Wissen

Menschen streiten sich schon seit Jahrtausenden darüber, wo die Grenzen der Wissenschaft sind und welche Erkenntisse schlussendlich einen Nutzen für uns haben. Doch es ist sicher nicht von der Hand zu weisen, dass die moderne Wissenschaft viele faszinierende sowie nützliche Entdeckungen gemacht und unser Verständnis von der Welt verbessert hat. Beispiele wie die Pyramiden in Ägypten, Göbekli Tepe oder Gunung Padang zeigen eindrucksvoll, dass wir heutzutage nicht die ersten sind, die wissenschaftliche Methoden verwenden. Schon Kulturen, die vor tausenden von Jahren lebten, verwendeten Mathematik um komplexe Aufgaben und Probleme zu lösen. Baukunst ist nur eine (dafür aber sehr imposante) Facette wissenschaftlicher Arbeit. In der Dokumentation "Unser Kosmos" beschreibt Neil deGrasse Tyson sehr schön die Wissenschaftliche Methode. Sie besteht aus einem einfachen Regelnsatz, der strikt zu befolgen ist:

• Teste deine Ideen und Theorien mit Hilfe von Experimenten und genauer Beobachtung.

• Verbessere, erweitere und baue auf den Theorien auf, die deinen Test bestehen; Verwerfe welche den Test nicht bestehen.

• Folge den Beweisen wohin sie dich auch führen.

• Hinterfrage alles!

Und selbst wenn Forscher sich an diese Regeln halten und etwas neues herausfinden, bedeutet das nicht, dass nun die einzig richtige Antwort für das Problem gefunden wurde, "Die Wahrheit" sozusagen. Zukünftige technologische Fähigkeiten beispielsweise könnten heutige Forschung widerlegen. Doch wichtiger als über die Zukunft zu spekulieren, ist es, das Theman von einem anderen Blickwinkel aus zu betrachten: Es besteht immer die Möglichkeit, dass sich ein Fehler eingeschlichen hat. Ein ehrlicher Fehler möglicherweise, ein unbeabsichtigter, ein Messfehler, Formelfehler oder Zahlendreher. Auch unzureichende Dimensionierung bei multifaktoriell bedingten Problemen kann Ergebnisse verzerren. Vorsätzliche Täuschung ist eine völlig andere Dimension, die ebenfalls Relevanz besitzt. Den Satz "Richtig bis das Gegenteil bewiesen wird" im Hinterkopf zu behalten kann somit nie schaden. Ein Forschungsergebnis könnte daher vielleicht als "sich abzeichnende Wahrheit" betrachtet werden bis es von einem anderen, unabhängigen Forscher oder Team repliziert wurde. Am besten von einem Konkurrenten, jemandem der motiviert ist Fehler zu finden. Und wenn eine Theorie auch diesen Test besteht, einen zweiten und möglicherweise noch einen dritten: Dann kann man aus dem Ergebins hoffenltich ein gutes, vielleicht ein lebenrettendes Produkt entwickeln. Wenn wir uns heutzutage umschauen, müssen wir jedenfalls nicht lange suchen bis wir etwas finden, das wir der Wissenschaft verdanken!

Inspiriert von einem Videoclip aus den 70ern (The powers of ten) möchte ich eine kurze Reise unternehmen. Von groß nach klein, vom Anfang bis jetzt. Keine Sorge, ich spurte durch dieses Thema!

Das Universum & unsere Galaxie

Es begann alles vor circa 13,8 Mrd Jahren. Alle Materie unseres Universums war auf einen eindimensionalen Punkt komprimiert, einer Singularität. Es existierte noch kein Raum außerhalb der Singularität. Es gab sozusagen kein Innen und Außen sondern nur ein Innen… bis es durch die Inflation schlagartig expandierte, auch bekannt als der Urknall. Seitdem existiert eine konstante Beschleunigung, die die Materie im Universum exponentiell ausdehnt, die dunkle Energie. Das Universum wuchs in weniger als 0,000 000 000 001  Sek (eine Billionstel Sekunde) von der Größe kleiner als ein Atom auf die Größe einer Orange. Es war eine unglaublich gewalttätige Zeit, Materie und Antimaterie reagierte miteinander und löschte sich gegenseitig aus. Nur auf Grund eines Ungleichgewichts zu Gunsten der Materie, konnte ungefähr jedes Milliardste Materieteilchen überleben. Als das Universum 10 Minuten alt war hatte es bereits einen Durchmesser von mehreren Tausend Lichtjahren. Nach dem Urknall war alle Materie im Universum gasförmig, hauptsächlich bestehend aus Wasserstoff. Doch da nichts perfekt ist und die Materie nicht absolut gleichmäßig im Raum verteilt war, konnten unsere Naturkonstanten (Gravitation, Elektromagnetismus, Starke u. Schwache Kernkraft) damit beginnen unsere heutige Welt zu formen. Die Schwerkraft ballte das Wasserstoffgas zu Wolken zusammen und begann damit, diese weiter zu verdichten. Sie presste die Gase zusammen, wobei Wärme durch das zusammenprallen der Atome entsteht. Bei 15 Millionen Grad ist die kritische Temperatur erreicht und der Vorgang Kernfusion setzt ein. So bildeten sich die ersten Sterne, circa 100 Millionen Jahre nach dem Urknall. Die Kernfusion verschmilzt die Atomkerne, Energie wird frei und es entstehen schwerere Atome, angefangen mit Helium. So bildet sich im Inneren des Sterns schließlich ein Eisenkern. Und wenn sich ein Stern am Ende seines Lebenszyklus dann mit einer Supernova verabschiedet entstehen noch schwerere Elemente. Diese Elemente werden mit der Supernova ins All katapultiert.

Wenn wir uns die Zusammensetzung des Universums betrachten, dann stellen wir fest, dass nur 4% tatsächlich Materie sind. Der Rest ist 25% Dunkle Materie, 71% sind Dunkle Energie und 0,1-2% sind Neutrinos.

Über Dunkle Materie wissen wir noch nicht all zu viel mehr, als dass von ihr Gravitation ausgeht. Sie scheint die Kraft zu sein, die die Spiralarme einer Galaxie "stabilisiert". Forscher dachten, dass sich Sonnen gegenüber dem Zentrum ihrer Galaxie so verhalten, wie Planeten gegenüber ihrem Zentralgestirn. Also ein Planet der näher an der Sonne dran ist, bewegt sich auf Grund der höheren Gravitation schneller als ein Planet der sehr weit weg ist. Doch im letzten Jahrhundert, als Forscher die Andromeda Galaxie studierten, fanden sie heraus, das dies nicht der Fall ist. So bewegten sich Sterne die weiter vom Zentrum ihrer Galaxie entfernt sind schneller als jene die näher am Zentrum dran sind. So wird sich die Form der Spiralarme auch über Jahrmillionen nicht groß verändern. Es ist inzwischen auch wissenschaftlich erwiesen, dass es noch mehr Planeten gibt als bisher angenommen, deutlich mehr als Sterne. So sehen wir selbst von den 4% Materie nur einen Bruchteil. Denn alles was kein Licht aussendet, ist für unsere Teleskope nur sehr schwer zu entdecken. Bevor wir diese Ebene der Betrachtung verlassen, möchte ich die Gelegenheit nutzen um noch mit ein paar großen Zahlen um mich zu schmeißen. Fangen wir eben mit der Milchstraße an und arbeiten uns hoch. Das Nachfolgende Bild hilft vielleicht ein wenig um sich die Dimensionen bildlich vorzustellen.

Die Milchstraße hat ein Durchmesser von 100 000 - 180 000 Lichtjahren, sie ist Heimatgalaxie von 100-400 Milliarden Sterne. Sie ist Teil und zweitgrößte Galaxie der Lokalen Gruppe, welche insgesamt 54 Galaxien (größtenteils Zwerggalaxien) beheimatet. Unsere Nachbargalaxie Andromeda ist 220 000 Lichtjahre im Durchmesser und hat mehr als eine Trillionen (1012) Sterne. Die Lokale Gruppe wiederum ist Teil des Virgo Superclusters, welcher Teil des Laniakea Superclusters ist. Galaxien bilden Galaxienhaufen, welche wiederum Galaxiensuperhaufen bilden. Und betrachtet man das gesamte sichtbare Universum, das einen Durchmesser von 154-550 Milliarden Lichtjahren hat, bildet dieses eine Art Filamentstruktur. Es beinhaltet mehr als 100 Milliarden Galaxien mit je 100-1000 Milliarden Sternen

Filamentstruktur des Universums

Unsere Galaxie

Die Milchstraße entstand vor ca. 10 Mrd. Jahren. Die Sonne und unsere Erde entstanden vor circa 4,6 Milliarden Jahren. Wir befinden uns im idealen Abstand zu unserem Stern, der sogenannten "Goldy Locks Zone". Wären wir näher an der Sonne dran, dann wäre es zu heiß, weiter weg und es wäre zu kalt! Darüber hinaus können wir uns glücklich schätzen in einem Sonnensystem mit nur einem Stern zu leben, da Systeme mit mehreren Sternen häufiger sind als Sonnensysteme mit nur einem Stern und die Umlaufbahn um zwei Sterne wesentlich gefährlicher ist. Denn hier kann ein Planet viel leichter aus seiner Umlaufbahn in die Dunkelheit des Universums geschleudert werden, wo er ein einsames Leben fristen wird. Faszinierender weise muss dies nicht bedeuten, dass es auf solchen Planeten kein Leben geben kann. Zwar wären dies Bedingungen, unter den hoch entwickelte Lebensformen wie wir nicht existieren können, doch hat das nicht zur Folge, das Leben unmöglich ist. Wenn wir auf den Grund unserer Ozeane schauen, können wir leben in Tiefen feststellen, die kein Licht jemals erreicht. Die Wärme vulkanischer Öffnungen ist für die Existenz von Leben ausreichend.

Unsere Erde

Sie ist circa 4,6 Milliarden Jahre alt. In der Anfangszeit mit einem Objekt der Größe des Planeten Mars kollidiert. Wäre das Objekt etwas größer gewesen, hätte es die Erde zerstören können. Materie der Erde wurde bei diesem verheerenden Ereignis in die Atmosphäre geschleudert und bildete im Laufe der Zeit unseren Trabanten, den Mond. Er ist der größte Satellit im Verhältnis zu seinem Planeten in unserem Sonnensystem. Im Laufe der Jahrmillionen hat sich der Abstand des Mondes zur Erde deutlich vergrößert und Seine Gravitation hat die Rotation der Erde in dieser Zeit deutlich verlangsamt. Wir haben ihm also sowohl die heutige Länge des Tages mit 24 Stunden, sowie die Gezeiten, Ebbe und Flut, zu verdanken. Der gewaltige Einschlag, der die Entstehung des Mondes zur Folge hatte, hat auch die Erdachse verändert, weswegen es heute die Jahreszeiten gibt. Das flammende Inferno, das die Erde einst war kühlte sich langsam ab und das Wasser, welches mit Millionen von Asteroiden auf unserem Planeten landete bildete erste Meere. Heute ist die Oberfläche der Erde zu 29% mit Land und 71% Wasser bedeckt, wovon wiederum nur 2,5% Süßwasser ist.

Wir befinden uns auf der Erdkruste, einer 5-50km dicken Schicht. Und die Bewegung der tektonischen Platten erzeugen neben Erdbeben die höchsten Gebirge und tiefsten Gräben unseres Planeten. Unter der Erdkruste befindet sich der Mantel (2900km), der äußere Erdkern (2260km, flüssiges Eisen und Nickel, 4000°C-5700°C) und der innere Erdkern (1200km, hauptsächlich feste Eisen-Nickel-Legierung, ungefähr so heiß wie die Oberfläche der Sonne, ca. 5700°C).

Neben der Atmosphäre gibt es ein weiteres, für das Leben auf unserer Erde unabdingbares Feature: das Erdmagnetfeld der Erde. Bedingt durch komplexe Abläufe im Erdkern, elektromagnetische Strömungen die bis heute nicht vollständig verstanden sind, wird das Magnetfeld unserer Erde erzeugt, welches uns vor einem großen Teil der Strahlung der Sonne und des Weltalls schützt. Und

während uns das Erdmagnetfeld schützt dreht sich die Erde mit 1670 km/h um die eigene Achse (am Äquator), zischt mit satten 108 000 km/h um die Sonne, während sich die Sonne mit uns im Schlepptau sogar mit 720 000 km/h um das Zentrum unserer Galaxie bewegt.

Wir

Wir wissen heute, dass lebende Organismen aus Zellen bestehen (abgesehen von Viren). Die Zellen sind die kleinste reproduktive Einheit und entstehen immer selbst aus Zellen (Zellteilung). Das erste Leben entwickelte sich vor mehreren Milliarden Jahren. Von den ersten Einzellern in unseren Ozeanen entwickelte sich das Leben im Laufe der Millionen und Milliarden Jahre, über die Entstehung komplexen Lebens, bis es schließlich des gesamten Planten besiedelte. Die Kontinente wurden erst von Pflanzen und später auch von Tieren bevölkert. Wäre diese Kette glücklicher Mutation und erfolgreicher Reproduktion irgendwo unterbrochen worden, wären wir heute nicht hier. Zudem hat das Leben bereits mehrere Naturkatastrophen und darauf folgende Massensterben überlebt. Somit ist jeder von uns Produkt einer Milliarden Jahre anhaltenden Erfolgsgeschiche!

Auf zellularer oder gar molkularer Ebene sind Menschen eine unbeschreiblich komplexer Zellhaufen. Würde man alle Sterne der Milchstraße und der Andromeda Galaxie zusammenzählen und mit 10 multiplizieren, so wäre diese Zahl kleiner als die Anzahl der Zellen in unserem Körper. 30 Billionen Zellen (3*1013) und jede dieser Zellen wiederum ist aufgebaut aus 100 Billionen (1014) Atomen. So besteht ein Mensch aus 3 Quadrilliarden Atomen (das ist eine 3 mit 27 Nullen!). Wem deas noch nicht reicht, der kann sich ja noch Gedanken darüber machen, dass unser Körper abgesehen von den 30 Billionen körpereignen Zellen, weitere 39 Billionen Bakterien beherbergt. Auf und in uns leben die verschiedensten Bakterien und ohne sie wären wir nicht lebensfähig! So ist jeder von uns sein eigenes Ökosystem, sein eigenes Universum, Gott für Milliarden von Organismen!

Das Verständnis, dass einelne Zellen wieder eine Art "Ökosystem" darstellen, welches verschiedene Organellen enthält. Es muss der ph-Wert und die Temperatur stimmen damit beispielsweise Enzyme (Moleküle in spezifischer Zusammensetzung, agieren wie mikroskopisch kleine Roboter) richtig arbeiten können. Und im Zellkern die DNA, der Bauplan für's Leben.

Es wäre kein Problem tausend weitere Sachen aufzuzählen, doch ich glaube, das wird nicht nötig sein. Denn ich hoffe wir sind uns auch so einig, dass wir extrem komplexe Lebensformen sind, vermutlich komplexer als es sich die klügsten Köpfe unserer Spezies auch nur ausmalen können! Sich dies vor Augen zu halten ist wichtig für das Thema Wertesysteme & Hierarchien.

https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Observable_universe&oldid=797888009

https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Milky_Way&oldid=797311433

https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Andromeda_Galaxy&oldid=796992628

https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Local_Group&oldid=797442561

https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Virgo_Supercluster&oldid=793581060

https://www.heise.de/tp/features/Der-Mensch-30-Billionen-Zellen-und-39-Billionen-Bakterien-3377757.html

https://www.heise.de/tp/features/Volkszaehlung-auf-und-im-menschlichen-Koerper-3394572.html

https://www.thoughtco.com/how-many-atoms-in-human-cell-603882

https://www.nytimes.com/2017/06/07/science/human-fossils-morocco.html

http://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/homo-sapiens-fossilien-fund-in-marokko-menschheit-viel-aelter-als-gedacht-a-1150859.html