Am Anfang war…
Harald Lesch (bekannt durch die TV-Sendungen Alpha Centauri und Forschung Aktuell), der Chuck Norris der Astronomie, kommt nach Jena 
Nächsten Mittwoch (der 06.05.2008) um 19.00 Uhr in den Rosensäalen.
„Am Anfang war…“ heißt die Veranstaltung, und vertreten ist außerdem ein Theologe. Mit Wein und Jazz wird dies wohl eine gute Diskussionsrunde ergeben.
Ich bin dabei. Wer kommt mit?
Gottesbeweis – oder regiert der Zufall?
Einem Menschen in diesem Universum bleibt nichts übrig als an Gott zu glauben. Oder an den Zufall. Oder an beides.
Mein Gedankenexperiment befasst sich mit der grundlegenden und rein intuitiven Annahme, dass das Universum vollkommen deterministisch ist. Überall herrscht das Ursache-Wirkungs-Prinzip. Nach dieser Annahme existiert keine Wirkung ohne eine Ursache zu haben.
Dieser Annahme wird wohl jeder logisch denkende Mensch zustimmen. Ich interessiere mich für Astronomie, weil ich im Kindesalter mit meinem Vater Star Trek geschaut habe. Ich habe im Kindesalter mit meinem Vater Star trek geschaut, weil ihn Science Fiction fasziniert. Science Fiction fasziniert ihn, weil er viel liest. Und so weiter. So kann man durch das Ursache-Wirkungs-Prinzip, vorausgesetzt das Universum ist vollkommen deterministisch, alle Wirkungen aus ihren Ursachen ableiten.
Dies führt uns aber zu einem Problem, liese sich alles streng ableiten, wären wir dann nicht einfach Marionetten eines Grundzustandes unseres Universums? Diese sich ergebende Konsequenz wird als Laplace`scher Dämon bezeichnet. Dieses fiktive „Überwesen“ könnte in einem vollkommen deterministischen Universum allein aus allen Naturgesetzen und Initialbedingungen jeden zukünftigen und vergangenen Zustand bestimmen.
Dass dies praktikabel nicht möglich ist, war Laplace selbst bewusst. Von ihm stammt das Zitat:
„Wir müssen also den gegenwärtigen Zustand des Universums als Folge eines früheren Zustandes ansehen und als Ursache des Zustandes, der danach kommt. Eine Intelligenz, die in einem gegebenen Augenblick alle Kräfte kennte, mit denen die Welt begabt ist, und die gegenwärtige Lage der Gebilde, die sie zusammensetzen, und die überdies umfassend genug wäre, diese Kenntnisse der Analyse zu unterwerfen, würde in der gleichen Formel die Bewegungen der größten Himmelskörper und die des leichtesten Atoms einbegreifen. Nichts wäre für sie ungewiss, Zukunft und Vergangenheit lägen klar vor ihren Augen.“
Diesem Überwesen (wäre es ein physikalisches Objekt) ist es, aus heutigem Stand der Wissenschaft, aus mehreren physikalischen und mathematischen Gründen allerdings nicht möglich alle Zustände abzuleiten. Allein aus der Relativitätstheorie geht hervor, dass sich Informationen nur mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, und sich demnach ein Horizont für das Wesen ergeben würde.
Da es unserem Verstand widerstrebt eine Marionette des Urzustandes zu sein, da dies unter Anderem gegen den freien Willen jedes Menschen sprechen würde, gehen wir weiter in der Annahme und sagen: Aus dem Urzustand ist allein durch Kenntnisse über die Naturzustände nicht jeder später folgende Zustand ableitbar.
Hier ergibt sich allerdings ein Konflikt. Ist aus dem Urzustand nicht alles ableitbar, ist das Universum nicht vollkommen deterministisch, und andersherum: Ist das Universum vollkommen deterministisch, ist aus dem Urzustand alles ableitbar. Es sei denn: Das Universum hat keinen Urzustand sondern ist ein deterministischer Kreisprozess. Dies würde sich unter anderem mit existierenden kosmologischen Modellen decken. Oder es sei denn: Das Universum ist eine disjunkte Zerlegung, impliziert durch viele deterministische Kreisprozesse. Dies deckt sich allerdings nicht mit der Erfahrung, die wir von unserer Umwelt gewinnen.
Es stellt sich also die Frage: Ist das Universum vollkommen deterministisch, und lassen sich künftige Zustände nicht einfach ableiten, wie können dann neue Wirkungen entstehen? Denn nur so wäre abgedeckt, dass beide Annahmen einträten.
Ist das Universum deterministisch, brauchen die neuen Ursachen wiederrum Ursachen, diese Ursachen wiederrum Ursachen, und so weiter.
Es muss also Ursachen geben, die keiner weiteren Ursachen bedürfen. Die da wären: Ein Überwesen, das kein physikalisches Objekt wäre, (so zusagen eine Gott), da man ansonsten wieder einen Laplace`schen Dämon erzeugen würde, oder der Zufall als Ursache, der keine Ursache bedarf (Man könnte sagen: Gibt es Ursachen ohne Ursache, so heißen sie Zufall), oder es tritt beides ein.
Letzteres ist nicht der Fall, schenkt man Einstein glauben: „Gott würfelt nicht.“
Nachtrag:
Ich wurde von einem Freund, dem Matze, darauf hingewiesen, dass sich der Beitrag sehr mit einem Artikel aus der Zeitschrift „Spektrum der Wissenschaft“ ähnelt.
Ich finde es eine Frechheit, dass mein Blog bei dem Artikel auf Seite 47 („Der Dämon und der Schmetterlingseffekt“) nicht erwähnt wird, obwohl die Ähnlichkeit der Artikel so verblüffend ist, dass mein Beitrag zweifelsfrei als Vorlage für diesen gediehnt hat 
Matze schlug mir daraufhin vor, für Spektrum der Wissenschaft zu arbeiten. Ich nickte geschmeichelt, sagte aber: „Nicht bei solch einem Niveau.“
Wie die Sonne stirbt
Unabhängig von allen Auswirkungen des Menschen auf die Erde wird ein Tag kommen, an dem das Leben auf dem Blauen Planeten spätestens sein Ende nehmen wird.
Grund ist der Stern ohne dem nie Leben enstanden wäre: Die Sonne. Ihr Alter beträgt etwa 5 Milliarden Jahre und dies ist auch die Zeit die ihr noch zur Verfügung steht. In ca. 6 Millarden Jahren wird die Sonne nicht mehr scheinen.
Doch das Leben auf der Erde wird schon eher unmöglich sein. Lange bevor sie erkaltet, wird sich ihr Zustand dramatisch verändert haben. Schon in ca. 500 Millionen Jahren wird sich die Sonnenleuchtkraft um 10% verstärkt haben. Auf der Erde wird der Treibhauseffekt immer stärker, die Weltmeere verdunsten und die Temperaturen steigen.
In einer Milliarde Jahren wird die Sonnenleuchtkraft um 20% zugelegt haben. Das Leben auf der Erde ist längst unmöglich geworden. Im Gegensatz dazu werden die Monde der äußeren Planeten unsres Sonnensystems zu tropischen Paradisen. Auch auf Mars wird es wieder Ozeane geben, da der im Boden gefangene Permafrost schmilzt, und die Temperatur wird angenehme 10°C betragen. Nach 3 Milliarden Jahren sogar 25°C und der Mars wird dann über eine dichte Atmosphäre verfügen.
Die Leuchtkraft der Sonne steigt also stetig an. In etwa 6 Milliarden Jahren wird sie zu einem Roten Riesenstern wachsen. Ihr Radius ist auf das 20-fache des heutigen angewachsen und entspricht damit dem halben Merkurbahnradius. Auf der Erdoberfläche erschiene die Sonne um das 20-fache größer als heute, doch mit einer Oberflächentemperatur von 750°C wird es wohl keinen Beobachter mehr geben.
Während dieses Stadiums werden die inneren Planeten zu glühend heißen, atmosphärlosen Gesteinsklumpen. Die Eismonde der äußeren Planeten jedoch werden auftauen. Die Jupitermonde Ganymed, Kallisto und Europa werden Ozeane bilden, doch bald schon werden auch hier Temperaturen von bis zu 250°C herrschen.
Das Rote Riesenstadium wird nur sehr kurze Zeit dauern (in Relation zu einem Sternenleben). Abrupt schrumpft die Sonne wieder und ihre Leuchtkraft sinkt, die Oberfläche wird wieder heißer und gelber. Die Temperaturen auf den Planeten fallen wieder und für etwa 100 Millionen Jahren verharrt die Sonne in diesem Zustand. Anschließend wird, in Folge von Vorgängen im Inneren des Heliumkerns, die Leuchtkraft der Sonne auf das 10.000-fache des heutigen Wertes steigen, der Sonnenradius wächst auf die Größe des Erdbahnradius (150 Millionen Kilometer) – die Sonne wird zu einem Roten Überriesen.
Auf Pluto werden tropische Temperaturen von 50°C herrschen. Die Gasplaneten in unserem Sonnensystem werden ihre Atmosphären verstärken und somit wachsen. Merkur und Venus werden aufgrund des künftigen Sonnenradius verschluckt. Mars wird den Roten Überriesen dann in einer etwas größeren Bahn umrunden.
Das Schicksal der Erde ist jedoch ungewiss. Der dann innerste Planet des Sonnensystems besitzt längst keine Atmosphäre mehr, und die Oberfläche besteht aus einem einzigen Lavasee. Die Sonnenoberfläche wird bis nah an die Erde reichen, danach sind zwei Szenarien denkbar:
Die Erde könnte in die Sonne stürzen oder, wie der Mars, die Sonne auf einer weiteren Bahn umkreisen.
Die Sonne wird in Folge ihres Überriesen-Stadiums erheblich an Masse verlieren, die Anziehungskraft der Sonne sinkt. Da der Bahndrehimpuls der Erde aber gleich bleibt wandert unser Planet aufgrund der geringeren Gravitation nach außen und würde die Sonne dann auf einem doppelten Abstand vom heutigen umrunden. Doch gibt es zu viele Faktoren die heute nicht berücksichtigt werden können, um diesem Szenario mehr Gewicht zu zusprechen.
Aber auch das Überriesen-Stadium währt nur kurz. Die Sonne wird einen erheblichen Teil ihrer äußeren Hülle abstoßen – eine typische Supernova. Der Sonnenkern bleibt übrig und es entsteht ein sogenannter Weißer Zwerg mit etwa der halben Masse der heutigen Sonne. Die Sonne leuchtet in einem weißen Licht, doch währt dies nicht lange. Strahlung und Druck nehmen immer weiter ab. Innerhalb von Milliarden Jahren verfärbt sich der Zweig: Gelb, orange, rot und schließlich dunkelrot.
In etwa 16 Milliarden Jahren endet die Geschichte unseres Sterns. Die Sonne ist ausgestrahlt – nur noch ein Schwarzer Zwerg in einem der Spiralarme der Milchstraßengalaxie.
Quelle: Von Ringplaneten und Schwarzen Löchern, Keller, Kosmos-Verlag
NASA Images of the Day
Dies ist das ‘Image of the Day’ der NASA. Das Bild trägt den Titel ‘Stellar Family Tree’. Zu sehen sind mehrere Generationen von Sternen. Die als blaue Punkte in der Mitte erscheinenden Sterne sind ältere Sonnen, während die hellen großen Flecken Gebiete sind, in denen neue Sterne geboren werden.
Aufgenommen wurde das Bild vom Spitzer Space Telescope der NASA mit einer Belichtungszeit von 24 Stunden(!) Die abgelichtete Region wird als ‘W5′ bezeichnet und liegt etwa 6500 Lichtjahre von uns entfernt.
Atemberaubend, nicht wahr?
Doch damit nicht genug: Den Rest des Beitrags lesen »
Alpha Centauri
ist unser unmittelbarer Nachbarstern. Genauer gesagt ist es sogar ein Doppelstern-System im Sternbild Centaurus.
Aber dieser Post soll etwas ganz anderes thematisieren:
Eine fünfzehn-minütige Fernsehsendung auf dem Bildungssender BR-alpha. Der Astrophysiker Harald Lesch von der TU München spricht über beliebte und interessante Fragestellungen der Atsronomie. So zum Beispiel werden Fragestellungen wie: „Warum fällt der Mond nicht auf die Erde?“, „Was sind Sonnenflecken und Sonnenstürme“, „Warum hat der Saturn Ringe“, oder „Was sind Doppelsterne“.
Alle 217 Folgen findet man auch im Internet:
Einfach nach unten zur Episoden-Übersicht scrollen: Alpha Centauri
Ich kann die Sendung jedem empfehlen, der sich für solche Themen interessiert. Es benötigt kaum Vorkenntnisse, also keine Angst, ruhig mal die ein oder andere Folge anschauen
