Die Feinabstimmung des Universums

Wie können wir sie erklären?

Wenn man beginnt sich mit der Wissenschaft zu beschäftigen fällt einem sehr bald ein interessanter Sachverhalt auf: Alles im Universum scheint darauf ausgelegt zu sein Leben, insbesondere menschliches Leben, zu ermöglichen. Beispielsweise ist die Expansion des Universums gerade schnell genug um nicht wieder in sich selbst zusammen zu fallen, aber dennoch nicht so schnell als das keine Sterne, Planeten und schließlich auch Leben in Existenz kommen könnten. Auch die Massen der Elementarteilchen scheinen so aufeinander abgestimmt zu sein, dass Leben entstehen kann. Doch nicht nur auf dieser fundamentalen Ebene zeigt sich diese sogenannte Feinabstimmung (im Englischen Fine-Tuning) des Universums. Auch Ergebnisse die scheinbar zufällig aus unseren Gleichungen hervorkommen weisen eine präzise Feinabstimmung auf:

So ist es z.B. so, dass in der Entstehung des Universums sich recht einfach verstehen lässt wie Wasserstoff und Helium entstehen können. Die Entstehung schwerer Atome wie z.B. Kohlenstoff auf dem alles bekannte Leben beruht, gestaltet sich als eher schwierig. Atome bestehen wie wohl bekannt ist aus Protonen und Neutronen, die den Atomkern bilden und Elektronen in der Atomhülle. Das Verhalten dieser Elektronen wird durch quantenmechanische Gesetze beschrieben. Aus diesen lassen sich für jedes Elektron ein Energielevel berechnen auf denen es sich bewegt. Ausgehend vom Grundzustand (niedrigst mögliches Energielevel) wird ein Atom mit Elektronen auf immer höheren Energieleveln befüllt bis die positive Ladung des Atomkerns durch die negative Ladung der Elektronen neutralisiert wurde.

Beim Wasserstoffatom ist dies noch relativ überschaubar, da im Atomkern nur ein Proton vorhanden ist. Somit wird durch ein weiteres Elektron dieses neutralisiert. Aufgrund dieser Einfachheit sind die Energielevel des Elektrons des Wasserstoffatoms auch die einzigen die analytisch bestimmt werden können. So kommt man für den Grundzustand auf die sogenannte Rydberg-Energie von 13,6 Elektronenvolt (eV). Ein Eletronenvolt ist dabei die Energie die einem Elektron unter der Spannung von einem Volt zugeführt werden. Diese Einheit hat sich inzwischen als ein Standard in der Teilchenphysik etabliert.

Das nächst schwerere Atom Helium lässt sich bereits nicht mehr analytisch lösen und erfordert Näherungen. Dies ist auch bei allen weiteren Atomen der Fall. Insbesondere auch durch diese Näherungen scheinen die somit erhaltenen Energiewerte wie vom Himmel zu fallen. Jedoch sind diese nicht beliebig, zumindest nicht im Hinblick auf die Entstehung von Leben. Damit nämlich Kohlenstoff aus einem Prozess mit drei Heliumatomen entstehen kann muss Kohlenstoff ein bestimmtes Energielevel aufweisen. Interessanterweise zeigt sich, dass Kohlenstoff "zufälligerweise" genau dieses Energielevel aufweist.Es liegt also auch hier ein offenbar hohes Maß an Feinabstimmung vor

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Liegt diese Feinabstimmung aber tatsächlich vor oder ist sie nur eingebildet?
Einige Wissenschaftler behaupten Letzteres und argumentieren, dass ein Universum mit anderen Naturkonstanten und physikalischen Bedingungen womöglich nicht Leben wie wir es kennen hervorbringen würde aber vielleicht andere Lebensformen möglich werden, die unser Universum nicht zulässt. Z.B. könnten die auf Kohlenstoff basierenden Lebensformen dort nicht möglich sein, jedoch solche die auf Silizium basieren. Mir erscheint es jedoch so, dass auch solche Lebensformen ein gewisses Maß an Feinabstimmung benötigen würden, auch wenn diese anders aussehen würde als in unserem Universum. Dass jedes beliebige Universum eine Form von Leben zulassen könnte halte ich für unrealistisch.

Wenn man also davon ausgeht, dass für Leben stets eine Feinabstimmung der Naturkonstanten vorliegen muss, wie lässt sich diese erklären?
Viele Gläubige argumentieren hier, dass dies auf die Existenz eines Schöpfers hindeutet. Doch bevor wir dies genauer betrachten wollen wir zunächst alternative Erklärungsversuche untersuchen:

Multiversen und das anthropische Prinzip

Das anthropische Prinzip wurde entwickelt um genau mit dieser Art von Fragestellung umzugehen. Es gibt mehrere Formulierungen und Abstufungen des Prinzips aber vereinfacht gesagt sagt es meist so viel aus wie, wäre das Universum nicht so feinabgestimmt würde es keine Lebewesen geben, die dieses beobachten und sich gerade diese Frage nach der Feinabstimmung stellen könnten. Das klingt nach einer zirkulären Argumentationsweise. Es ähnelt für mich dem Beantworten der Frage "Warum ist die Banane krumm?" damit: "Wenn die Banane nicht krumm wäre würdest Du die Frage danach warum sie krumm ist nicht stellen."

Es ist natürlich nicht exakt dasselbe aber veranschaulicht, dass das anthropische Prinzip die Frage nach dem Warum der Feinabstimmung nicht wirklich beantwortet. Sie deutet nur auf die Notwendigkeit der Feinabstimmung hin. Das ist allerdings kein Problem solange man dieses Prinzip nur auf den wissenschaftlichen Bereich anwendet. Denn in der Wissenschaft möchte man nur die Welt beschreiben, nicht aber erklären.

Ähnliches tritt beispielsweise in der Quantenmechanik auf. Dort lässt sich die Physik mit mathematischen Methoden relativ einfach beschreiben, die Interpretation der quantenmechanischen Effekte wird jedoch bis heute angeregt diskutiert. Da diese in der Beschreibung der Physik aber keinen Unterschied macht einigt man sich im wissenschaftlichen Arbeiten meist darauf diese Problematik zu ignorieren. Oder um es mit den Worten des Physikers David Mermin auszudrücken: "Shut up and calculate" (Halt die Klappe und rechne). Mit anderen Worten in der Wissenschaft versucht man vor allem die Welt zu beschreiben (berechnen) und nicht zu verstehen warum sie ist wie sie ist. Daher ist es im wissenschaftlichen Arbeiten hilfreich, das anthropische Prinzip anzuwenden um diesen Fragestellungen zu entgehen, da sie in der reinen Physik nicht sonderlich hilfreich sind.

Sobald man aber die Frage nach dem warum stellen möchte finde ich dieses Prinzip, gerade wegen der angesprochenen Zirkularität, nicht zielführend. Daher wird zum anthropischen Prinzip meist noch ein theoretisches Konstrukt hinzugenommen, welches die Feinabstimmung erklärt: Die Existenz von Multiversen.
Das was die Feinabstimmung so besonders macht, ist dass es nahezu unmöglich ist, dass diese aus reinem Zufall so aufgetreten sein könnte. Die Stringtheorie erlaubt es jedoch, dass es nicht nur ein Universum, sondern mehrere geben kann. Sehr viele sogar. Dadurch ist es möglich dieses Problem zu lösen. Denn wenn es haufenweise Universen gibt in denen sich die Naturkonstanten zufällig verteilen, wird es bei entsprechend vielen Universen, nach den Gesetzen der Wahrscheinlichkeit auch ein Universum geben, welches gerade diese Feinabstimmung aufweist. Und wir leben demnach gerade in einem solchen Universum. Dass gerade wir in einem solchen Universum leben ist dann auch nicht weiter verwunderlich weil wir ja auch nur in einem solchen Universum existieren können (anthropisches Prinzip).

Das ist auch alles sehr schlüssig und theoretisch zutreffend. Nur ist es so, dass die Vorhersagen der Stringtheorie noch nicht bestätigt werden konnten und es auch nicht den Anschein hat als könnte dies, wenn überhaupt, in absehbarer Zeit geschehen. Soweit ich weiß, ist es zudem so, dass eine Bestätigung der Stringtheorie nicht notwendigerweise heißen muss, dass auch mehrere Universen existieren, es hieße nur, dass dies möglich ist. Eine solche alternative Interpretation braucht also mindestens genauso viel Glauben, wie den an einen Gott. Wer mein Buch gelesen hat, in welchem ich auch auf die Stringtheorie und den Glauben eingehe, weiß, dass es sogar mehr Glauben als den an einen Gott erfordern würde.

Die Feinabstimmung als Zeichen auf einen Schöpfer

Wie bereits erwähnt lässt sich diese Feinabstimmung der Naturkonstanten auch durch einen Schöpfer deuten, der dieses Universum für den Menschen geschaffen hat. Dies erklärt warum die Naturkonstanten so gewählt sind, dass sie Leben ermöglichen. Es ist auch deutlich geworden, dass diese Deutung höchstens genauso viel Glaube wie jede andere lose auf wissenschaftlichen Theorien ruhende Deutung benötigt. Daher halte ich es für durchaus vernünftig diese Feinabstimmung als ein großartiges Argument für die Existenz eines Schöpfers zu deuten.

In 1. Mose 1,26 heißt es

Und Gott sprach: Lasst uns Menschen machen in unserm Bild, uns ähnlich! Sie sollen herrschen über die Fische des Meeres und über die Vögel des Himmels und über das Vieh und über die ganze Erde und über alle kriechenden Tiere, die auf der Erde kriechen!

Gott hat also, laut Bibel, die Welt geschaffen um dort Menschen leben zu lassen, die über die ganze Erde herrschen sollten. Später zeigt sich als er mit Adam im Garten Eden Zeit verbringt, dass er dies tat um ein Gegenüber zu haben. Daher hat er den Menschen auch ihm ähnlich geschaffen. Dies erklärt die Feinabstimmung des Universums. Da es der Zweck des Universums war als Wohnstätte für den Menschen zu dienen macht es durchaus Sinn dieses Universum auf den Menschen auszulegen. Somit erklärt sich warum die Naturkonstanten so abgestimmt sind, dass Leben möglich wird.

Ich glaube, dass Gott jeden Menschen geschaffen hat und zwar zu einem besonderen Zweck, den nur dieser Mensch erfüllen kann. Er hat uns im sichtbaren alles gegeben was es braucht um diesen Zweck zu erfüllen, wie auch dieser Blogpost gezeigt hat. Darüber hinaus glaube ich, dass diese Feinabstimmung des Universums auch darauf hindeutet, dass über den Sichtbaren Bereich hinaus, Gott uns alles zur Verfügung gestellt hat was es braucht um in dieser Bestimmung zu leben.

Allen voran hat er durch Jesu Erlösungswerk am Kreuz alles wiederhergestellt, was durch den Sündenfall Adams verloren gegangen ist und uns sogar in eine bessere Position als vor dem Fall versetzt. Indem wir dies annehmen können wir in der Bestimmung Gottes für unser Leben leben. Ich habe selbst erlebt, dass nur dieses Leben in der Bestimmung Gottes vollkommen erfüllend ist und möchte Dich ermutigen Dich danach auszustrecken in der Bestimmung Gottes für Dein Leben zu leben.

Hier kannst Du Dir auch die Podcastfolge zu diesem Beitrag anhören.

1. Richard Feynman, Vom Wesen physikalischer Gesetze, Piper Taschenbuch, Februar 2012.