den

einzelnen Materiebausteinen sorgen. Insgesamt unterscheidet man vier dieser

Naturkräfte. Zu der starken Kernkraft, der elektromagnetischen Kraft und der

schwachen Kernkraft, welche bereits genannt wurden, kommt also als weitere

grundlegende Naturkraft nun noch die Gravitation hinzu. Alle diese Kräfte haben

so genannte Austauschteilchen. Eine Tabelle dieser Austauschteilchen sowie der

dazugehörigen Kräfte befindet sich unten. Die größte Rolle in Bezug auf den

Urknall spielen die Photonen, die uns noch häufiger begegnen werden. Ob das

Graviton als Austauschteilchen der Gravitation tatsächlich existiert, muss erst

noch bewiesen werden.

Abbildung 14

Trägerteilchen der vier Naturkräfte

5.2 Bildung und Zerfall von Teilchen

Nun wird man sich im Hinblick auf das Thema dieser Arbeit jedoch fragen, wo

diese ganzen Teilchen denn dann überhaupt herkommen sollen. Aus dem Nichts?

34 Wikipedia.de, „Neutrino”, http://de.wikipedia.org/wiki/Neutrino, 2006

41


II Urknalltheorie

Die Antwort auf diese Frage liefert uns die wohl bekannteste Formel der Welt.

ALBERT EINSTEIN leistete unter vielen anderen einen großen Beitrag zur Elementar-

teilchenphysik. Nach der Formel E=mc² stehen Materie und Energie in direktem

Zusammenhang. Für uns bedeutet dies, Materie kann vollkommen in Energie

umgewandelt werden. Anders ausgedrückt, jegliche Materie kann vollkommen in

Photonen zerfallen. Die Anzahl und Energie, welche die Photonen nach der

Umwandlung haben, ist demnach von der Energie, also beispielsweise der

Geschwindigkeit der Materie vor dem Zerfall und der Masse der Materie abhän-

gig. Dieser Prozess ist auch umkehrbar. Deshalb können genauso zwei Photonen,

vorausgesetzt sie haben genug Energie, wenn sie zusammenprallen, Materie

bilden. Bei der Entstehung von Materie wird immer ein Paar aus Teilchen und

Antiteilchen gebildet. Zu jedem Elementarteilchen gibt es ein Antiteilchen.

Teilchen-Antiteilchen-Paare haben immer dieselbe Masse und denselben Spin,

aber die umgekehrte elektrische Ladung. Lediglich elektrisch vollkommen neutra-

le Teilchen, wie beispielsweise das Photon, haben keine direkten Antiteilchen,

sondern müssen als ihre eigenen Antiteilchen aufgefasst werden. Aufgrund des

Gesetzes der Erhaltung der elektrischen Ladung, können nur Teilchen-

Antiteilchen-Paare oder elektrisch neutrale Teilchen zu Photonen reagieren, da

sonst dieses Gesetz verletzt würde. Betrachtet man die Bildung eines Elektrons

zusammen mit seinem Antiteilchen, dem Positron, entspricht die zur Bildung

nötige Energie der Photonen der Masse des Elektronen-Positronen-Paars, multip-

liziert mit dem Quadrat der Lichtgeschwindigkeit. Ist die Energie der Photonen

höher, bekommt das Paar diese überschüssige Energie beispielsweise als Bewe-

gungsenergie mit auf den Weg. Ist die Energie jedoch zu niedrig, können sie

nicht gebildet werden, sondern stattdessen nur Teilchen mit einer geringeren

Masse.

Nun gibt es im frühen Universum sehr viele Photonen, die oft zusammenstoßen.

Des Weiteren lässt sich die mittlere Energie der Photonen aus der Temperatur

des Universums berechnen. Solche Temperaturen werden in Kelvin angegeben

und sind für den Urknall von entscheidender Bedeutung. Die mittlere Photonen-

energie entspricht der Temperatur multipliziert mit der BOLTZMANNSCHEN Konstan-

te. Diese Temperaturen geben uns, den vorherigen Überlegungen entsprechend,

Auskunft über die Möglichkeit der Photonen, gewisse Teilchen zu bilden. Die

Temperatur bei denen die mittlere Photonenenergie hoch genug ist, um ein

bestimmtes Teilchen-Antiteilchenpaar zu bilden, wird als Schwellentemperatur

42


5 Vorüberlegungen aus der Teilchenphysik

der Teilchen bezeichnet 35 . Unabhängig von der Schwellentemperatur, können die

Teilchen auch bei einer niedrigeren Temperatur jederzeit zerfallen. Der Mittelwert

der Zeit, nachdem ein Teilchen nach der Entstehung wieder zerfällt, entspricht

der mittleren Lebensdauer. Manche Teilchen, wie beispielsweise das Proton oder

das Neutrino sind, einmal erzeugt, so stabil, dass sie gar nicht mehr zerfallen.

Entsprechen sich, aufgrund der Temperatur, die Anzahl der gebildeten und

zerfallenen Teilchen im Betrag, so spricht man von einem thermischen Gleichge-

wicht.

Die Schwellentemperatur eines Elektronen-Positronenpaars beträgt beispielswei-

se 6 x 10 9 K. Das ist höher als die Temperatur im Inneren unserer Sonne. Wir

erinnern uns, dass die Temperatur, welche mindestens nötig ist, um ein Teil-

chenpaar zu erzeugen, sich aus der Ruheenergie der Teilchen, geteilt durch die

BOLTZMANNSCHE Konstante errechnen lässt.

Aus all diesen Erkenntnissen kann man eine Tabelle der Teilchen, ihrer Ruhe-

energie, ihrer Schwellentemperatur und ihrer mittleren Lebensdauer aufstellen. 36

Leptonen

Hadronen

Teilchen

Ruheenergie

[MeV]

Abbildung 15

Die wichtigsten Teilchen für den Urknall

Hat man nun zusätzlich zu dieser Tabelle, eine Kurve auf der die Temperatur in

Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen ist, kennen wir auch den Zeitpunkt nach

dem Urknall, an dem die entsprechenden Teilchen gebildet wurden.

35

Vgl. Steven Weinberg, „Die ersten drei Minuten – Der Ursprung des Universums“, 7.

Auflage, München 1987, Seite 95

36

Steven Weinberg, „Die ersten drei Minuten – Der Ursprung des Universums“, 7.

Auflage, München 1987, Seite 163

Schwellentemperatur

[10 9 K]

Photon 0 0 Stabil

Neutrinos

0 0 Stabil

0 0 Stabil

Elektron 0,5110 5,930 Stabil

Mittlere Lebensdauer

[Sekunden]

Myon 105,66 1226,2 2,197 x 10 -6

134,96 1566,2 0,8 x 10 -16

Pi-Mesonen 139,57 1619,7 2,60 x 10 -8

Proton 938,26 10888 Stabil

Neutron 939,55 10903 920

43


II Urknalltheorie

44

5.3 Bedeutung des thermischen Gleichgewichts

Es gibt mehrere Annahmen in Bezug auf das frühe Universum, welche extrem

wichtig sind, um die ablaufenden Prozesse, wie beispielsweise die Bildung von

Teilchen in der von der Wissenschaft praktizierten Weise vorhersehbar zu ma-

chen. Man muss von der Annahme ausgehen, die Materie habe am Anfang als ein

heißes Gas vorgelegen, welches sich gleichmäßig ausdehnte. Diese Annahme ist,

wenn auch nicht bewiesen, dennoch gerechtfertigt und gilt als logisch erschlos-

sen, während eine Annahme hinsichtlich der Zusammensetzung dieses Gases an

dieser Stelle reine Spekulation wäre. Die Tatsache, dennoch Rückschlüsse auf die

Zusammensetzung anstellen zu können, verdanken wir dem thermischen Gleich-

gewicht. Ein thermisches Gleichgewicht tritt ein, wenn Teilchen unabhängig von

ihrem Ausgangszustand genügend Zeit für Wechselwirkungen haben. Ein thermi-

sches Gleichgewicht bildet sich, wenn möglich immer aus, da im Gleichgewicht

alle Teilchen die maximale Entropie haben. Hat beispielsweise ein Gas ein ther-

misches Gleichgewicht erreicht, so wird die Verteilung, sowie die Energie der

Teilchen im Mittel kaum oder gar nicht verändert. Die Teilchenkonzentrationen

lassen sich im Gleichgewichtszustand durch die Reaktionsraten sehr genau

vorhersagen. Gekennzeichnet wird ein thermisches Gleichgewicht, wie der Name

schon vermuten lässt, vor allem durch die Temperatur. Um die Bedeutung des

thermischen Gleichgewichts für den Urknall weiter zu verdeutlichen, möchte ich

an dieser Stelle ALAN GUTH zitieren.

„Der Leser mag von der Tatsache überrascht sein, dass Wissenschaftler ü-

berhaupt den Versuch wagen, Prozesse zu untersuchen, die sich so früh in

der Geschichte des Universums abgespielt haben. […] Weshalb sind sie dann

nicht in der Lage, das Wetter vorherzusagen? Der Grund dafür ist […], dass

das frühe Universum viel einfacher zu verstehen ist als das Wetter! […]

Wäre die Temperatur auf der Erde genauso stetig wie ehemals im frühen

Universum, dann würde sich der tägliche Wetterbericht reichlich monoton

anhören: ‚In Dalol, Äthiopien, waren die Temperaturen sengend heiß und

ließen das Thermometer auf 7,012 Grad Celsius ansteigen. Zur gleichen Zeit

wurden von der Antarktis-Bodenstation eisige Kältegrade von bis zu 7,001

Grad Celsius gemeldet.’ Wären die Temperaturen auf der Erde tatsächlich


6 Entwicklung des frühen Universums

derart monoton, dann könnten wir das Wetter vorhersagen – und zwar sehr

genau.“ (ALAN GUTH) 37

6 Entwicklung des frühen Universums

Über den absoluten Anfang, also den Zeitpunkt Null gibt es eine Menge Spekula-

tionen. Weit aus einiger sind sich die Wissenschaftler, unter anderem aufgrund

der weiter vorn gelegten Grundlagen, bei dem Zeitabschnitt nach der PLANCK-

Zeit. Ab diesem Zeitpunkt gibt es wieder Theorien, die man ernsthaft begründen,

wenn auch nicht vollständig beweisen kann. Es ist möglich, die Entwicklung des

Universums nach 10 -43 Sekunden genauer zu beschreiben. Meistens wird die

frühe Entwicklung des Universums in mehrere Zeitabschnitte aufgeteilt, die oft

nach den zu dieser Zeit dominanten Teilchen oder Ereignissen benannt werden.

Es ist aber leider nicht ohne weiteres möglich, die Kapitel chronologisch abzuar-

beiten, da es teilweise Überschneidungen von unterschiedlichen Prozessen gibt.

Ich werde aber versuchen, mich im Wesentlichen an dem gegebenen Zeitpfeil zu

orientieren.

6.1 Zeit der Supersymmetrie

Doch zurück zu dem Zeitabschnitt, als gerade mal 10 -43 Sekunden vergangen

waren. Das Universum befindet sich in einem Zustand, der häufig als Super-

symmetrie bezeichnet wird. Zu diesem Zeitpunkt sind die vier elementaren

Naturkräfte (Gravitation, schwache Wechselwirkung, starke Wechselwirkung und

Elektromagnetismus) höchstwahrscheinlich in einer Kraft vereinigt. Diese Vermu-

tung liegt nahe, da die Extrapolation der vier Grundkräfte bei Energien von etwa

10 19 GeV alle gleich stark sind. Die genannte Energie entspricht der thermischen

Energie des Universums zu diesem Zeitpunkt. Wenn alle Kräfte bei diesen Tem-

peraturen gleich stark waren, könnte es durchaus sein, dass es sich um ein und

dieselbe Kraft handelt. Diese Verknüpfung der vier elementaren Naturkräfte ist

auch heute noch ein sehr großes und bisher ungelöstes Rätsel. Quantenmechani-

ker und Stringtheoretiker arbeiten unentwegt an dem Problem, einen direkten

Zusammenhang zwischen diesen Kräften herzustellen. Sie hoffen auf diese Weise

eine Weltformel, die auch als Theory of Everything (kurz: TOE) bekannt ist, zu

finden. Sie soll beinahe alle Ereignisse der unbelebten Natur beschreiben können.

37 Alan Guth, „Die Entstehung des Kosmos aus dem Nichts – Die Theorie des inflationären

Universums“, Massachusetts 1997, Seite 149

45


II Urknalltheorie

Die Stringtheorie und die Loop-Quantengravitation sind hoffnungsvolle Ansätze,

um am Ende vielleicht doch irgendwann die Weltformel zu finden und damit ein

ganzes Stück näher an den Urknall heranzukommen. Eventuell würde sich mit

der Weltformel sogar die PLANCK-Ära beschreiben lassen.

46

6.2 Große Vereinheitlichung

Nach der Revolution der Teilchenphysik in den siebziger Jahren des vergangenen

Jahrhunderts, gab es immer mehr Interesse, nicht nur das Verhalten von Teil-

chen, sondern sogar das Verhalten von Kräften bei extrem hohen Temperaturen

zu erforschen. Umso weiter man sich dem Urknall nähert und in der Zeit zurück

schreitet, desto höher werden bekanntlich die Temperaturen im Universum. Die

großen vereinheitlichten Theorien (es gibt mehrere) beschäftigen sich mit diesen

hohen Temperaturen. Den Theorien nach handelt es sich bei drei der vier uns

bekannten Naturkräfte bei diesen Temperaturen um eine einzige Kraft. Diese

eine Grundkraft erscheint uns, aufgrund der geringen Temperatur in unserem

Universum, als bestünde sie aus drei unterschiedlichen Kräften. Die Gravitation

wird bei den vereinheitlichten Theorien außen vor gelassen, da sie in einem

Energiebereich von 10 16 GeV eine eher geringe Rolle spielt.

Im Englischen bezeichnet man die Theorien als „Grand Unification Theories“,

daher auch die Abkürzung GUT, wobei ALAN GUTH in seinem Buch „Die Geburt des

Kosmos aus dem Nichts“ eine sehr gute Analogie zu der großen Vereinheitlichung

aufzeigt.

Er zieht die Struktur eines orthorhombischen Kristalls heran, welcher eine recht-

winklige Struktur besitzt, wobei alle drei Hauptachsen eine unterschiedliche

Länge aufweisen. Nun führt er „Orthorhombier“ ein, die den Kristall von innen

besiedeln. Wir wissen, da wir uns außerhalb des Kristalls befinden, um die

Konstanz der Lichtgeschwindigkeit. Die orthorhombische Struktur hat allerdings

einen Einfluss auf die Fortpflanzung des Lichts, weshalb die „Orthorhombier“ in

die drei unterschiedlichen Richtungen der Hauptachsen des Kristalls, welche in

unserer Analogie die Raumrichtungen darstellen, eine abweichende Lichtge-

schwindigkeit messen.

Auf dieselbe Weise beeinflussen nach den großen vereinheitlichten Theorien so

genannte Higgs-Felder unsere Wahrnehmung der schwachen, der elektromagne-

tischen und der starken Wechselwirkung. Steigen nun die Temperaturen, ver-

schmelzen diese Kräfte zu einer ursprünglichen Kraft, da die Higgs-Felder bei


6 Entwicklung des frühen Universums

solch hohen Temperaturen ihren Einfluss verlieren. Es verändern sich jedoch

nicht nur die Kräfte, sondern auch die Teilchen mit steigender Temperatur. So

kann man nach den Theorien, bei solch hohen Temperaturen, auch keine Unter-

scheidung der Austauschteilchen der Kräfte mehr vornehmen. Es gäbe nur noch

ein universelles Austauschteilchen.

Aufgrund der begrenzten technischen Möglichkeiten in den aktuellen Teilchenbe-

schleunigern ist es bisher nicht möglich gewesen, einen endgültigen Beweis für

die großen vereinheitlichten Theorien zu erbringen. Sie gelten jedoch als sehr

wahrscheinlich. Daher werden sie häufig als fester Bestandteil sowohl des Ur-

knallmodells wie auch der Quantentheorien angesehen. 38

6.3 Entstehung von Baryonen

Der Zeitabschnitt der Baryogenese fällt mit der Zeit der GUT-Ära zusammen, da

beide durch das Auftreten schwerer Bosonen gekennzeichnet sind. Während

diesem Zeitabschnitt werden im Universum ständig Baryonen gebildet und

zerstört. Um jedoch zu beschreiben, was Baryonen sind, müssen wir einen Blick

in die moderne Quantenmechanik und ihre Teilchenwelt wagen. Baryonen sind

Fermionen und haben somit einen halbzahligen Spin. Vereinfacht ausgedrückt,

besagt der Spin eines Teilchens, nach wie viel Umdrehungen es gleich aussieht.

Ein Teilchen mit dem Spin ½ sieht somit um 180° gedreht exakt gleich aus. Ein

Teilchen mit einem Spin von 2 ist jedoch erst nach 2 Drehungen wieder gleich.

Man kann alle Teilchen nach ganzzahligem (Bosonen) und halbzahligem Spin

(Fermionen) unterscheiden. Am besten versteht man jedoch, was Baryonen sind,

wenn man ein paar Vertreter kennen lernt. Das wären zum Beispiel Protonen und

Neutronen, sowie Leptonen und Quarks. 39

Nachdem man weiß, was Baryonen sind, kann man auch verstehen, wie immens

wichtig ihre Bildung für unser heutiges Universum ist. In derselben Zeit wurden

natürlich auch die Antibaryonen, die Antiteilchen der Baryonen gebildet. Nach

bereits 10 -36 Sekunden neigt sich die GUT-Ära dem Ende zu und die schweren

Bosonen sowie ihre Antiteilchen zerfallen mehr und mehr in Leptonen und

Quarks, sowie deren Antiteilchen. Durch diesen Prozess entstehen Materie- und

Antimaterieteilchen. Treffen diese aufeinander, zerstören sie sich gegenseitig im

38

Vgl. Alan Guth, „Die Entstehung des Kosmos aus dem Nichts – Die Theorie des inflationären

Universums“, Massachusetts 1997

39

Werner Kasper, „Abenteuer Universum - Die Geschichte des Urknalls – Teil 2“,

http://abenteuer-universum.vol4u.de/urknall2.html, 2005

47


II Urknalltheorie

Prozess der Annihilation und setzten dabei immense Mengen an Strahlung frei.

Da das Universum noch sehr klein und dicht war, traten diese Reaktionen sehr

häufig auf.

48

6.4 Ungleichgewicht zwischen Materie und Antimaterie

Abbildung 16

Andrei Dmitrijewitsch

Sakharov im Jahre 1943

Zu unserem Glück gab es ein geringes Ungleich-

gewicht zwischen Materie und Antimaterie, das

ebenfalls von der Baryogenese beschrieben wird.

Es gab ein kleines bisschen mehr Materie als

Antimaterie. Das Verhältnis von Materie zu

Antimaterie betrug etwa 1.000.000.001 zu

1.000.000.000 zu Gunsten der Materie 40 . Wären

Materie und Antimaterie im Verhältnis eins zu eins

gestanden, gäbe es heute keine Galaxien, keine

Sterne und keine Menschen.

Erklärt wurde diese Asymmetrie im Verhältnis

zwischen Materie und Antimaterie vor allem durch

den russischen Physiker ANDREI DMITRIJEWITSCH

SAKHAROV. Er ging davon aus, dass die Baryonen-

asymmetrie keine zufällige Anfangsbedingung des

Universums ist, sondern dynamisch im Laufe des Universums entstand. SAKHAROV

stellte drei Bedingungen auf, die notwendig sind, um zu einer Baryonenasym-

metrie zu führen.

6.4.1 Nichterhaltung der Baryonenzahl

Die Baryonenzahl bezeichnet die Differenz zwischen der Anzahl der Baryonen und

der Anzahl der Antibaryonen. Wir gehen in unserem heutigen Universum von

einer Baryonenzahl von rund 10 78 aus. Das bedeutet, es gibt nach aktuellen

Schätzungen rund 10 78 -mal mehr Baryonen als Antibaryonen, was nicht unwahr-

scheinlich ist, da kaum jemand von uns bisher Antimaterie beobachten durfte,

jeder jedoch selbst aus Materie besteht.

Aufgrund einer Wechselwirkung zwischen Quarks und Leptonen zerfällt ein

theoretisches, schweres X-Boson, wie es im Universum vor der Baryogenese

vorliegen könnte, mit einer geringfügig höheren Wahrscheinlichkeit in zwei up-

40 Wikipedia.de, „Antimaterie“, http://de.wikipedia.org/wiki/Antimaterie, 2006


6 Entwicklung des frühen Universums

Quarks als in ein Anti-down-Quark und ein Positron. Ein entsprechendes Anti-X-

Boson zerfällt dagegen mit einer geringeren Wahrscheinlichkeit in zwei Anti-up-

Quarks. Es zerfällt häufiger in ein down-Quark und ein Positron. Die unterschied-

lichen Wahrscheinlichkeiten führen dazu, dass beim Zerfall dieser X-Bosonen

mehr Materie- als Antimaterieteilchen gebildet werden.

Aus diesem Grund können sich die Anzahl der Baryonen und die Anzahl der

Antibaryonen unterscheiden. In der Quantenmechanik bei Temperaturen unter-

halb einer Grenze von 10 29 Grad gilt die Baryonenzahl als Erhaltungsgröße,

oberhalb wird die Verletzung der Baryonenzahl jedoch aufgrund der großen

vereinheitlichten Theorien zur Regel.

6.4.2 Symmetriebrechung

Nach SAKHAROV muss darüber hinaus die CP-Symmetrie gebrochen sein. Das C

bei der CP-Symmetrie steht dabei für Charge, was nichts Anderes bedeutet als

Ladung. Das P steht für Parität, unter der man in der Physik die Umkehrung aller

Raumkoordinaten versteht. CP-Symmetrie bedeutet nun, dass sich ein spiegel-

bildliches Experiment, bei dem man mit Antimaterie anstatt mit Materie arbeitet,

exakt gleich verhält, wie das ursprüngliche Experiment.

Die Verletzung der Parität wurde bereits in den fünfziger Jahren festgestellt.

Ursprünglich ging man davon aus, dass alle Experimente exakt gleich ablaufen,

wenn man sie im Raum spiegelt. Dies wurde damals jedoch widerlegt. Der Grund

dafür ist die Bevorzugung der Linkshändigkeit in der Natur. Das bedeutet, dass in

Zerfallsprozessen entstandene Teilchen vorzugsweise einen linksdrehenden Spin

aufweisen. 41 Ebenfalls ging man zu allererst davon aus, dass Antiteilchenreaktio-

nen untereinander genauso ablaufen, wie die ihrer umgekehrt geladenen Partner

untereinander. Dies wurde jedoch auch widerlegt. Danach bemerkte man, dass

die Symmetrie jedoch in den meisten Fällen erhalten bleibt, falls man sowohl die

Ladung wie auch die Parität vertauscht. Das bedeutet, dass die Teilchen in

unserer Welt genauso zerfallen, wie ihre Antiteilchen in einer gespiegelten Welt.

1964 wurden nun jedoch Hinweise für die Verletzung der kombinierten CP-

Symmetrie gefunden. Im Jahr 1999 konnte die Verletzung am Fermilab in

Chicago schließlich direkt nachgewiesen werden. 42

41 Wikipedia.de, „CP-Verletzung“, http://de.wikipedia.org/wiki/CP-Verletzung, 2006

42 Dr. Brigitte Röthlein, „Spiegelverkehrte Welt“,

http://www.wissenschaft.de/wissen/hintergrund/173223.html, 1999

49


II Urknalltheorie

50

6.4.3 Thermisches Ungleichgewicht

Wie sich gezeigt hat, führt die Expansion zu einer Abkühlung des Universums.

Durch diese Abkühlung können bestimmte Teilchen bei gesunkenen Temperatu-

ren nicht mehr gebildet werden. So können beispielsweise ab einem bestimmten

Zeitpunkt aus Quarks keine X-Bosonen mehr gebildet werden, während X-

Bosonen immer noch zu Quarks zerfallen können. 43 Dies ist nach SAKHAROV die

dritte und letzte Bedingung damit das Materie-Antimaterie-Ungleichgewicht

ausgebildet werden konnte.

Wie genau am Ende das Ungleichgewicht entstanden ist, bleibt umstritten. Es

steht fest, dass es entstanden sein muss, da sonst keine Materie mehr existieren

würde. Die verschiedenen Entstehungstheorien werden unter den Begriffen

Baryogenese und Leptogenese zusammengefasst, abhängig davon bei welchen

Teilchen das Ungleichgewicht entstanden ist. Die ursprüngliche Theorie, nach der

das Verhältnis zwischen Materie und Antimaterie bereits durch den Urknall

gegeben ist, gilt als unwahrscheinlich.

Auch die Theorie, dass heute immer noch gleichviel Materie wie Antimaterie im

Universum existiert, wird eher vernachlässigt, da man der Meinung ist, die

Annihilationsstrahlung an den Grenzen zwischen Materie und Antimaterie-

Bereichen im Universum müsste leicht zu finden sein. Alleine vom Erscheinungs-

bild entfernter Galaxien kann man jedoch nicht mit Sicherheit sagen, dass es sich

dabei um Materie und nicht um Antimateriegalaxien handelt, da diese uns in

Teleskopen optisch vollkommen gleich erscheinen würden.

Die stärksten Reaktionen zwischen Materie und Antimaterie finden erst zu einem

späteren Zeitpunkt statt. Quarks und Antiquarks können 10 -10 Sekunden nach

dem Urknall nicht mehr aus Photonen gebildet werden. Etwa 10 -5 Sekunden nach

dem Urknall reicht die Energie der Photonen auch nicht mehr aus, um neue

Elektronen-Positronen-Paare zu bilden, welche weitere grundlegende Materie-

und Antimaterieteilchen darstellen. Folglich vernichten sich die entsprechenden

Paare so lange, bis schlussendlich nur noch der geringe, zuvor entstandene

Überschuss an Materie übrig bleibt.

43 Vgl. Wikipedia.de, „Baryogenese“, http://.dewikipedia.org/wiki/Baryogenese, 2005


6.5 Theorie eines inflationären Universums

Nun folgt ein Abschnitt, der im Vergleich zu dem

restlichen hier vorgestellten Standardmodell

umstritten sein dürfte, von der allgemeinen

Lehrmeinung und in vielen neueren Büchern

dennoch als fester Bestandteil des Standardmo-

dells mit eingeschlossen wird.

Die spätere Galaxienbildung im Kosmos kann

man mit Sicherheit, besonders im Hinblick auf

das anthropische Prinzip als zwingendes Faktum

aufgreifen, nach dem wir uns in unseren Theorien

richten sollten. Jedoch ist es nach dem Stan-

dardmodell keineswegs selbstverständlich, dass

es zu dieser Galaxienbildung kommt. Die Modelle

eines offenen, geschlossen oder flachen Univer-

sums scheinen auf den ersten Blick alle drei

6 Entwicklung des frühen Universums

logisch und auch möglich zu sein. Allerdings kann man das als Ω (Omega)

bezeichnete Verhältnis aus Gavitations- und kinetischer Expansionsenergie

keineswegs so frei wählen, wie es scheint. Ein Wert für Ω von eins entspräche

einem flachen Universum, das wir bereits bei der weiterführenden Betrachtung

der HUBBLE-Expansion kennen gelernt haben. Dieser Wert darf während des

Urknalls höchstens 10 -18 von eins abgewichen sein, da sich sonst keine Galaxien

hätten bilden können. Diese Tatsache führte zusammen mit der Frage, warum

das Universum so gleichförmig sei, zu der Entwicklung der inflationären Theorie

des Universums.

Abbildung 17

ALAN GUTH leistete einen

großen Beitrag zur Entwicklung

der Theorie des inflationären

Universums.

Die Inflationstheorie beschreibt eine Phase kosmischer, exponentieller Expansion

zwischen den ersten 10 -34 und 10 -32 Sekunden, welche die Größe des Universums

um das 10 29 -fache ansteigen ließ. Die Inflation ermöglicht die Ausbildung eines

Gleichgewichtszustands vor der exponentiellen Expansion. Ebenfalls erklärt wird

die flache Raumzeit, die man zuvor als reinen Zufall annehmen musste. Durch

die Inflation ist es vollkommen egal, wie die Raumstruktur vor der Inflationspha-

se aussah. Die Inflation dehnte sie in einem so großen Umfang, dass uns das

51


II Urknalltheorie

Universum genauso flach vorkommen muss, wie einst die Erde als Scheibe

erschien. 44

52

6.5.1 Theorie der Offenen Inflation

Leider ist die Inflationstheorie nicht mehr ausreichend, um alle Messungen im

Kosmos zu erklären. Neue Messungen an fernen Galaxienhaufen und fernen

Supernova deuten auf einen Wert von 0,3 für Ω hin. Dieser Wert weicht so stark

von der vom Inflationsmodell geforderten 1 ab, dass es nötig war, die so oder so

schon komplizierte Theorie deutlich zu erweitern. Der Hauptunterschied zwischen

der konventionellen Inflationstheorie und der neuen Theorie einer offenen

Inflation besteht in der Annahme, der Urknall habe nicht überall zur selben Zeit

stattgefunden. Die offene Inflation sieht einzelne, durch Quantenfluktuationen

entstandene Blasen vor. Je nach Standort innerhalb dieser Blase variiert der

Zeitpunkt des Urknalls.

Durch die Vorstellung eines solchen Blasenuniversums wird jeder Wert für Ω

möglich. Es gäbe keinen Grund, warum es in unserem großen Blasenuniversum

nicht noch weitere Blasen geben könnte.

Eine weitere Möglichkeit, die Unstimmigkeiten zwischen all unseren aktuellen

Theorien und Beobachtungen zu erklären, wäre die Einführung einer kosmologi-

schen Konstante und somit einer neuen Energieform. Vor diesem Schritt schre-

cken Forscher aufgrund der in der Vergangenheit, unter anderen auch von

EINSTEIN begangenen Fehler verständlicherweise zurück. Erkenntnisse über die

Richtigkeit der Inflationsmodelle erhofft man sich von den Sonden, welche in den

nächsten Jahren den kosmischen Mikrowellenhintergrund genauer untersuchen

sollen. Vielleicht bestätigt sich dadurch eine der aktuellen Theorien, vielleicht

werden jedoch auch alle widerlegt.

Die Inflationstheorie wurde in den letzten Jahren immer häufiger in das Stan-

dardmodell mit einbezogen, während die Theorie der offenen Inflation eher ein

Randthema in der frühen Entwicklung des Universums darstellt, dem eher

weniger Aufmerksamkeit beigemessen wird.

44 Vgl. Martin A. Bucher und David N. Spergel, „Was vor dem Urknall geschah“ erschienen

in „Spektrum der Wissenschaft - Kosmologie“, Dossier-Nr 3/2004, Heidelberg 2004,

Seite 47


6.6 Quark-Ära

6 Entwicklung des frühen Universums

Die Quark-Ära beginnt etwa 10 -33 Sekunden nach dem Urknall. 45 Die Temperatur

ist bereits auf 10 25 Kelvin abgekühlt, weshalb alle zerfallenden Bosonen nicht neu

aus Photonen gebildet werden können. Stattdessen entstehen nun Quarks und

deren Antiteilchen. Die Quarks können sich jedoch noch nicht zu Protonen und

Neutronen weiter verbinden, da die Temperatur des Universums für diese Tem-

peratur zu hoch ist.

Immer noch in dem Zeitabschnitt, den wir als Quark-Ära bezeichnen, spaltet sich

die elektroschwache Kraft in die schwache Wechselwirkung und die elektromag-

netische Kraft. Ab diesem Zeitpunkt liegen die vier elementaren Naturkräfte

getrennt und deutlich voneinander unterscheidbar vor.

6.7 Hadronen- und Leptonen-Ära

Nun ist es an der Zeit, dass sich aus Quarks Protonen und Neutronen bilden. Dies

geschieht in der Hadronen-Ära. Protonen und Neutronen gehören zu den leichte-

ren Hadronen. Nachdem das Universum 10 -6 Sekunden hinter sich gebracht hat,

bilden sich jedoch auch einige schwere Hadronen. Diese verschwinden aber mit

voranschreitender Zeit und übrig bleiben vor allem unsere Protonen und Neutro-

nen.

Das Universum wir älter und kälter. Es ist nun bereits 10 -4 Sekunden alt und hat

noch eine Temperatur von 10 12 K. Diese Temperatur, aus der sich ja, wie wir

wissen, die Energie der Photonen berechnen lässt, reicht nicht mehr aus, um

Quarks zu bilden. Es können aber immer noch Leptonen gebildet werden. Zu den

Leptonen zählen beispielsweise Elektronen und Positronen. Die zu diesem Zeit-

punkt vorhandene Materie im Universum, entspricht weitgehend der heutigen.

Die Materie-Antimaterie-Reaktionen sind, nachdem sich auch Elektronen- und

Positronen-Paare mit einem geringen Rest zugunsten der Materie vernichtet

haben, abgeschlossen.

Ebenfalls noch in dem von Leptonen und Hadronen bestimmten Zeitabschnitt

entkoppeln sich die Neutrinos von der restlichen Materie. Das heißt, sie entwi-

ckeln sich von nun an unabhängig von dem restlichen Universum. Aus diesem

Grund geht man heute davon aus, dass die Neutrinos einen Hintergrund, den so

genannten Neutrinohintergrund bilden, der dem Mikrowellenhintergrund ähnelt.

Der wesentliche Unterschied ist jedoch, dass der Neutrinohintergrund bereits

45 Wikipedia.de, „Kosmologie“, http://wikipedia.org/Kosmologie, 2006

53


II Urknalltheorie

eine Sekunde nach dem Urknall entstanden ist, weshalb er Rückschlüsse bis in

diesen Zeitabschnitt hinein zulassen würde. Der Mikrowellenhintergrund dagegen

stammt aus einer viel späteren Zeit, als der Urknall eigentlich schon vorbei war.

Heute fehlen der Wissenschaft noch die technischen Möglichkeiten, um einen

Neutrinohintergrund zu beweisen oder gar zu vermessen. Es wird vermutlich

auch noch eine ganze Weile dauern, bis es so weit ist. Falls es jedoch dazu

kommen sollte, könnte man einen tieferen Einblick in die Abläufe des Universums

erhalten, als jemals zuvor.

54

6.8 Primordiale Nukleosynthese

Als Nukleosynthese bezeichnet man den Prozess, bei dem die chemischen Ele-

mente entstanden sind und weiterhin entstehen. Ein Sonderfall ist die urzeitliche

oder auch primordiale Nukleosynthese. Sie beschreibt die Entstehung der aller-

ersten Elemente in dem Zeitabschnitt von einer Sekunde bis etwa drei Minuten

nach dem Urknall. Die Erkenntnisse aus der primordialen Nukleosynthese zeigen

uns deutlich mehr Details der frühen Abläufe beim Urknall als beispielsweise die

HUBBLE-Expansion.

Die Idee der primordialen Nukleosynthese hat der russisch-US-amerikanische

Physiker GEORGE GAMOW bereits 1946 entwickelt. Erweitert wurde die Theorie

später durch die Arbeiten des Japaners CHUSHIRO HAYASHI sowie des Amerikaners

und ehemaligen Studenten von GAMOW, RALPH ALPHER. 46

Da die nach der Urknall-Nukleosynthese entstandenen Stoffe heute exakt den

Berechnungen entsprechend im Universum zu finden sind, wird die Nukleo-

synthese heute, trotz einiger Anfangsschwierigkeiten, als ein wichtiges Indiz für

den Urknall gewertet. Die Urknall-Nukleosynthese fordert einen heißen Anfang,

weshalb eine Mikrowellenhintergrundstrahlung von GEORGE GAMOW und seinen

Kollegen bereits eine ganze Zeit vor ihrer Entdeckung prognostiziert wurde.

Die Nukleosynthese klingt im ersten Moment etwas abschreckend, ist aber

immens wichtig für den Urknall. Sie fand innerhalb der ersten Sekunden nach

dem großen Knall statt, als die Temperatur T im Universum über 10 10 K betrug.

Der damalige Zustand lässt sich als eine Art Plasma beschreiben, dessen Haupt-

bestandteil Elektronen und Protonen sind. Da es in diesem Fall leichter ist, die

Teilchen durch ihre Ruheenergie zu vergleichen, rechnen wir alle Temperaturen

mit Hilfe der BOLTZMANNSCHEN Konstante in die entsprechende thermische Energie

46 Vgl. Wikipedia.de, „Primordiale Nukleosynthese“,

http://de.wikipedia.org/wiki/Primordiale_Nukleosynthese, 2005


6 Entwicklung des frühen Universums

um. Eine Temperatur von 10 10 K entspricht dabei einer thermischen Energie kT

von 1 MeV. Vergleichen wir nun die thermische Energie mit der Ruheenergie der

für uns entscheidenden Teilchen, um eine Aussage über die Wahrscheinlichkeit

ihrer Entstehung treffen zu können. 47

Thermische Energie: kT ≈ 1MeV

Elektron, Positron: m c 0,

5MeV

2

e ≈

Proton, Neutron: m c 1GeV

2

P ≈

Diese Energien zeigen uns sehr deutlich, dass keine Protonen oder Neutronen

mehr neu entstehen können, da die für deren Entstehung notwendige Energie,

die thermische Energie des Universums um das tausendfache übersteigt. Die

hohe Anzahl von Elektronen und Positronen führt zu häufigen Wechselwirkungen

mit den aus den bereits zuvor abgelaufenen Reaktionen noch vorhandenen

Neutronen und Protonen. Durch diese Prozesse werden Protonen zu Neutronen

und umgekehrt Neutronen wieder zu Protonen umgewandelt. Dies wiederum

führte zu einem thermischen Gleichgewicht, da alle Teilchen versuchen eine

maximale Entropie zu erreichen, indem sie ihre Temperatur ausgleichen.

Da sich die Temperatur des Universums jedoch mit voranschreitender Zeit weiter

abkühlt, können die Wechselwirkungen, welche für das Gleichgewicht sorgen,

nicht weiter stattfinden. Folglich friert das Verhältnis der Teilchenanzahl zwischen

Neutronen und Protonen bei dem Wert ein, welchen es bei einer Temperatur von

10

zehn Milliarden Kelvin ( T ≈ 10 K ) hat. Dieses Verhältnis lässt sich anhand der

Differenz der Ruhemassen von Neutronen und Protonen errechnen. Der Wert des

Verhältnisses von Neutronen zu Protonen beträgt ein Fünftel:

n

n

n ≈

p

1

5

Nachdem der fortlaufende Temperaturabfall nach etwa zehn Sekunden seit dem

9

Beginn für eine entsprechende Abkühlung auf eine Milliarde Kelvin ( T ≈ 10 K )

gesorgt hat, setzt die eigentliche Nukleosynthese ein. 48 Die erste Nukleosynthe-

sereaktion, die stattfindet, ist die Bildung von Deuterium, da die Neutronen und

Protonen aufgrund der gesunkenen Temperatur nicht mehr genügend Energie

haben, um der starken Kernkraft entgegenzuwirken. (Abbildung 18, Reaktion 1).

47 Michael Ralph Pape, „Die Grundlagen der Urknalltheorie“, http://fampape.de/raw/ralph/studium/urknalltheorie/,

2000

48 Werner Kasper, „Abenteuer Universum - Die Geschichte des Urknalls – Teil 3 -

Nukleosynthese“, http://abenteuer-universum.vol4u.de/urknall3.html#nukleo, 2005

55


II Urknalltheorie

Dieser gebildete schwere Wasserstoff besteht aus einem Proton und einem

Neutron, die unter Abgabe eines Gammaquants zu einem Kern fusionieren und

somit den kleinsten möglichen Atomkern nach dem Wasserstoff darstellen.

Da in diesem frühen Stadium die Photonen deutlich dominieren, können die

Kerne nicht lange bestehen, sondern werden sehr schnell von hochenergetischen

Photonen wieder in ein Proton und ein Neutron zerlegt, wodurch wiederum ein

Gleichgewicht entsteht. Etwa eine Minute nach dem Urknall wird das oben

genannte Gleichgewicht aufgehoben und das entstandene Deuterium zerfällt

nicht mehr. In weiteren Kernreaktionen entstehen rasch Tritium, Helium-3 und

Helium-4.

9

Der Temperaturabfall auf eine Milliarde Kelvin ( T ≈ 10 K ) hat noch eine weitere

Folge. Die freien Neutronen zerfallen ab diesem Zeitpunkt zu Protonen, Elektro-

nen und Antineutrinos. Freie Neutronen haben eine Halbwertszeit von etwa 15

Minuten (Abbildung 18, Reaktion 2). Aufgrund dieser Tatsache sackt das Verhält-

nis zwischen Neutronen und Protonen weiter auf einen Wert von einem Siebtel

ab:

56

n

n

n ≈

p

1

7

Abbildung 18

Vereinfachung der bei der primordialen Nukleosynthese stattfindenden Reaktionen


6 Entwicklung des frühen Universums

Nahezu alle verbleibenden Neutronen binden sich in Helium-4-Kernen, da sie dort

wesentlich stärker gebunden sind als in anderen leichten Kernen. Es bilden sich

aber auch noch geringe Mengen Lithium-7 (Abbildung 18, Reaktion 3a) und

Beryllium-7 (Abbildung 18, Reaktion 3b), wobei Beryllium-7 durch Elektronenein-

fang bald wieder zu Lithium reagiert.

Weitere Kernfusionen finden nicht statt, da sich das Universum innerhalb der

ungefähr 100 Sekunden, in denen die primordiale Nukleosynthese stattfand,

bereits so stark abgekühlt hat, dass keine Kernfusionen mehr möglich sind.

Abbildung 19

Häufigkeiten der von der primordialen Nukleosynthese betroffenen Stoffe

57


II Urknalltheorie

Man kann nun anhand der primordialen Nukleosynthese das Vorkommen und die

Häufigkeit der Elemente im Universum vorhersagen. Nach der Theorie der

primordialen Nukleosynthese, müsste man aufgrund des niedrigen Verhältnisses

von Neutronen zu Protonen überwiegend atomaren Wasserstoff finden. Für

Wasserstoff sagt die Theorie der primordialen Nukleosynthese einen Wert von

etwa 75 Prozent der im Universum beobachtbaren Materie voraus. Fast die

gesamte restliche Materie liegt nach der Theorie in Helium-4 Kernen vor. Außer-

dem sollte man aber in der Lage sein, Spuren von Deuterium, Helium-3, Lithium-

7 und Beryllium-7 nachzuweisen. In der Tat entsprechen diese vorhergesagten

Werte, mit geringen Abweichungen, den heute beobachteten Werten, wobei die

heutige Nukleonendichte bestimmt werden muss, um aus der Theorie genaue

Daten zu erhalten. Die Abweichungen von den Messwerten lassen sich durch die

heute immer noch andauernde Nukleosynthese innerhalb der Sterne erklären, bei

der vor allem weiteres Helium gebildet wurde.

Schwerere Elemente wie beispielsweise der für das Leben so immens wichtige

Kohlenstoff, wurden beim Urknall gar nicht gebildet. Sie entstanden später in den

Sternen und bei deren Explosionen als Supernova.

58

6.9 Strahlungs-Ära

Den nun folgenden Zeitabschnitt kann man aufgrund der extrem vielen, energie-

reichen Photonen, die das Schicksal des Universums bestimmen, indem sie für

einen ständigen Energieaustausch zwischen der Materie sorgen, als Strahlungs-

Ära bezeichnen. Die in der Materie gespeicherte Energie entspricht zu diesem

Zeitpunkt nur einem Bruchteil der gesamten im Universum vorhandenen Energie.

Bis zu dem Vorgang der Rekombination, bei dem sich die bei der Nukleosynthese

gebildeten Atomkerne, mit den bis dorthin freien Elektronen verbinden, bestim-

men die Photonen das Schicksal des Universums. Erst durch diesen Vorgang der

Rekombination wird das Universum durchsichtig. Von nun an können sich die

Photonen frei durch den Raum bewegen und werden nicht mehr an den freien

Elektronen gestreut. Dadurch wiederum kann sich die Strahlung unabhängig von

der Materie entwickeln und so den kosmischen Mirkowellenhintergrund bilden,

der uns heute noch ein exaktes Abbild dieses Zeitabschnittes bietet. Die unab-

hängige Materie kann ein Ungleichgewicht in Bezug auf Dichte und Temperatur

ausbilden, ohne dass die Photonen für einen ständigen Ausgleich sorgen. Dieses

Ungleichgewicht bildet die Grundlage für die Verklumpung der Materie und somit


7 Ein kurzer Ausblick

die Bildung von Galaxien. Die fortschreitende Expansion des Universums sorgt

für die Erhöhung der Wellenlänge der Photonen und somit für einen enormen

Energieverlust.

Ab dem Zeitpunkt, an dem die Gesamtenergie der Photonen unbedeutend im

Vergleich zu der in der Materie gespeicherten Energie wird, spricht man von

einem materiedominierten Universum.

6.10 Rezept des Universums

An dieser Stelle möchte ich nach all diesen Erkenntnissen das Kochrezept STEVEN

WEINBERGs für unser aktuelles Universum zitieren, wobei man aufgrund des

früheren Entstehungszeitraums dieses Rezeptes über einige Unstimmigkeiten mit

neueren Erkenntnissen ausnahmsweise hinwegsehen kann. Dieses Rezept zeigt

auf lustige Weise, was nötig ist, um ein Universum ähnlich dem unseren zu

erhalten.

„Hier also nun kurz unser Rezept für die Zusammensetzung des frühen Uni-

versums: Als Ladung pro Photon nehme man Null, ferner eine Baryonenzahl

pro Photon von eins zu 1000 Million sowie eine Leptonenzahl pro Photon, die

nicht feststeht, aber klein ist. Man nehme eine Temperatur, die zu dem ge-

wählten Zeitpunkt die Temperatur der gegenwärtigen Hintergrundstrahlung

(3 K) im selben Maße übersteigt wie die gegenwärtige Größe des Universums

die zu jenem Zeitpunkt bestehende Größe. Man rühre gut um, damit die

jeweiligen Verteilungen der verschiedenen Teilchenarten durch die Bedin-

gungen des thermischen Gleichgewichts festgelegt sind. Das ganze bringe

man in ein expandierendes Universum, dessen Expansionsgeschwindigkeit

bestimmt wird von dem durch dieses Medium erzeugten Gravitationsfeld.

Wenn man lange genug abwartet, müsste sich dieses Gebräu in unser ge-

genwärtiges Universum verwandeln.“ (STEVEN WEINBERG) 49

7 Ein kurzer Ausblick

Fast alle Fragen und Antworten bis zu diesem Punkt bezogen sich auf den Urknall

und die ersten Minuten danach. Besonders das hohe Alter des Universums zeigt

uns, dass der Urknall nur einen winzigen Bruchteil der gesamten Geschichte des

49 Steven Weinberg, „Die ersten drei Minuten – Der Ursprung des Universums“, 7.

Auflage, München 1987, Seite 112

59


II Urknalltheorie

Universums darstellt. Nun stellt sich die Frage, wie sich der Kosmos nach dem

Urknall weiterentwickelt.

Der nächste große Schritt vollzieht sich ungefähr eine Milliarden Jahre nach dem

Urknall, als sich die aufgrund von geringen Inhomogenitäten, welche sich im

Verlauf der Zeit stärker ausprägen konnten, vielen kleinen Materiehaufen, die

ersten Sterne und Galaxien entwickeln. Diese ersten Galaxien werden häufig als

Protogalaxien bezeichnet. Die ersten Sterne sind in der Lage, aus dem beim

Urknall entstandenen Wasserstoff und Helium, schwerere Kerne zu synthetisie-

ren.

Im Laufe der Zeit vergehen diese Galaxien wieder und neue entstehen. Innerhalb

dieser neuen Galaxien können nun, etwa fünf Milliarden Jahre nach dem Urknall

auch die ersten Planeten aus den schweren Elementen gebildet werden.

Nach aktuellen Schätzungen etwa 10,3 Milliarden Jahre nach dem Urknall ent-

steht unser Sonnensystem, in dem sich auch die Erde bildet. Auf der Erde findet

man heute noch schwere Elemente wie Uran, aber auch den lang nicht so schwe-

ren Kohlenstoff, der die Lebensgrundlage aller Organismen darstellt. Diese

schweren Elemente konnten nur bei Supernova-Explosionen im frühen Kosmos

entstehen.

Die Entwicklung des Lebens begann wahrscheinlich vor cirka 3,5 Milliarden

Jahren. Am Anfang waren die Organismen noch sehr einfach und entwickelten

sich innerhalb dieser riesigen Zeitspanne schließlich zu Pflanzen. Noch länger

dauerte es, bis sich Tiere bilden konnten. Vergleichsweise am Ende der Evolution

steht der Mensch, der im Gegensatz zum Universum auf eine nur sehr kurze

Geschichte verweisen kann.

60


Abbildung 20

7 Ein kurzer Ausblick

61


III Biblische Entstehungsgeschichte

III Biblische Entstehungsgeschichte

1 Die erste Schöpfungserzählung (Genesis 1,1 bis 2,4a)

Die für den anstehenden Dialog wohl interessanteste Bibelstelle ist die erste

Schöpfungserzählung aus dem Buch Genesis. Das Wort Genesis bedeutet soviel

wie Ursprung, Geburt oder Entstehung.

Gen 1 ist das allererste Kapitel der Bibel und erzählt von der Entstehung des

Kosmos und des Lebens. Bei der ersten Schöpfungserzählung, die sich von

Genesis 1,1 bis 2,4a erstreckt, handelt es sich mit Sicherheit um einen der

populärsten Bibeltexte. Die ersten beiden Schöpfungserzählungen sind fester

Bestandteil der Weltliteratur.

Obwohl sie am Anfang der Bibel steht und am weitesten in die Vergangenheit

zurückreicht, ist Gen 1 nicht der älteste Teil der Bibel. Man nimmt heute an, dass

es sich bei Gen 1 um eine Priesterschrift aus dem Milieu der Priesterschaft des

Jerusalemer Tempels handelt, die in ihrer uns bekannten Gestalt aus der Zeit des

Exils oder der Zeit kurz danach, also etwa aus dem 6. vorchristlichen Jahrhun-

dert stammt. 50

1.1 Woher weiß die Bibel von den Anfängen der Welt?

Nach WERNER TRUTWIN gab es vor allem früher zwei vorherrschende Theorien,

welche diese Frage beantworten sollten. Die erste Theorie, die Traditionstheorie

behauptet, dass die Autoren der entsprechenden Bibelstellen auf extrem alte

Quellen und Überlieferungen aus der entsprechenden Zeit zurückgreifen konnten.

Bei Genesis 1,1 bis 2,4a kann man allein schon aufgrund des Inhaltes, mögliche

Zeugen des Geschehens und somit auch diese Theorie als unmöglich betrachten.

Die Zweite Theorie wird als Visionstheorie bezeichnet. Demnach hat Gott einer

auserwählten Person einen Einblick in den Entstehungszeitraum des Universums

gestattet. Aufgrund dieser Offenbarung hätte der Autor dann anschließend die

Schöpfungserzählung verfasst. Auch diese Theorie ist sehr unwahrscheinlich.

Viel wahrscheinlicher ist, dass sich diese, an erster Stelle stehende, biblische

Entstehungsgeschichte aus dem Glauben des Volkes Israel heraus entwickelt hat,

das schon lange zuvor, seit der Zeit des Urvaters Abraham, durch Gott geführt

wurde. Durch den häufigen Kontakt mit Nachbarvölkern kam es zu einem regen

50 Vgl. Werner Trutwin (Hrsg.), „Forum Religion 2: Lasst uns den Mensch machen“,

Düsseldorf 1983, Seite 99

63


III Biblische Entstehungsgeschichte

Austausch der unterschiedlichen Glaubensansichten. So war auch Israel gezwun-

gen, sich über das Verhältnis seines Gottes zur Welt Gedanken zu machen.

Dieser Vorbau der kompletten israelitischen Geschichte zeigt den Gott Israels, als

den Herrn des Himmels und der Erde. Der Gott Israels, wie man ihn in Genesis

1,1 bis 2,4b kennen lernt, ist folglich nicht auf eine Nation oder einen Stamm

beschränkt, wie es bei anderen Gottheiten in dieser Zeit häufig der Fall war. Zu

beachten gilt allerdings, dass im weiteren Verlauf des Buchs Genesis das Volk

Israel durchaus einen besonderen Status im Vergleich zu anderen Völkern erhält.

Die Rolle Gottes als Schöpfer der gesamten Welt steht also im Kontrast zu der

späteren Erwählung des Gottesvolks Israel.

Die mehrfach wiederkehrenden Elemente, welche häufig als ein strophenförmig

aufgebauter Hymnus gedeutet werden, lassen auf den Platz des Textes in dama-

ligen Gottesdiensten schließen. 51

64

1.2 Aussageabsicht von Genesis 1,1 bis 2,4a

Der eine Gott Israels, der Schöpfer des Himmels und der Erde unterscheidet sich

in noch vielen weiteren Punkten von den Göttern der Nachbarstaaten. Man

kommt heute leicht in die Gefahr Gen 1 als einen Schöpfungsmythos zu bezeich-

nen. Betrachtet man jedoch die Aussageabsicht des Textes wird sehr schnell klar,

dass Gen 1 für damalige Verhältnisse eindeutig „entmythologisierend“ war.

Während in der babylonischen Astrologie und selbst heute noch bei Horoskopen

den Sternen am Firmament ein göttlicher, zukunftsweisender Charakter zuge-

sprochen wird, nimmt Gen 1 den Sternen ihren mythischen Charakter und

bezeichnet sie einfach nur als „Lichter“, deren einzige Funktion darin besteht, die

Zeiteinteilung zu erleichtern bzw. überhaupt erst zu ermöglichen.

Auch die Tiere werden in Gen 1 zwar von Gott geschaffen, haben aber selbst

keinerlei göttlichen Charakter. Somit distanziert sich der Glaube Israels an dieser

Stelle wiederum von dem der umliegenden Völker, deren Glaube sich häufig in

Tierkulten äußerte. Ebenso verhält es sich mit der Sexualität, die weder verket-

zert noch mit einem göttlichen Charakter versehen wird.

Auch die Frau, die selbst im aufgeklärten Christentum heute immer noch häufig

um die Gleichstellung mit dem Mann kämpfen muss, wird in Gen 1 im selben

51 Vgl. Werner Trutwin (Hrsg.), „Forum Religion 2: Lasst uns den Mensch machen“,

Düsseldorf 1983, Seite 99f


2 Vergleich mit der zweiten Schöpfungserzählung

Atemzug zusammen mit dem Mann erschaffen. Dieser Stellenwert der Frau war

für die damalige Zeit unerhört und vermutlich auch einmalig. 52

2 Vergleich mit der zweiten Schöpfungserzählung

Die zweite Schöpfungserzählung (Gen 2,4b – 2,25) ist für die Betrachtung der

Entstehung des Universums eher uninteressant, da in ihr lediglich kurz erwähnt

wird, dass Gott Himmel und Erde geschaffen hat. Interessant wird die Schöp-

fungserzählung in dem Moment, indem man sie mit der ersten vergleicht.

Es ist nicht schwer zu erkennen, dass beide Texte in vollkommen unterschiedli-

chen Situationen entstanden sein müssen. So muss beispielsweise in der ersten

Schöpfungserzählungen, der Priesterschrift, erst das Land vom Wasser geschie-

den werden, was bedeutet, dass es keinesfalls an Wasser so sehr mangeln kann

wie in der zweiten Schöpfungserzählung. Hier kann das Leben erst durch den von

Gott verursachten Regen entstehen. Während also in der ersten Schöpfungser-

zählung das Wasser verschwinden muss, um Leben zu ermöglichen, muss im

zweiten Wasser hinzukommen. Der Grund für diesen Unterschied liegt, wie

bereits angedeutet, in den verschiedenen Lebensräumen der Autoren. Bei der

Priesterschrift geht man von einer Entstehung im Babylonischen Exil aus, wo die

Überschwemmungen von Euphrat und Tigris, sowie die vom Indischen Ozean her

aufkommenden Monsunregen für viel Wasser gesorgt haben. Der Jahwist, der die

zweite Schöpfungserzählung schrieb, lebte dagegen vermutlich im trockenen

Israel, weshalb bei ihm die Erde zu Beginn trocken und wüst ist.

An diesem Beispiel kann man erkennen, dass die auf die Autoren wirkenden

äußeren Einflüsse eine große Rolle spielten und sich in ihren Schöpfungserzäh-

lungen leicht aufzeigen lassen.

Man stellt vor allem in der Abfolge von Gottes Schöpfungshandeln starke Unter-

schiede fest. Diese Unterschiede zeigen uns sehr deutlich, dass die historische

Korrektheit für die Autoren der entsprechenden Bibelstellen keine Bedeutung

hatte, sondern es sich bei ihnen lediglich um konstruierte Geschichten handelt,

die den Glauben, nicht jedoch die geschichtlichen Begebenheiten widerspiegeln.

52 Vgl. Werner Trutwin (Hrsg.), „Forum Religion 2: Lasst uns den Mensch machen“,

Düsseldorf 1983, Seite 100

65


III Biblische Entstehungsgeschichte

66

3 Keine Geschichtserzählungen

Besonders im Hinblick auf den Dialog von Theologie und Physik ist es sehr

wichtig, noch einmal ausdrücklich zu betonen, dass es sich bei den Erzählungen

um keine historisch korrekten Berichte handelt, sondern die Glaubensaussagen

im Vordergrund stehen. JOSEF SCHARBERT zeigt dies deutlich anhand der Zusam-

menstellung der Bibelstellen, wobei er die Buchstaben P und J als Abkürzungen

für Priesterschrift und Jahwist verwendet.

„Wenn der Pentateuchredaktor […] so widersprechende Darstellungen von

der Erschaffung der Welt wie Gen 1 (P) und Gen 2 (J) nebeneinander stellt,

[…] dann ging es ihm nicht um den genauen geschichtlichen Ablauf, sondern

um die wichtigen theologischen Aussagen über das Wesen der Welt und des

Menschen von Gott, über Sünde und Fluch, über Gericht und Heil.“ (JOSEF

SCHARBERT) 53

Es wäre demnach falsch, die ersten Teile von Genesis als Tatsachenbericht zu

lesen. Dieser Fehler wurde in der Vergangenheit begangen, weshalb die eigentli-

che Aussage in den Hintergrund rückte.

„Weil gläubige Juden und Christen und auch die Theologen bis in die neuste

Zeit herein Mythen, Sagen und Märchen in ihrem Eigenwert verkannten, ja

nicht selten als ‚Lügen’ und ‚Erfindungen der Phantasie’ abwerteten und die

Eigenart antiken Geschichtsverständnisses nicht durchschauten, hat man die

biblischen ‚Geschichtsbücher’ einschließlich Gen 1-11 mit den Maßstäben

objektiver Geschichtsforschung gemessen oder aus einer falsch verstande-

nen Interpretationslehre, nach der ‚Gott nicht lügen kann’, als zuverlässige

Geschichtsschreibung gedeutet.“ (JOSEF SCHARBERT) 54

Die Gläubigen haben die Schöpfungserzählungen als geschichtliches Zeugnis der

Schöpfung gesehen. Geringe Abweichungen, wie beispielsweise die sieben Tage

der Schöpfung als eine größere Zeitspanne auszulegen, waren durchaus gestat-

tet, aber im Großen und Ganzen musste in dieser Sprache, auch wenn sie bildli-

chen Charakters war, die Wahrheit stecken. So wurde die Schöpfungsreihenfolge

53 Joseph Scharbert, „Genesis 1-11“, aus „Die Neue Echter Bibel. Kommentar zum Alten

Testament mit der Einheitsübersetzung“, Würzburg 1983, Seite 17

54 Joseph Scharbert, „Genesis 1-11“, aus „Die Neue Echter Bibel. Kommentar zum Alten

Testament mit der Einheitsübersetzung“, Würzburg 1983, Seite 24


3 Keine Geschichtserzählungen

und auch das geozentrische Weltbild, trotz Widersprüchen als Wahrheit akzep-

tiert. Aufgrund dieser zu strengen Auslegung baute sich über die Jahrhunderte

ein heute noch deutlich spürbarer Widerspruch zwischen Theologie und Bibelwis-

senschaften auf der einen Seite und Natur- und Geschichtswissenschaften auf

der anderen Seite auf. Trotz der Revidierung vieler Behauptungen und eines

deutlich besseren Verständnisses dieser alten Texte aufgrund von modernen

literaturwissenschaftlichen Methoden ist dieser Widerspruch immer noch in vielen

Köpfen verankert. Als aufgeklärter Christ sollte man sich aber der Aussageab-

sicht dieser wertvollen Zeugnisse bewusst sein. 55

Eine Sache gilt es, in Bezug auf die Schöpfungserzählungen, jedoch noch einmal

ausdrücklich zu betonen. Es handelt sich bei ihnen mit Sicherheit nicht um einen

heute noch naturwissenschaftlich korrekten Bericht der Entstehung, aber dem

wissenschaftlichen Weltbild ihres Entstehungszeitraumes widersprechen die

Schöpfungserzählungen nicht. Auch wenn die Menschen mit der Zeit einen

tieferen Einblick in die Natur erhalten haben, so war die Absicht der Schöpfungs-

erzählungen mit Sicherheit keine Abkehr von der rationalen Naturerfahrung. Es

liegt aufgrund ihrer vielen entmythologisierenden Elemente vielmehr eine Distan-

zierung von anderen Mythen, als eine Distanzierung von der Entdeckung der

Ordnung der Natur durch den Verstand vor.

Nach JEAN BOTTERO hat die erste Schöpfungserzählung überhaupt keine rückwärts

gerichtete, sondern eine vorwärtsgerichtete Aussageabsicht. Es geht ihr also viel

mehr darum, in der Zukunft zu wirken, als über die Vergangenheit zu berich-

ten. 56

55 Vgl. Joseph Scharbert, „Genesis 1-11“, aus „Die Neue Echter Bibel. Kommentar zum

Alten Testament mit der Einheitsübersetzung“, Würzburg 1983, Seite 24f

56 Quelle unbekannt

67


IV Kurze Geschichte der Kosmologie

IV Kurze Geschichte der Kosmologie

Die Naturwissenschaften haben heute eine immens wichtige Stellung in der

Gesellschaft. Allerdings war dies nicht schon immer der Fall. Bevor große Persön-

lichkeiten, wie DA VINCI, GALILEI oder NEWTON den Naturwissenschaften ihren

Stellenwert gaben, war die Philosophie das Gegenüber der Theologie. Heute

zählen sie beide zu den Geisteswissenschaften und stehen häufig zusammen den

Naturwissenschaften vor allem als moralische Instanz gegenüber.

Betrachtet man die Philosophie und ihre großen Denker, ist es kein Wunder, dass

auch von dieser Wissenschaft ausgehend interessante Theorien über den Anfang

der Welt aufgestellt wurden, die es wert sind, etwas genauer unter die Lupe

genommen zu werden. Der Widerspruch zwischen den Wissenschaften kann

keinesfalls so extrem sein, da man in der Geschichte häufig gläubigen Naturwis-

senschaftlern begegnen kann, die philosophieren.

1 Griechische Philosophie

Besonders berühmt für ihre Philosophen ist die griechische Antike. Nach Ansicht

der frühen griechischen Philosophen musste es einen Zusammenhang zwischen

den Göttern und der von ihnen erschaffenen Welt geben. Sie vertraten somit

beispielsweise die Ansicht, dass nur durch die Einheit Gottes, auch die Einheit

des Kosmos möglich sei. 57 Es ist aus ihrer Sicht unmöglich, dass aus einem

Polytheismus mit konkurrierenden Gottheiten eine kosmische Einheit entsteht.

Die griechische Philosophie hat sich daher von den Mythen Griechenlands, in

denen ein polytheistischer Gottesstaat vermittelt wird, distanziert.

1.1 ANAXIMANDER

Der griechische Philosoph ANAXIMANDER wird heute zu den Vorsokratikern gezählt.

Er ist einer der ersten griechischen Philosophen, von dem wir wissen, dass er

sich über die Entstehung der Welt Gedanken gemacht hat. Er vertrat bereits die

Meinung, der Ursprung des Kosmos sei rein durch Beobachtung und rationales

Denken zu ergründen. Somit entwarf er die physikalische Kosmogonie.

57 Vgl. Wolfhart Pannenberg, „Die Frage nach Gott als Schöpfer der Welt und die neuere

Kosmologie“, erschienen in Helmut A. Müller (Hrsg.), „Kosmologie – Fragen nach Evolution

und Eschatologie der Welt“, Göttingen 2004, Seite 205f

69


IV Kurze Geschichte der Kosmologie

Seine konkreten Vorstellungen über die Entstehung der Welt sind metaphorische

Spekulationen gewesen, die heute als unzutreffend bezeichnet werden können.

Interessant ist jedoch seine Auffassung über den, von den griechischen Philoso-

phen als Arché bezeichneten Urstoff. Sein Lehrer THALES VON MILET sah in dem

Wasser die Arché der gesamten Welt. Aus seiner Sicht ist also die gesamte Welt

aus Wasser entstanden. Der Schüler von ANAXIMANDER, ANAXIMENES, betrachtete

dagegen die Luft als Ursprung der Welt, aus der durch Verdichtung Gestein und

Wasser werden konnten, sowie durch Verdünnung Feuer. ANAXIMANDER selbst

bezeichnete seinen Urstoff als Apeiron, was soviel bedeutet wie das Grenzenlos-

Unbestimmbare. Das Apeiron ist aus seiner Sicht allumfassend und das Prinzip

der seienden Dinge. Nach ANAXIMANDER können unendlich viele Welten aus dem

Apeiron entstehen und wieder vergehen. Das Prinzip des Entstehens und Verge-

hens scheint bei ihm eine sehr wichtige Rolle einzunehmen, wobei zu beachten

ist, dass es von ihm nur einen einzigen überlieferten Satz gibt. Es gibt aber noch

zahlreiche Äußerungen späterer Philosophen über ANAXIMANDER. 58

70

1.2 PLATON

Nach der Auffassung PLATONS, einem der größten Philosophen überhaupt, wurde

der Kosmos von einem Demiurg, einem Schöpfer 59 , geschaffen, der vollkommen

und neidlos ist. 60 Der Demiurg schuf die Welt durch das Zusammenwirken von

Vernunft und Notwendigkeit. 61 PLATONS Vorstellung von den Anfängen der Welt

steht vermutlich in direktem Zusammenhang zu dessen Ideenlehre.

Diese Ideenlehre besagt, dass es neben unserer realen Welt eine Welt der Ideen

gibt. Jede Blume unterscheidet sich zumindest minimal von der anderen. Wenn

wir dennoch imstande sind, zu erkennen, dass wir eine Blume sehen, liegt das

nach Platon daran, dass es in der Ideenwelt die Idee einer Blume gibt, anhand

derer wir die Blume erkennen.

Der von PLATON in seinem Dialog TIMAIOS eingeführte Demiurg hat demnach die

Welt als Abbild der Ideenwelt geschaffen, wobei die erschaffene Welt die einzig

mögliche und zugleich die schönste und vollkommenste ist. 62 Alles, was in der

58 Vgl. Wikipedia.de, „Anaximander“, „http://de.wikipedia.org/wiki/Anaximander, 2006

59 Wikipedia.de, “Demiurg”, http://de.wikipedia.org/wiki/Demiurg, 2006

60 Vgl. Dittmar Werner, „Glaube und Naturwissenschaft (Abitur-Wissen Religion)“,

Freising 1999, Seite 13

61 Vgl. Wikipedia.de, „Timaois (Platon)“, http://de.wikipedia.org/wiki/

Timaios_%Platon%29, 2006

62 Barbara Smitmans-Vajda, „Abitur-Wissen Ethik. Religion und Weltanschauung“,

Freising 2000, Seite 51f


2 Mittelalter

Welt existiert, bestand demnach bereits zuvor in den Gedanken des Demiurgen.

PLATON scheint sich der Unmöglichkeit einer vollständigen Erkenntnis bewusst zu

sein und bringt dies ebenfalls in TIMAIOS zum Ausdruck.

„Über das Unsichtbare haben Gewissheit zwar die Götter, wir als Menschen

aber vermögen nur aus Anzeichen zu schließen.“ (PLATON) 63

1.3 ARISTOTELES

Die Gedanken von ARISTOTELES über den Ursprung der Welt lassen sich vor allem

aus seinem Werk Metaphysik ergründen. Auf seiner Suche nach der Ursache

allen Werdens, erkennt er in der Natur das Prinzip der Bewegung und Verände-

rung. Die Erstursache ist daher für ihn ein erstes Bewegendes. Da dies die erste

Bewegung darstellt, muss die Ursache selbst unbewegt sein. Darüber hinaus

schreibt er dem unbewegten Beweger die Attribute immateriell, ewig, vollkom-

men, unteilbar und unzertrennlich zu. Aus diesen Attributen leitet ARISTOTELES

wiederum ein einzigartiges, göttliches, leidloses und unwandelbares Wesen als

Schöpfer ab. In Zusammenhang mit diesem Schöpfer fällt zum ersten Mal der

Begriff des Monotheismus. 64

Bei ARISTOTELES ist der Kosmos zwar im Raum begrenzt, in der Zeit aber ohne

Anfang und Ende. 65

2 Mittelalter

Die Suche nach der Entstehung der Welt und so auch das Philosophieren über

diese Frage beschäftigte die Menschen auch nach der griechischen Antike weiter-

hin. Die Philosophie des Mittelalters kann man in zwei Bereiche gliedern. Der

erste Bereich ist die Patristik im frühen Mittelalter, in der besonders AURELIUS

AUGUSTINUS eine bedeutende Stellung einnahm. Der zweite Bereich ist die Scho-

lastik, deren Höhepunkt die Lehren des Thomas von Aquin im 13. Jahrhundert

darstellen.

63

Barbara Smitmans-Vajda, „Abitur-Wissen Ethik. Religion und Weltanschauung“,

Freising 2000, Seite 65

64

Barbara Smitmans-Vajda, „Abitur-Wissen Ethik. Religion und Weltanschauung“,

Freising 2000, Seite 51f

65

Vgl. Wolfhart Pannenberg, „Die Frage nach Gott als Schöpfer der Welt und die neuere

Kosmologie“, erschienen in Helmut A. Müller (Hrsg.), „Kosmologie – Fragen nach Evolution

und Eschatologie der Welt“, Göttingen 2004, Seite 197

71


IV Kurze Geschichte der Kosmologie

72

2.1 Patristik

HANS JOACHIM STÖRIG bezeichnet AUGUSTINUS als die erste ganz große philosophi-

sche Begabung seit dem klassischen Zeitalter der griechischen Philosophie.

AURELIUS AUGUSTINUS hat sich viele Gedanken über die Zeit gemacht. Er geht von

der christlichen Auffassung aus, dass Gott die Welt durch seinen Willen aus dem

Nichts geschaffen habe. Er vertritt die Ansicht, es könne die Zeit erst geben, seit

es die Welt gibt, da sich die Zeit für ihn durch Veränderungen definiert. Vor der

Schöpfung der Welt habe es aber nichts gegeben, dass sich hätte verändern

können. Somit könne Gott die Welt nicht nach einer gewissen Zeit geschaffen

haben, sondern die Zeit muss mit der Welt entstanden sein. Die Zeit ist somit

auch das Werk Gottes.

Die Übereinstimmung der Ideen des AUGUSTINUS einerseits mit der Bibel, in der

Gott die Lichter geschaffen hat, um die Zeiteinteilung zu ermöglichen und ande-

rerseits mit der modernen Weltentstehungskosmogonie, nach der auch die Zeit

mit dem Urknall entstanden sein soll, ist beeindruckend. 66

2.2 Scholastik

Besonders in der Scholastik wurden im Mittelalter die Ideen der griechischen

Philosophie neu aufgegriffen. Die mittelalterliche Kosmologie unterscheidet sich

daher grundlegend kaum von der Kosmologie der Antike. Ein Unterschied besteht

jedoch darin, dass die Philosophie in der Scholastik als die Magd der Theologie

bezeichnet wird. So hat besonders THOMAS VON AQUIN, dessen Lehren 1879 von

PAPST LEO XIII. zur Grundlage der katholischen Philosophie erklärt wurden, die

Ewigkeit Gottes und Gottes Rolle als Schöpfer aller Dinge betont. THOMAS VON

AQUIN stützte sich in seiner Arbeit vor allem auf die Schriften des ARISTOTELES.

Nach den Lehren des THOMAS VON AQUIN darf zwischen den Bereichen des Wissens

und des Glaubens nie ein Widerspruch bestehen. Anstatt jedoch eine Anpassung

des Glaubens an das Wissen zu fordern, behauptet THOMAS VON AQUIN alle dem

Glauben widersprechenden Behauptungen könnten mit Hilfe der Vernunft wider-

legt werden. 67

66

Hans Joachim Störig, „Kleine Weltgeschichte der Philosophie“, Frankfurt am Main 1992,

Seite 229f

67

Hans Joachim Störig, „Kleine Weltgeschichte der Philosophie“, Frankfurt am Main 1992,

Seite 253ff


3 Zeitalter der Renaissance

Das Ziel der Scholastik war unter anderem die Vereinigung der Gebiete des

Wissens und des Glaubens. Dieses Ziel wurde nicht erreicht. Statt zu einer

Vereinigung kam es zu einer Trennung der Gebiete. 68

3 Zeitalter der Renaissance

3.1 KOPERNIKANISCHE Wende

Das aus der Antike stammende PTOLEMÄISCHE Weltbild, nach dem die Erde als

Kugel fest in der Mitte des Weltalls steht, geht auf den griechischen Astronom

KLAUDIOS PTOLEMÄUS zurück. PTOLEMÄUS schaffte es, dass sich nach seinem Modell

alle beobachteten Planeten und Sterne um die Erde bewegten. Sein Modell der

Planetenbewegung war dem späteren des NIKOLAUS KOPERNIKUS, welches auf

Kreisbahnen basiert, überlegen. Erst durch KEPLERS Entdeckung von elliptischen

Planetenbahnen konnte für ein System, in dem die Sonne den Mittelpunkt bildet,

eine höhere Genauigkeit erreicht werden. 69

Die philosophische Deutung des PTOLEMÄUS, nach der die Erde der Mittelpunkt des

Weltalls ist, hat sich später als falsch erwiesen, wobei die Kirche lange Zeit

großen Wert auf die Richtigkeit des geozentrischen Weltbilds legte. Sie sah in

einem heliozentrischen Weltbild die Sonderstellung des Menschen in Gefahr. Erst

die Beobachtungen von GALILEO GALILEI und die gute Erklärbarkeit des KEPLER-

SCHEN Modells mit Hilfe der NEWTONSCHEN Gravitationslehre veranlassten die

Durchsetzung des heliozentrischen Weltbildes, selbst gegen den Widerstand der

Kirche. KOPERNIKUS und KEPLER vertraten beide den Standpunkt, die Sonne sei der

Mittelpunkt des Weltalls, weshalb bei ihnen eine gewisse Sonderstellung des

Menschen erhalten blieb. Der Fall GALILEI ist das berühmteste Beispiel für die

Verfolgung von Gegnern des geozentrischen Weltbildes.

3.2 GIORDANO BRUNO

Ebenso verfolgt wurde unter anderen der Italiener GIORDANO BRUNO, der als

erster im 16. Jahrhundert, über das heliozentrische Weltbild hinausgehend, die

Sonne als einen Stern von vielen bezeichnete. Er vermutete darüber hinaus, die

am Himmel zu beobachtenden Fixsterne seien ebenfalls Sonnen mit genauso

bewohnten Welten. Wichtig ist außerdem seine Lehre von der Unendlichkeit der

68

Curt Friedlein, „Geschichte der Philosophie. Lehr- und Lernbuch“, 14. Auflage, Berlin

1984, Seite 107-117

69

Wikipedia.de, „Ptolemäus“, http://de.wikipedia.org/wiki/Ptolem%C3%A4us, 2006

73


IV Kurze Geschichte der Kosmologie

Welt, nach der der Kosmos nicht wie zuvor behauptet begrenzt, sondern in alle

Richtungen unendlich war. 70 Gott ist nach GIORDANO BRUNO die höchste und für

uns unfassbare Einheit. Die Sonderstellung der Erde, wie sie selbst bei KOPERNI-

KUS und später bei KEPLER noch vorhanden war, ging in der Lehre von GIORDANO

BRUNO verloren. GIORDANO BRUNO wurde an die Inquisition verraten und nachdem

er lange in einem Kerker gefangen gehalten wurde, in Rom öffentlich verbrannt.

74

3.3 ISAAC NEWTON

Für die Zeit, in der NEWTON lebte, ist es nicht erstaunlich, dass er selbst ein sehr

gläubiger Mensch war. Trotz seines Glaubens lehnte es NEWTON ab, Priester zu

werden, nur um in Cambridge als Professor tätig werden zu können. Dies liegt

vermutlich an seinem stillen, inneren Kampf gegen die Trinitätslehre, die in allen

christlichen Kirchen vertreten ist. Sein starker Glaube erscheint jedoch auf der

anderen Seite paradox, bedenkt man die Rolle NEWTONS, als Begründer der

Unendlichkeit von Raum und Zeit, in die er heute gedrängt wird. Diese Vorstel-

lung widerstrebt der Erschaffung des Kosmos durch einen Schöpfergott, an die

NEWTON fest geglaubt hat. An anderer Stelle war NEWTON ein entschiedener und

intoleranter Gegner von Neuerungen in der Theologie. 71

Berühmt wurde NEWTON vor allem für sein Standardwerk „Philosophiae Naturalis

Principia Mathematica“, in dem er die Grundgesetze der Mechanik und die Gravi-

tation erläutert. Er fand als erster heraus, warum sich die Planteten um die

Sonne bewegen. Seine Arbeiten waren wichtig für die Durchsetzung des helio-

zentrischen Weltbildes und blieben bis zu EINSTEINS Relativitätstheorie eine

Grundlage der Naturwissenschaften. NEWTONS Lehre der Mechanik war mehr als

eine naturwissenschaftliche Theorie. Sie verkörperte ein ganzes Weltbild.

4 Philosophische Ansätze der Neuzeit

4.1 Empirismus

FRANCIS BACON und THOMAS HOBBES sind Vertreter des Empirismus. Der Empiris-

mus von FRANCIS BACON wandte sich vor allem gegen die im Mittelalter entstan-

dene Scholastik, da diese aus seiner Sicht erfahrungsfremd philosophierte. Er

fordert, die philosophische Kenntnis müsse auf Naturerscheinungen begründet

70 Wikipedia.de, „Kosmologie des Mittelalters.“,

http://de.wikipedia.org/wiki/Kosmologie_des_Mittelalters, 2006

71 Rudolf Lemmel, „Isaac Newton“, Zürich 1957, Seite 87 ff


4 Philosophische Ansätze der Neuzeit

sein. Der Zweck der Naturerkenntnis ist für ihn die Beherrschung der Natur,

womit er sich sehr stark von der Ansicht distanziert, die Naturerkenntnis diene

der Suche nach Gott.

Auch THOMAS HOBBES vertritt diese Form der materialistischen und mechanischen

Lehre von Natur und Mensch. HOBBES vertritt die Ansicht, in der Natur gebe es

keine Zwecke, was deutlich der Auffassung der Theologie widerspricht. 72

4.2 IMMANUEL KANT

IMMANUEL KANT, einer der bekanntesten deutschen Philosophen, vertrat mit als

erster die Ansicht einer rein mechanischen Entstehung unseres Planetensystems.

Bei den Naturwissenschaften berief sich KANT in seiner ersten Arbeit vor allem auf

die Ergebnisse von SIR ISAAC NEWTON. Er war mit dessen Schriften vertraut,

weshalb seine eigenen Aussagen oft den Charakter einer naturwissenschaftlichen

Auslegung haben. Diese Tatsache ist keineswegs überraschend, betrachtet man

die Zeit, in der KANT gelebt hat. Sie war geprägt vom Materialismus. Die Physik

war eine dynamische, neu entstandene Wissenschaft, die übernatürliche Erschei-

nungen und Metaphysik aus dem Weltbild der Menschen verdrängt hatte.

In seinem Werk „Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels“ erklärt

er für seine Zeit auf beeindruckende Weise die Zusammenhänge im Universum.

Auf der Suche nach dem Ursprung der Welt betrachtet Kant die einzelnen Plane-

ten, deren Erscheinungen und Bewegungen. Er kommt zu dem Schluss, dass es

für den Fortbestand dieser Erscheinungen rationale Erklärungen gibt. Er sieht an

dieser Stelle keinen Grund, das Wirken einer übernatürlichen Kraft in Erwägung

zu ziehen. Auch auf der Suche nach der Entstehung der Welt greift er auf NEW-

TONS Theorie der Gravitation zurück und erklärt so die Verklumpung der Materie

und die Ausbildung von kugelförmigen Planten. Bei der Frage, wie diese Materie

jedoch entstand und geordnet wurde, sieht er als einzige plausible Erklärung

einen Schöpfergott. Bei der Entstehung von Pflanzen und Lebewesen findet KANT

ebenfalls keine andere Erklärung als die eines Schöpfers.

Betrachtet man die Werke KANTS, ist es beeindruckend, welche Naturerkenntnis

seinen Werken bereits zugrunde liegt. Sein Glaube an Schöpfung und damit auch

an Gott leitet sich aber vor allem aus dem Staunen über den Kosmos und der

Unerklärbarkeit von Phänomenen ab. Er sieht „die wesentlich[e] Fähigkeit der

72 Curt Friedlein, „Geschichte der Philosophie. Lehr- und Lernbuch“, 14. Auflage, Berlin

1984, Seite 188ff

75


IV Kurze Geschichte der Kosmologie

Naturen der Dinge sich von selber zur Ordnung und Vollkommenheit zu erheben,

[als den] schönste[n] Beweis des Daseins Gottes“ (IMMANUEL KANT) 73

76

5 Aporie der Weltentstehung

Besonders bei der philosophischen Betrachtung der Entstehung des Kosmos fällt

einem sehr schnell auf, dass es viele Antworten gibt, die unserer Logik alle als

richtig erscheinen, sich jedoch gegenseitig widersprechen.

5.1 Alles, was existiert, muss einen Anfang haben

Dieser Gedanke steht wohl am Beginn jeder Suche nach dem Anfang der Welt. Es

scheint ein menschliches Bedürfnis zu sein, diese Frage zu beantworten. Die

Logik scheint den Menschen dazu aufzurufen, für alles nach einem Anfang zu

suchen. Ein Mensch, der kein natürliches Interesse für seine eigenen Anfänge

besitzt, hat an dieser Stelle bereits viel zu weit gelesen und seine Zeit ver-

schwendet. In so einem Fall erübrigt sich die Frage nach dem Anfang selbst und

somit die gesamte folgende Problemstellung.

5.2 ex nihilo nihil fit

Ein philosophischer Ansatz ist die Entstehung des Kosmos aus dem Nichts.

Sowohl die Natur-, wie auch die Theologie ziehen diese Möglichkeit in Betracht.

In der Physik spricht man von einem Quantenvakuum, das nichts Anderes als ein

hübscher Begriff für ein absolutes Nichts ist. In der Theologie spricht man von

einer creatio ex nihilo, einer Entstehung aus dem Nichts. Es gibt jedoch ein altes

philosophisches Prinzip, das besagt: aus nichts kann nichts entstehen. Auch die

modernen Wissenschaften geben uns darin normalerweise Recht. Auch die

Bibeltexte sprechen, wie wir gesehen haben, nicht von einer creatio ex nihilo. Bei

ihnen gibt es ein Chaos, das durch Gott geordnet, nicht jedoch von Gott geschaf-

fen wurde. Physiker sehen es im Alltag vermutlich ebenfalls als sehr unwahr-

scheinlich an, dass plötzlich vor ihnen ein makroskopischer Gegenstand auf-

taucht. Diesen Grundsatz scheinen wiederum viele Wissenschaftler so verinner-

licht zu haben, dass sie diesem Problem aus dem Weg gehen, auf diese Weise

aber ein neues Problem schaffen.

73 Immanuel Kant, „Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels“, erschienen

im Projekt Gutenberg, http://gutenberg.spiegel.de/kant/naturg/naturg.htm, Hamburg

2006


5.3 Problem einer unendlichen Ursachenkette

5 Aporie der Weltentstehung

Dieses neue Problem, ist das Problem einer unendlichen Ursachenkette. Versucht

man eine Entstehung aus dem Nichts zu verhindern, muss man fast zwangsläufig

eine unendliche Ursachenkette akzeptieren.

Geht man davon aus, der Urknall, wie er in dieser Arbeit vorgestellt wurde, stand

am Beginn des Universums, kann man berechtigterweise die Frage stellen, wie

man sich die weiße Epoche vorzustellen hat. Ebenso ist die Frage berechtigt, ob

es eine Ursache gab, die den Urknall überhaupt erst ausgelöst hat. Lehnt man

eine Entstehung aus dem Nichts ab und geht man davon aus, alles müsse einen

Anfang haben, neigt man zu der Annahme, es müsse zuvor immer irgendetwas

Anderes gegeben haben. Dadurch hat man aber die Suche nach dem Anfang von

allem nicht beendet, sondern lediglich ein weiteres Glied in die Ursachenkette

eingefügt.

Die gleiche Problematik kann sich auch für Christen stellen. Dadurch, dass man

sagt, Gott habe die Welt geschaffen, entledigt man sich dieses Problems keines-

wegs. Denn woher kam das Chaos, aus dem Gott die Welt geformt hat? Selbst

wenn man es an dieser Stelle für am wahrscheinlichsten hält, dass Gott die Welt,

im Sinne einer creatio ex nihilo, aus dem Nichts geschaffen hat, bleibt die Frage,

woher Gott kam. Also muss Gott entweder schon immer existiert haben, was

aber wiederum dem ersten Gedanken widerspricht, dass alles, was existiert,

einen Anfang haben muss oder Gott existiert nicht so, wie Gegenstände und

Lebewesen existieren. Dies entspräche der Aussage des evangelischen Theologen

DIETRICH BONHOEFFER:

„Einen Gott, den es gibt, gibt es nicht.“ (DIETRICH BONHOEFFER)

Auch der Gedanke eines unbewegten Bewegers von Aristoteles, der selbst keiner

Ursache bedarf, ähnelt dieser Annahme darin, dass man einfach etwas an den

Anfang setzt, das per Definition selbstbegründend ist und somit keiner anderen

Ursache bedarf. Wenn man sich mit der Suche nach dem Anfang von allem

beschäftigt, könnte es aber schwer sein, diese Annahme zu akzeptieren und die

Suche damit zu beenden. Immerhin hätte man damit den ursprünglichen Grund-

gedanken entkräftet, dass alles einen Anfang und eine Ursache hat.

Weigert man sich, die Ursachenkette durch eine der genannten Annahmen zu

durchbrechen, landet man unter Umständen am Ende wieder bei einer unendli-

chen Ursachenkette.

77


IV Kurze Geschichte der Kosmologie

Ich denke, es hat sich nun gezeigt, dass es nun unabhängig davon, ob man für

sich persönlich, irgendeinen der oben geforderten Kompromisse eingehen kann,

verständlich sein sollte, warum man bei der Entstehung der Welt von einer

Aporie, also einer Unlösbarkeit des Problems sprechen kann. Eindeutig und

allgemeingültig scheint dieses Problem philosophisch nicht einfach zu lösen zu

sein.

78


V Theologische Interpretation im Wandel

V Theologische Interpretation im Wandel

1 AURELIUS AUGUSTINUS

AURELIUS AUGUSTINUS, der bereits bei der kurzen Geschichte der Kosmologie als

Vertreter der Patristik kurz angesprochen wurde, gilt als einer der Kirchenväter

der christlichen Kirche. Er musste sich zu seiner Zeit neben der Auseinanderset-

zung mit der griechischen Philosophie auch mit den verschiedenen Deutungs-

möglichkeiten der Schöpfungserzählung in der Bibel auseinandersetzen. Er selbst

vertrat dabei die Ansicht, es sei falsch sich für eine Deutungsmöglichkeit zu

entscheiden, und diese als absolut anzusehen. Ihm erschien es als gottesfürchti-

ger, mehrere Möglichkeiten in Betracht zu ziehen. So schreibt Augustinus in

seinen Bekenntnissen („Confessiones“), er glaube, dass „Gott die Heiligen Schrif-

ten den Auffassungen der Vielen angemessen niederschreiben ließ, dass sie

Wahres und Verschiedenes darin sehen sollten.“ 74 Diese Toleranz gegenüber

verschiedenen Deutungsmöglichkeiten ging mit der Zeit jedoch leider verloren

und musste später erst wieder hart erarbeitet werden.

2 MARTIN LUTHER

„LUTHER [hat] bei der Auslegung des ersten Glaubensartikels im Großen Kate-

chismus von 1539 den Glauben an Gott den Vater damit begründet, dass -

wie er sagte - ‚kein anderer Himmel und Erde schaffen könnte’. Das ist eine

ziemlich starke Aussage. Sie behauptet, dass es für das Dasein der Welt im

Ganzen wie auch für die ihrer einzelnen Gestalten keinen besseren Grund

gibt, als den Gott der Bibel.“ (WOLFHART PANNENBERG) 75

Unter Theologen unserer Zeit ist diese Aussage LUTHERS sehr umstritten. Sie

wehren sich gegen einen Gott, der nur an Stellen, an denen es keine anderen

Antworten gibt, als Lückenbüßer eingesetzt wird. Sie bejahen Gott als Schöpfer,

führen aber andere Gründe an, als die Unerklärbarkeit durch die aktuelle Natur-

wissenschaft. Betrachtet man die Zeit in der LUTHER gelebt hat, muss man aber

selbstverständlich auch anerkennen, dass ihm die Erfahrungen fehlten, die die

74

Barbara Smitmans-Vajda, „Abitur-Wissen Ethik. Religion und Weltanschauung“,

Freising 2000, Seite 51f

75

Wolfhart Pannenberg, „Die Frage nach Gott als Schöpfer der Welt und die neuere

Kosmologie“, erschienen in Helmut A. Müller (Hrsg.), „Kosmologie – Fragen nach Evolution

und Eschatologie der Welt“, Göttingen 2004, Seite 200

79


V Theologische Interpretation im Wandel

Kirche bis heute gemacht hat. Sie musste sich mehrfach von der Wissenschaft

eines Besseren belehren lassen, wenn es um naturwissenschaftliche Fragen ging.

Die Wissenschaft hat sich mit der Zeit weiterentwickelt und konnte immer mehr

Fragen beantworten, auch Fragen, die vor langer Zeit als absolut unbeantwortbar

galten.

Auf diese Erfahrungen konnte LUTHER nicht in dem Maße zurückgreifen, da sich

zu seinen Lebzeiten die Naturwissenschaften gerade erst entwickelten.

80

3 PAPST PIUS XII.

PAPST PIUS XII. war zu der Zeit Papst, in der die neue Theorie der Weltentstehung

durch den Urknall an Beliebtheit gewann. Nachdem eine ganze Zeit die von Sir

ISAAC NEWTON geprägte Vorstellung eines statischen, in Raum und Zeit unendli-

chen Universums vorherrschte, stellte der Urknall für viele Christen endlich die

Bestätigung ihres Glaubens durch die Naturwissenschaft dar. Auch PAPST PIUS XII.

erklärte die neue kosmologische Theorie zu einer „Bestätigung der christlichen

Lehre von der Schöpfung der Welt“. 76 Viele Christen fühlten sich durch die

Urknalltheorie in ihrem Glauben an die Schöpfung bestätigt. Einige sahen in dem

Urknall sogar den naturwissenschaftlichen Beleg für die Schöpfung. Der Urknall

schien das Ende des Materialismus und ein Beweis für Gott zu sein, der in dieser

Funktion jedoch sehr schnell entkräftet wurde.

Darüber hinaus äußerte PAPST PIUS XII., dass die Evolutionslehre nicht im Wider-

spruch zur christlichen Botschaft stand, was ein deutliches Zeichen für die

Akzeptanz naturwissenschaftlicher Erkenntnisse von Seiten der Kirche darstellt.

4 PAPST JOHANNES PAUL II.

PAPST JOHANNES PAUL II. setze stark auf den Dialog zwischen Naturwissenschaft

und Religion. Er akzeptierte die Urknalltheorie als wahrscheinlichste Möglichkeit

für den Ursprung des Universums. Im Gegensatz zu PIUS XII. verhielt er sich

jedoch verhaltener bei der Übertragung naturwissenschaftlicher Erkenntnisse auf

die von ihm vermittelte Glaubensbotschaft.

76 Wolfhart Pannenberg, „Die Frage nach Gott als Schöpfer der Welt und die neuere

Kosmologie“, erschienen in Helmut A. Müller (Hrsg.), „Kosmologie – Fragen nach Evolution

und Eschatologie der Welt“, Göttingen 2004, Seite 198


5 Theologie in einer aufgeklärten Zeit

„So warnte Papst Johannes Paul II. 1988 aus Anlass der Dreihundertjahrfeier

von Newtons Hauptwerk ‚Prinzipien der Naturbeschreibung’ ausdrücklich

davor, von dem Standardmodell der heutigen physikalischen Kosmologie mit

seiner Annahme eines Ausgangspunktes der kosmischen Expansion in einem

‚Urknall’ vor endlicher Zeit einen ‚unkritischen und übereilten Gebrauch’ für

apologetische Zwecke der Theologie zu machen.“ (WOLFHART PANNENBERG) 77

Auch in seiner weiteren Amtszeit interessierte er sich für naturwissenschaftliche

Erkenntnisse. So gewährte er den Teilnehmern eines Kosmologen-Symposiums

im Jahre 1981 eine Audienz, in der er äußerte, es spreche nichts gegen die

Erforschung des Universums, die Wissenschaftler sollten jedoch nicht versuchen,

den Urknall selbst zu ergründen, da dieser Augenblick der Schöpfung und damit

Werk Gottes sei.

Ebenfalls in der Amtszeit von PAPST JOHANNES PAUL II., allerdings unter der Auf-

sicht von KARDINAL JOSEPH RATZINGER, dem heutigen PAPST BENEDIKT XVI., wurde

der Urknall im Jahre 2004 erneut als mit dem christlichen Glauben vereinbar

bezeichnet. Die eingesetzte internationale Theologen-Kommission kam zu dem

Schluss, dass nichts einem absoluten Anfang vor dem Big Bang widerspreche,

weshalb sie vermuteten, dass die Materie auch bereits vor dem Urknall existier-

te.

Ebenso hielten sie es für wahrscheinlich, dass die Anfangsbedingungen, welche

die Entstehung von Leben ermöglichen, von Gott ausgewählt wurden. 78

5 Theologie in einer aufgeklärten Zeit

Die Menschheit hat viele Fortschritte gemacht, durch welche häufig die Frage

aufkam, ob die neuen Errungenschaften mit der Lehre der Kirche vereinbar

seien. Auch heute stellt sich diese Frage noch für einige Christen. GREGOR TISCH-

LER bringt dieses Problem in überspitzter Weise auf den Punkt.

„Müssen sie (die Christen) gewissermaßen an der Kirchentür ihren kritischen

Verstand abliefern, um ihn erst beim Verlassen der Kirche wiederzubekom-

men?“ (GREGOR TISCHLER) 79

77 Wolfhart Pannenberg, „Die Frage nach Gott als Schöpfer der Welt und die neuere

Kosmologie“, erschienen in Helmut A. Müller (Hrsg.), „Kosmologie – Fragen nach Evolution

und Eschatologie der Welt“, Göttingen 2004, Seite 198

78 Vgl. ORF, „Vatikan: Urknall- und Evolutionstheorie mit katholischer Lehre vereinbar“,

http://religion.orf.at/projekt02/news/0411/ne041118_bigbang.htm, 2004

81


V Theologische Interpretation im Wandel

Müssen sie oder müssen sie nicht? Ich denke diese Frage lässt sich nicht allge-

mein beantworten. Es wird Christen geben, die ihren kritischen Verstand und die

Lehre der Kirche nicht vereinen können. Aus meiner Sicht jedoch, hat die kirchli-

che Lehre in den letzten Jahren so viele Fortschritte gemacht, dass rationales

Denken und Glauben kein Widerspruch mehr sein müssen. Die Kirche bietet

meiner Meinung nach jedem die Möglichkeit, seinen Verstand selbst in der Kirche

zu gebrauchen.

Setzt man darüber hinaus positiv voraus, dass Gott existiert, dann ist er aus

christlicher Sicht auch der Schöpfergott, der neben dem Universum auch den

menschlichen Verstand geschaffen hat. Daher kann es nicht Ziel der Kirche sein,

die Gläubigen zu bewegen, sich ihres eigenen kritischen Verstandes innerhalb

ihrer Mauern zu entledigen. Schließlich kann aus theologischer Sicht etwas, das

mit dem Verstand erkannt wird, sofern richtig verstanden, kein Argument gegen

Gott sein.

Problematisch können bei diesem Gebrauch des eigenen Verstandes innerhalb

der Kirche die Christen um einen herum sein, die die christlichen Aussagen aus

ihrer eigenen Perspektive für „unfehlbar“ halten und dabei vergessen, dass die

christlichen Aussagen nur aus der Perspektive Gottes einen unfehlbaren Charak-

ter haben, weshalb die Menschen aufgrund ihrer eigenen Fehlbarkeit nicht

versuchen sollten, die göttliche Perspektive einzunehmen.

Das Standardmodell des Urknalls wird heute von der Kirche deutlich als mit der

eigenen Lehre vereinbar deklariert, was unterstreicht, dass an dieser Stelle kein

Widerspruch entstehen muss.

79 Gregor Tischler, „Und Gott schrieb… So verstehen Sie die Bibel.“, München 1996, Seite

20

82


VI Moderne Schöpfungstheologie

1 creatio ex nihilo

VI Moderne Schöpfungstheologie

Der Begriff creatio ex nihilo wurde bereits weiter oben als Entstehung aus dem

Nichts beschrieben. Auch in der Schöpfungstheologie spielt die Idee einer creatio

ex nihilo heute immer noch eine große Rolle.

Entstanden ist der Begriff in der Auseinandersetzung der frühchristlichen Theolo-

gie mit der griechischen Philosophie. Nach der philosophischen Weisheit ex nihilo

nihil fit kann nichts aus nichts entstehen. Nach der Ansicht von TATIAN und

THEOPHILUS VON ANTIOCHIEN ist Gottes Schöpfungsakt aber vollkommen vorausset-

zungslos. Diese entgegengesetzten Ansichten führten damals zu einem Disput

zwischen den Wissenschaften, wobei die Entstehung aus dem Nichts heute nicht

nur von Theologen, sondern auch von Philosophen vertreten wird.

AUGUSTINUS plädiert für eine Schöpfung aus dem Nichts, da es sich ansonsten um

keine wirkliche Schöpfung, sondern nur um eine schlichte Umwandlung handeln

würde. Er denkt, dass die Annahme einer Schöpfung aus dem Nichts notwendig

ist, um dem schöpferischen Handeln Gottes gerecht zu werden.

Besondere Bedeutung hat in dem Zusammenhang mit einer creatio ex nihilo das

schöpferische Wort Gottes, aus dem die gesamte Welt hervorgegangen sein

soll. 80

„Gott hat die Welt nicht aus einem vorgefundenen Stoff gemacht, sondern

sie durch sein Befehlswort als Ausdruck seines allmächtigen Willens ins Da-

sein gerufen“ (WOLFHART PANNENBERG) 81

Besonders im Hinblick auf den Dialog mit den Naturwissenschaften warnt der

Theologe HANS KÜNG vor einer vorschnellen, naturwissenschaftlichen Auslegung

der Erschaffung aus dem Nichts.

„Dass Gott die Welt ‚aus dem Nichts’ geschaffen hat, ist keine naturwissen-

schaftliche Aussage über ein ‚falsches Vakuum’ mit ‚negativer Schwerkraft’,

bedeutet aber auch keine Verselbständigung des Nichts (sozusagen ein

80 Wikipedia.de, „Creatio ex nihilo“, http://de.wikipedia.org/wiki/Creatio_ex_nihilo, 2006

81 Wolfhart Pannenberg, „Die Frage nach Gott als Schöpfer der Welt und die neuere

Kosmologie“, erschienen in Helmut A. Müller (Hrsg.), „Kosmologie – Fragen nach Evolution

und Eschatologie der Welt“, Göttingen 2004, Seite 200

83


VI Moderne Schöpfungstheologie

84

schwarzer leerer Raum) vor oder neben Gott, sondern ist theologischer Aus-

druck dafür, dass sich Welt und Mensch samt Raum und Zeit Gott allein und

keiner anderen Ursache verdanken.“ (HANS KÜNG) 82

2 creatio continua

„Die Schöpfung geht weiter, Gottes Schöpfungsakt geht weiter!“ (HANS

KÜNG) 83

Mit diesen Worten beschreibt HANS KÜNG, was man unter dem lateinischen

Fachausdruck creatio continua verstehen kann. Es geht dabei in erster Linie

darum, dass Gottes Schöpfung keineswegs ein singuläres Ereignis am Anfang des

Kosmos, vielleicht sogar noch vor dem Urknall war, von dem an sich die Welt frei

und ohne Lenkung entwickelt hat, sondern dass Gottes Schöpfung über den

Urknall hinaus weiter andauert. Gott hat nach der Idee einer andauernden

Schöpfung, während der Entwicklung des Kosmos, weiterhin in dessen Schicksal

eingegriffen. Ein oft als wahrscheinlich angenommener Zeitpunkt für ein erneutes

schöpferisches Eingreifen Gottes ist der Beginn der Evolution. Diese Idee bietet

uns eine vollkommen neue Grundlage, das Sieben-Tage-Werk am Anfang der

Bibel auf eine etwas andere Art zu verstehen, wobei an dieser Stelle um Missver-

ständnissen vorzubeugen, nochmals an die Aussageabsicht dieses Textes erin-

nert werden sollte.

Eine naturwissenschaftliche Erklärungsmöglichkeit, die keineswegs ein Hinweis

liefert, sondern lediglich den physikalischen Spielraum für eine creatio continua

bietet, ist die moderne Quantenphysik, deren Zufälle den Glauben an ein schöp-

ferisches Handeln Gottes ermöglichen. Der hier vorliegende Indeterminismus, auf

dessen Grundlage die Welt sich zufällig entwickelt, kann auch als schöpferisches

Handeln gesehen werden. Es gibt naturwissenschaftlich keine Möglichkeit, die

Beeinflussung der uns als zufällig erscheinenden Quantenprozesse durch Gott

auszuschließen. Es ginge jedoch zu weit, auf dieser Grundlage von einem Hinweis

für eine andauernde Schöpfung zu sprechen. 84

82 Hans Küng, „Credo“, München 1992, Seite 33

83 Hans Küng, „Credo“, München 1992, Seite 32

84 Vgl. Wolfhart Pannenberg, „Die Frage nach Gott als Schöpfer der Welt und die neuere

Kosmologie“, erschienen in Helmut A. Müller (Hrsg.), „Kosmologie – Fragen nach Evolution

und Eschatologie der Welt“, Göttingen 2004, Seite 203


3 Bedeutung der Fragestellung

„Die einseitige Orientierung an der Vorstellung des ersten Kapitels der Bibel

von der Schöpfung am Anfang verleitet dazu, andere biblische Aussagen

unterzubewerten, besonders die prophetischen Aussagen darüber, dass Got-

tes Geschichtshandeln immer wieder Neues erschafft.“ (WOLFHART PANNEN-

BERG) 85

3 Bedeutung der Fragestellung

Es gibt viele Menschen, die in der Zwischenzeit versuchen, aufgrund der bildli-

chen Erzählung der Schöpfungsgeschichte in dem ersten Kapitel der Bibel die

Schöpfung komplett aus dem christlichen Glauben auszuklammern, um so an

Glaubwürdigkeit zu gewinnen. Die Frage, ob die Welt so entstanden ist, wie es in

der Bibel steht, wird nicht beantwortet, sondern zum Randthema erklärt und aus

dem eigenen Glaubensbekenntnis ausgeklammert. Dennoch stellt sich für den

Christen die Frage, ob am Anfang der Welt ein Schöpfer und somit Ordnung

beziehungsweise geordnetes Chaos, oder etwa der Zufall und somit Chaos stand.

Es hat sich gezeigt, dass Genesis durch andere Mythen sehr stark beeinflusst

wurde. Genesis distanziert sich gewollt von diesen Mythen und zeigt die Ordnung

des Chaos durch Gott.

Die preisterschriftliche Schöpfungserzählung steht ganz am Anfang der Bibel. Ich

möchte noch einmal in Erinnerung rufen, dass es sich bei den Worten „Im Anfang

schuf Gott den Himmel und die Erde“ um die allerersten Worte der Bibel handelt.

Auch im apostolischen Glaubensbekenntnis lautet die allererste Aussage:

„Credo in Deum Patrem omnipotentem

creatorem coeli et terrae.“

Zu Deutsch:

„Ich glaube an Gott, den Vater, den allmächtigen,

den Schöpfer des Himmels und der Erde.“

Diese Stellung an erster Stelle im apostolischen Glaubensbekenntnis und in der

Bibel zeigt sehr deutlich, dass die Frage nach dem Anfang für einen Christen

keinesfalls eine Randfrage, sondern eine Frage mit großer Wichtigkeit ist. Es darf

85 Wolfhart Pannenberg, „Die Frage nach Gott als Schöpfer der Welt und die neuere

Kosmologie“, erschienen in Helmut A. Müller (Hrsg.), „Kosmologie – Fragen nach Evolution

und Eschatologie der Welt“, Göttingen 2004, Seite 202

85


VI Moderne Schöpfungstheologie

an dieser Stelle jedoch auch angemerkt werden, dass es zu Recht viele andere,

ebenfalls wichtige Fragen bezüglich des Christ-Seins gibt, sodass die Antwort auf

diese Frage keinesfalls alleiniger Entscheidungsgrund sein sollte, sich selbst als

Christen oder Atheisten zu bezeichnen.

86

3.1 Bedeutung der christlichen Botschaft

Die Naturwissenschaften bieten uns zahlreiche Antwortmöglichkeiten auf das

„Wie“ der Entstehung des Kosmos. Eine Antwort auf den Sinn der Entstehung

bleibt ihnen jedoch versagt. Auf diesen Umstand geht auch HANS KÜNG ein:

„Warum ist überhaupt etwas und nicht vielmehr nichts? Der Naturwissen-

schaftler, der jenseits des Erfahrungshorizontes nicht mehr zuständig ist,

kann sie nicht beantworten; aber er darf sie nicht - weil sie ihm (und oft

auch dem Philosophen) lästig fällt – als unnütz oder gar sinnlos abtun. Wer

hätte denn ausgerechnet bewiesen, dass die Frage nach dem Sinn des Gan-

zen sinnlos sei?“ (HANS KÜNG) 86

Aus diesem Zitat lässt sich bereits erahnen, dass es den Geisteswissenschaften

durchaus möglich ist, Fragen zu beantworten, die über naturwissenschaftliche

Zusammenhänge hinausgehen. So bietet die christliche Botschaft, wenn auch aus

naturwissenschaftlicher Sicht nicht bewiesen, dennoch für den Gläubigen eine

zufrieden stellende Antwort auf die Frage nach dem Sinn der Entstehung.

Nach der christlichen Botschaft ist der gute Gott Ursprung von allem und steht in

keiner Weise in Konkurrenz mit etwas Bösem oder Dämonischen. Die Frage nach

Gut und Böse, also auch die Frage der Ethik spielen für die Naturwissenschaften

hauptsächlich als Begrenzung der eigenen Möglichkeiten eine Rolle, während sie

besonders für die Religion eines der Hauptthemen ist.

HANS KÜNG nennt mehrere Punkte, die den Mehrwert der christlichen Botschaft

gegenüber den Naturwissenschaften zeigen. Der Umstand, dass ausnahmslos

alles, also auch Nacht, Materie, niedriges Getier, Menschenleib und Geschlecht-

lichkeit Gottes Schöpfung und somit grundsätzlich gut sind, ist ebenfalls immens

wichtig, wird aber von den Naturwissenschaften in dieser Weise auch nie belegt

werden. Das Vertrauen in Gott, den Schöpfer kann uns ein Vertrauen in unsere

eigene Umwelt vermitteln, eine Sicherheit, die uns in dieser Form nur die Religi-

on geben kann. Gott ist seiner gesamten Schöpfung gnädig zugewandt.

86 Hans Küngl, „Credo“, München 1992, Seite 33


4 Theologische Interpretation heute

Als letztes in dieser kurzen Liste bleibt noch die Aufgabe des Menschen, die

Umwelt und Natur zu pflegen und zu behüten. Eine Aufgabe, die sehr deutlich

aus den Schöpfungserzählungen hervorgeht. 87 Dem Menschen kommt als Ziel

des Schöpfungsprozesses so nicht nur eine besondere Macht gegenüber der

restlichen Schöpfung, sondern eben auch eine besondere Verantwortung zu. Eine

Verantwortung, die ihm nur aufgrund seiner Fähigkeit, ethische Entscheidungen

zu treffen, übergeben werden kann. Eine Theologie der Schöpfung kann helfen,

diese ethische Entscheidungsfähigkeit zu verbessern und zu begründen, eine

Fähigkeit die den Naturwissenschaften versagt bleibt. 88

„Wenn der Mensch lückenlos als Ergebnis mechanisch wirkender Ursachen

oder naturgeschichtlicher Selektionsmechanismen erklärbar ist, dann ist es

nicht nur um seine kosmologische Sonderstellung, sondern auch um seine

Freiheit und Würde, um sein sittliches Subjektsein und seine Moralfähigkeit

geschehen.“ (EBERHARD SCHOCKENHOFF) 89

4 Theologische Interpretation heute

Nach dem erbitterten Kampf zwischen Naturwis-

senschaft und Religion in der frühen Neuzeit ist die

katholische Kirche heute endlich bereit, die natur-

wissenschaftlichen Erkenntnisse zu akzeptieren.

Kirche und Naturwissenschaft, die ehemaligen

Gegensätze sind heute bereit, sich gegenseitig

anzunähern. Theologen wie HANS KÜNG kämpfen für

die Versöhnung der beiden Wissenschaften.

Aber welchen Preis muss die Kirche heute für ihre

mittelalterliche Haltung bezahlen? Sie scheint ihre

Bedeutung im Vergleich zu den Naturwissenschaf-

ten verloren zu haben, so dass sie nur noch eine

begleitende und nickende Randfunktion einnimmt,

deren Widersprüche kaum wahrgenommen werden.

Abbildung 21

Der geborene Schweizer

HANS KÜNG ist Professor für

Theologie an der Universität

Tübingen.

87 vgl. Gen 2,15

88 Hans Küng, „Credo“, München 1992, Seite 34

89 Eberhard Schockenhoff, „Kosmologie und Schöpfungsglaube“, erschienen in Eberhard

Schockenhoff und Max G. Huber (Hrsg.), „Gott und der Urknall – Physikalische Kosmologie

und Schöpfungsglaube“, München 2004, Seite 118

87


VI Moderne Schöpfungstheologie

88

„Wenn die naturwissenschaftlichen Erkenntnisse feststehen und den Aussa-

gen der Bibel widersprechen, ist eine Neuinterpretation der Bibel fällig!“

(HANS KÜNG) 90

Diese Neuinterpretation heißt aber nicht, dass die Kirche ihre alte Lehre voll-

kommen über den Haufen werfen soll, um stillschweigend die Naturwissenschaf-

ten als Quelle der Wahrheit anzuerkennen. Es geht viel mehr darum, die Bibel

richtig zu lesen und sie, mit dem Hintergrund der Naturwissenschaften, auf

unsere heutige Zeit anzuwenden. Es ist heute immens wichtig zu verstehen, dass

die Bibel fälschlicherweise lange Zeit als naturwissenschaftliches Buch gelesen

wurde. Dabei hat sich an der Sprache der Bibel nichts verändert. Seit der Entste-

hung dieses Buches spricht es in Gleichnissen und Bildern zu uns, die einen

Vergleich mit unserer Zeit ermöglichen. Trotzdem ist und bleibt es sehr wichtig,

dass die von der Theologie vertretenen Ansichten mit den

naturwissenschaftlichen Erkenntnissen vereinbar bleiben.

„Aber könnte das Bekenntnis zur Schöpfung der Welt durch Gott gar nicht

auf die Welt unserer Erfahrungen bezogen werden, […] dann würde das Be-

kenntnis zur Schöpfung der Welt eine Leerformel, die keinen Realitätsgehalt

hätte.“ (WOLFHART PANNENBERG) 91

Im 2. Vatikanischen Konzil (1962-1965) fand die Unterscheidung zwischen

theologischer Heilsaussage und naturwissenschaftlichen Fakten erstmals offiziell

Einzug in die Lehren der katholischen Kirche. 92 Die Aussageabsicht der Bibel ist

demnach eine vollkommen andere.

„Die Bibel ist daher kein primitives Buch der Naturkunde, sondern Urkunde

des Heils, das Gott durch die Erschaffung der Welt und durch ihre Erlösung in

Jesus Christus heraufführen möchte.“ (EBERHARD SCHOCKENHOFF) 93

90 Hans Küng, „Der Anfang aller Dinge – Naturwissenschaft und Religion“, München 2005

91 Wolfhart Pannenberg, „Die Frage nach Gott als Schöpfer der Welt und die neuere

Kosmologie“, erschienen in Helmut A. Müller (Hrsg.), „Kosmologie – Fragen nach Evolution

und Eschatologie der Welt“, Göttingen 2004, Seite 199

92 Vgl. Eberhard Schockenhoff, „Kosmologie und Schöpfungsglaube“, erschienen in

Eberhard Schockenhoff und Max G. Huber (Hrsg.), „Gott und der Urknall – Physikalische

Kosmologie und Schöpfungsglaube“, München 2004, Seite 122

93 Eberhard Schockenhoff, „Kosmologie und Schöpfungsglaube“, erschienen in Eberhard

Schockenhoff und Max G. Huber (Hrsg.), „Gott und der Urknall – Physikalische Kosmologie

und Schöpfungsglaube“, München 2004, Seite 122


Niemand hätte der Bibel in ihrer Entste-

hungszeit irgendeine Bedeutung beigemes-

sen, hätte sie uns die Welt in einer heute

noch gültigen Weise präsentiert.

"Da dieses Wort Gottes aber nicht nur an

die Menschen der damaligen Zeit, sondern

darüber hinaus an alle späteren Generati-

onen gerichtet ist, wird die hermeneuti-

sche Unterscheidung von bleibendem

Glaubensinhalt und kontingenter Darstel-

lungsform vom universalen Wahrheitsan-

spruch des biblischen Schöpfungsglaubens

selbst gefordert.“ (EBERHARD SCHOCKEN-

HOFF) 94

5 Verzweifelte Suche nach einem Dialog?

Wir müssen heute trotz aller Erkenntnisse immer noch von einer unaussprechli-

chen Art des göttlichen Schöpfungsaktes ausgehen. Im Rückblick auf die Schwie-

rigkeiten der Naturwissenschaften, die Ereignisse in der weißen Epoche zu

klären, scheint es doch sehr vermessen, vom Buch Genesis, einem über zweitau-

send Jahre alten, für Menschen geschriebenen Buch, solch einen Wahrheitsan-

spruch zu fordern.

5 Verzweifelte Suche nach einem Dialog?

Abbildung 22

EBERHARD SCHOCKENHOFF ist Moraltheologe

an der Freiburger Universität

und ein Vertreter der katholischen

Kirche im nationalen

Ethikrat.

Bei manchen Texten über die Vereinbarkeit von Naturwissenschaft und Religion

erscheint es, als ob der Autor versucht hätte, die Bibel mit allen Möglichkeiten so

auszulegen, dass sie voll und ganz mit der Urknalltheorie vereinbar ist. Es gibt

auch Physiker, die in irgendwelchen belanglosen Kleinigkeiten auf Gott als

Lösung ihrer Probleme zeigen. Man trifft heute leider noch häufig auf einen Gott,

der nur als Lückenbüßer für Unerklärbarkeiten missbraucht wird. Langsam sollte

klar werden, dass Gott für diese Funktion ungeeignet ist, nicht nur, weil er früher

oder später unnütz werden könnte. Wer ernsthaft versucht, Gottes Existenz auf

diese Weise zu belegen, übersieht den hohen Mehrwert der christlichen Bot-

94 Eberhard Schockenhoff, „Kosmologie und Schöpfungsglaube“, erschienen in Eberhard

Schockenhoff und Max G. Huber (Hrsg.), „Gott und der Urknall – Physikalische Kosmologie

und Schöpfungsglaube“, München 2004, Seite 122

89


VI Moderne Schöpfungstheologie

schaft. Die ernsthafte, moderne Theologie und die Kirche sollten unter allen

Umständen versuchen, diesen Fehler zu vermeiden, um nicht noch mehr von

ihrer kostbaren Glaubwürdigkeit und Ernsthaftigkeit zu verlieren.

90


VII Auf der Suche nach derselben Wahrheit?

VII Auf der Suche nach derselben Wahrheit?

Es gibt eine Tatsache, die man trotz aller lobenswerten Versuche einen gemein-

samen Nenner zu finden, nicht vergessen sollte. Mit Sicherheit ist es ein großes

Ziel, die beiden getrennten Wissenschaften wieder zusammenzubringen, aber um

welchen Preis? Auf jeden Fall sollte vermieden werden, dass eine der beiden

Wissenschaften, die in der langen Menschheitsgeschichte beide ihren Existenzan-

spruch deutlich unter Beweis gestellt haben, ihre Bedeutung zugunsten eines

übergreifenden Kompromisses verliert. Das Ziel sollte nicht sein, eine Wissen-

schaft, als die Wissenschaft überhaupt zu etablieren, der alle anderen unterge-

ordnet sind, ähnlich der Rolle der Theologie im Mittelalter. Man sollte sich viel-

mehr dafür einsetzen, die beiden Wissenschaften miteinander in einen für beide

Seiten anregenden Dialog zu führen und sich gegenseitig zu öffnen, gerade um

die eigenen Themen zu stärken und nicht zu relativieren. Besonders die Theolo-

gie darf sich im Interesse aller nicht zu weit in Richtung der populäreren Natur-

wissenschaften bewegen, da sie in unserer rationalen Gesellschaft vielleicht unter

die Räder kommen würde. Es stellt einen sehr schweren Drahtseilakt dar, auf der

einen Seite keine irrationalen Ansichten als rational zu deklarieren und auf der

anderen Seite den eigenen Wahrheitsanspruch, der zweifelsohne ein anderer als

der der Naturwissenschaften ist, zu verlieren. Genau aus diesem Grund geht es

bei dem Konflikt zwischen Naturwissenschaft und Religion um einen konstrukti-

ven, sachlichen Dialog und nicht um eine popularisierende, Anhänger um sich

scharrende Verschmelzung, bei der beide Wissenschaften ihre Konturen verlie-

ren.

1 Vergleich der Fragen nach dem Anfang

Einen der wichtigsten, unauflösbaren Widersprüche zwischen Religion und

Naturwissenschaft kann man bereits anhand der Fragestellung ergründen. Wir

haben gesehen, dass beide Wissenschaften versuchen eine Antwort auf die Frage

nach dem Anfang der Welt zu geben. Dennoch scheint die Aussageabsicht eine

andere zu sein.

91


VII Auf der Suche nach derselben Wahrheit?

92

„Im Evangelium liest man nicht der Herr habe gesagt: Ich sende euch den

heiligen Geist, damit er euch den Lauf der Sonne und des Mondes lehre.

Christen wollte er machen und nicht Astronomen!“ (AUGUSTINUS) 95

Dieses Zitat von AUGUSTINUS weist uns darauf hin, dass die Bibel keine naturwis-

senschaftlichen Aussagen über die Entstehung der Welt machen möchte. Den-

noch findet man in der Bibel Aussagen über den Anfang. Das bedeutet, wenn

diese Aussagen nicht naturwissenschaftlich zu verstehen sind, muss es eine

andere Möglichkeit geben, sie zu verstehen. Die Schöpfungserzählungen müssen

also einen Mehrwert bieten, gegenüber einer schlichten bildlichen Schilderung

des Anfangs.

Das Schöpfungsmodell lehrt uns, dass die Welt durch göttliches Wirken von

außen von Anfang an vollkommen war.

Die Herangehensweise der Naturwissenschaften an den Urknall ist eine andere.

Das Urknall-Modell versucht, eine natürliche Entwicklung nach inneren Gesetz-

mäßigkeiten aus einem Anfangszustand heraus zu erklären.

Man kommt so nach reichlicher Überlegung zu dem Schluss, die beiden Wissen-

schaften versuchten eine vollkommen andere Ebene der Entstehung des Univer-

sums zu beschreiben. Den Naturwissenschaften geht es in erster Linie um die

Entstehung der Materie und deren spätere Selbstorganisation. Dieser frühen

Entstehung widmet die christliche Religion deutlich weniger Aufmerksamkeit.

Nun könnte man meinen, dass man mit der Biologie und der in ihr enthaltenen

Evolutionstheorie eher ein der Religion wichtiges Themenfeld angesprochen wird,

aber selbst hier steht für die Bibel die geistige und moralische Entwicklung des

Menschen als Abbild Gottes deutlich im Vordergrund, während die biologische

Entwicklung des Menschen eher eine Randstellung einnimmt.

Betrachtet man den absoluten Anfang, stellt sich darüber hinaus die Frage, ob

die Naturwissenschaften für diesen Bereich überhaupt zuständig sind. Es ist ein

grundlegendes Gesetz der Naturwissenschaft, dass alle Ergebnisse reproduzier-

bar sein müssen. Für die Naturwissenschaft ist normalerweise nur das von

Bedeutung, was sich unter gleichen Bedingungen wiederholen lässt. Die Frage ist

nun, ob es sich bei dem Urknall wirklich um so ein reproduzierbares Ereignis

handelt. Ist der Urknall nicht viel mehr ein einmaliges Ereignis, am Anfang

95 Eberhard Schockenhoff, „Kosmologie und Schöpfungsglaube“, erschienen in Eberhard

Schockenhoff und Max G. Huber (Hrsg.), „Gott und der Urknall – Physikalische Kosmologie

und Schöpfungsglaube“, München 2004, Seite 102f


2 Ordnung als wichtiges Bindeglied

unseres Kosmos, der sich gerade durch seine Einmaligkeit der Erkenntnisfähig-

keit der Naturwissenschaften entzieht?

„… das Christentum ist und bleibt eine personale Religion, für die das Kosmo-

logische jederzeit sekundär sein wird. Damit hängt zusammen die Betonung

des Geschichtlichen gegenüber dem Wiederholbaren, Zyklischen. Und

schließlich, wiederum damit zusammenhängend, ein Primat des Sinns vor

dem Sein.“ (HANS-DIETER MUTSCHLER) 96

Für den absoluten Anfang kann man diese Frage noch nicht beantworten, solan-

ge aber die Hoffnung besteht, eines Tages die Gesetzmäßigkeit des absoluten

Anfangs zu erfragen und nicht nur die Entwicklung des Kosmos danach zu

beschreiben, ist es ein lohnendes Ziel danach zu forschen.

Beide Wissenschaften scheinen einen begründeten Anspruch zu haben, die Frage

nach dem Anfang zu stellen, wobei es für den Gläubigen andere Prioritäten gibt

als für den naturwissenschaftlich Forschenden. Das Christentum, wie auch schon

das Judentum, haben sich bewusst für die Ablehnung der kosmologischen Religi-

onen entschieden, um das Personale in den Vordergrund zu rücken. 97

„Verbirgt sich hinter dem Rückzug auf den spezifischen Gegenstandsbereich

und die wissenschaftstheoretische Beschränkung von Einzelwissenschaften

nicht eine wechselseitige Immunisierungsstrategie, die eine umgreifende

Sinnperspektive und die angezielte Einheit des Wissens erst recht aussichts-

los macht? […] Der Preis, den das Ende einer Auseinandersetzung erfordert,

erscheint zu hoch, wenn der Frieden dadurch erkauft wird, dass beide Seiten

einander gleichgültig werden.“ (EBERHARD SCHOCKENHOFF) 98

2 Ordnung als wichtiges Bindeglied

In einem so schweren Dialog, wie dem zwischen Naturwissenschaft und Religion,

ist es neben der Erkenntnis der Unterschiede ebenso erforderlich, Gemeinsam-

keiten zu finden. Eine der wichtigsten Gemeinsamkeiten ist die Regelmäßigkeit

96 Hans-Dieter Mutschler, „Physik und Religion“, Darmstadt 2005, Seite 14

97 Vgl. Hans-Dieter Mutschler, „Physik und Religion“, Darmstadt 2005, Seite 10

98 Eberhard Schockenhoff, „Kosmologie und Schöpfungsglaube“, erschienen in Eberhard

Schockenhoff und Max G. Huber (Hrsg.), „Gott und der Urknall – Physikalische Kosmologie

und Schöpfungsglaube“, München 2004, Seite 126

93


VII Auf der Suche nach derselben Wahrheit?

und Verständlichkeit der Welt, die in beiden Wissenschaften als grundlegende

Überzeugung zu finden ist.

Auf Seiten der Physik und deren Drang die komplette Welt in mathematischen

Zusammenhängen auszudrücken, bedarf die Stellung der Ordnung kaum weiterer

Erklärungen.

Bei der Theologie ist der Begriff der Ordnung weniger populär, aber dennoch

ebenso präsent. Die mittelalterliche Wichtigkeit der Kirche ist auf die Annahme

zurückzuführen, dass die durch Gott in die Welt gebrachte Ordnung sich in allen

Lebensbereichen widerspiegelt. Die damals betriebene Forschung diente nicht

wie heute in den Naturwissenschaften direkt der Erforschung der Natur, sondern

vielmehr der Erforschung Gottes.

OLIVER O’DONOVAN beschreibt, in wie weit die Schöpfung nicht nur als „Rohmate-

rial“ zu begreifen sei, „sondern als eben jene harmonische Ordnung, zu der sie

zusammengefügt wurde.“ 99 So sieht O’DONOVAN in der Ordnung der Welt auch

einen Hinweis auf den schöpferisch wirkenden Gott. Darüber hinaus sieht er

ebenfalls die Möglichkeit, aus der Ordnung und Schlüssigkeit der Welt Erfahrun-

gen über Gott zu sammeln.

Diese Aussagen stehen im Gegensatz zu den Ansichten, welche DAVID HUME im

18. Jahrhundert vertrat. HUME bezeichnete die betrachtete Ordnung als „Produkt

des menschlichen Geistes“ 100 . Er war demnach der Meinung, die Menschen

würden in ihre Umgebung hineininterpretieren. Eigentlich ist die Welt nach HUME

chaotisch und erhält ihren geordneten Charakter erst durch die Beobachtungen

des Menschen.

Damit widerspricht HUME dem christlichen Weltbild, nach dem Gott am Anfang die

Welt geordnet hat. Laut der Bibel spielt die Ordnung eine sehr große Rolle. So ist

es auch in Gen 1 Gott der das Tohuwabohu mit seinem Logos, seinem Wort,

seiner eigenen Vernunft entsprechend ordnet. Auch an weiteren Stellen wird in

der Bibel auf die Ordnung der Welt durch Gott hingewiesen. So heißt es bei-

spielsweise in der Bibel:

94

„Denn was man von Gott erkennen kann, ist ihnen (den Menschen) offenbar;

Gott hat es ihnen offenbart. Seit Erschaffung der Welt wird seine unsichtbare

99 Oliver O’Donovan, Orginaltitel „Resurrection and Moral Order“ (Auferstehung und

moralische Ordnung), 1986, zitiert nach Alister E. McGrath, „Naturwissenschaft und

Religion. Eine Einführung“, Freiburg / Basel / Wien 2001, Seite 147

100 Vgl. Alister E. McGrath, „Naturwissenschaft und Religion. Eine Einführung“, Freiburg /

Basel / Wien 2001, Seite 147ff


3 Theologie und Philosophie komplementär zum Urknall

Wirklichkeit an den Werken der Schöpfung mit der Vernunft wahrgenommen,

seine ewige Macht und Gottheit.“ (Röm 1,19-20) 101

Auch hier sieht man sehr deutlich, welche Rolle die Ordnung für den Glauben

spielt. Bemerkenswert ist darüber hinaus, dass in keiner Weise davon abgeraten

wird, Gottes Ordnung zu erforschen. Die Suche nach logischen Zusammenhän-

gen und Gesetzmäßigkeiten innerhalb der Natur ist ein Ziel beider Seiten, der

Naturwissenschaft und der Religion. Das Problem dieser Gemeinsamkeit ist nur,

dass einige Physiker der Überzeugung sind, die Welt sei so sehr geordnet, dass

alles erklärbar sei und man keinen Gott benötige. Andere Physiker dagegen sind

der Meinung, dass für uns Menschen immer ein Teil der göttlichen Ordnung

unbegreifbar bleiben wird.

„Im unbegreiflichen Weltall offenbart sich eine grenzenlos überlegene Ver-

nunft.“ (ALBERT EINSTEIN) 102

3 Theologie und Philosophie komplementär zum Urknall

3.1 Was bedeutet komplementär?

Bevor wir uns der Frage widmen, ob ein komplementäres Modell, welches sowohl

die Naturwissenschaft, wie auch die Religion einschließt, möglich ist, bleibt zu

klären, was Komplementarität überhaupt bedeutet. Am besten lässt sich die

Komplementarität wohl anhand ihrer Entstehung beschreiben.

NIELS BOHR, einer der Urväter der Quantenmechanik traf als erster auf das

Problem, dass man bei einem Atom, als Beobachter das Geschehen aktiv verän-

dert. Auf das Atom bezogen bedeutet dies, man lenkt das Elektron auf eine

Bahn, obwohl man es eigentlich nur beobachten möchte. Den neutralen Beob-

achter, wie er uns in der Physik des Makrokosmos nur zu gut bekannt ist, gibt es

in der Quantenwelt nicht. Aus diesem Grund führte BOHR den Begriff der Kom-

plementrarität ein. Der Begriff selbst hat seinen Ursprung in dem lateinischen

Wort „completum“, das nichts Anderes als „das Ganze“ bedeutet. In dem Dialog

zwischen Naturwissenschaft und Religion trifft man häufiger auf den Begriff der

Komplementarität, wenn es darum geht zu zeigen, dass es nicht nur eine Wahr-

heit gibt, sondern dass es mehrere Wahrheiten geben kann, die jedoch beide

101 Zitat nach der Einheitsübersetzung, siehe Literaturliste

102 Quelle unbekannt

95


VII Auf der Suche nach derselben Wahrheit?

voneinander abhängig und gleichberechtigt sind, auch wenn sie auf den ersten

Blick als vollkommen unterschiedlich oder sogar gegensätzlich erscheinen. 103

96

3.2 Komplementarität angewandt auf den Dialog

Man muss keine riesigen Überlegungen anstellen, um zu erkennen, dass das

Urknallmodell in keiner Weise eine vollständige Antwort auf die Entstehung der

Welt geben kann. Sie beschreibt genau genommen lediglich die Entwicklung des

frühen Kosmos, nicht jedoch dessen Entstehung. Ein extrem heißer Anfangszu-

stand mit hoher Dichte wird vorausgesetzt und scheint logisch, damit ein Univer-

sum, wie es heute existiert, überhaupt in dieser Weise entstehen kann. Man kann

durch die Tatsache unserer Existenz auf die Bedingungen zu Beginn des Univer-

sums schließen, jedoch kann man deshalb keinen Grund für den Ursprung

unseres Universums liefern.

Aus diesem Grund bewegen sich die Naturwissenschaften genauso wie die

Geisteswissenschaften auf wackligen Beinen und sollten beide vermeiden, die

Wahrheit für sich selbst in Anspruch zu nehmen.

„Auch wenn physikalische Annahmen auf naturwissenschaftlicher Ebene strit-

tig bleiben, kann die Konvergenz mit einer möglichen Deutung, die das Ge-

schehen im Universum plausibel zu erklären vermag, dem christlichen

Schöpfungsglauben doch die Gewissheit vermitteln, dass er keiner sicheren

Erkenntnis wissenschaftlicher Vernunft widerspricht. Mehr als den Aufweis

der Vereinbarkeit dieses Schöpfungsglaubens mit dem Weltbild der moder-

nen Physik kann die Theologie von einem konstruktiven Dialog mit der phy-

sikalischen Kosmologie nicht erwarten. Wollte sie dies dennoch tun, indem

sie etwa die ‚starke’ Variante des anthropischen Prinzips als wissenschaftli-

chen Beweis für das teleologische Weltbild der Bibel in Anspruch nimmt,

würde sie nicht mehr, sondern weniger erreichen.“ (EBERHARD SCHOCKEN-

HOFF) 104

103 Vgl. Ernst-Peter Fischer, „Die Welt und ich – Wir beide“, erschienen in Hanspeter

Heinz, Manfred Negele und Manfred Riegger (Hrsg.) „Im Anfang war der Urknall –

Kosmologie und Weltentstehung. Naturwissenschaft und Theologie im Gespräch.“,

Regensburg 2005

104 Eberhard Schockenhoff, „Kosmologie und Schöpfungsglaube“, erschienen in Eberhard

Schockenhoff und Max G. Huber (Hrsg.), „Gott und der Urknall – Physikalische Kosmologie

und Schöpfungsglaube“, München 2004, Seite 141


4 Veränderungen innerhalb der Wissenschaften

4 Veränderungen innerhalb der Wissenschaften

Die Theologie hat sich in dem vergangenen Jahrhundert sehr stark verändert. Es

gibt viele Theologen, die die Akzeptanz der naturwissenschaftlichen Erkenntnisse

offen fordern. Besonders wichtig war dabei die Anwendung der historisch-

kritischen Methoden der Textinterpretation auf die biblischen Urkunden des

Schöpfungsglaubens. 105

Im selben Zeitraum haben sich die Naturwissenschaften genauso zur Religion hin

entwickelt. Es handelt sich dabei auf Seiten der Naturwissenschaften um eine viel

revolutionärere Entwicklung, deren Zeichen aber vielleicht heute noch nicht

richtig gedeutet werden.

„Durch die Entwicklung im Bereich der Quantenphysik werden die Naturwis-

senschaften selbst darüber belehrt, dass die Gesetzmäßigkeiten, welche sie

entsprechend ihres methodischen Zugriffs auf ihren jeweiligen Gegenstand

formulieren, nicht einfach der Natur abgelesene, objektive Naturgesetze

sind. Vielmehr deutet die Naturwissenschaft Phänomene im Bereich der Mik-

rophysik mit Hilfe von Kategorien, Bildern und Gleichnissen aus dem Bereich

der Makrophysik“ (EBERHARD SCHOCKENHOFF) 106

4.1 Metaphysische Ansätze als Mittel der Naturwissenschaften

Darüber hinaus ist es den Naturwissenschaften nie erspart geblieben, auch wenn

einige Naturwissenschaftler dies mit Sicherheit gerne gehabt hätten, dass es

einfach Dinge gibt, die über die Physik hinausgehen. Es gibt Problemstellungen,

bei denen man die eigentlichen Methoden der Physik und Mathematik nicht mehr

anwenden kann. Vielmehr bedarf es bei solchen Problemstellungen einer voll-

kommen anderen Weise zu fragen. Diese Art und Weise Probleme anzugehen, die

von der eigentlichen Physik nur schwer ergründbar sind, werden häufig unter

dem Begriff der Metaphysik zusammengefasst. Es ist an sich eine durchaus

positive Tatsache, dass die Naturwissenschaften offen für solche Methoden der

Naturerkenntnis sind, allerdings sollten sie sich über die verlorene Distanz zu den

105 Vgl. Eberhard Schockenhoff, „Kosmologie und Schöpfungsglaube“, erschienen in

Eberhard Schockenhoff und Max G. Huber (Hrsg.), „Gott und der Urknall – Physikalische

Kosmologie und Schöpfungsglaube“, München 2004, Seite 119

106 Eberhard Schockenhoff, „Kosmologie und Schöpfungsglaube“, erschienen in Eberhard

Schockenhoff und Max G. Huber (Hrsg.), „Gott und der Urknall – Physikalische Kosmologie

und Schöpfungsglaube“, München 2004, Seite 128

97


VII Auf der Suche nach derselben Wahrheit?

Geisteswissenschaften bewusst sein. In solchen Gebieten verliert die Physik ihre

Möglichkeiten, die Ergebnisse empirisch zu überprüfen. Damit geht auch der

absolute Wahrheitsanspruch in einen gleichberechtigten Wahrheitsanspruch der

Religion über, da keine Form der Wahrheitsfindung der anderen mehr überlegen

ist. Sind die Naturwissenschaftler sich dessen bewusst, bietet die Metaphysik

beeindruckende Möglichkeiten des Dialogs.

98

4.2 Naturgesetze als Gottesersatz?

ALISTER E. MCGrath macht auf einen weiteren besonderen Umstand aufmerksam.

Er beobachtet die Weise, in der Naturwissenschaftler mit ihren eigenen Gesetzen

umgehen und welche Bedeutung sie ihnen beimessen. Von den Naturwissen-

schaften werden den Naturgesetzen nach ALISTER E. MCGRATH Attribute wie

universell, absolut, ewig und allmächtig zugeschrieben, die aus seiner Sicht

darauf hindeuten, dass die Naturgesetze für die Wissenschaftler einen Ersatz für

Gott bieten.

„Es wird deutlich, dass diese Eigenschaften bemerkenswerte Nähe zu denen

zeigen, die traditionell in theistischen religiösen Systemen wie dem Christen-

tum Gott zugeschrieben werden.“ (ALISTER E. MCGRATH) 107

Dieser geschilderte Umstand kann einerseits zu einer Abwendung von Gott

führen, andererseits aber auch ausgehend von der ordnenden Funktion Gottes

und der Suche nach Gott in der Natur, die Grundlage für einen Dialog zwischen

den Wissenschaften bieten.

5 Wie große Naturwissenschaftler glauben können

Oft kursiert in der Öffentlichkeit die Meinung, moderne Wissenschaften, ja sogar

der Gedanke der Aufklärung wären mit den Ideen und dem Glauben der Kirche

unvereinbar. Überhaupt sehen viele Atheisten in der modernen Wissenschaft

ihren ultimativen Beweis gegen die Existenz eines Gottes.

Wer jedoch ein wenig versucht einen Einblick in die Wissenschaften, besonders in

die Naturwissenschaften zu bekommen, wird sehr bald überrascht sein, wie viele

der wirklich großen Köpfe keine Atheisten waren. Im Gegenteil, sie waren sehr

gläubig. Vielen Kritikern der Vereinbarkeit von Theologie und Physik, fallen in

107 Alister E. McGrath, „Naturwissenschaft und Religion. Eine Einführung“, Freiburg /

Basel / Wien 2001, Seite 150


5 Wie große Naturwissenschaftler glauben können

diesem Augenblick Namen, wie GALILEI, NEWTON, KOPERNIKUS oder KEPLER ein,

welche in Zeiten lebten, in welchen die Religionen noch weit aus mehr Einfluss

auf die Gesellschaft hatten. Doch denke ich dabei an andere Wissenschaftler.

EINSTEIN, dessen jüdischer Glaube fester Bestandteil jeder Kurzbiographie über

seine Person ist, dürfte unter ihnen wohl das prominenteste Beispiel sein. Er ging

deutlich weiter als andere und ließ sich sogar bei seiner Suche nach den Gesetz-

mäßigkeiten der Natur von seinem Glauben leiten. Des Weiteren hat EINSTEINS

Relativitätstheorie, dem Licht eine Art unantastbaren Status verliehen, da es

durch sie unmöglich wird ein Teilchen auf Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen.

Auch der Nobelpreisträger WERNER HEISENBERG, der als einer der Begründer der

Quantenmechanik gilt, war in keiner Weise ein ungläubiger Mensch.

Auch wenn es unter den großen Physikern auch Atheisten gibt, dürfte nun doch

deutlich geworden sein, wie wenig sich Glaube und ernsthafte Forschung aus-

schließen müssen.

„Für den gläubigen Menschen steht Gott am Anfang, für den Wissenschaftler

am Ende aller Überlegungen.“ (MAX PLANCK) 108

108 Wikiquote.de, „Max Planck”, http://de.wikiquote.org/wiki/Max_Planck, 2007

99


VIII Epilog

VIII Epilog

Jeder, der sich etwas ausführlicher mit dem Anfang unseres Universums und

damit auch unserer Welt beschäftigt hat, wird bald feststellen, wie schwer es ist,

etwas für falsch oder richtig zu erklären. Selbstverständlich halten sich viele

unseriöse Wissenschaftler für fähig Schöpfungsmythen und –erzählungen, sowie

die Bibel an sich als unbelegte Spinnereien abzutun. Immer wieder muss unter

anderem das Buch Genesis als Beispiel für die Unglaubwürdigkeit der Bibel

herhalten. Jedoch übersehen die meisten einfach, was hinter den Texten steht.

Ganz abgesehen von dieser falschen Verwendung der alten Schriften sollte man

vermeiden, so sehr auf die Frage danach, wie alles begann, versteift zu sein,

dass man nicht mehr dazu kommt, die Frage danach zu stellen, warum über-

haupt alles einmal begann.

Auch jene, welche auf die Richtigkeit der Urknalltheorie pochen, finden in ihr

nicht mehr als eine andere Art zu glauben, denn wir wissen das wenigste. Auf

jeden Fall stösst man an Grenzen.

"Es scheint als ob die Naturwissenschaft niemals in der Lage sein wird den

Vorhang vor dem Geheimnis der Schöpfung zu lüften; für den Wissenschaft-

ler, der im Glauben an die Macht der Vernunft gelebt hat, endet die Ge-

schichte wie ein schlechter Traum, er hat die Berge der Unwissenheit er-

klommen, er ist dabei den höchsten Gipfel zu erzwingen und als er sich über

die letzte Felskante empor zieht, wird er von einer Schar Theologen begrüßt,

die schon seit Jahrhunderten dort sitzen." (unbekannter Autor) 109

So bleibt am Ende der Suche nach dem Anfang vor allem eine Frage. Was war

zuerst da? Geist oder Materie? Wurde der Big Bang und damit am Ende auch die

Materie und der Mensch durch den Geist Gottes geschaffen? Oder entstand

vielmehr beim Big Bang geistlose Materie, die den menschlichen Geist als Epi-

phänomen zur Folge hatte?

Es wäre theologischer Irrglaube anzunehmen, der Urknall sei die Verifikation der

biblischen Weltentstehung. Naturwissenschaftlicher Irrglaube wäre es anzuneh-

men, der Urknall würde diese widerlegen.

109 Harald Lesch, „Sind die Naturgesetze zufällig?“, aus der Reihe „Alpha Centauri“,

Bayrischer Rundfunk, 2001

101


IX Anhang

1 Glossar

Allgemeine Relativitätstheorie

EINSTEINS Theorie, die auf

der Idee beruht, dass die

physikalischen Gesetze für

alle Beobachter die

gleichen sein müssen,

unabhängig von ihrem

Bewegungszustand. Sie

erklärt die Gravitationskraft

als Auswirkung der

Krümmung einer vierdimensionalen

Raumzeit. 1

Analogie

Veranschaulichung eines

schwer erklärbaren

Phänomens anhand eines

Beispiels, das meist aus

der Alltagswelt stammt.

Annihilation

Die gegenseitige Vernichtung

von Materie und

Antimaterie, bei der große

Energiemengen freigesetzt

werden.

Antimaterie, Antiteilchen

Zu jedem Materieteilchen

gibt es ein Antiteilchen,

das dieselben Eigenschaften,

so auch dieselbe

Masse und Größe, wie

auch denselben Spin

aufweist. Die elektrische

Ladung des Antiteilchens,

sowie dessen Baryonenzahl

weisen jedoch das

gegenteilige Vorzeichen

auf.

Anthropisches Prinzip

Die Vorstellung, wir

nähmen das Universum

wahr, wie es ist, weil

niemand vorhanden wäre,

es zu betrachten, wenn es

in irgendeiner Weise

anders wäre. 1 Zur Weite-

ren Vertiefung, siehe Teil

II Kapitel 3.4.

Baryonen

Ein Teilchen, das aus drei

Quarks besteht und

darüber hinaus dem

Pauliverbot unterliegt. Zu

den Baryonen zählen

sowohl die Nukleonen wie

auch die Hyperonen.

Baryonenzahl

Differenz zwischen der

Anzahl der Baryonen und

der Antibaryonen.

BOLTZMANNSCHE Konstante

Konstante die zum

Umrechnen von Energien

und Temperaturen im

thermischen Gleichgewicht

benutzt wird.

Bosonen

Teilchen mit ganzzahligem

Spin (siehe auch Fermionen,

Spin) und unterliegen

somit nicht dem Pauliverbot

DOPPLER-Effekt

Veränderungen der

Wellenlänge, wie sie ein

Beobachter wahrnimmt,

der sich relativ zur

Strahlenquelle bewegt. 1

Elektroschwache Kraft

Bei hohen Temperaturen

lassen sich die schwache

Wechselwirkung und die

elektromagnetische

Wechselwirkung nicht

mehr voneinander trennen.

Man sagt, sie sind zu

der elektroschwachen

Kraft vereinigt.

Entropie

IX Anhang

Ein Maß für die Unordnung

eines physikalischen

Systems: die Anzahl jener

verschiedenen Möglichkeiten,

die mikroskopischen

Bestandteile des Systems

anzuordnen, die zum

selben makroskopischen

Ergebnis führen. 1

Epiphänomen

Eine nebensächliche

Erscheinung, die keine

Wirkung auf die Ursache

hat.

Ereignishorizont

Hinter einer bestimmten

Grenze, dem Ereignishorizont,

ausgesandte Informationen

(Strahlung,

Licht, etc.) können uns

niemals erreichen.

Extrapolation

Die meist mathematische

Bestimmung eines Verhaltens

über den beobachteten

Bereich hinaus, häufig

durch die Verlängerung

einer anhand von Messwerten

bestimmten Kurve.

Fermionen

Teilchen mit halbzahligem

Spin (siehe auch Bosonen,

Spin)

Hadronen

Als Hadronen werden alle

Teilchen bezeichnet, die

der starken Wechselwirkung

unterliegen, also aus

Quarks bestehen.

Inflation

Ein kurzer Zeitraum

beschleunigter Expansion,

in deren Verlauf die Größe

des sehr frühen Univer-

103


IX Anhang

sums um einen ernormen

Faktor anwuchs. 1

Kosmische Hintergrundstrahlung

Die Strahlung des frühen

heißen Universums; jetzt

ist sie so rotverschoben,

dass sie nicht als Licht in

Erscheinung tritt, sondern

als Mikrowellenstrahlung

(Wellenlängen von einigen

Zentimetern) 1

Kosmologische Konstante

Ein mathematisches

Hilfsmittel, mit dem

Einstein dem Universum

eine inhärente Expansionstenzendz

einbauen

wollte, damit die allgemeine

Relativitätstheorie ein

statisches Universum

vorhersagen konnte. 1

Leptonen

Leichte Elementarteilchen

mit halbzahligem Spin, wie

beispielsweise Elektronen

oder Neutrinos.

Loop-

Quantengravitation

Versuch der Vereinigung

von der allgemeinen

Relativitätstheorie, als

Theorie der Schwerkraft

und der Quantentheorie.

Makroskopisch

Größenskalen, die größer

oder gleich den typischen

Ausdehnungen in unserer

Alltagswelt sind, das heißt

Längen bis hinab zu rund

0,01 mm; Abstände

unterhalb dieser Grenze

bezeichnet man als

mikroskopisch. 1

Mesonen

Mesonen sind Teilchen

mittlerer Masse die aus

einem Quark und einem

Antiquark bestehen. Sie

zählen zu den Hadronen.

104

Supernova

Eine Explosion, bei der der

Stern sich selbst vernichtet,

sehr hell strahlt und

seine Materie in das

Universum hinausschleudert.

Nukleosynthese

Prozesse der Entstehung

von Elementen aus

Nukleonen.

Pauliverbot, Pauliprinzip

Das physikalische Gesetz,

nach dem zwei identische

Teilchen mit halbzahligem

Spin nicht dieselbe

Position und dieselbe

Geschwindigkeit haben

können. 1

Photonen

Austauschteilchen der

elektromagnetischen

Kraft. Sie werden manchmal

auch als Lichtteilchen

bezeichnet, da Licht

ebenfalls eine elektromagnetische

Welle ist.

PLANCKSCHES Wirkungsquantum

Eckpfeiler der Unschärfereaktion

– das Produkt der

Unschärfe in Position und

Geschwindigkeit muss

größer als das PLANCKSCHE

Wirkungsquantum sein. 1

PLANCK-Zeit

Kleinster möglicher

Zeitabschnitt (10 -43

Sekunden). Benannt nach

dem Physiker MAX PLANCK.

Positron

Das positiv geladene

Antiteilchen des Elektrons.

Quant

Die unteilbare Einheit, in

der Wellen absorbiert und

emittiert werden können. 1

Man kann Quanten daher

als kleine Energiepakete

bezeichnen.

Quantenmechanik,

Quantentheorie

Theorie, die aus PLANCKS

Quantenprinzip und

HEISENBERGS Unschärferelation

entwickelt wurde.

Quarks

Bausteine der Nukleonen

(Protonen und Neutronen)

Randbedingungen

Der Anfangszustand eines

physikalischen Systems

oder, allgemeiner, der

Zustand eines Systems an

einem Zeit oder Raumrand.

1

Raumzeit

Der vierdimensionale

Raum, dessen Punkte

Ereignisse sind. 1

Rekombination

Protonen und Elektronen

vereinigen sich zu elektrisch

neutralem Wasserstoff.

2

Rotverschiebung

Durch den DOPPLER-Effekt

bedingte Rotfärbung der

Strahlung, wenn sich

Strahlenquelle und

Beobachter voneinander

entfernen. 1

Ruhemasse

Die Ruhemasse eines

Körpers ist seine relativistische

Masse, wenn dieser

relativ zum Beobachter

ruht. […] Gemäß EINSTEINS

Relativitätstheorie kann

man die Masse eines

Körpers als mit seiner

Geschwindigkeit zunehmend

interpretieren. 3

Schwache Kraft

Die zweitschwächste der

vier fundamentalen

Naturkräfte mit sehr

kurzer Reichweite. Sie

wirkt auf alle Materie-

Teilchen ein, aber nicht


auf die Kraftteilchen der

anderen Kräfte 1

Schwarzer Körper

Ein Körper, dessen

Strahlung rein von der

Temperatur abhängig und

somit unabhängig vom

Material ist.

Singularität

Rand, über den hinaus

sich die Raumzeit nicht

weiterverfolgen lässt, etwa

weil die Raumzeitkrümmung

dort unendlich

wird. 1

Spektrallinien

Im Spektrum erkennbare

Linien die meist durch

Absorption oder Emission

einzelner Wellenlängen

erzeugt werden.

Spektrum

Die Gesamtheit der

Teilwellen unterschiedlicher

Frequenz, aus denen

eine Welle besteht. Der

sichtbare Teil des Spektrums

der Sonnenstrahlung

ist manchmal als Regenbogen

zu sehen.

Spezielle Relativitätstheorie

EINSTEINS Theorie, die auf

dem Gedanken beruht,

dass die physikalischen

Gesetze in Abwesenheit

von Gravitationsfeldern für

alle Beobachter, die sich

ohne den Einfluss äußerer

Kräfte bewegen, gleich

sein sollten. 1

Spin

Der Teilchenspin gibt an,

nach wie viel Umdrehungen

ein Teilchen gleich

aussieht. Je höher der

Spin, desto kleiner der

Bruchteil einer ganzen

Umdrehung. Ein Teilchen

mit dem Spin 1 sieht nach

360° gleich aus, eines mit

dem Spin 3 bereits nach

120° und eines mit dem

Spin ½ erst nach 720°,

was unserer Realität

widerspricht.

Starke Kernkraft

Die stärkste der vier

fundamentalen Naturkräfte,

aber mit der effektiv

kürzesten Reichweite. Sie

hält die Quarks in Protonen

und Neutronen

zusammen und ist auch

dafür verantwortlich, dass

dich Protonen und Neutro-

1 Glossar

nen zu Atomkernen

verbinden. 1

Stringtheorie

Physikalische Theorie, in

der Teilchen als Schwingungszustände

von

Strings beschrieben

werden. Vereinigt Quantenmechanik

und allgemeine

Relativitätstheorie.

Auch als Superstringtheorie

bezeichnet. 1

Teilchenbeschleuniger

Eine Anlage, die elektrisch

geladene Teilchen beschleunigt

und ihnen

dadurch Energie zuführt. 1

Thermisches Gleichgewicht

Begriff aus der Thermodynamik

bei dem die

Entropie maximal ist.

1 Stephen Hawking, „Das

Universum in der Nussschale“,

Seite 210ff.,

Cambridge 2001

2 http://de.wikipedia.org/

wiki/Hintergrundstrahlung

3 http://de.wikipedia.org/

wiki/Ruhemasse

105


IX Anhang

2 Quellen- und Literaturverzeichnis

106

2.1 Literaturquellen

[1] „Die Bibel. Einheitsübersetzung“, 5. Auflage, Stuttgart 2004

[2] Hans Küng, „Der Anfang aller Dinge“, München 2005

[3] Hans Küng, „Credo“, München 1992

[4] Hans Küng, „Existiert Gott?“, München 1995

[5] Stephen Hawking, „Das Universum in der Nussschale“, Cambridge 2001

[6] Stephen Hawking, „Eine kurze Geschichte der Zeit“, Hamburg 1988

[7] Charles H. Lineweaver und Tamara M. Davis, „Der Urknall – Mythos und

Wahrheit“, erschienen in „Spektrum der Wissenschaft“, Ausgabe Mai 2005,

Stuttgart

[8] Gerhard Börner, „Der Nachhall des Urknalls“, erschienen in „Physik Journal“

Ausgabe 4 (2005) Nr. 2, Weinheim 2005

[9] Gregor Morfill, „Jenseits der Milchstraße“, erschienen in „…und Er würfelt

doch! – Von der Erforschung des ganz Großen, des ganz Kleinen und der

ganz vielen Dinge“, hrsg. von Heiner Müller-Krumbhaar und Hermann-

Friedrich Wagner, Weinheim 2000

[10] Gregor Herten, „Teilchenphysik – Reise zum Anfang des Universums“

erschienen in „…und Er würfelt doch! – Von der Erforschung des ganz Großen,

des ganz Kleinen und der ganz vielen Dinge“, hrsg. von Heiner Müller-

Krumbhaar und Hermann-Friedrich Wagner, Weinheim 2000

[11] Astrid Dähn, Frank Grotelüschen und Wolfgang Richter, „Reise zum Urknall“,

erschienen in „Was die Welt zusammenhält“, hrsg. von Heiner Müller

Krumbhaar und Hermann-Friedrich Wagner, Berlin 2001

[12] Martin A. Bucher und David N. Spergel, „Was vor dem Urknall geschah“

erschienen in „Spektrum der Wissenschaft - Kosmologie“, Dossier-Nd

3/2004, Heidelberg 2004

[13] Steven Weinberg, „Die ersten drei Minuten – Der Ursprung des Universums“,

7. Auflage, München 1987

[14] Arnold Benz und Samuel Vollenweider, „Würfelt Gott? - Ein außerirdisches

Gespräch zwischen Physik und Theologie“, 2. Auflage, Düsseldorf 2004

[15] Harald Fritzsch, „Vom Urknall zum Zerfall – Die Welt zwischen Anfang und

Ende“, 7. Auflage, München 2005

[16] Alan Guth, „Die Geburt des Kosmos aus dem Nichts – Die Theorie des

inflationären Universums“, München 2002

[17] Jürgen Audretsch, „Der Blick auf das Ganze: Überlegungen eines Physikers

zur theologischen Dimension der physikalischen Kosmologie“, erschienen in

„Kosmologie Fragen nach Evolution und Eschatologie der Welt“, Göttingen

2004

[18] Hans-Dieter Mutschler, „Physik und Religion“, Darmstadt 2005


2 Quellen- und Literaturverzeichnis

[19] Eberhard Schockenhoff, „Kosmologie und Schöpfungsglaube“, erschienen in

„Gott und der Urknall – Physikalische Kosmologie und Schöpfungsglaube“,

München 2004

[20] Wolfhart Pannenberg, „Gott als Schöpfer der Welt und die neuere Kosmologie“,

erschienen in „Kosmologie – Fragen nach Evolution und Eschatologie

der Welt“, herausgegeben von Helmut A. Müller, Göttingen 2004

[21] Ernst-Peter Fischer, „Die Welt und ich – Wir beide“, erschienen in „Im

Anfang war der Urknall – Kosmologie und Weltentstehung. Naturwissenschaft

und Theologie im Gespräch.“, herausgegeben von Hanspeter Heinz,

Manfred Negele und Manfred Riegger, Regensburg 2005

[22] Gert-Ludwig Ingold, „Gott erschuf die Welt … und niemand sah zu. Physik

angesichts der Einmaligkeit des Urknalls“, erschienen in „Im Anfang war der

Urknall – Kosmologie und Weltentstehung. Naturwissenschaft und Theologie

im Gespräch.“, herausgegeben von Hanspeter Heinz, Manfred Negele und

Manfred Riegger, Regensburg 2005

[23] Dittmar Werner, „Glaube und Naturwissenschaft (Abitur-Wissen Religion)“,

Freising 1999

[24] Rudolf Lemmel, „Isaac Newton“, Zürich 1957

[25] Alister E. McGrath, „Naturwissenschaft und Religion. Eine Einführung“,

Freiburg / Basel / Wien 2001

[26] Georg Tischler, „Und Gott schrieb… So verstehen Sie die Bibel.“, München

1996

[27] Werner Trutwin (Hrsg.), „Forum Religion 2:Laßt uns den Menschen machen.“,

Düsseldorf 1983

[28] Joseph Scharbert, „Genesis 1-11“, aus „Die Neue Echter Bibel. Kommentar

zum Alten Testament mit der Einheitsübersetzung“, Würzburg 1983

[29] Michel Serres und Nayla Farouki (Hrsg.), „Thesaurus der Exakten Wissenschaften“,

4. Auflage, Frankfurt am Main 2005

[30] Barbara Smitmans-Vajda, „Abitur-Wissen Ethik. Religion und Weltanschauung“,

Freising 2000

[31] Curt Friedlein, „Geschichte der Philosophie. Lehr- und Lernbuch“, 14.

Auflage, Berlin 1984

[32] Hans Joachim Störig, „Kleine Weltgeschichte der Philosophie“, Frankfurt am

Main 1992

2.2 Internetquellen

[1] wikipedia.de, http://de.wikipedia.org/wiki/

[2] wikipedia.org, http://en.wikipedia.org/wiki/

[3] wikiquote.de, http://de.wikiquote.org/wiki/

[4] Michael Ralph Pape, “Die Grundlagen der Urknall-Theorie”, http://fampape.de/raw/ralph/stadium/urknalltheorie/,

Karlsruhe 2000

[5] Werner Kasper, „Abenteuer Universum – Die Macht der Gravitation“,

http://abenteuer-universum.vol4.de/, Münchhausen 2005

107


IX Anhang

[6] Bibliomedia, “Schöpfungsmythen aus aller Welt”,

www.svbbpt.ch/BcSoO/Schoepfungsmythen.pdf, 2005

[7] Jutta vom Hofe, „Schöpfungsmythen der Menschheit“,

http://www.1000fragen.de/hintergruende/dossiers/media/akm_schoepfung

smythen.pdf, Bonn 2002

[8] James Gillies, „Back to Creation – the story of the Big Bang”,

http://outreach.web.cern.ch/outreach/public/cern/PicturePacks/bigBang/cap

tions.html, 2000

[9] Immanuel Kant, „Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels“,

erschienen im Projekt Gutenberg,

http://gutenberg.spiegel.de/kant/naturg/naturg.htm, Hamburg 2006

[10] Stefan Deiters, Astronews.com, „Sterne verraten Alter des Universums”,

http://www.astronews.com/news/artikel/2002/04/0204-032p.html, 2002

[11] Orf.at, “Vatikan: Urknall- und Evolutionstheorie mit katholischer Lehre

vereinbar”,

http://religion.orf.at/projekt02/news/0411/ne041118_bigbang_fr.htm,

2004

108

2.3 Videomaterial

[1] Brian Green, “Was Einstein noch nicht wusste”, im Orginal “The Elegant

Universe / The Theory of Everything” nach Brian Green “The Elegant Universe”,

USA 2003

[2] Bob Fosbury, Stefania Varano, Lars Lindberg Christensen and Stuart Clark,

“Hubble- 15 Years of Discovery”, esa, 2005

[3] Harald Lesch , „Alpha Centauri”, Bayrischer Rundfunk, 2001


3 Abbildungsverzeichnis

3 Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1 ...................................................................................... - 13 -

http://www.nasa.gov/

Abbildung 2 ...................................................................................... - 14 -

Stephen Hawking, „Das Universum in der Nussschale“, Camebridge 2001

Abbildung 3 ...................................................................................... - 15 -

http://www.wikipedia.de/

Abbildung 4 ...................................................................................... - 17 -

Stephen Hawking, „Das Universum in der Nussschale“, Camebridge 2001

Abbildung 5 ...................................................................................... - 19 -

Stephen Hawking, „Das Universum in der Nussschale“, Camebridge 2001

Abbildung 6 ...................................................................................... - 20 -

Alan Guth, „Die Geburt des Kosmos aus dem Nichts – Die Theorie des

inflationären Universums“, München 2002

Abbildung 7 ...................................................................................... - 21 -

Alan Guth, „Die Geburt des Kosmos aus dem Nichts – Die Theorie des

inflationären Universums“, München 2002

Abbildung 8 ...................................................................................... - 23 -

http://arizona.edu/

Abbildung 9 ...................................................................................... - 24 -

http://www.wikipedia.de/

Abbildung 10 .................................................................................... - 27 -

Stephen Hawking, „Das Universum in der Nussschale“, Camebridge 2001

Abbildung 11 .................................................................................... - 27 -

http://www.wikipedia.de/

Abbildung 12 .................................................................................... - 27 -

Bundesministerium für Bildung und Forschung, „Reise zum Urknall“,

http://www.bmbf.de/

Abbildung 13 .................................................................................... - 27 -

Bundesministerium für Bildung und Forschung, „Reise zum Urknall“,

http://www.bmbf.de/

Abbildung 14 .................................................................................... - 27 -

Bundesministerium für Bildung und Forschung, „Reise zum Urknall“,

http://www.bmbf.de/

Abbildung 15 .................................................................................... - 27 -

Steven Weinberg, „Die ersten drei Minuten – Der Ursprung des Universums“,

7. Auflage, München 1987

Abbildung 16 .................................................................................... - 27 -

http://www.wikipedia.de/

Abbildung 17 .................................................................................... - 27 -

http://web.mit.edu/

Abbildung 18 .................................................................................... - 27 -

Abbildung 19 .................................................................................... - 27 -

James Cornell, „Die neue Kosmologie“, Basel, Boston, Berlin, 1991;

Abbildung 20 .................................................................................... - 27 -

Stephen Hawking, „Das Universum in der Nussschale“, Camebridge 2001

Abbildung 21 .................................................................................... - 27 -

http://www.uni-tuebingen.de/

Abbildung 22 .................................................................................... - 27 -

http://www.kath-kirche-kaernten.at/

109


4 Erklärung

IX Anhang

Ich erkläre hiermit, die vorliegende Arbeit lediglich mit den angegebenen Hilfs-

mitteln gefertigt zu haben.

St. Georgen, den 21. Mai 2008

Datum Unterschrift

111

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