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ONTOLOGIE DES BEWUSSTSEINS – Nachbemerkung zu Craik

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Journal: Philosophie Jetzt – Menschenbild, ISSN 2365-5062, 29.Juli 2017
URL: cognitiveagent.org
Email: info@cognitiveagent.org
Autor: Gerd Doeben-Henisch
Email: gerd@doeben-henisch.de

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Übersicht
Craik führt in seinem Buch eine breit angelegte Diskussion im Spannungsfeld von Philosophie, Psychologie, Physiologie, Physik und Technik, die einige Hauptthemen erkennen lässt: ein Plädoyer für ein kausales Verständnis der realen Welt, für die Rekonstruktion von Bewusstsein durch Rückgriff auf das Nervensystem, für die zentrale Rolle mentaler Modelle, sowie für die wichtige Rolle von Sprache in allem Erklären. Dies gibt Anlass, den ontologischen Status des Bewusstseins nochmals zu präzisieren.

I. KONTEXT

In einem vorausgehenden Blogeintrag hatte ich kurz einige der Hauptthemen aus dem Buch ’The Nature of Explanation’ (1943) von Craig vorgestellt und kurz kommentiert. In diesem Buch weist Craik zurecht darauf hin, dass eine Erklärung der geistigen/ mentalen/ kognitiven Phänomene des Menschen ohne Rückgriff auf das ermöglichende Gehirn unvollständig sind. Eine introspektive Beschreibung solcher Phänomene beschreibt die Oberfläche dieser Phänomene, wenn sie gut gemacht ist, auch noch deren Dynamik, aber sie kann sie nicht wirklich erklären, da derjenige Kontext, der kausal für diese Phänomene verantwortlich zu sein scheint (harte Beweise gibt es nicht, siehe weiter unten), das menschliche Gehirn, in solch einer phänomenalen Beschreibung nicht berücksichtigt wird (bisher nicht!).

Dieser überdeutliche Hinweis seitens Craig wird durch vielfache Überlegungen untermauert. Was aber fehlt ist ein klares Konzept, wie denn eine philosophisch-wissenschaftliche Beschreibung des Sachverhalts methodisch vorgenommen werden müsste, um allen Aspekten Rechnung zu tragen. Obwohl Craig alle wesentlich beteiligten Disziplinen explizit nennt (Philosophie, Psychologie, Physiologie, Physik) und er sich in diesen Bereichen gut auskennt, lässt er das genaue Verhältnis dieser Disziplinen zueinander offen.

II. MULTIPLE SICHTEN

Multiple Sichten auf den Menschen und sein Umfeld
Multiple Sichten auf den Menschen und sein Umfeld

1) Vielleicht kann es in dieser Situation helfen, sich bewusst zu machen, welch Faktoren in dieser Erkenntnissituation beteiligt sind und wie diese (grob) aufeinander bezogen sind.
2) Im Schaubild 1 sind diese Faktoren angedeutet. Die Perspektive, aus der heraus dieses Bild entstanden ist, ist zunächst die der empirischen Wissenschaften, dann ergänzt um eine introspektive Perspektive.
3) Die Physik erzählt uns die Geschichte vom Universum, seiner Entstehung seit dem Big-Bang Ereignis, seiner Struktur, die u.a. unsere Heimatgalaxie, die Milchstraße, enthält. Innerhalb der Milchstraße gibt es u.a. unser Sonnensystem mit der Erde, unserem Heimatplaneten. Die Biologie erzählt uns die Geschichte von der Entstehung des biologischen Lebens auf der Erde, die Entwicklung all der unzähligen Arten (von denen die meisten wieder ausgestorben sind), bis hin zum homo sapiens, den wir repräsentieren.
4) Um den Menschen herum gibt es zahllose wissenschaftliche Disziplinen, die unterschiedliche Aspekte des homo sapiens untersuchen. Die Physiologie hat uns darüber belehrt, dass der menschliche Körper mit all seinen komplexen Organen letztlich aus einzelnen Zellen besteht, die auf unterschiedliche Weise im Körper als Zellverbände kooperieren und dabei kommunizieren.
5) Was man bei der Betrachtung der beeindruckenden Gesamtleistung aber niemals vergessen darf, ist, dass alle Zellen zu jedem Zeitpunkt aus Molekülen bestehen, diese wiederum aus Atomen, diese wiederum aus sub-atomaren Teilchen. Jede dieser identifizierbaren Einheiten folgt eigenen, spezifischen Gesetzen des Verhaltens.
Diese Verhaltensweisen sind so spezifisch, dass es sinnvoll ist, hier entsprechend den jeweiligen Einheiten von unterschiedlichen Organisationsebenen zu sprechen, mit steigender Komplexität.
6) Diese Unterscheidung nach Organisationsebenen (denen unterschiedliche Komplexitätsebenen entsprechen), ist hilfreich, wenn man die Interaktion zwischen allen Einheiten betrachtet. Das Herz z.B. ist in einer Hinsicht eine ’Pumpe’, die das Blut durch die Adern pumpt. Es ist über Zellen auch mit dem Gehirn verbunden, das den Zustand des Herzens ’kontrolliert’ und durch elektrische-chemische Impulse beeinflussen kann. Die einzelnen Zellen, die den Zellverband ’Herz’ bilden, sind ferner für sich genommen individuelle, autonome Systeme, die untereinander durch Stoffwechselprozesse (Energieversorgung, …) verbunden sind, die absterben und durch  neue ersetzt werden, und vieles mehr. Je nach Zustand der Umgebung einer Zelle, welche Moleküle, Atome dort vorkommen, kann dies auch die Zelle stören, zerstören. Die Zelle kann auch selbst Störungen aufweisen.
7) Insofern alle Moleküle auch Atome sind mit subatomaren Einheiten, unterliegen diese Atome jederzeit den unterschiedlichen Wechselwirkungen, die zwischen Atomen und subatomaren Einheiten im gesamten Universum möglich sind. Wie die Physik uns heute erzählen kann, gibt es hier vielfältige Wechselwirkungen im quanten-mechanischen Bereich, die über den Bereich eines einzelnen menschlichen Körpers weit hinausgehen, die bis in die Dimension der Milchstraße reichen.
8) Dies alles gilt natürlich auch für den Zellverband, der unser Nervensystem mit dem Gehirn bildet. Das Gehirn ist Teil des Gesamtkörpers; es liegt im Körper. Das Gehirn, so erzählen die Gehirnforscher heute, hat trotz der Flexibilität, Plastizität seiner Zellen in sich eine Struktur, die unterschiedliche funktionelle Einheiten abgrenzen lässt, die sowohl in sich wie auch miteinander sowohl über elektro-chemische Weise kommunizieren wie auch nur chemisch. Dabei werden die quantenmechanischen Wechselbeziehungen normalerweise nicht berücksichtigt.
9) Lässt man die quantenmechanischen Wechselbeziehungen außen vor, dann kann das Gehirn mit der Umgebung des Körpers nur über Zellen kommunizieren, die elektro-chemische oder chemische Signale austauschen. Dazu gibt es spezielle Sinneszellen, die externe Energieereignisse in interne neuronale Energieereignisse übersetzen, und diese dann auf unterschiedliche Weise von Zelle zu Zelle weiter reichen. Dieser Prozess ist niemals 1-zu-1 sondern bringt mehrfache Transformationen und Abstraktionen mit sich. In der Regel werden zudem nicht Signale von einzelnen Sinneszellen benutzt, sondern meistens viele Hunderte, Tausend, Hunderttausende oder gar Millionen gleichzeitig und parallel. Diese werden auf unterschiedliche Weise miteinander verrechnet. Wie das Gehirn es schafft, ohne direkten Kontakt mit der externen Welt aus diesen vielen Abermillionen gleichzeitigen Einzelsignalen brauchbare Muster, Zusammenhänge und Abläufe zu extrahieren und damit ein komplexes Verhalten zu steuern, das enthüllt sich nur langsam.
10) Aus empirischer Sicht ist die Geschichte hier zu Ende. Im Schaubild 1 gibt es aber noch die Größe Bewusstsein. Wie kommt die ins Spiel?

III. BEWUSSTSEIN

1) Aus empirischer Sicht (Physiologie, Gehirnforschung, Biologie, Physik, Chemie, Molekularbiologie, Genetik, empirische Psychologie,…) kann man die Zellen, Zellverbände, ihre Eigenschaften beobachten, messen, und das Verhalten dieser Einheiten auf der Basis dieser Messwerte beschreiben, auch mit kausalen Beziehungen, zunehmend auch mit partiellen Modellen. Dabei wurden und werden zahlreiche interessante Wechselbeziehungen aufgedeckt z.B. zwischen Zellen und deren Molekülen, gar Atomen. In dieser Perspektive gibt es aber keinerlei Phänomene, die irgendetwas mit dem sogenannten Bewusstsein zu tun haben. In einer empirischen Perspektive gibt es prinzipiell keinerlei Möglichkeiten, bewusstseinsrelevante Phänomene zu beobachten und zu beschreiben.
2) Selbst die moderne empirische Psychologie ist methodisch beschränkt auf messbare Sachverhalte, die sie letztlich nur im Bereich des beobachtbaren Verhaltens finden kann, neuerdings erweiterbar mit physiologischen Daten, sodass man in einer neuro-psychologischen Vorgehensweise beobachtbare Verhaltensdaten mit Körperdaten und speziell Gehirndaten in Beziehung setzen kann. Dies hat zu einer erheblichen Ausweitung der möglichen Erklärungsleistung geführt. Aber auch in der Perspektive einer Neuro-Psychologie gibt es streng genommen keinerlei Phänomene, die man als bewusstseins-relevant bezeichnen könnte.
3) Wissenschaftstheoretisch (andere sprechen von Wissenschaftsphilosophisch) beschränkt sich der Begriff Bewusstsein auf eine spezielle Form von Innensicht des Gehirns, wie wir sie bislang explizit nur von Exemplaren des homo sapiens kennen, da dieser mittels des Werkzeugs symbolische Sprache Aussagen, Beschreibungen
liefern kann, die indirekt Zeugnis geben von Sachverhalten, die sich auf diese Innensicht des Gehirns beziehen. Die Innensicht des Gehirns ist einer empirischen Beobachtung nicht direkt zugänglich (auch wenn man in zahllosen neuro-psychologischen Abhandlungen immer wieder das Wort ’Bewusstsein’ findet, auch z.B, in der Wortschöpfung ’neuronales Korrelat des Bewusstseins’; wissenschaftsphilosophisch ist dies Unsinn; es kann aber möglicherweise einen gewissen ’heuristischen’ Wert innerhalb wissenschaftlicher Untersuchungen haben.)
4) Dass wir überhaupt von Bewusstsein sprechen liegt daran, dass alle Exemplare des homo sapiens (und vermutlich nahezu alle biologischen Systeme) über diese bemerkenswerte Fähigkeit einer Innensicht des Gehirns verfügen, die die Betroffenen mit einem kontinuierlichen Strom von Ereignissen versorgt. Um diese Ereignisse aus der Innensicht des Gehirns von den Ereignissen der empirischen Wissenschaften abzugrenzen, sprechen die Philosophen spätestens seit dem Philosophen Edmund Husserl (1859 – 1938) von phänomenalen Ereignissen statt einfach von Ereignissen. Dies hat damit zu tun, dass Edmund Husserl und alle weiteren Anhänger einer bewusstseinsbasierten Philosophie die Ereignisse in der Innensicht des Gehirns generell als Phänomene (Ph) bezeichnet haben.
5) Da jeder Mensch qua Mensch im normalen Erkenntniszustand sich primär im Modus der Innensicht des Gehirns befindet (was anderes hat er auch gar nicht zur Verfügung) hat er zwar direkten Zugang zu den Phänomenen seines Erlebnisstroms, aber er hat nahezu keine Möglichkeit, den Begriff ’Bewusstsein’ intersubjektiv, objektiv zu definieren. Der einzelne Mensch hat zwar Zugang zu seinen Phänomenen, aber eben nur zu seinen; das gilt für jeden Menschen in gleicher Weise. Sofern verschiedene Menschen eine gemeinsame Sprache sprechen und in dieser Sprache z.B. den Begriff ’Bewusstsein’ einführen, können sie die Wortmarke ’Bewusstsein’ zwar untereinander vorstellen, sie können aber niemals ein intersubjektives Objekt aufzeigen, auf das sich die Wortmarke ’Bewusstsein’ beziehen könnte. Nach zehntausenden Jahren von menschlicher Existenz (wissenschaftlich gibt es den homo sapiens ca. 200.000 Jahre) gibt es so etwas wie ein explizites Sprechen mit dem Begriff ’Bewusstsein’ vielleicht 400 – 500 Jahre, höchstens. Ausführlich und systematisch vielleicht erst seit ca. 150 Jahren. Und bis heute erwecken die vielen Sprachspiele, in denen die Wortmarke ’Bewusstsein’ vorkommt, nicht den Eindruck, als ob allen Beteiligten so richtig klar ist, was sie da tun.

IV. SUBJEKTIV – EMPIRISCH

1) Die Tatsache, dass Menschen sich zunächst und primär im Modus der Innensicht des Gehirns vorfinden, ist einerseits – biologisch – normal, da sich explizite und leistungsfähige Nervensysteme und Gehirne erst relativ spät entwickelt haben, aber dann für die biologischen Systeme, die darüber verfügen konnten, zu einer der wertvollsten Eigenschaften des Überlebens und dann auch überhaupt Lebens auf der Erde wurden.
Jedes biologische System bekommt durch die Innensicht seines Gehirns eine Reihe von wertvollen (allerdings meist hochkomplexe) Informationen, mittels deren es seine aktuelle Situation, seine Geschichte, und seine mögliche Zukunft immer besser ausrechnen kann. Beim homo sapiens kommt dazu eine spezielle Kommunikationsfähigkeit hinzu. Gerade die besonderen Eigenschaften des Nervensystems beim Menschen haben dem homo sapiens eine gigantische Überlegenheit über nahezu alle anderen biologischen Systeme gegeben. Für den homo sapiens ist dies eine Erfolgsgeschichte, nicht für die anderen Arten, die der homo sapiens entweder ausgerottet oder stark dezimiert hat oder für seine Zwecke brutal knechtet.
2) Durch die immense Zunahme der Population des homo sapiens aufgrund seiner immer verfeinerten Technik und Kultur gab es, beginnend vor ca. 2500 bis 3000 Jahren und dann andauernd bis ca. vor 500 Jahren (letztlich andauernd bis heute) immer größere Konflikte mit dem Reden über die Welt. Der Reichtum der Phänomene in der Innensicht des Gehirns ermöglicht in Kombination mit der symbolischen Sprache immer komplexere Beschreibungen von phänomenal möglichen Sachverhalten, denen aber nicht notwendigerweise etwas in der (empirischen, objektiven, intersubjektiven) Außenwelt entsprechen musste. Das menschliche Gehirn kann in der Innensicht mühelos abstrakt-virtuelle Strukturen erzeugen, denen direkt nichts in der Außenwelt entsprechen muss. Dies kann zu Verwirrungen führen, zu Fehlern, Katastrophen (man denke z.B. an die vorwissenschaftliche Medizin oder Physik oder …).
3) An diesem – in gewisser Weise ’natürlichem’ – Kulminationspunkt von denkerisch-sprachlicher Blütezeit und Diskrepanz zwischen gedachten Bedeutungen und empirisch, realer Bedeutung entdeckten immer mehr Menschen, dass eine Unterscheidung der menschlichen Rede in jene Redewendungen, die sich auf reale Aspekte der Welt beziehen, und jene, die ’anders’ sind, von hohem praktischen Nutzen wäre. Die Idee einer empirischen (wissenschaftlichen) Sprache wurde geboren: empirisch wissenschaftlich sollten fortan nur noch jene Redewendungen gelten, die sich auf Gegebenheiten der realen Außenwelt beziehen lassen. Und damit dies
intersubjektiv, objektiv zweifelsfrei sei, wurde zusätzlich postuliert, dass sich diese Gegebenheiten nach einem vereinbarten Vergleichsverfahren mit einem vereinbarten Standard wissenschaftlich messen lassen. Nur solche Aussagen sollten künftig als wissenschaftlich relevante Fakten/ Daten akzeptiert werden.
4) Damit gab es nun zwar wissenschaftliche Fakten, aber es war nicht verbindlich geklärt, in welcher Form man diese Fakten dann zu komplexeren Aussagen über Beziehungen, Beziehungsnetzwerken (Modelle, Theorien) nutzen könnte. Faktisch benutzen die meisten mathematische Formeln zur abstrakten Beschreibung von empirischen Sachverhalten, die dann durch die empirischen Fakten fundiert wurden. Was genau aber eine wissenschaftliche empirische Theorie ist, dies wurde bis in die Gegenwart nicht restlos geklärt (trotz Wissenschaftstheorie oder Philosophy of Science. Noch heute kann man in jeder sogenannten wissenschaftlichen Zeitschrift Artikel finden, in denen die Autoren sichtlich keine Vorstellung haben, was letztlich eine wissenschaftlich empirische Theorie ist!)
5) Ein negativer (wenngleich unnötiger) Nebeneffekt der Entstehung wissenschaftlich empirischer Redeformen war die (zunächst sinnvolle) Abgrenzung gegenüber den nicht-wissenschaftlichen Redeformen, die dann aber im weiteren Verlauf zu einer Aufspaltung des Denkens in wissenschaftlich und nicht wissenschaftlich führte mit dem besonderen Akzent, dass das nicht-wissenschaftliche Reden (von den empirischen Wissenschaftlern) grundsätzlich negativ belegt wurde. Aufgrund der historischen Lebensformen, Machtausübungen, Unterdrückungen kann man diese stark abgrenzende Haltung der Wissenschaft gegenüber den nicht wissenschaftlichen Redeformen aus der Vergangenheit verstehen. Heute dagegen wirkt diese Abgrenzung mehr und mehr kontra-produktiv.
6) Man sollte sich immer wieder bewusst machen, dass die Erfindung der empirischen Redeformen durch Verknüpfung des Redens mit definierten Vergleichsverfahren im intersubjektiven Bereich die grundsätzliche Ausgangssituation des Erkennens nicht verändert hat. Auch ein empirischer Wissenschaftler lebt primär mit dem Ereignisstrom in der Innensicht des Gehirns. Da kommt er trotz Einführung der Verknüpfung mit Messverfahren auch nicht heraus. Man kann sich dies so veranschaulichen: Ausgangspunkt für jeden Menschen ist die Menge seiner phänomenalen Ereignisse (Ph) in der Innensicht. Diese differenziert sich in aktuelle sinnliche (externe wie interne) Wahrnehmung vermischt mit den aktuell verfügbaren Gedächtnisinhalten, die diese Wahrnehmungen automatisch interpretieren. Diejenigen Phänomene, die mit intersubjektiven Messverfahren korrespondieren, bleiben trotzdem Ereignisse in der Innensicht des Gehirns; nennen wir sie Ph_emp . Als Phänomene bilden sie
dann eine Teilmenge von allen Phänomenen (Ph), also Ph_emp ⊆ Ph. Der empirische Wissenschaftler steigt also nicht grundsätzlich aus dem Club der Phänomenologen aus, sondern er folgt einer methodisch motivierten Beschränkung, wann und wie er wissenschaftlich über die empirische Welt spricht.
7) Auch in dieser Betrachtungsweise wird nochmals klar, dass eine wissenschaftliche Definition eines Begriffs ’Bewusstsein’ niemals möglich sein wird, da es grundsätzlich keine intersubjektiven Messverfahren geben kann.
8) Allerdings sollte durch diese Überlegungen auch klar werden, dass eine grundsätzliche Ausklammerung einer Beschäftigung mit der Innensicht des Gehirns und des möglichen Wechselspiels zwischen phänomenalen und empirisch-phänomenalen Ereignissen von allerhöchstem Interesse sein sollte. Denn das Gesamtphänomen Innensicht des Gehirns ist eines der erstaunlichsten Phänomene im gesamten bekannten Universum und es wäre eine Bankrotterklärung jeglichen menschlichen Erkenntnisstrebens, würde man sich dem Phänomen verschließen, nur weil die bisher vereinbarten wissenschaftlichen Redeformen dieses Phänomen ausschließen. Wissenschaft muss nicht notwendigerweise bei den empirischen Sachverhalten enden.

 KONTEXTE

Frühe Überlegungen zu diesem Thema gab es schon 2009 HIER.

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BLICK IN DAS INNERE DES UNIVERSUMS – NICK LANE – LIFE ASCENDING – BESPRECHUNG – Teil 2

Archäen, Bakterien, Biologisches Leben, DNA als Programm, DNA-Molekül, Energie, Energie - freie, Enzyme, Eukaryonten, Evolution, Leben, Leben - Entstehungszeit, Leben - Ursprung und Bedeutung, Leben Definition, Nick Lane, Physik, Prokaryonten, Proteine, RNA-Molekül, RNA-Welt, Teilchen

Nick Lane, „Life Ascending“, London: Profile Books Ltd, 2009 (Paperback 2010)

KONTEXT

  1. Im vorausgehenden Teil 1 wurde nach einer kurzen Einleitung die Entstehung des Lebens im Lichte neuerer Erkenntnisse skizziert. Wer dadurch neugierig geworden ist, sei ermuntert, den Text von Lane und die angegebenen zusätzlichen Artikel und Bücher selbst zu lesen. In dieser Besprechung können nur die großen Linien angesprochen werden und mögliche Zusammenhänge mit dem Thema dieses Blogs. Interessant vielleicht auch die Nachbemerkungen zur Besprechung in Teil 1.
  2. Nachdem in Teil 1 neuere Forschungsergebnisse andeuten, wie sich das biologische Leben (= das Leben) im Rahmen der allgemeinen physikalischen (und chemischen) Gesetze in Form von grundlegenden hoch stabilen metabolischen Prozessketten formieren konnte, stellt sich die Folgefrage, wie der Weg von diesen komplexen, und doch – verglichen mit den späteren biologischen Strukturen – noch so einfachen Strukturen zu den eigentlichen Selbstreproduktionsmechanismen kommen konnte.

DNA – Der Code des Lebens (SS.34-59)

  1. Lane beginnt mit dem Sachverhalt, dass die Reproduktion einer Zelle letztlich gesteuert wird vom sogenannten Genom, das aus einer endlichen Menge von DNA-Molekülen besteht, wobei jedes DNA-Molekül jeweils in einem Doppelstrang ausgeführt ist. In diesem Doppelstrang bildet jedes Element ein Paar aus zwei Basen.
  2. [Anmerkung: ein DNA-Molekül bildet zusammen mit weiteren Elementen ein Chromatin. Ein Chromosom enthält – je nach Zellphase – entweder genau ein Chromatin oder ein Chromatin und seine Kopie (bei der Zellteilung werden diese beiden auf auf zwei neue Zellen als Schwester-Chromatine aufgeteilt). Die Gesamtheit der Chromosome bildet das Genom.]
  3. [Anmerkung: ein Grundelement (Nukleotid) der DNA besteht aus einem Strukturelement (einem Zucker-Phosphat Molekül), an das sich eine Base anlagern kann. Zwei solche Nukleotide können sich dann über die Basen komplementär zu einem Paar verbinden. (vgl. CELL S.3)]
  4. Es gibt vier Basen Adenin (A), Thymin (T), Guanin (G) und Cytosin (C). Dazu gibt es die starke chemische Tendenz, dass A sich nur an T bindet und C nur an G. Dadurch sind die beiden Stränge komplementär. (vgl. S.34f) Die Anordnung nutzt also eine vorgegebene chemische Bindungstendenz aus.
  5. Die Gesamtzahl der Nukleoide in einem menschlichen Genom wird auf ca. 3 Mrd (10^9) geschätzt. Bei ca. 15 Billionen (10^12) Körperzellen [Anmerkung: neuere Schätzungen gehen auf ca. 34 Billionen) bedeutet dies, dass das Genom 15 Billionen Mal (und öfters, da ja Körperzellen absterben und wieder ersetzt werden müssen) kopiert werden muss. Bei einer geschätzten Fehlerrate von 1 Nukleotid in 1 Mrd bedeutet dies, dass bei einer Kopie ca. 3 Fehler auftreten. Der Unterschied zwischen Menschen wird auf ca. 1 Unterschied pro 1000 Nukleotide geschätzt, also ca. 3 Mio; Lane spricht von 6-10 Mio. (vgl. SS.36-38)
  6. Beispiel: Die Trennung vom Schimpansen soll ca. vor 6 Mio Jahren geschehen sein. Die empirisch ermittelte Abweichungen werden mit 1,4% angegeben, also jede Art hat ca. 0.7% ihres Genoms in dieser Zeit verändert [Anmerkung: Bei einer angenommenen Generationendauer von 30 Jahren ergäben sich ca. 1050 Änderungen an Nukleotiden pro Generation auf jeder Seite].(vgl. S.38)
  7. Das Wissen um die Kombinatorik der Basen auf einem DNA-Molekül nützt allerdings letztlich nur dann etwas, wenn man auch weiß, welche potentiellen Strukturen und ihre lebensweltbezogenen Funktionen damit kodiert werden.(vgl. S.39) In der Zeit vor der Entdeckung von Watson und Crick 1953 waren die Details der biochemischen Maschinerie unbekannt.(vgl. S.40f)
  8. Nur langsam entdeckte man, dass die Proteine außerhalb des Zellkerns über die Zwischenstationen Messenger RNA (mRNA) (erste Kopie von DNA-Abschnitten) und Transfer RNA (tRNA) (Rückübersetzung) und Ribosom (Zusammenbau von Aminosäuren anhand der tRNA-Informationen) erzeugt werden. Und nur langsam entdeckte man, dass jeweils vier Nukleotide aus der DNA ein Codon bilden, das für genau eine Aminosäure steht, deren Aneinanderreihung ein Protein (bei kürzeren Formen spricht man von einem Peptid) ergibt. Während 4^4 = 64 Kombinationen mit einem Codon möglich wären, schätzten Crick und Watson damals die Zahl der relevanten Aminosäuren für biogene Proteine auf 20. [Anmerkung: im menschlichen Körper kommen 21 verschiedene Aminosäuren vor. Insgesamt sind heute 23 Aminosäuren bekannt, die bei Proteinen Verwendung finden (wobei heute mehr als 400 Aminosäuren bekannt sind, die biologisch wichtig sind aber nicht in Proteinen vorkommt).] Es stellte sich heraus, dass der Kode redundant ist: es können mehrere verschiedene Codons die gleiche Aminosäure kodieren. Drei von 64 Codons dienen als STOP-Signal. Da dieser Kode universell für alle Lebensformen gilt wird daraus geschlossen, dass alle diese Lebensformen einen gemeinsamen Vorläufer gehabt haben müssen, von dem diese Kodierung übernommen wurde. (vgl. SS.39-45) Crick entwickelte daraus die These (1981), dass das Leben von außerhalb der Erde kam (Raumschiff, Aliens,…), und sich dann hier ausgebreitet hat.
  9. Die Hypothese von Crick wurde durch den Gang der Forschung überholt. Generell erschien die Hypothese von Crick auch nicht sehr plausibel, da das Auftreten von komplexen Molekülen ohne entsprechende Umgebungen wenig Chancen bietet, dass diese Moleküle überleben.(vgl. S.45f)
  10. Realistischer erschienen solche Hypothesen, die aufzeigen können, wie die Elemente von Aminosäuren aus Vorläufermaterial aus vorgegebenen Umgebungen rekrutiert werden konnten.(vgl. S.46)
  11. Und in der Tat, man entdeckte nach und nach, dass es einen Kode in den Codons gibt! Die Codons mit ihren vier Elementen haben Positionen 1-4. Ein einzelnes Codon steht nicht nur irgendwie für eine bestimmte Aminosäure, sondern die Abfolge der Elemente im Codon steuern sehr stark auch den Prozess der Aminosäurebildung! So fand man heraus, dass es folgenden Zusammenhang gibt: ein C an erster Stelle legt fest, dass als erster Baustein bei der Aminosäureherstellung ein alpha-ketoglutarate benutzt werden soll; ein A an erster Stelle legt fest, dass als erster Baustein bei der Aminosäureherstellung ein oxalocetate benutzt werden soll; ein T steht für pyruvate; ein G steht für eine beliebige Anzahl von einfachen Vorläufern.(vgl.S46f und Fußnote 5)
  12. Die zweite Position im Codon reguliert, wo im Spektrum zwischen hydrophob und hydrophil sich die Aminosäure ansiedeln soll: die fünf häufigsten hydrophoben Elemente korrespondieren mit T an Position 2; die meisten hydrophilen Elemente mit dem Element A; G und C stehen für Elemente in der Mitte des Spektrums.(vgl. S.47)
  13. Position 3 und 4 lassen keine feste Kodierung erkennen. Dies deutet darauf hin, dass die frühen Vorformen des DNA-Kodes möglicherweise nur 2 Elemente hatten, die stark deterministisch waren. Experimente mit Punktmutationen zeigen, dass der genetische Kode verglichen mit zufälligen Anordnungen extrem stabil ist. Er stellt eine interessante Kombination dar aus einem sehr konservativem Anteil (Position 1-2), und einem experimentellen Anteil (Positionen 3-4).(vgl. SS.47-49)
  14. Bleibt als Frage, wie kam der Prozess zustande, in dem DNA eine Proteinproduktion steuert, wo aber DNA spezifische Proteine für ihr Funktionieren voraussetzt und die spezifischen Proteine eben DNA?(vgl.S.49)
  15. Eine Lösung deutet sich an über RNA Moleküle: diese sind flexibler und können als Katalysatoren wirken, die zur Bildung jener ersten Proteine geführt haben, die wiederum Vorformen von DNA-Molekülen ermöglichten.(vgl.49-51)
  16. Allerdings, wo kommen diese RNA-Moleküle her? Man weiß, dass RNA-Moleküle sich nur bei hohen Konzentrationen bilden können, da sie beim Zusammenbau Nukleotide verbrauchen. Wo findet man solche hohen Konzentrationen? Die Entdeckung der unterseeischen Schlote eröffnet ein mögliches Szenario. Modellrechnungen zeigten, dass die Wahrscheinlichkeit sehr hoch ist, dass sich in solchen Schloten (speziell in den Poren des Gesteins) solche hohen Konzentrationen von RNA-Molekülen bilden können. Simuliert man RNA-Moleküle isoliert, dann tendieren sie dazu, sich nur mit einer minimalen Struktur fortzupflanzen, nur genau so viele Elemente, wie zur Reproduktion notwendig sind (die berühmten ‚Spiegelmann Monster‘). Dieses Modell ist offensichtlich nicht dazu geeignet, die Bildung komplexer RNA-Moleküle, dazu noch in Kooperation mit Proteinbildung zu erklären. Eine Lösung muss in einem umfassenderen Rahmen gesucht werden, in dem die RNA-Moleküle nur eine Teilkomponenten sind. Dieser umfassenderer Rahmen wurde wieder in der Struktur der unterseeischen Schlote gesehen. Die Poren bilden natürliche Umgebungen, die wie eine Zelle wirken, in der komplexere metabolische Prozesse ablaufen können, in deren Kontext die RNA-Moleküle nur eine Teilfunktion haben.(vgl. S.53-55)
  17. Zum Thema umfassender Rahmen gehören auch die Entdeckungen, dass aufgrund genetischer Strukturen die Eukaryotischen Zellen (jene mit einem Zellkern) von den Archaeen abstammen, diese wiederum haben sehr viel mit den Bakterien gemeinsam. Letztere beiden unterscheiden sich aber bei der DNA Replikation, was so gedeutet wird, dass beide einen gemeinsamen Vorläufer haben müssen, von dem sie sich unterschiedlich weiter entwickelt haben.(vgl.S.55f)
  18. Die Arbeitshypothesen laufen darauf hinaus, dass die flexibleren RNA-Moleküle zwischen Proteinerzeugung und DNA-Bildung vermittelt haben (nach dem Muster von Retroviren?). Erst in dem Maße, wie sich die stabileren DNA-Moleküle bilden konnten, war auf Dauer eine Reproduktion gesichert. Für die beiden chemischen Unterschiede von RNA- und DNA-Molekülen gibt es genügend chemische Bestandteile in der unterseeischen Schlotumgebung, so dass eine DNA-Erzeugung aus RNA-Molekülen prinzipiell möglich erscheint.(vgl. SS.55-59)

DISKURS

  1. Die Details der neuen Erkenntnisse können einen erschlagen, und doch ist dies ja nur die berühmte Spitze des Eisbergs. Hinter diesen Fakten verbergen sich hochkomplexe Prozesse und entsprechend aufwendige Forschungen, die hier natürlich nicht beschrieben werden können. Nick Lane macht das großartig.
  2. Aber, treten wir ein paar Schritte zurück und fragen uns, was sich in diesen vielen Fakten an allgemeineren Strukturen andeutet.
  3. Offensichtlich nimmt man aktuell an, dass man mindestens die folgenden Strukturen unterscheiden sollte:
  4. Die heutigen eukaryotischen Zellen (Z_eu) (Zellen mit einem komplexen Kern und vielen Teilstrukturen inklusive ganzer ehemaliger Bakterien).
  5. Die heutigen Prokarytischen Zellen (Z_pro) als Bakterien (Z_ba) und die Archaeen (Z_ar)
  6. Eine Erzeugungsbeziehung zwischen Archaeen und Eukaryoten (g_ar.eu : Z_ar —> Z_eu)
  7. Bei dieser Erzeugungsbeziehung sind weitere Einflussfaktoren durch horizontalen Genaustausch nicht völlig ausgeschlossen.
  8. Es soll einen gemeinsamen Vorläufer (Z_pre) von Archaeen und Bakterien geben.
  9. Entsprechend muss es auch eine Erzeugungsbeziehung geben: g_pre.ar.ba: Z_pre —> Z_ba u Z_ar.
  10. Diese Strukturen und Erzeugungsbeziehungen haben nicht im Nichts stattgefunden, sondern haben geeignete Umgebungen ENV benötigt, die sowohl in großen Mengen und kontinuierlich die notwendigen Ausgangsmaterialien M0 bereit halten konnten wie auch die notwendigen Temperaturgefälle DT für die Ermöglichung der chemischen Prozesse: ENV = <M0, DT, Z_pre, Z_ba, Z_ar, Z_eu, g_pre.ar.ba, g_ar.eu>
  11. Ferner wird angenommen, dass die allgemeinen physikalisch-chemischen Gesetze (G) gelten und ausschließlich diese für das Auftreten und das Reagieren der verschiedenen beteiligten Materialien zuständig sind, also ENV = <M0, DT, Z_pre, Z_ba, Z_ar, Z_eu, g_pre.ar.ba, g_ar.eu, G>
  12. Dazu gehören auch jene Entstehungsprozesse, die aus den Ausgangsmaterialien M0 die Vorläuferzelle Z_pre hat entstehen lassen, also g_0: ENV x TD x M0 —> Z_pre, also ENV = <M0, DT, Z_pre, Z_ba, Z_ar, Z_eu, g_0, g_pre.ar.ba, g_ar.eu, G>
  13. Für den Bereich der eukaryotischen Zellen Z_eu werden mindestens angenommen DNA-Moleküle, Boten-RNA (mRNA), Transfer RNA (tRNA), ribosomale RNA (ribRNA) und Proteine PROT. Dazu weitere Großstrukturen wie Chromatin(e), Chromosomen, Mitochondrien, usw.
  14. Im Bereich der Erzeugungsprozesse muss man ferner eine Art zeitliche und logische Abhängigkeit annehmen, indem der jeweils spätere Hervorbringungsprozess andere frühere voraussetzt, also: G < g_0 < g_pre.ar.ba < g_ar.eu.
  15. Jeder dieser Hervorbringungsprozesse wiederum zeigt sich nicht im Nichts sondern nur beim Vorhandensein spezifischer Materialien M, die in ihrem beobachtbaren Verhalten phi indirekt das Wirken spezifischer Gesetze manifestieren. Ohne die Beobachtbarkeit spezifischer Materialien und deren Verhalten (Newtons berühmter Apfel, die Planetenbahnen der alten Astronomen, magnetische Kräfte, Vulkanausbrüche, geologische Ablagerungen usw.) wäre es nicht möglich, auf dahinter/ darunter/ damit .. wirkende Kräfte phi zu schließen, die man dann in Form von symbolischen Darstellungen als gesetzmäßige Beziehungen (Relationen, Funktionen, Axiome) beschreibt.
  16. Während das menschliche Denken beim Vorliegen von irgendwelchen beobachtbaren Materialien, deren Eigenschaften und Veränderungen spontan dazu neigt, diese als gegeben, als auftretend, als seiend, als objektiv, als Objekte zu unterstellen, tut sich das gleiche Denken sehr schwer, das durch diese Materialien sichtbare werdende Verhalten phi in gleicher Weise als gegeben, seiend, objektiv vorkommend zu denken.
  17. Obgleich die beobachtbaren Materialien ohne dieses unterstellte Verhalten sich in keiner Weise verändern würden, zögern wir, aus den beobachtbaren Veränderungen auf eine interne Eigenschaft der Materialien zu schließen. Im Falle von tierischen Lebewesen wissen wir mittlerweile, dass das gesamte Verhalten in einem Nervensystem gründet, das im Innern des Systems angeordnet ist und von da aus das Verhalten steuert. Aber wir tun  uns schwer, in analoger Weise anzunehmen, dass das überall beobachtbare Verhalten von Materialien nicht auch von Strukturen abhängig ist, die im Innern der Materialien zu verorten sind.
  18. Bei chemischen Molekülen unterstellt man die atomare Struktur mit den unterschiedlichen Bestandteilen, Ladungen und Reaktionstendenzen, die in Wechselwirkung mit der jeweiligen Umgebung sich spezifisch verändern können.
  19. Bei Atomen bleiben einem nur noch die unterscheidbaren Teilchen, aber auch diese haben mathematisch beschreibbare ( wenngleich in Form von Möglichkeitsräumen) Verhaltenstendenzen.
  20. Dann bleibt als letzter Referenzpunkt nur die reine Energie E. Diese kann man nicht direkt beobachten, nur in ihren Wirkungen. Mit anderen Worten, die Energie E enthält sowohl alle potentiellen Materialeigenschaften wie auch die dazu gehörigen Verhaltenstendenzen. In diesem Sinne repräsentiert die Energie E eine Art Superobjekt, in dem die in der Makrowelt bekannte Unterscheidung zwischen materiellen Strukturen und Verhalten nicht mehr gilt. Energie als Superobjekt beinhaltet Materie und deren Verhalten in einem. Um diesen Sachverhalt auszudrücken, ist die bekannte Formel von Einstein e = mc^2 möglicherweise zu ungenau. Sie bietet keine Möglichkeit, zwischen materiellen Strukturen und Verhalten zu unterscheiden. Das beobachtbare Verhalten ist aber genau die Sprache, in der sich das Innere der Dinge mitteilt. Alles,was uns Menschen fasziniert, das sind die Erscheinungen der Veränderungen, ihre Vielfalt, ihre Abfolge. Liebe enthüllt sich nur im Gewandte solcher Veränderungen, genauso wie Hass oder Treue. Wissen ist eingeflochten in eine Vielzahl von Strukturen und deren Veränderungen.
  21. Sowohl die Entwicklung des Universums vor dem ersten Auftreten von Leben wie erst recht dann mit dem Auftreten biologischer Strukturen ist ein Prozess immer komplexerer Verhaltensweisen, die in ihrer Dynamik Gesetze, Regeln, Strukturen erkennen lassen, die den Blick immer tiefer in das Innere aller Dinge öffnen. Das ist eigentlich unfassbar fantastisch, aber es scheint niemand besonders zu rühren.

Keine direkte, aber inhaltlich passende Fortsetzung könnte DIESE sein.

WEITERE QUELLEN/ LINKS (Selektiv)

  • Freie Protein-Datenbank: http://www.ebi.ac.uk/pdbe/ (siehe auch http://proteopedia.org/wiki/index.php/Main_Page )
  • Visualisierung von Proteindaten: https://de.wikipedia.org/wiki/Jmol und http://wiki.jmol.org/index.php/Jmol_Application#Starting_Jmol_Application
  • Proteine (Peptide): https://de.wikipedia.org/wiki/Protein
  • Aminosäuren: https://de.wikipedia.org/wiki/Aminos%C3%A4uren
  • Alpha-Ketoglutarate: https://en.wikipedia.org/wiki/Alpha-Ketoglutaric_acid
  • oxalocetate: https://en.wikipedia.org/wiki/Oxaloacetic_acid
  • Pyruvate: https://en.wikipedia.org/wiki/Pyruvic_acid
  • Punktmutation: https://de.wikipedia.org/wiki/Punktmutation
  • Spiegelmann Monster: https://de.wikipedia.org/wiki/Spiegelmans_Monster
  • Bakterien: https://de.wikipedia.org/wiki/Bakterien
  • Achaeen: https://de.wikipedia.org/wiki/Archaeen
  • Eukaryoten: https://de.wikipedia.org/wiki/Eukaryoten
  • Retroviren: https://de.wikipedia.org/wiki/Retroviren
  • Chromosom: https://de.wikipedia.org/wiki/Chromosom
  • Chromatin: https://de.wikipedia.org/wiki/Chromatin
  • CELL: B.Alberts, A.Johnson, J.Lewis (und andere), Molecular Biology of THE CELL, 6.Aufl., 2015, New York: Garland Science, Taylor and Francis Group, LLC.
  • V.Storch, U.Welsch, M.Wink (und andere), Evolutionsbiologie,3.überarbeitete und aktualisiere Aufl., 2013, Berlin – Heidelberg: Springer-Verlag
  • Francis Harry Compton Crick, Nobelpreisrede: http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1962/crick-lecture.html
  • Francis Harry Compton Crick Life Itself: Its Origin and Nature (Simon & Schuster, 1981) ISBN 0-671-25562-2
  • DNA WikiEN: https://en.wikipedia.org/wiki/DNA
  • RNA: https://de.wikipedia.org/wiki/Ribonukleins%C3%A4ure
  • Harold Morowitz: https://en.wikipedia.org/wiki/Harold_J._Morowitz (ein großes Thema: Wechselwirkung von Thermodynamik und Leben)
  • Michael J.Russel et al: http://www.gla.ac.uk/projects/originoflife/html/2001/pdf_articles.htm: The Origin of Life research project by Michael J. Russell & Allan J. Hall , University of Glasgow, May 2011
  • Krebs-Zyklus: https://en.wikipedia.org/wiki/Citric_acid_cycle
  • Martin W, Russell MJ., On the origin of biochemistry at an alkaline hydrothermal vent. , Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2007 Oct 29; 362(1486):1887-925.
  • Martin W, Baross J, Kelley D, Russell MJ., Hydrothermal vents and the origin of life., Nat Rev Microbiol. 2008 Nov; 6(11):805-14.
  • Harold Morowitz und Eric Smith , Energy flow and the organization of life , Journal Complexity archive, Vol. 13, Issue 1, September 2007, SS. 51 – 59 ,John Wiley & Sons, Inc. New York, NY, USA

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Buch: Die andere Superintelligenz. Oder: schaffen wir uns selbst ab? – Kapitel 4-neu

Abkühlung, Abkühlung, Atome, Bethe - Hans Albrecht, Big Bang, Big-Bang Theorie, Darwin, Dunkle Energie, Energie, Erdbeben, Erde, erste, Formen, Fossilien, Galaxie, Gravitation, Hahn - Otto, Kernfusion, Lambda-CDM Version Standardmodell, Materie, Materie dunkle, Meitner - Lise, Nuklear, Physik, Schichten, Singularität, Standardmodell, Sterne, Teilchen, Teilchen, Teilchen, Thermpodynamik - zweiter Hauptsatz

VORBEMERKUNG: Der folgende Text ist ein Vorabdruck zu dem Buch Die andere Superintelligenz. Oder: schaffen wir uns selbst ab?, das im November 2015 erscheinen soll.

Wie alles anfing

Die Überlegungen im vorausgehenden Kapitel beziehen sich auf das, was heute ist, auf die Gegenwart. Wie können z.B. Philosophen die Innensicht ihres Bewusstseins beschreiben; wie können Psychologen das beobachtbare Verhalten untersuchen. Was können die Gehirnforscher über die Struktur und die Funktionen des Gehirns feststellen. Diese Aufgabe ist groß genug, dass man damit mehr als ein Leben ausfüllen kann. Hätte man diese Beschreibungsaufgaben vollständig erfüllt — bislang fehlt da noch einiges –, würden dennoch wichtige Teile am Bild fehlen, vielleicht sogar die wichtigsten, ohne die das Ganze nicht verständlich ist: der reale Entstehungsprozess; wie es zum heutigen Zustand kommen konnte? Wie ist es möglich, dass sich solch komplexen Strukturen im Universum, als Leben auf der Erde herausbilden konnten, ohne dass man eine ‚äußere‘ Einwirkung erkennen kann? Was soll das Ganze? Wohin wird dies führen? Wohin kann dies führen? Welche Rolle spielen wir Menschen dabei? Sind wir nur eines von vielen vorübergehenden Phänomenen des Lebens, das wieder vergehen wird, bevor es bemerkt wurde?

Zeichen der Veränderung

Beginnend mit dem 19.Jahrhundert kam es in Westeuropa zu grundlegenden Änderungen im bis dahin vorwiegend christlich-biblisch geprägten Menschen- und Weltbild. Immer mehr Phänomene in der Veränderung von Lebensformen im Kontext unterschiedlicher Ablagerungsschichten im Gestein und Erdreich wurden entdeckt (Anmerkung: Aus meiner Sicht ein sehr hilfreiches Buch für diese Zeit ist u.a. Peter J.Bowler, „Evolution. The History of an Idea“, Berkeley, Los Angeles (CA): University of California Press, 1983, rev.ed. 1989).

Im Falle der Fossilien waren es berühmte Naturforscher wie z.B. Cuvier (1769 — 1832) , Étienne Geoffroy Saint-Hilaire (1772 – 1844) und Charles Robert Darwin (1809 — 1882), die neben der Vielfalt auch die Veränderungen in den unterschiedlichsten geologischen Schichten erkannten. Im Fall der geologischen Schichten waren es Männer wie William Smith (1769 — 1839), Roderick Impey Murchison (1792 — 1871), Adam Sedgwick (1785 — 1873), John Phillips (1800 – 1874) und Charles Lyell (1797 — 1875), die es schafften, erste Klassifikation von Erdschichten und deren chronologischer Abfolge mit Korrelation zu Fossilien aufzustellen. Insgesamt entstanden durch viele verschiedene, z.T. kontrovers diskutierte, Untersuchungen die ersten Umrisse eines Bildes, in dem die aktuelle Gestalt der Erde und der Lebensformen eine Folge von Veränderungen, eine Geschichte, beinhalten. Die Details dieser Geschichte (Vulkanismus, Klimaänderungen, Plattentecktonik, Baupläne,…) waren in ihren genauen Wirkungen lange Zeit zwar nicht eindeutig entscheidbar, ‚dass‘ die Erde und das Leben auf der Erde aber Veränderungen durchlaufen hatten und immer noch durchlaufen, das erschien jedoch immer mehr unabweislich.

Wie lange zurück reichte diese Geschichte? Neue thermodynamische Überlegungen von William Thomson, besser bekannt als Lord Kelvin (1824 – 1907), schränkten den zur Verfügung stehenden absoluten Zeitraum für die Entwicklung der Erde und des gesamten Universums im Laufe seines Lebens immer mehr ein, schließlich bis auf eine zweistellige Millionenzahl. Wie viele seiner Zeitgenossen ging er davon aus, dass die Erde und die Sonne sich kontinuierlich abkühlen, ohne dass neue Energie zur Verfügung steht, die dieser Abkühlung entgegen wirken könnte. Es brauchte die ersten Jahrzehnte des 20.Jh. um mit Hilfe der neuen Erkenntnisse aus der (Nuklear-)Physik bzw. aus dem Spezialgebiet der Teilchenphysik verstehen zu können, dass Sterne und Planeten eigene Energievorräte besitzen und über Prozesse verfügen, durch die diese Energie in Form von beobachtbaren Veränderungen (Sonnenstrahlen, Klima, Vulkanismus, Erdbeben, …) wirksam werden können.

Immer kleiner

1905 hatte Albert Einstein ganz allgemein u.a. die Äquivalenz von Masse und Energie mit seiner bekannten Formel $latex E=mc^{2}$ aufgezeigt, es brauchte aber noch weiterer gehöriger Anstrengungen, bis im Februar 1939 Lise Meitner (1878 – 1968) eine theoretische Beschreibung des ersten Kernspaltungs-Experiments veröffentlichen konnte, das Otto Hahn Ende Dezember 1938 zusammen mit seinem Assistent Fritz Straßman durchgeführt hatte. Im gleichen Jahr konnte Hans Albrecht Bethe (1906 – 2005) sein theoretisches Modell der Kernfusionsprozesse in der Sonne veröffentlichen (für die er 1967 den Nobelpreis bekam). Damit war die Tür zur Erkenntnis der verborgenen Energie in der Materie, in den Sternen, im Universum soweit geöffnet, dass dem Forscher ein glutheißer Atem entgegen schlug.

Es folgten stürmische Jahre der vertiefenden Erforschung der nuklearen Zusammenhänge, stark geprägt von den militärisch motivierten Forschungen zum Bau von Nuklearwaffen. Immer mehr Teilchen wurden im Umfeld des Atoms entdeckt, bis es dann ab den 70iger Jahren des 20.Jh zum sogenannten Standardmodell kam.

Obwohl sich dieses Standardmodell bislang in vielen grundlegenden Fragen sehr bewährt hat, gibt es zahlreiche fundamentale Phänomene (z.B. die Gravitation, die Expansion des Universums, dunkle Materie), für die das Modell noch keine erschöpfende Erklärung bietet.

Big Bang – Zeitpunkt Null

Ausgestattet mit den Erkenntnissen der modernen Physik lassen sich die Hypothesen aus dem 19.Jahrhundert zur Welt als Prozess ausdehnen auf das ganze Universum. Fasst man alle heutigen Erkenntnisse zusammen, wie dies in der sogenannten
Big Bang Theorie geschieht, nach 1990 gefasst als Lambda-CDM-Modell, führt dies auf ein Ereignis vor jeder physikalisch messbaren Zeit zurück. Ein solches Ereignis gilt den Physikern als eine Singularität. Da es im Universum auch andere Formen von Singularitäten gibt, nenne ich jene Singularität, mit der das bekannte Universum begann, hier die erste Singularität.

Durch die Weiterentwicklung der Relativitätstheorie von Albert Einstein konnten Stephen William Hawking (geb.1942),
George Francis Rayner Ellis (geb.1939) und Roger Penrose (geb.1931) aufzeigen, dass die Größen Raum und Zeit mit der ersten Singularität beginnen.

Von heute aus gesehen trat die erste Singularität vor 13.8 Mrd Jahren auf. Beginnend mit einer unendlich extremen Dichte und Hitze begann aus dem Ereignis heraus eine Ausdehnung (Raum und Zeit), die begleitet war von einer zunehmenden Abkühlung. Gleichzeitig kam es zur Herausbildung von subatomaren Teilchen, aus denen sich einfache Atome formten (Anmerkung: Die Entstehung der ersten Atome wird in der Zeitspanne 10 Sek – 20 Min verortet.). Gigantische Ansammlungen dieser ersten Elemente führten dann aufgrund der Gravitation zu Verdichtungen, aus denen Sterne und Galaxien hervorgingen (Anmerkung: Erste Sterne, die das dunkle Weltall erleuchteten werden nach ca. 100 Mio Jahren angenommen. Erste Galaxien etwa 1 Mrd Jahre später.). In den Sternen fanden Kernfusionsprozesse statt, die im Gefolge davon zur Bildung von immer schwereren Atomen führten. Ferner wird seit etwa 6.5 Mrd Jahren eine Beschleunigung bei der Ausdehnung des Universums beobachtet. Man vermutet, dass dies mit der ‚dunklen Energie‘ zu tun hat. Viele Fragen sind offen. Nach letzten Messungen geh man davon aus, dass das bekannte Universums zu 73% aus dunkler Energie besteht, zu 23% aus dunkler Materie, zu 4.6% aus ’normaler‘ Materie und zu weniger als 1% aus Neutrinos (Anmerkung: Jarosik, N. et al. (WMAP Collaboration) (2011). „Seven-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Sky Maps, Systematic Errors, and Basic Results“. NASA/GSFC. p. 39, Table 8. Retrieved 4 December 2010).

Fortsetzung mit Kapitel 5

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