Zellen und Atome
Die Körper aller vielzelligen Lebewesen auf der Erde, also auch der Menschen, sind aus kleinsten Organisationseinheiten, den Zellen, aufgebaut. Das entzieht sich unseren Wahrnehmungen und widerspricht unseren Erfahrungen. Denn die meisten Zellen sind für unsere Augen nicht sichtbar; sie sind winzig klein, zwischen zwei und 40 Mikrometern (1 Mikrometer = 1/1000 Millimeter). Im menschlichen Körper gibt es grob geschätzt 100 Billionen (1014) davon. Allein die Zahl der Lymphozyten in unserem Immunsystem beträgt weit über eine Billion. Alle Zellen unseres Körpers gehen letztlich auf die befruchtete menschliche Eizelle zurück, die sich teilt und zu einem Zellhaufen entwickelt. Im weiteren Verlauf der Entwicklung beginnen sich die Zellen dann in höchst unterschiedliche Typen zu differenzieren.
Jede Zelle ist eine selbstorganisierte, wahnsinnig faszinierende und komplizierte Ansammlung von molekularen Nanomaschinen, die für die lebensnotwendigen Stoffwechselvorgänge (vor allem die Energieerzeugung) sorgen. Die Moleküle sind wiederum aus Atomen aufgebaut. Eine Zelle ist letztendlich ein kleines Universum aus Molekülen und Atomen, deren Anordnung und Aktivität auf den Gesetzen der Physik und Chemie beruht.
Ein Atom ist dabei für die Zelle das, was die Zelle für den vielzelligen Organismus ist: Ein Bauteil, mit dem ein komplexes System konstruiert wird. Die Anzahl der Atome in einer Zelle entspricht etwa der der Zellen im menschlichen Körper. Nach einer groben Schätzung der Washington University gibt es 1014, also 100 Billionen Atome in einer menschlichen Zelle. Insgesamt machen 1028 Atome einen menschlichen Körper aus.
Die Organismen auf der Erde – und damit auch der menschliche Körper – setzen sich aus insgesamt 92 Sorten von Atomen zusammen. Den Hauptanteil an ihnen hat in unserem Organismus der Wasserstoff (63%), gefolgt von Sauerstoff (25,5%), Kohlenstoff (9,5%) und Stickstoff (1,4%). Dazu kommen als danach wichtigste Elemente Phosphor und Schwefel. Nukleinsäuren wie die DNA bestehen beispielsweise ausschließlich aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Phosphor; Aminosäuren enthalten vor allem die Elemente Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff. (In manchen Aminosäuren kommt außerdem Schwefel vor.) Fette und Kohlenhydrate setzen sich ausschließlich aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff zusammen. Weitere wichtige Elemente sind beispielsweise Kalzium, Eisen, Magnesium, Zink, Kalium und Natrium.
Am einfachsten lässt sich die Häufigkeit bestimmter Elemente mit ihrer Verfügbarkeit am Anfang der Entwicklung des Lebens erklären. Radioaktive Elemente und Elemente, die nur schwer Verbindungen mit anderen Elementen eingehen können, kamen nicht in Frage. Da sich Leben wohl in flüssigem Wasser entwickelt hat, bestehen auch heutige Zellen immer noch zu einem Großteil daraus. Wasser setzt sich zusammen aus den Elementen Wasserstoff und Sauerstoff (chemisch: H2O) und ist ein gutes Lösungsmittel für viele organische und anorganische Verbindungen. Die ganze komplizierte Chemie des Lebens basiert auf flüssigem Wasser. Die Ionenzusammensetzung des Zellsaftes ist der des Meerwassers auffallend ähnlich – ein starkes Indiz für die Entstehung der ersten Lebewesen im Meer.
Im Zentrum aller Biomoleküle steht der Kohlenstoff, der vier Bindungsstellen zu anderen Atomen und Molekülen besitzt und damit vielfältige Verbindungen aufbauen kann – von kleinen Molekülen wie Methan bis zu großen Molekülen wie komplexen Zuckern. Jedes Lebewesen auf der Erde ist also ein Kohlenstoff-Wesen. Allein im Körper eines erwachsenen Menschen befinden sich im Schnitt etwa 16 Kilogramm dieses Elements – insgesamt gut 800 Quadrillionen Kohlenstoffatome.
Kohlenstoffketten bilden das innere Gerüst eines Moleküls und geben ihnen Stabilität. Lange Kettenmoleküle aus Hunderten, Tausenden, ja sogar Millionen von einzelnen Atomen können gebildet werden, womit sich unterschiedlichste Stoffe erzeugen und verschiedene Gebilde formen lassen: Außer Ketten auch Ringe, Gitter, Kugeln, Scheiben, Stäbchen und Röhren. Vor allem wegen dieser Eigenart erfüllt Kohlenstoff eine Schlüsselrolle beim Aufbau von Biomolekülen. Die Chemie des Lebens ist im Grunde genommen Kohlenstoffchemie.
Wasserstoff ist nicht nur Teil der Wassermoleküle, sondern auch Bestandteil von allen Biomolekülen und spielt für universelle Vorgänge zur Energiegewinnung eine herausragende Rolle. Sauerstoff ist zu mehr als 99% in Wasser gebunden, aber auch am Aufbau zahlreicher Biomoleküle beteiligt. Stickstoff ist als Molekül sehr reaktionsträge. Er ist vor allem ein Baustein aller Aminosäuren und daher in sämtlichen Eiweißen vorhanden. Schwefel kommt etwa als Bestandteil von Eiweißen vor. Phosphor ist Bestandteil der DNA und Teil der Gerüstsubstanz der Knochen.
Mengenmäßig bedeutsam sind außerdem die Mineralstoffe Natrium, Kalium, Chlor, Kalzium und Magnesium. Im menschlichen Körper haben sie einen Anteil von mehr als 50 Milligramm pro Kilogramm und werden deshalb im Gegensatz zu Spurenelementen, die in deutlich geringeren Anteilen vorliegen, als Mengenelemente bezeichnet.
Natrium, Kalium, Kalzium und Magnesium spielen z. B. eine tragende Rolle bei der Impulsweiterleitung im Nervensystem. Magnesium-Ionen stabilisieren außerdem verschiedene Biomoleküle und regulieren das Elektrolytgleichgewicht. Chlorid ist Bestandteil der Magensäure, und Kalzium-Ionen sind an der Blutgerinnung sowie an der Aktivierung mancher Proteine beteiligt. Kalzium spielt u. a. auch für den Aufbau harter Strukturen wie Knochen und Zähnen eine Rolle.
Spurenelemente wie Eisen, Iod, Zink und Kupfer kommen im menschlichen Organismus nur in winzigen Mengen vor, sind aber trotzdem für viele Prozesse lebensnotwendig. Oft sind sie Bestandteile von wichtigen Enzymen. Andere Lebewesen, vor allem Pflanzen und Mikroorganismen, benötigen sie zum Teil in anderen Mengen oder verwenden andere Spurenelemente.
Die Illusion der körperlichen Einheit und Permanenz
Rein physikalisch betrachtet enthält ein etwa 70 Kilogramm schwerer Mensch rund 1029 Atomkernteilchen (also Protonen und Neutronen) sowie genauso viele Elektronen, gebündelt über die Kräfte in Atomen, Molekülen und Molekülverbänden. Die Atome und Moleküle unseres Körpers vibrieren unentwegt. Ein Atom als Ganzes schwingt mit ca. 1015 Hertz (Hz), also billiardenmal in der Sekunde, Moleküle schwingen mit ca. 109 Hz, Zellen insgesamt mit ca. 103 Hz, also tausendmal in der Sekunde. Die mittlere Energie von großen Atom- und Molekülmengen empfinden wir als Wärme. Völlige Ruhe entspräche dem absoluten Nullpunkt der Temperatur. Gleichzeitig kollidieren und interagieren Atome und Moleküle ständig. Wir können nicht einmal die molekularen Wechselwirkungen in einer einzigen Zelle vorhersagen, geschweige denn in einem ganzen Organismus.
Der Organismus verändert sich auf molekularem Niveau ständig; auch die Atome selbst sind flüchtig wie die Zeit, sie kommen und gehen. Der Mensch ist also, wie alle Lebewesen, keine dauerhafte, auf sich selbst beruhende Einheit. Er ist ein zusammengesetztes Gebilde, dessen Bestandteile – und damit er selbst – einem ständigen Wechsel unterliegen. Der deutsche Philosoph Gottfried Wilhelm Leibniz schrieb schon 1714 in seiner Monadologie, der Lehre von den letzten Elementen der Wirklichkeit: „Alle Körper sind in immerwährendem Flusse, wie die Ströme, und es treten unaufhörlich Teile ein und aus.“
„Die tatsächlichen physischen Bestandteile unseres Körpers spielen keine spezielle Rolle…“ schreibt der amerikanische Physiker Frank J. Tipler. „Vielmehr ist es das Muster, das sie bilden, welches den physischen Ausdruck unserer fortbestehenden Persönlichkeit schafft.“ (Tipler: „Die Physik der Unsterblichkeit“; S. 292) Im Laufe des Lebens wird nicht die Substanz erhalten, sondern nur das Muster. Das Muster ist das, was das Ich, die Persönlichkeit, die Individualität ausmacht. Identität, Körperstruktur, Aussehen und Bewusstsein bleiben, die Atome aber kommen und gehen. Das Gefühl individueller Kontinuität ist also nicht materiell begründet – materielle Kontinuität gibt es nur in einem größeren Kreislauf.
Dieses Muster kann im Laufe unserer täglichen Neubildung so gut erhalten bleiben, weil es im biologischen System Rückkopplungsprozesse gibt, welche die Fehler, die auftreten, wenn Teile des Musters neu geschaffen werden, korrigieren. Trotzdem bleibt das Muster nicht vollkommen erhalten. Das Phänomen des Alterns ist lediglich ein Ausdruck dieser Tatsache.
Herkunft der leichteren Atome
Das Universum hatte sich nach seiner Entstehung aufgrund der andauernden Ausdehnung nach drei Minuten so weit abgekühlt, dass sich aus Protonen und Neutronen einfache, stabile Kerne bilden konnten. Zuerst verschmolzen je ein Proton und ein Neutron zu Kernen des schweren Wasserstoffs Deuterium. Weitere Kernteilchen konnten eingefangen werden und es ergaben sich Heliumisotope (Helium-3 und Helium-4); auch kleinere Mengen größerer Atomkerne bildeten sich, z. B. Lithium (aus drei Protonen und drei Neutronen).
[Die Ordnungszahl eines chemischen Elements gibt an, wie viele Protonen sich im Atomkern befinden. So hat im Periodensystem Wasserstoff die Ordnungszahl 1, Helium die 2, Lithium die 3. Neben der Ordnungszahl gibt es die Massenzahl, die angibt, wie viele Kernteilchen (Nukleonen, also Protonen und Neutronen) sich in einem Kern befinden. So enthält der Kern von Helium-4 zwei Protonen und zwei Neutronen, das Isotop Helium-3 zwei Protonen und ein Neutron. (Isotope eines Elements haben die gleiche Protonenzahl, aber eine unterschiedliche Anzahl an Neutronen.)]
Die Kosmologen vermuten, dass dieser erste Akt der sog. „primordialen Nukleosynthese“ nach maximal 20 Minuten vorbei war. Dann stagnierte die Kernverschmelzung, da die Temperatur und Dichte nicht mehr hoch genug waren, um auch weniger stabile Kerne mit einer größeren Anzahl von Nukleonen entstehen zu lassen. Zudem kollidierten die leichten Elemente nicht mehr mit der nötigen Wucht, um aneinander haften zu bleiben und auf diese Weise komplexere Kerne zu bilden.
Somit war es nur ein vergleichsweise kurzer Abschnitt, in dem genügend Zusammenstöße zur Bildung einer ausreichend großen Zahl von Atomkernen stattfinden konnte und zugleich die Temperatur niedrig genug war, um den Bestand der neu gewonnenen Kerne zu ermöglichen. Weitere Kernfusionsprozesse fanden vorläufig nicht mehr statt. Rund 25% der Masse der zuvor freien Protonen und Neutronen hatten sich zu Heliumkernen (He-4) verbunden. Deuteriumkerne als Zwischenprodukte der Heliumsynthese überlebten nur mit einem Massenanteil von einem Tausendstel Prozent, Lithiumkerne gar nur mit einem Zehntausendstel Prozent. Für den Aufbau schwererer Kerne war es schon zu kühl. Der Urknall hatte jetzt ausgedient als Produzent chemischer Elemente.
100 000 Jahre nach dem Urknall war das Universum mit einem Plasma aus einer Mischung aus Protonen, Elektronen, Neutrinos und Photonen und der Prise leichter Atomkerne angefüllt, aber auch mit sog. Kalter Dunkler Materie, über die man bis heute nichts Genaueres weiß. Es war noch zu heiß, dass sich Elektronenhüllen um die Atomkerne bilden konnten. Die Strahlung enthielt noch zu viele energiereiche Lichtquanten (Photonen), um so die Bildung von Atomen zu ermöglichen. Jedes Elektron, das von einem Kern eingefangen wurde, wurde sofort wieder von einem hochenergetischen Strahlungsteilchen „befreit“.
Nach etwa 379 000 Jahren – das Universum war nur noch tausendmal kleiner als heute – war die Temperatur auf unter 3000°C gesunken. Jetzt war es kühl genug, dass Kerne und Elektronen sich zu stabilen elektrisch neutralen Atomen verbinden konnten – getrieben durch die elektrische Anziehung zwischen der positiven Ladung der Protonen und der negativen der Elektronen (elektromagnetische Kraft). Protonen, von denen 90% ungebunden nach der primären Nukleosynthese übrig geblieben waren, verbanden sich nun zu elektrisch neutralen Wasserstoffatomen, die zu den wichtigsten Bausteinen von Sternen wurden. Auch die Wasserstoffatome in unserem Körper stammen aus dieser Zeit.
Die Deuterium-, Helium- und Lithiumkerne verbanden sich ebenfalls mit freien Elektronen. Die Wissenschaftler sprechen von der Epoche der „Rekombination“. Die Rekombinationszeit dauerte nur kurz und war nach etwa 40 000 Jahren beendet. Noch heute bestehen fast 100% der herkömmlichen Materie des Universums aus Wasserstoff (90%) und Helium (10%), die immer noch im gleichen Verhältnis zueinander stehen wie zu der damaligen Zeit. Bis die weiteren 88 Elemente hinzukamen, welche die restlichen 0,10% (2% Masse-Anteil) ausmachen, sollte noch einige Zeit vergehen.
Unmittelbar nach der Rekombinationszeit breiteten sich die frisch gebildeten Atome über den gesamten Kosmos aus. Sie folgten den Schwerekraftzentren, die die Dunkle Materie vorgab. In ihnen erhöhte sich so die Materiedichte. Nach wenigen hundert Millionen Jahren war in den kleinsten der Dunkle-Materie-Halos die normale Materie soweit verdichtet, dass sie sich nun ohne weitere Hilfe der Dunklen Materie zu mächtigen Gaskugeln zusammenziehen konnte: Das Urgas kollabierte zu Protosternen. Aber erst als sich hundert oder weit mehr Sonnenmassen in ihnen angesammelt hatten, war die Schwerkraft groß genug, um den Kern so stark zusammenzudrücken und die Materie heiß und dicht genug wurde, dass es zum Beginn des Wasserstoffbrennens kam. Es entstand eine erste Generation sog. Blauer Riesensterne, die als selbständige Lichtquellen zu leuchten begannen, mehrere Millionen Mal heller als unsere Sonne heute.
Die ersten Sterne bestanden im Gegensatz zu den heutigen Sternen fast nur aus Wasserstoff und Helium. Ohne schwere Elemente laufen die Kernfusionsprozesse weniger effizient ab. Daher mussten die ersten Riesensterne kompakter (dichter) und damit auch heißer, heller und leuchtkräftiger sein als heutige Sterne.
Wann genau die ersten Sterne aufleuchteten, ist noch nicht ganz klar. Es geschah wohl rund 400 Millionen Jahren (zwischen 200 und 500 Millionen Jahren) nach dem Urknall. Da bei den ersten Riesensternen wegen ihrer enorm großen Massen im Inneren Dichte und Temperatur besonders hoch waren, war der stellare Brennstoff, der sie mittels Kernfusion zum Leuchten brachte, extrem schnell aufgebraucht. Die Sonnen explodierten bereits nach wenigen Millionen Jahren als gigantische Supernovae. Die ersten Sterne lebten also schnell und starben früh.
Entstehung der schweren Atome
Ist der Wasserstoff in einem Stern aufgebraucht, setzt bei 100 bis 200 Millionen Grad das Heliumbrennen ein, das aber weit weniger Energie liefert. Das Energiereservoir ist sehr bald erschöpft, die Materie verdichtet sich schlagartig, Druck und Temperatur steigen gewaltig an. Immer hektischer zünden nun im Stern Fusionsreaktionen schwerer Kerne. Es bildet sich zunächst ein Kohlenstoff-Kern, der sich bei der schnellen Entwicklung der Riesensterne entzündet, ehe er zerfällt. Dabei setzt sich die Kernfusionsleiter in Vierer-Schritten vom Kohlenstoff-12 über Sauerstoff-16 immer weiter fort. Geht der Kohlenstoff zuneige, bildet sich ein Silizium-Kern, der seinerseits entzündet wird (Silizium-Brennen), während der Stern Gleichgewicht zu halten versucht zwischen Gravitation und Gasdruck. Zuletzt verschmilzt bei drei Milliarden Grad Silizium(-28) zu Nickel(-56) und Eisen(-56), der letzten Nuklearasche – das Ende der Verbrennungskette. Dieser Vorgang verläuft bei der ersten Generation der Blauen Riesensterne in weniger als einem Tag.
Aus den Zwischenstufen der Fusionsprozesse und durch den Zerfall von Kernen entstehen all die anderen Elemente des Periodensystems zwischen Wasserstoff und Eisen. In jeder dieser Stufen gibt es nämlich Nebenreaktionen, die einen Teil der Elemente in solche umwandeln, die nicht aus einem geradzahligen Vielfachen eines Alphateilchens (Helium-4-Kern) bestehen. Diese Teilchen, wie etwa Stickstoff-14, werden erzeugt, wenn leichtere Kerne (wie von Kohlenstoff-12) ein oder zwei Protonen aus dem umgebenden superdichten Plasma einfangen, oder wenn bestimmte schwerere Kerne zerfallen und Protonen freisetzen.
Beim Eisen und Nickel sind alle Möglichkeiten für ein weiteres Verschmelzen erschöpft, da eine weitere Fusion ab einer Nukleonenzahl von 60 mehr Energie verbrauchen als freisetzen würde. Es gibt also keine Kernverschmelzung mehr, die unter Freisetzung von Energie noch schwerere Elemente erzeugen könnte. Der Eisen-Nickel-Kern stellt somit den stabilsten, d. h. energieärmsten, Kern dar, der nicht mehr verbrennen kann. Die erzeugte Energie übersteigt jetzt die gesamte Gravitationsenergie des Sterns, es gibt kein Halten mehr: Innerhalb weniger Sekunden wird der Sterngigant in einer gewaltigen Explosion zerrissen. Man schätzt, dass 150 Sonnenmassen schwere Ursterne mit einem Durchmesser von 3,2 Milliarden Kilometern fast 1045 Joule an Energie freisetzten – bei noch schwereren Sternen wäre es ein Vielfaches davon.
Bei der Explosion dringt die Stoßwelle mit rund 30 Millionen km/h – entspricht einigen Prozent der Lichtgeschwindigkeit – in höher liegende Schichten des Sterns, die noch Silizium und Sauerstoff enthalten. Hinter sich her zieht sie eine nuklear brennende Front, in der innerhalb von Sekundenbruchteilen radioaktives Nickel entsteht, das dann über Kobalt-56 zu Eisen-56 zerfällt. Solche Explosionen haben etwa 70% des Eisens geliefert, das heute in unserer Galaxis nachweisbar ist. Zurück lässt die Sternexplosion (Supernova) ein Schwarzes Loch.
Die enorme Hitze in der Explosionswolke der Hypernova, wie Supernovae mit solch gewaltigen Ausmaßen auch bezeichnet werden, ermöglicht Kernreaktionen, die bei Supernova-Explosionen von normalen Sternen nicht ablaufen können. Dabei fängt ein eben „geborener“ Atomkern umgehend etliche Neutronen ein. Meist sind die daraus resultierenden Zwischenprodukte instabil und bilden anschließend durch mehrere radioaktive Zerfälle stabile Kerne. (Bei diesem Betazerfall wird, vereinfacht gesagt, ein Neutron in ein Proton umgewandelt.) Hinter der nach außen laufenden Stoßwelle entstehen so Elemente, die schwerer sind als Eisen. Sie führen zu einer Aufbau-Kette der Elemente, die von Eisen-56 z. B. zu Platin, Gold, Quecksilber und Blei bis zu radioaktiven Kernen wie Uran-235 (Ordnungszahl 92), Plutonium-244 (Ordnungszahl 94) und Californium-254 (Ordnungszahl 98) reicht.
Alle Elemente schwerer als Eisen bildeten sich also nicht durch Kernfusion, sondern durch den (wiederholten) Einfang von Neutronen und durch anschließende Beta-Zerfälle. In den mittlerweile bekannten Sterngreisen wurden tatsächlich neben den leichteren Vertretern der schweren Elemente wie Kohlenstoff, Sauerstoff, Magnesium, Natrium, Titan, Eisen und Nickel usw. auch Neutroneneinfang-Elemente wie Strontium, Barium, Europium, aber auch Thorium und Uran nachgewiesen.
Vor allem verschmelzende Neutronensterne sind heute einer der Orte im Universum, an dem schwerere Elemente entstehen. Ein Großteil der irdischen Edelmetalle, z. B. Gold, Silber und Platin, ist demnach vermutlich einst im Inferno einer Neutronensternkollision erbrütet worden. So gesehen ist in goldenen Ehe- und Verlobungsringen ein Stück Neutronensternmaterie enthalten.
Innerhalb von Minuten fliegen die stellaren Überreste, mit diesen schweren Elementen angereichert, in alle Richtungen auseinander. Die gewaltigen Explosionen der ersten massereichen Sterne sind also dafür verantwortlich, dass viele schwere Elemente, unter ihnen vor allem auch die für das Leben wichtigen Grundbausteine wie Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff, erstmals ins Universum gelangten und sich dort anreicherten.
Jedes Jahr entstanden einige tausend neue massereiche Sterne – eine enorme Zahl verglichen mit der nur ein Tausendstel großen Sternentstehungsrate in normalen Galaxien wie unserer Milchstraße. Die Kreisläufe der Sternentstehung und -vernichtung reicherten das interstellare Gas weiter mit schweren Elementen an. Sie dienten der nächsten Generation von Sternen als Rohstoff.
Diese erste heiße Ära war wohl nach 800 Millionen Jahren abgeschlossen. Bis dahin war das anfängliche Wasserstoff-Helium-Gemisch mit allen schweren Elementen angereichert, die wir heute kennen. Diese neigen – im Gegensatz zu Wasserstoff und Helium, die gasförmig vorliegen – zur Bildung von feinem Staub, bestehend aus Wasser-, Kohlenmonoxid- und Ammoniakkristallen sowie Silikaten und Metalloxiden. Bereits nach wenigen hundert Millionen Jahren gab es so im interstellaren Gas Anreicherungen von Kohlenmonoxid und Staub, wie wir sie heute noch, 13 Milliarden Jahre später, im interstellaren Gas benachbarter Galaxien vorfinden. Bald schon konnten so auch neue Sterne mit schon ähnlichen Eigenschaften wie heutige entstehen, insbesondere auch solche von der Größe unserer Sonne – und auch Planeten wie die Erde.
Jede neue Sternengeneration entstand also aus Materie, die mehr der schweren Elemente enthielt als die vorherige. Trotzdem ist deren Anteil am heutigen Universum sehr gering. Auf 3000 Wasserstoff-Atome kommen nur ein Kohlenstoff- und zwei Sauerstoffatome. Dabei sind das die häufigsten schweren Elemente im Universum. Wegen den besonderen Produktionsbedingungen sind die schwersten Elemente sogar relativ selten: Nur ein Uran-Atom kommt auf 100 Milliarden Wasserstoffatome.
Die kosmische Evolution geht auch heute noch weiter, freilich mit abnehmender Intensität, je älter das Universum wird. Das jetzige Stadium des Universums ist gekennzeichnet durch stetige Abkühlung, Kondensation und die Bildung immer größerer, komplexerer Strukturen. Die Häufigkeitsverteilung der Elemente hat sich in jüngerer Vergangenheit nur noch wenig geändert. So unterscheidet sich diejenige im jetzigen interstellaren Gas kaum von derjenigen in der schon fünf Milliarden Jahre alten Sonne.
Kinder des Universums
Die ersten Sterne haben das Universum, wie wir es heute sehen – von Galaxien und Quasaren bis zu Planeten und Lebewesen -, erst möglich gemacht. Durch gewaltige Supernova-Explosionen wurden die in ihnen fusionierten Elemente an das interstellare Medium abgegeben und bildeten nicht nur das Grundmaterial für neue Sterne und Planeten, sondern auch für alle Lebensformen auf unserer Erde. Die Atome fast aller chemischen Elemente, aus denen Erde und Lebewesen bestehen, wurden also mit Ausnahme der Wasserstoffatome, die bereits im Urknall entstanden sind, irgendwann im Inneren von Sternen durch nukleare Prozesse erzeugt. Um alle schweren Elemente für Lebewesen in ausreichenden Mengen zu produzieren, mussten sehr viele Sterne (Tausende, wenn nicht Millionen) entstehen und vergehen.
Das Lebendige ist also Teil des physikalischen Kosmos. Und so ist auch die menschliche Existenz mit den physikalischen Bedingungen der fernsten Vergangenheit des Universums verknüpft. Auch wir sind das Resultat eines Entwicklungsprozesses, der von den einfachsten Anfängen im Urknall bis zu den komplexen Strukturen von Sternen, Planeten und Lebewesen geführt hat. Wir verdanken also unsere Existenz vergangenen Generationen von Sternen, die einen gewaltsamen Tod erlitten und die interstellaren Wolken mit den für uns so wichtigen Elementen Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff usw. angereichert haben. Jedes schwere Atom in unserem Körper durchlief diesen Kreislauf. Buchstäblich der gesamte Kosmos war an der Hervorbringung der Materie unseres Körpers beteiligt.
Wir sind Kinder des Kosmos, aus Sternenasche entstanden. Die Erkenntnisse der Kosmologen machen damit einen tiefen Zusammenhang unserer eigenen Existenz mit dem gesamten Kosmos deutlich. Schon die mystischen Überlieferungen hatten den Menschen als untrennbaren Teil des Kosmos beschrieben (siehe z. B. im Ayurveda-System). Auch die neueste Vorstellung der modernen Physik, der Quantentheorie, postuliert, dass es nichts gibt, was getrennt ist. Der Buddhismus erstrebt, als höchstes Ziel, das Einswerden des Menschen mit dem Kosmos. Albert Einstein, der Schöpfer der Relativitätstheorie, schrieb: „Der Mensch ist ein Teil des Ganzen, das wir Universum nennen, ein durch Raum und Zeit begrenzter Teil. Er erlebt sich selbst, seine Gedanken und Gefühle, als etwas von anderem Getrenntes – einer Art optischer Täuschung des Bewusstseins.“
So werden wir, den Sternen gleich, auch wieder zu Staub werden – als Nahrung für neue Sterne -, eine weitere Runde im kosmischen Kreislauf. Novalis drückte es so aus: „Die Sternenwelt wird zerfließen – Zum goldenen Lebenswein. – Wir werden sie genießen – Und lichte Sterne sein.“
REM
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