Die Aufgabe zu verstehen, ist jedoch nicht einfach. Wissenschaftler können ungerechtfertigte Schlussfolgerungen ziehen, und es ist wichtig, dass wir in unserer Einschätzung dessen, was wir bislang wissen, äußerst bescheiden bleiben. Der größte Teil unseres Wissens stammt aus der Untersuchung des Verhaltens der komplexen Atome, aus denen unsere Welt besteht: alle Elemente des Periodensystems außer Wasserstoff und Helium. Diese Atome mit mehr als zwei Protonen in ihren Kernen - Kohlenstoff, Sauerstoff, Silizium, Eisen und die anderen 110 Elemente - bilden Erde und Gestein, Planeten und die Moleküle des Lebens und sind die Keimzelle der interstellaren Wolken, die die Geburt neuer Sterne ermöglichen. Wasserstoff (mit etwas Helium) entstand beim Urknall und macht fast alle (98%) der Baryonen (also Protonen und Neutronen) im Universum aus, die hauptsächlich als diffuses Gas existieren. Alle anderen Elemente entstehen erst viel später, während des Lebens und Sterbens von Sternen. Sie machen nur etwa 2% der Gesamtmasse der Elemente im Kosmos aus. Unser hochentwickeltes Verständnis der Natur beruht in erster Linie auf der Untersuchung dieser 2% der Materie, der komplexen Atome und der Vielzahl von Strukturen, die sie bilden.

Die Gesamtheit aller Baryonen macht jedoch nur 5% dessen aus, was den Kosmos wirklich bestimmt: das sind dunkle Energie und dunkle Materie, die zusammen 95% der kosmischen Geschichte darstellen. Die Natur dieser beiden dominierenden Komponenten ist ein völliges Rätsel. Die dunkle Energie bezieht sich auf die jüngste Entdeckung, dass das Universum nicht nur stetig größer wird, sondern seine Ausdehnung nach außen hin beschleunigt. Die Quelle, die diese unerwartete Bewegung antreibt, wird im Volksmund dunkle Energie genannt, weil wir ihren Ursprung nicht kennen. Möglicherweise hat sie etwas mit der Schwerkraft zu tun, vielleicht aber auch mit der Beschaffenheit des Quantenvakuums. Die zweite Komponente, die dunkle Materie, ist ebenso rätselhaft und wurde ebenfalls mit dem Adjektiv "dunkel" bezeichnet, um auf unsere Unkenntnis hinzuweisen. Sie wird definitiv durch die starken Effekte ihrer kollektiven Schwerkraft nachgewiesen, die sich auf die Bewegungen und das Wachstum von Galaxien auswirken. Es gibt Theorien über mögliche Teilchen der dunklen Materie, die über den Charakter der fundamentalen dunklen Teilchen und ihre Größe spekulieren, aber ihre verschiedenen vermuteten Massen überspannen einen erstaunlichen Bereich von über vierunddreißig Größenordnungen, von WIMPS (weakly interacting massive particles) bis zu FDMs (fuzzy dark matter bosons). Die Fülle der Ideen spiegelt wider, wie wenig wir heute über dunkle Materie wissen.

Nichtsdestotrotz scheint unser Verständnis des winzigen Teils an „normaler“ Materie (Baryonen) zuverlässig zu sein ... außer der Tatsache, dass wir kein erfolgreiches Modell für sie oder für die nicht- baryonischen Elementarteilchen wie Elektronen haben. Das "Standardmodell" der Teilchenphysik versucht, die Teilchen und ihre Eigenschaften zusammen mit drei der vier Naturkräfte zu erklären, aber es ist in ernsten Schwierigkeiten. Unter anderem lassen sich die beobachteten Eigenschaften der Teilchen, die mehr als zwei Dutzend Parameter (Zahlen) umfassen, nicht aus den Grundprinzipien berechnen. Die Massen der bekannten Teilchen zum Beispiel könnten jeden beliebigen Wert annehmen, liegen aber fast genau in der Mitte des Bereichs, der die Existenz stabiler Atome ermöglicht. Der Grund dafür ist nicht bekannt. Diese Werte sind für das Leben so günstig, dass selbst winzige Veränderungen unser Universum unbewohnbar machen würden. Warum sollte das so sein, wenn das Universum mit Bausteinen geboren wurde, aus denen sich Leben bilden kann? Die Erklärung dieses Rätsels wird das „Problem der Feinabstimmung" oder auch „Anthropisches Prinzip“ genannt. Vielleicht hängt es mit dem Problem der Beschleunigung durch die dunkle Energie zusammen, deren Quelle die im Quantenvakuum gespeicherte Energie sein könnte, aber diese Energie - und die damit verbundene kosmische Beschleunigung - dürfte zehnmal so groß sein wie die beobachtete. Das ist genau das Richtige, damit sich ein Universum aus Atomen entwickeln kann. Und keiner weiß, warum. Ein Problem des Standardmodells besteht nicht zuletzt darin, dass es neben den anderen drei Kräften (Elektromagnetismus, starke und schwache Kernkraft) die vierte Kraft, die Quantengravitation, nicht einbezieht. Es gibt daher keine "Theorie von allem". Vielleicht ist eine solche einheitliche Theorie nicht möglich, aber warum dann nicht? Die Stringtheoretiker hoffen dagegen, eine Lösung anbieten zu können, aber darauf sie hoffen schon seit Jahrzehnten. Eines Tages werden wir entweder die richtige(n) Theorie(n) finden oder wir werden verstehen, warum die Natur keine einheitliche Theorie kennt.

Es gibt jedoch ein noch verwirrenderes Problem: Wir wissen nicht, wovon wir sprechen, wenn wir von "Dingen" sprechen. Atome und die sie bildenden Baryonen, aus denen normale Materie besteht, lassen sich nicht als kleine Kugeln oder punktförmige Gebilde beschreiben. Stattdessen beschreibt die Quantenmechanik die Materie erfolgreich als wellenförmig (eine so genannte "Wellenfunktion"), ähnlich wie Licht, dessen Verhalten durch Quantengleichungen erfasst wird. Die Vorstellung von Dingen als Wellen ist ein zutiefst verwirrendes und mysteriöses Konzept. Die populäre Kopenhagener Deutung behauptet, dass eine Entität die Wahrscheinlichkeit ist, dass etwas existiert, eine Wahrscheinlichkeit, die nur dann real wird, wenn eine Messung stattfindet - aber was eine Messung ausmacht, ist heftig umstritten. In der konventionellen Interpretation nimmt ein bewusster Beobachter die Messung vor, um die Realität festzustellen. Die meisten Physiker denken nicht über diese Interpretation nach, sondern wenden mathematische Formeln auf Wellenfunktionen an, in der Gewissheit, dass die Verfahren die richtigen Antworten auf gut gestellte Fragen liefern werden. Seit fast 100 Jahren streiten sich die Physiker über die Wellenfunktion, ohne dass es einen Konsens gibt. Einstein war der berühmteste, aber nicht der letzte, der die Kopenhagener Deutung ablehnte, weil er an eine objektive Realität glaubte, aber das Problem der Messung bleibt ein ungelöstes Rätsel. Ist das Ergebnis einer Messung zufällig, oder könnte es eine verborgene Ursache geben? Viele Wissenschaftler haben sich bitterlich darüber beklagt, dass die Vorstellung, ein Beobachter könne bei der Festlegung der Realität eine Rolle spielen, quasi mystisch ist, und obwohl einige alternative Ideen vorgebracht wurden, produzieren diese ihrerseits neue Schwierigkeiten und so hat sich keine davon durchgesetzt.

Die Folgen dieser Unkenntnis betreffen nicht nur ein luftiges philosophisches Verständnis über die Bedeutung der Natur der Dinge (auch wenn "Dinge" nur wenige Prozent des Kosmos ausmachen) - diese Unkenntnis stellt uns vor ernsthafte praktische Probleme. Das bizarre Verhalten von Wellenfunktionen deutet darauf hin, dass eine augenblickliche Übertragung stattfindet, da eine Welle nicht auf einen bestimmten Ort beschränkt ist. Dieser Effekt wird als Verschränkung bezeichnet und wurde von Einstein als "spukhafte Fernwirkung" angeprangert. Neue Ergebnisse zum Quantencomputing, das sich diese Verschränkung zunutze macht, veranschaulichen die möglichen praktischen Auswirkungen. Die Verschränkung ist jedoch von der Relativitätstheorie her eigentlich nicht denkbar, da die maximal mögliche Geschwindigkeit endlich ist (gleich der Lichtgeschwindigkeit). Die Relativitätstheorie hat sich von der Modellierung schwarzer Löcher bis hin zur Kosmologie bewährt und war nie falsch, doch eine ihrer grundlegenden Aussagen lautet, dass sich nichts schneller als das Licht bewegen kann. Dies ist das so genannte "Lokalitätsprinzip", das besagt, dass Ereignisse an einem Ort keine Auswirkungen an anderen Orten haben können, die schneller sind als die Lichtgeschwindigkeit, mit der sie sich dorthin bewegen. Jüngste Quantenexperimente haben jedoch gezeigt, dass eine Kommunikation mit Überlichtgeschwindigkeit die am wenigsten bizarre Erklärung für die Quantenverschränkung sein könnte!

Bei der Quantenmechanik und der Verschränkung ist man sich heute einig, dass eine dieser drei scheinbar grundlegenden Aussagen über die Welt falsch sein muss: Die Welt ist real. Die Welt ist kausal. Die Welt ist lokal.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass wir über 95% des Universums nichts wissen, und was die restlichen 5% betrifft, so können wir sie zwar mit großem Erfolg manipulieren, aber wir verstehen nicht, worum es sich dabei handelt. Eines Tages werden wir zweifellos sowohl die dunkle Materie als auch die dunkle Energie identifizieren und charakterisieren können, aber sie werden höchstwahrscheinlich die gleichen rätselhaften Quanteneigenschaften aufweisen wie die atomare Materie. Wenn nicht, könnten sie von etwas noch Unklarerem gesteuert werden.

Einstein sagte, das Unbegreiflichste am Universum sei, dass es begreifbar sei. Tatsächlich ist es nicht sehr verständlich. Wenn es Ihnen schwer gefallen ist, dieser Zusammenfassung zu folgen, können Sie verstehen, warum ein tieferes Verständnis dieser grundlegenden Rätsel einen Doktortitel erfordert - aber warum? Das Universum gemäss Philosophen wie Epikur und Lukrez war ebenfalls kompliziert, mit zahllosen Atomen, die sich wahllos in alle Richtungen bewegten und kollidierten, doch das zugrunde liegende Prinzip der zufälligen Kollision war und ist nicht schwer zu verstehen. Doch es ist auch falsch und völlig unfähig, die natürliche Welt zu erklären.

Warum ist unser Universum nicht einfach nur kompliziert, sondern unergründlich? Ist diese rätselhafte Kompliziertheit eine notwendige Voraussetzung für Leben? Für Bewusstsein? Wir wissen es nicht. Physiker und Philosophen, die über diese Frage nachdenken, haben eine Möglichkeit vorgeschlagen: Wir existieren in einer quasi-unendlichen Fülle verschiedener Universen, einem "Multiversum" mit jeweils unterschiedlichen Eigenschaften, und haben einfach das Glück, in demjenigen zu leben, dessen zufällige Eigenschaften intelligentes Leben begünstigen. Oder könnte es etwas anderes sein, vielleicht im Zusammenhang mit der Dichotomie von Körper und Geist?

Die modernen Entdeckungen in der Wissenschaft haben ein immer detaillierteres und überzeugenderes Bild von der Natur unserer Welt gezeichnet, gleichzeitig aber auch Merkmale der Realität aufgedeckt, die dieses Bild verkomplizieren oder sogar in Frage stellen. Der Glaube an ein nahezu unendliches Multiversum ist nicht rationaler als die Annahme, dass es eine teleologische Dimension des Kosmos gibt, in der der Mensch vorkommt. Der Ausdruck "Gott der Lücken" ist ein abwertender Begriff, der häufig verwendet wird, um eine Gottheit zu beschreiben, die angerufen wird, um alles zu erklären, was nicht verstanden wird, z. B. die Schöpfung. Heute werden diese Lücken immer kleiner, und der Gott der Lücken ist ein überholtes, wenn nicht gar törichtes Konzept. Spiritueller Glaube muss nicht auf Unwissenheit beruhen, sondern auf Wissen. Je mehr wir die Wunder der Schöpfung und den komplizierten, sich entwickelnden Tanz der Teilchen und Felder enträtseln, desto reifer und anspruchsvoller werden unsere Wertschätzung und Ehrfurcht vor der Welt. Wir mögen nur ein winziger Fleck im riesigen Kosmos sein, aber die Gesetze der Physik und der Natur, die das Universum lenken, schreiben auch die besonderen Bedingungen vor, die für unsere Existenz notwendig sind. Wir wissen nicht genau, ob dieser Umstand Notwendigkeit oder Glück geschuldet ist, aber eines wir sind sicherlich: gesegnet.
 

Howard Smith
Veröffentlicht im April 2025

Dr. Howard A. Smith ist ein leitender Astrophysiker am Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Er ist Autor von über 400 wissenschaftlichen Veröffentlichungen und war PI bei zahlreichen internationalen Astrophysik-Missionen im Weltraum. Bevor er nach Cambridge (MA/USA) kam, war er Lehrstuhlinhaber für Astronomie am Smithsonian's National Air and Space Museum in Washington, wo er dessen Forschungs- und Bildungsaktivitäten entwickelte und leitete; außerdem war er Gastwissenschaftler für Astrophysik im NASA-Hauptquartier. Er ist der Autor des Buches Let There Be Light: Modern Cosmology and Kabbalah, a New Conversation between Science and Religion (New World Library). Er schreibt und hält Vorträge über Astrophysik und Judentum und wurde von Harvard für seine hervorragende Lehrtätigkeit ausgezeichnet. Sein demnächst erscheinendes Buch mit Rabbi Art Green und Debra Band trägt den Titel: Secrets of Creation: Einsichten aus Mystik, moderner Wissenschaft und Kunst (Ben Yehuda Press 2025).

Lesen Sie auch das englische Original des Artikels.

Smith, H. A., "Alone in the Universe, American Scientist 99 (2011): 320-7.

Smith, H.A. "Questioning Copernican Mediocrity", American Scientist 105 (2017): 232-9. Smith, H. A., "Alone in the Universe", Zygon 51 (2016): 497-519.

Smith, H. A., Let There Be Light: Modern Cosmology and Kabbalah, A New Conversation Between Science and Religion (Novato, CA: New World Library; 2006).

Smith, H.A. , "The End of Copernican Mediocrity: How Modern Astrophysics has Reinvigorated the Spiritual Dimension," in Our Common Cosmos, Ed. Imfeld und Losch, t&tclark, London 2019, 161.

• Books on Shelves in Library or Study with Classic Dark Wood © Adobe Stocks #340078556 Von Ryan

• (Ausschnitt aus) Pillars of Creation © NASA, ESA, CSA, STScI; J. DePasquale, A. Koekemoer, A. Pagan (STScI)

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