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Es gibt keine gerade Linie vom Ursprung des Lebens bis hin zum Menschen, kein stetes Fortschreiten vom Einfachen zum Komplexen, keinen zielgerichteten Prozess. Die Evolution des Menschen ist eher eine Kette von miteinander verschränkten Ereignissen und wechselhaftem Geschehen, wobei vor allem tektonische und klimatische Einflüsse eine große Rolle spielten. Das Prinzip „Zufall“ hätte an jedem einschneidenden Ereignis dem Evolutionsgeschehen eine andere Richtung geben können.

Im Kambrium (vor 541 bis 485 Millionen Jahren) lebte das Chordatier Pikaia, ein ursprüngliches Mitglied unseres eigenen Stammes. An der Wende zum Devon wurde fast die gesamte Tierwelt dieser Zeitepoche vernichtet. Hätte Pikaia nicht überlebt (was schon relativ unwahrscheinlich war), wären wir bereits damals aus der künftigen Geschichte getilgt worden – und nicht nur wir, sondern alle Wirbeltiere: Vom Hai über Frösche, Echsen, Vögel bis zu den Primaten. Wenn wir also die ewige Frage stellen möchten, warum der Mensch existiert, muss die Antwort wissenschaftlich gesehen lauten: Weil Pikaia die erdgeschichtliche Katastrophe am Ende des Kambriums überlebte.

Und wäre es nicht vor 66 Millionen Jahren durch einen Meteoriteneinschlag zu einer erdumfassenden Katastrophe gekommen und hätte die Dinosaurier ausgelöscht, wären die Säuger möglicherweise nie aus einem Randdasein hinausgekommen, und wenn, dann unter anderen Bedingungen. Dann hätten die Saurier wohl ähnlich intelligente Arten wie den Menschen hervorgebracht.

Der kanadische Paläontologe Dale Russel hat ein „Hirnsauriermodell“ entwickelt – ein leicht makabres Wesen von menschlicher Gestalt, schlangenhaft „kalten“ Augen mit großem, nacktem Schädel, in dem ein voluminöses Gehirn bequem Platz gefunden hätte. Es ist die konsequente Weiterentwicklung des Stenorhyncho-Sauriers, eines behenden Zweibeiners, der es bei 1,75 Meter Größe auf eine große Gehirnmasse bringen konnte. (Ob er irgendwann aber Intelligenz hervorgebracht hätte wie der Mensch, ist allerdings unmöglich zu sagen. Denn Intelligenz ist nur eine Anpassung oder Überlebensmethode für eine Tiergruppe, die nicht notwendigerweise besser oder anderen Anpassungen überlegen ist.)

Wir verdanken unsere Existenz als große denkende Säugetiere also einer Abfolge von (Un)Glücksfällen, an der erdgeschichtliche Ereignisse ungerichtet und planlos mitwirkten. In gleicher Weise verdankt jeder einzelne Mensch seine persönliche Existenz geschichtlichen Zufällen.

Von den Anfängen bis zum Miozän

Wir gehören biologisch bekanntermaßen ins Reich der Tiere, in den Stamm der Wirbeltiere, der Klasse der Säuger und – zusammen mit Halbaffen, Affen und Menschenaffen – in die Ordnung der Primaten. Diese artenreiche Gruppe tauchte vor über 80 Millionen Jahren auf, nachdem die Säuger schon ihre ersten 100 Millionen Jahre, zwei Drittel ihrer gesamten bisherigen Geschichte, als kleine Geschöpfe in den Winkeln und Ritzen der Dinosaurier-Welt zugebracht hatten. Die Primaten erklommen als erste Säuger die Baumwipfel, was eine ganze Reihe anatomischer Veränderungen -vor allem der Fortbewegungsorgane (spitze Krallen, leicht abspreizbarer erster Finger) und Sinnesorgane (Augen) – sowie der geistigen Fähigkeiten erforderte. Ihr ursprüngliches Aussehen und ihre Lebensweise dürften ähnlich denen einiger heutiger Spitzhörnchen gewesen sein. Wie sehr die Umwelt Lebewesen formte und immer wieder neue, passende Fähigkeiten hervorbrachte, wird an ihrer weiteren Entwicklung deutlich.

Ohne das Massensterben vor 66 Millionen Jahren wäre die Erde wohl eine Saurierwelt geblieben, und die Säuger hätten sich wahrscheinlich nicht weiter ausbreiten können. So aber vermehrten sie sich nach der Katastrophe rasch und spalteten sich in zahlreiche unterschiedliche Arten auf, darunter einige, die größer und kräftiger wurden. Schon vor 60 Millionen Jahren zweigten bei den Primaten die Trockennasenaffen von den ursprünglicheren Feuchtnasenaffen, zu denen heute die auf Madagaskar lebenden Lemuren und die Loris gehören, ab. Immer wieder sorgten in der Folgezeit großräumige klimatische Umschwünge für einen Selektionsdruck und die Bildung neuer Arten.

Vor 55 Millionen Jahren kam es zu einer besonders heißen Phase der Erdgeschichte, in der die Temperaturen um 4 bis 5°C stiegen. Ursache für die kurzzeitige Erwärmung war wohl der Zerfall größerer Mengen Methanhydrat im Meeresboden, ausgelöst durch eine aus dem Erdinneren aufgestiegenen Blase heißer Materie unter dem Nordatlantik. Methan und sein Zerfallsprodukt Kohlenstoffdioxid gelangten in die Atmosphäre und ließen die Temperatur steigen. Die Arktis wurde damals völlig eisfrei, subtropischer Wald bedeckte den größten Teil der Landmassen. Überall zeichnete sich nun ein für jene Zeit außerordentlich dynamisches Evolutionsgeschehen ab. Viele der bis dahin dominierenden Säugetierarten verschwanden von der Erde.

In dem dreidimensionalen, vielfältigen Lebensraum im Geäst der Wälder kam es zu einer weiteren Aufspaltung der Primatenarten. Bei den Echten Affen rückten die Augen weiter nach vorn und enger zusammen, so dass binokulares, räumliche Sehen (Fernorientierung) möglich wurde. Damit verbunden war der Rückgang der Geruchsfunktion. Die akustische Kommunikation spielte jetzt eine größere Rolle. Die neue Koordination der Sinnesleistungen machte eine Umstrukturierung des Gehirns notwendig und gab den Anstoß zu einer galoppierenden Vergrößerung des Denkapparats.

Nachdem sich Südamerika und Afrika voneinander getrennt hatten, entstanden vor rund 40 Millionen Jahren in Afrika und Asien die sog. Altwelt- oder Schmalnasenaffen, in Südamerika die Neuwelt- oder Breitnasenaffen. Die Altweltaffen entwickelten flache Nägel an Fingern und Zehen und tastempfindliche Kuppen an den Fingerspitzen. Die Finger selbst waren einzeln bewegbar, und der Daumen konnte aktiv den übrigen Fingern gegenüber gestellt werden. Dadurch waren feinmotorische Greifbewegungen – für soziale Fell- und Hautpflege, für Nahrungssuche und zum Ertasten und Erkunden von Gegenständen – möglich.

Am Ende des Eozäns vor knapp 34 Millionen Jahren kam es zu einem weiteren ungewöhnlichen Klimawandel, möglicherweise ausgelöst durch einen Meteoriteneinschlag. Gleichzeitig mit dem Absinken der Temperaturen trieben die Nordkontinente auseinander. Im Zuge dieser Entwicklung veränderten sich die Lebensräume, wobei die Waldflächen schrumpften. Es ereignete sich ein mittelschweres Artensterben, das Nischen für neue Arten freimachte. Die Altweltaffen spalteten sich in Tieraffen – auch Hundsaffen oder Schwanzaffen genannt (z. B. Makaken, Paviane, Languren und Rhesusaffen) – und Menschenaffen (Hominoidae) auf. Ihre gemeinsame Basisgruppe waren vermutlich die Propliopithecidae, von deren bekanntestem Vertreter Aegyptopithecus 30 bis 45 Millionen Jahren alte Funde existieren. Der Entdeckung eines etwa 15 bis 20 Kilogramm schweren Primaten im westlichen Saudi-Arabien lässt darauf schließen, dass sich die endgültige Spaltung der Altweltaffen frühestens vor 29 Millionen Jahren vollzog – später, als sich eigentlich aus Genomanalysen ergibt.

Die Menschenaffen lebten zunächst noch primär auf Bäumen, liefen im typischen Vierfüßergang am Boden und in den Zweigen und konnten gut klettern und springen. Ihre Ernährung war breiter gefächert als heute, vorwiegend Obst, aber auch Blätter, Früchte oder Nüsse. Mit der Zeit wurden einige dieser Arten größer und schwerer. Um sich ungestört auf den Bäumen bewegen zu können, mussten sie ihr Gewicht verteilen. Die Schulterblätter spreizten sich nach außen und verbreiterten so den Körper. Die Wirbelsäule war sehr biegsam und im unteren Teil recht lang. Da sie zum Springen zu schwer waren, brauchten sie keinen Schwanz oder besonders lange Beine. Hüften, Schulter-, Hand-, und Fußgelenke waren bereits beweglicher als bei Tieraffen. Verlängerte Arme und die beweglichen Handgelenke befähigten sie, aus nahezu jedem Winkel an etwas heranzureichen, zu drehen und zu greifen. Das Ellenbogengelenk ließ sich vollständig öffnen, so dass sie an Ästen hängen konnten. Aber noch immer waren sie besser dafür gerüstet, an und auf Ästen entlang zu klettern.

Ein charakteristischer Evolutionstrend von Primaten war die zunehmende soziale Lebensweise. Soziales Leben lässt sich mit starren, angeborenen Verhaltensweisen nicht meistern, es verlangt vielmehr ein ausgeprägtes Lernvermögen. Voraussetzung dafür war die Verlängerung der Säuglingsphase und der nachfolgenden Zeit bis zum Jugendalter. In der verlängerten Jugendzeit konnten soziale Verhaltensweisen, soziale Rollen und Nahrungstraditionen der jeweiligen Primatensozietät spielend-erprobend übernommen werden. Primatentypisch innerhalb des Sozialverhaltens ist vor allem das Erkennen von Vertrautheitsgraden. Es ermöglichte das Entstehen komplexer Sozialsysteme.

Ob das Sozialgefüge oder eher eine energiereiche Ernährung für die Vergrößerung des Gehirns der Auslöser war, ist seit langem umstritten. Amerikanische Anthropologen kamen zu dem Ergebnis, dass Primaten, die sich von Früchten ernähren, im Durchschnitt ein 25% größeres Gehirn haben als Blätterfresser. Hingegen fanden die Forscher keinen Einfluss des Soziallebens auf das Hirnvolumen. Allerdings haben sich wohl komplexe Ernährungsstrategien, soziale Strukturen und kognitive Fähigkeiten in der Primatenevolution abhängig voneinander entwickelt.

Frühes und mittleres Miozän (vor 23 bis 11,6 Millionen Jahre)

Bis ins frühe Miozän war Afrika beidseits des Äquators von einem riesigen tropischen Regenwaldgürtel bedeckt. Vor etwa 21 Millionen Jahren entstand die erste einer Reihe von Landbrücken von dem damaligen Inselkontinent zur Arabischen Halbinsel. Über diese gelangten zahllose Arten afrikanischer Landtiere nach Eurasien, darunter Giraffen, Elefanten, Nagetiere, aber auch Primaten. Wahrscheinlich sind die ersten Menschenaffen vor rund 16,5 Millionen Jahren nach Eurasien gelangt, spätestens aber vor etwa 15 Millionen Jahren. Sie fanden in den immergrünen Regen- und laubabwerfenden Feuchtwäldern, die sich bis ins südliche Ostasien erstreckten, eine stabile Umwelt mit reichlich Früchten bei Temperaturen wie im tropischen Afrika. Einer der ersten, dessen Nachfahren Eurasien eroberten, war Proconsul, der bekannteste Vertreter der frühen Menschenaffen in Afrika, der vor 21 bis 14 Millionen Jahren lebte. Er hatte noch ein relativ kleines Gehirn und war in den Gelenken nicht ganz so beweglich wie die modernen Arten.

Die Evolution der europäischen Menschenaffen war ein wildes Herumprobieren: Hangeln, klettern, auf zwei oder vier Beinen gehen usw. In nur 1,5 Millionen Jahren, erdgeschichtlich ein Augenblick, entwickelten sich mindestens acht neue Formen in mindestens fünf Gattungen. Als es kälter und trockener wurde, lösten allmählich Savannen und aufgelockerte Waldgebiete die dichten Wälder ab. Früchte wurden im Winter rar. Den Fossilien zufolge hielten sich die meisten kraftvoll gebauten Menschenaffen jetzt vorwiegend am Boden auf. Wahrscheinlich erweiterten sie damit ihren Aktionsradius und konnten so unter den vorherrschenden Verhältnissen ihre Nahrungsbedürfnisse besser befriedigen. Die Tiere erschlossen sich eine Vielzahl von neuen Umwelten und Nahrungsquellen, die einem Proconsul nicht zugänglich waren. Aus Abnutzungsspuren an ihren Zähnen und dem dickeren Zahnschmelz kann man schließen, dass sie oft Knollen und Wurzeln, also eine bis dahin verschmähte Nahrung, zu sich nahmen.

Es gab eine Reihe von Skelettveränderungen. So entwickelten sich anatomische Spezialisierungen für die schwingend-kletternde Fortbewegung, die sog. Brachiation: Weniger Wirbel und eine starre Wirbelsäule, die half, den Körper aufrecht zu halten. Dazu kam ein deutlich höheres Körpergewicht, äußerst bewegliche Gliedmaßen und sehr große und kräftige Hände. Mehrere Formen experimentierten mit dem aufrechten Gang (z. B. Danuvius, Pierolapithecus).

Eurasien dürfte vor 15 bis 8 Millionen Jahren eine besondere Bedeutung für die Evolution der Menschenaffen gehabt haben. Proconsul könnte der letzte gemeinsame Vorfahr der modernen Kleinen und Großen Menschenaffen gewesen sein, die sich nach bisherigen Erkenntnissen vor 16 bis 11 Millionen Jahren trennten. Heute umfasst die Gruppe der Kleinen Menschenaffen Gibbons und Siamangs, während man Orang-Utans, Gorillas, Schimpansen und Bonobos sowie den Menschen zu den Großen Menschenaffen zählt.

Vor knapp 13 Millionen Jahren lebten in Eurasien Große Menschenaffen-Arten wie Dryopithecus (in Europa) und Sivapithecus (in Asien). Sie ernährten sich von Früchten. Ihre verkürzte Schnauze deutet darauf hin, dass für sie Sehen wichtiger war als Riechen. Der Bau der Gliedmaßen und die langen, hakenartigen Hände ähnelten schon in vielem denen moderner Menschenaffen. Zusammen mit dem kurzen, steifen Rumpf und einer geraden Wirbelsäule waren sie sehr gut zum Hangeln geeignet.

Dryopithecus besaß wahrscheinlich ein ebenso großes Gehirn wie ein gleich großer Schimpanse. Seine systematische Stellung innerhalb der Hominiden ist allerdings noch umstritten. Manche Forscher halten ihn für einen Verwandten der asiatischen Menschenaffen, andere bezeichnen ihn als den Urahn aller heutigen afrikanischen Großen Menschenaffen und damit auch des Menschen. Er lebte nachweislich noch vor 12 bis 9 Millionen Jahren. In Sivapithecus sah man lange aufgrund der überraschenden Ähnlichkeit des Schädels einen Vorfahren der modernen Orang-Utans. Der DNA nach stammen diese jedoch wohl von Pongo ab, einem Menschenaffe, der sich vor mindestens 12 Millionen Jahren von der Entwicklungslinie anderer Menschenaffen abgespalten hat.

Fossilien der Großen Menschenaffen hat man bisher nur in Eurasien gefunden. Zwar könnte es sein, dass im Miozän in Afrika und Eurasien ähnliche Arten lebten – doch das ist unwahrscheinlich. Vielmehr sahen die Menschenaffen in jener Zeit in Afrika wohl noch immer so ursprünglich aus wie im frühen Miozän. Die Großen Menschenaffen Eurasiens blieben zunächst durch die Schrumpfung ihrer Lebensräume infolge der globalen Abkühlung von Afrika abgeschnitten.

Als im Äquatorbereich Afrikas das große Regenwaldgebiet zerfiel, starb das Gros der kleinen afrikanischen Menschenaffen, die sich hauptsächlich von Früchten ernährten, bald aus. Die übrig gebliebenen Arten, die vorwiegend Blätter aßen, verschwanden später wohl aufgrund der überlegenen Konkurrenz durch die Stummelaffen, die sich just in jener Zeit entwickelt hatten. Diese konnten wegen eines anders gebauten Verdauungstrakts Blätter weit besser verdauen. Eines der letzten Tiere aus der einst großen Gruppe der relativ kleinen Menschenaffen in Afrika war der kleinste bisher bekannte Menschenaffe, Simiolus minutus (3,5 Kilogramm schwer), der im Westen Kenias lebte.

Spätes Miozän (11,6 bis 5,3 Millionen Jahren)

Im späten Miozän erfolgte ein massiver Klimaumschwung, als sich die Alpen, der Himalaja und die Gebirge Ostafrikas weiter aufschoben und sich die Meeresströmungen verlagerten. Das Klima kühlte sich weltweit ab und es wurde trockener. Einige der europäischen Linien der Menschenaffen, beispielsweise Dryopithecus oder Kenyapithecus kizili, gelangten ins tropische Afrika, von dem sie lange Zeit abgeschnitten waren. Hier waren die Umweltbedingungen ähnlich denen, an die sie sich in Europa angepasst hatten. Von diesen Arten stammen wahrscheinlich die modernen afrikanischen Großen Menschenaffen und der Mensch ab. Viele Fragen sind jedoch noch offen, denn es besteht zwischen den europäischen Vorläufern und den afrikanischen Formen geografisch wie zeitlich eine beachtliche Fossilienlücke. Man geht aber davon aus, dass sich vor etwa 10 bis 8 Millionen Jahren die Linien trennten, von denen eine zum Gorilla und die andere zum Schimpansen und Menschen führte.

Vor etwa 8 Millionen Jahren wurde das Mittelmeer vom Atlantik abgeschnitten. Durch den fehlenden Wasseraustausch mit den Weltmeeren und den abgeschnittenen Zufluss vom asiatischen Festlandsbereich verringerte sich die Wassermenge und große Mengen Salz lagerten sich im trocken fallenden Mittelmeerbecken ab („Mediterrane Salzkrise“). Diese Salzablagerung dauerte, geologisch gesehen, nur sehr kurze Zeit, vielleicht wenige 100 000 Jahre, bewirkte aber eine drastische Klimaveränderung. Die Temperatur auf der Erde sank plötzlich stark ab, um 5°C, und die polaren Eiskappen begannen sich zu bilden. In Asien entstanden die noch heute vorhandenen Monsunzyklen.

Offenbar hielten die eurasischen Großen Menschenaffen den Klimaumschwung nicht aus. Die meisten ihrer Linien starben aus. In Europa waren sie endgültig vor rund 7 Millionen Jahren verschwunden. Einige tauchten noch im Osten Eurasiens auf (wie z. B. Sivapithecus in Südostasien und Pongo). Aus ihnen gingen die Orang-Utans hervor.

In dieser Zeit begannen auch die tropischen Regenwälder Afrikas, die bis dahin von West- nach Ostafrika reichten, zu schrumpfen. In einer breiten Randzone dünnte sich der Urwald nach und nach zu einem Flickenteppich aus einzelnen Baumgruppen aus. Nun mussten die bisherigen Waldbewohner bei der Nahrungssuche zwangsläufig öfter auf den Boden, wobei die im Vorteil waren, die aufrecht gehen konnten. Jetzt trennten sich auch die Linien, die zu Schimpansen und Menschen führten.

[Bei serologischen Tests, Proteinanalysen und DNA-Untersuchungen ergibt sich jeweils eindeutig, dass afrikanische Menschenaffen und Menschen einander ähnlicher sind als beide im Vergleich mit den Orang-Utans. Daher stellen viele Systematiker schon seit einiger Zeit die afrikanischen Menschenaffen in die Familie der Hominiden (Menschenartige). Der Orang-Utan stellt danach eine eigene Familie, die der Pongide, zu der die afrikanischen Menschenaffen und der Mensch zusammen die Schwestergruppe bilden. Innerhalb der Hominiden unterscheidet man Hominine (Menschenähnliche), Panine (Schimpansenähnliche) und Gorilline (Gorillaähnliche), zu denen man auch entsprechende fossile Formen zählt. (Nach einer anderen Version ordnet man Mensch, Schimpanse und Gorilla in die Unterfamilie Hominine und die des Orang in eine parallele Unterfamilie Pongine, die gemeinsam die Familie der Hominiden bilden.)

Die genetische Verwandtschaft der afrikanischen Menschenaffen und der Menschen ist so eng, dass die Beziehungen innerhalb dieser Gruppe von vielen molekularbiologischen Untersuchungen zunächst nicht eindeutig zu klären waren. Ungefähr 97% der Gene haben sie gemeinsam. Dabei beträgt die genetische Distanz zwischen Mensch und Schimpanse 1,6%, zwischen Mensch und Gorilla sowie zwischen Schimpanse und Gorilla aber 2,3%. Schimpanse und Mensch bilden demnach eine evolutionäre Schwestergruppe zum Gorilla.]

Der letzte gemeinsame Vorfahre von ihnen lebte nach heutiger Kenntnis vor höchstens 8 bis mindestens 5 Millionen Jahren. Genauer lässt sich das noch nicht abschätzen. Die Wissenschaftler vermuten, dass es ein schimpansenähnlicher Waldbewohner war, der auf dem Boden lief, aber auch im Geäst kletterte, und sich hauptsächlich von Früchten ernährte, aber auch kleinere Tiere tötete und verzehrte. Er benutzte hin und wieder Werkzeuge und lebte in komplexen, dynamischen Horden – wie Schimpansen und Menschen heute.

Manche denken, dass er im Knöchelgang lief wie heutige Schimpansen und Gorillas. Dabei stützen sich die Tiere auf die mittleren Fingerglieder. Entsprechend ist die Form der Handwurzelknochen an diese Fortbewegungsweise angepasst. Beim Menschen findet sich aber kein Hinweis auf eine Abstammung von Knöchelgängern. Daher könnte der Knöchelgang der Schimpansen erst jüngeren Datums sein und scheint, wie auch die langen Finger und der kurze Daumen, eine moderne Anpassung an das Leben in Bäumen darzustellen. Die baumbewohnende Lebensweise wäre demnach ein Sonderweg unter den afrikanischen Hominiden, der erst nach der Trennung von der Menschenlinie eingeschlagen wurde und die Veränderung der Hand nach sich zog. In der Hand des modernen Menschen seien dagegen viele archaische Merkmale konserviert; sie würde also eher der von den ursprünglichen Vorfahren ähneln. Ardipithecus ramidus, ein 4,4 Millionen Jahre alter ausgestorbener Seitenzweig in der Menschheitsentwicklung aus Äthiopien, scheint dem gemeinsamen Urahnen von Schimpansen und Menschen anatomisch am nächsten zu stehen.

Die ersten Homininen

Es scheint zum jetzigen Zeitpunkt wahrscheinlich, dass die östliche Mittelmeerregion (Nordafrika oder Südeuropa), genauso wie das tropische Afrika (ein breiter Gürtel, der das ostafrikanische Rifttal ebenso einschließt wie die Tschadsenke) für den Ursprung der Homininen in Betracht gezogen werden müssen. Über den genauen Verlauf ihrer Entstehung und Entwicklung haben wir keine genaue Kenntnis, da Fossilien von frühen Homininen und auch den übrigen Menschenaffen aus der Zeit von vor 8 bis 5 Millionen Jahre nur sehr spärlich sind. Einig ist sich die Wissenschaft, dass der Großteil der Evolution der Homininen auf jeden Fall in Afrika stattgefunden hat.

Die ältesten homininen Vorfahren haben wahrscheinlich das Klettern und den Aufrechtgang bevorzugt. Beim Stemmgreifklettern werden die gleichen Muskeln aktiviert wie beim Gehen. Beide Fortbewegungsarten existierten auch bei den späteren Australopithecinen noch nebeneinander. Bei solchen Mehrfachfunktionen kann durch Selektion eine der Funktionen mit der Zeit bevorzugt werden, die andere kann weniger Bedeutung erhalten oder ganz wegfallen. Das ermöglicht einen langsamen Wandel im Körperbau, ohne dass alle Teile gleichzeitig erfasst werden. So veränderten sich auf dem Weg zum ausdauernden Aufrechtgang tatsächlich auch zuerst Becken und Beine und erst später Schultergürtel und Brustkorb.

Ein sehr früher und der derzeit mutmaßlich älteste Vertreter unter den homininen Ahnen des Menschen könnte der Sahelanthropus gewesen sein, der vor 7,2 bis 6,8 Millionen Jahren im heutigen Tschad lebte. Zumindest stand dieser Primat hautnah an dem Zeitpunkt, als die Menschen- und Schimpansenlinie sich trennten. Er scheint manche Merkmale aufzuweisen, die unser letzter gemeinsamer Vorfahre noch nicht besessen haben dürfte. So hatte er schon einen flachen Gesichtsschädel, der auch einem nur 1,7 Millionen Jahre alten Australopithecus gehören könnte, recht kleine Eckzähne und dicken Schmelz auf den Backenzähnen. Aber er hatte auch noch gewaltige Augenwülste und einen winzigen Hinterkopf, was mehr an einen Schimpansen erinnert.

Die Wissenschaftler nehmen eine frühe Radiation der Homininen in zahlreiche verschiedene Arten an. Das Klima dürfte dabei weiterhin zu den wichtigsten Einflussfaktoren gehört haben. Neben häufigen kurzfristigen Klimawechseln, in denen sich die Lebensräume wandelten, gab es auf dem Weg zum Menschen noch mindestens drei große Klimaveränderungen. Diese Ereignisse erhöhten den Selektionsdruck und dürften sich auf die Homininen vielfältig ausgewirkt haben. Ein bestimmter Körperbau, eine Ernährungsweise oder Art der Fortbewegung, die zu einer Zeit und in einem bestimmten Lebensraum gut passten, waren zu einer anderen Zeit weniger ideal. Die Entwicklung schritt also nicht gleichmäßig in derselben Richtung voran, sondern eher mal hierhin, mal dorthin. Bestimmte Merkmale entwickelten sich auch mehrfach in isolierten Habitaten unabhängig voneinander.

So ist offenbar eine große Diversität unter den Homininen entstanden, wobei jede Art oder Gruppe jeweils ein Mosaik aus ursprünglichen und abgeleiteten Merkmalen besaß. Vielerorts vermischten sich die aufrecht gehende Vormenschen-Varianten von Zeit zu Zeit wieder miteinander und zeugten vielgestaltige Nachkommen, von denen eine große Zahl ausstarb, andere aber überlebten und schließlich den Menschen hervorbrachten.

REM

Das Fermi-Paradoxon

Das schlagendste Argument gegen die Existenz vieler außerirdischer Zivilisationen in der Milchstraße ist das sogenannte Fermi-Paradoxon – nach dem Physiker Enrico Fermi (1901-1954) benannt. Es basiert auf vier Annahmen:

1. Da sich Leben, Intelligenz, Technik usw. hier auf der Erde entwickelt haben, müssen wir davon ausgehen, dass dies auch an anderen Stellen im Universum möglich ist. Unsere Zivilisation sollte daher nicht die einzige technologische in der Milchstraße sein.
2. Unsere Zivilisation ist durchschnittlich und typisch – und somit nicht die erste, nicht die am weitesten fortgeschrittene und nicht die einzige, die Kontakt sucht. (Das entspricht dem Prinzip der Mittelmäßigkeit – oder Kopernikanisches Prinzip -, nach dem im kosmischen Maßstab weder an der Erde noch an den Menschen irgendetwas Besonderes oder Einmaliges ist.)
3. Interstellare Reisen sind nicht zu schwierig für hoch entwickelte Zivilisationen.
4. Eine Kolonisierung der Galaxis mit Generationenraumschiffe oder durch Roboter geht relativ schnell, in weniger als einer Milliarde Jahren.

Fermi vermutete also, dass es für fortgeschrittene Superzivilisationen nicht schwer sei, die Milchstraße mit Leben zu füllen. Da wir aber in keiner Form Kenntnis von ihnen haben, gebe es solche Zivilisationen aber offenbar nicht. Dieser Ansicht sind auch heutige Skeptiker. Die Menschheit wäre demnach tatsächlich die erste und einzige technologisch-intelligente Zivilisation zumindest in der Milchstraße. Vielleicht hat die Evolution wirklich noch nicht genug Zeit gehabt oder die nötigen Bedingungen sind zu unwahrscheinlich, dass sich eine andere Spezies entwickeln konnte. Danach wäre das Leben auf der Erde extrem frühreif.

Andere Lösungsvorschläge

Inzwischen diskutieren Wissenschaftler und Philosophen weitere Lösungsvorschläge für das Fermi-Paradoxon.

So könnten intelligente Zivilisationen jeden Kontakt mit uns bewusst meiden. Da wir gerade erst angefangen haben, Radioastronomie und Raumfahrt zu betreiben, dürften sie wohl wesentlich älter und weiterentwickelt sein als wir. Sie haben deshalb kein Interesse, mit einer so rückständigen Gesellschaft in Kontakt zu treten. Oder sie interessieren sich nur rein wissenschaftlich für uns und studieren unsere Entwicklung aus der Ferne („Zoohypothese“).

Wenn sie uns geistig und moralisch überlegen sind, könnten sie sich auch aus Fürsorge eine Kontaktsperre mit uns verordnet haben („Embargo-Hypothese“). Eine Konfrontation mit einer hoch überlegenen Zivilisation könnte für uns unweigerlich zu einem Kontaktschock führen oder sogar in einer Katastrophe enden. Wenn extraterrestrische Wesen tatsächlich seit Jahrmillionen existieren, ohne sich selbst in den Untergang gestürzt zu haben, dann verfügen sie sehr wahrscheinlich über ein entsprechend hohes Maß an ethischer Disziplin und würden einen Eingriff in die Entwicklung einer jungen Spezies vermeiden wollen.

Vielleicht existieren auch Zivilisationen in der Milchstraße, die sich aus Furcht vor Entdeckung vor uns oder anderen Extraterrestriern verbergen, weil sie feindliche Reaktionen befürchten. Tarnung hat sich überall in unserer Natur als erfolgreiche Strategie durchgesetzt, sowohl bei Jägern wie bei Beutetieren. Beide wollen nicht entdeckt werden und erhöhen so ihre Überlebenschance.

Die Zahl geeigneter Welten für intelligentes Leben könnte auch von Region zu Region stark schwanken. So wäre es ganz normal, dass die Erde weit weg von belebten Zonen in der Milchstraße liegt und daher bislang nicht von Außerirdischen kontaktiert wurde – selbst wenn diese in den Weiten der Galaxis häufig sind („Galaktischer Archipel“-Szenario). Vielleicht wurden wir auf der Erde früher auch schon einmal besucht – etwa als noch Dinosaurier den Planeten beherrschten -, und irgendwann wieder verlassen. Die Spuren des technologischen Lebens wären mit der Zeit verschwunden. Nach mehr als einer Million Jahren sind bloß noch isotopische oder chemische Anomalien im Erdboden auffindbar, etwa in Form synthetischer Moleküle, Kunststoffe oder radioaktiven Fallouts.

Heute lebten wir also in einer Periode kosmischer Isolation. Die große Frage wäre, ob unsere Zivilisation noch existiert, wenn wir Lebenszeichen von einer anderen erhalten würden. Keiner weiß, wie lange die Phase von intelligentem Leben und einer technischen Zivilisation auf einem Planeten gewöhnlich dauert. Viele Wissenschaftler gehen von einer relativ kurzen Zeitspanne aus. Sie nehmen an, dass sich die meisten Völker durch ökologischen Raubbau oder verheerende Kriege selbst irgendwann vernichten. Schon Fermi hatte befürchtet, dass sich jede fortgeschrittene technologische Zivilisation, kaum hat sie das Radio erfunden, selbst wieder in die Luft sprengt.

Aber auch expansive Imperien könnten regelmäßig zu Fall gebracht werden, z. B. durch extreme Naturkatastrophen wie Supernova-Explosionen oder Ausbrüche des Schwarzen Lochs im Zentrum der Galaxie. Wenn intelligente Zivilisationen im Durchschnitt z. B. „nur“ 10 Millionen Jahre überdauern würden, könnten viele bereits wieder ausgestorben sein. könnte. Ihre Signale haben uns vielleicht zu einer Zeit erreicht, als auf unserem Planeten die Menschen noch in der Steinzeit lebten. Noch vor 100 Jahren hätten uns Außerirdische mit Hilfe von Radiosignalen wohl niemals gefunden, weil wir technologisch noch nicht in der Lage waren, diese zu empfangen. Es könnte also sein, dass intelligente Zivilisationen zwar häufig entstehen, sich untereinander aber schlicht verpassen. Demnach ließe sich das Fermi-Paradoxon nicht nur durch zu kleine räumliche Nischen, sondern auch durch zu kurze zeitliche Fenster erklären.

Oft wird auch das Energie-Problem zu wenig berücksichtigt. Es ist die Frage, ob z. B. Kulturen wie die irdische über ausreichende Ressourcen zum Aufbau eines interstellaren Kommunikationssystems verfügen. Wir wissen selbst nicht, ob wir in 100 Jahren z. B. noch Radioastronomie betreiben können und werden – vermutlich ja, aber sicher sein können wir nicht. Auch in fortgeschrittenen, interstellar kommunikationsfähigen Zivilisationen könnten die Ressourcengrundlagen schon nach kurzer Zeit versiegen oder rasch zerstört werden. So könnten die Außerirdischen ihre Bemühungen nicht nur aus fehlendem Interesse an interstellarer Kommunikation, sondern auch aus Kostengründen (Energieverschwendung!) wieder eingestellt haben.

Interstellare Raumfahrt

Theoretisch müsste für eine Zivilisation, die über eine viel höher entwickelte Technologie als wir verfügt, interstellare Raumfahrt möglich sein. So könnte sie sich mit Kolonien in anderen Sternsystemen und gigantischen Raumstationen im interstellaren Raum ausbreiten. Nach Berechnungen von Astronomen wäre es – unter plausiblen Annahmen – im Lauf von Jahrmilliarden möglich, die gesamte Milchstraße zu kolonisieren, zumal die natürlichen Bewegungen der Sterne die Verbreitung noch fördern würden.

Noch wissen wir allerdings wenig über die Technologie, die für interstellare Raumflüge nötig ist. Ob Reisen mit Lichtgeschwindigkeit – was nach der Allgemeinen Relativitätstheorie grundsätzlich durchaus möglich wäre – oder gar Überlichtgeschwindigkeit (die für intergalaktische Flüge notwendig wäre) überhaupt jemals realisierbar sind, ist äußerst zweifelhaft.

Der theoretische Physiker Peter Coles glaubt an ein Wurmloch. Dessen Existenz ist eine logische Möglichkeit der Allgemeinen Relativitätstheorie, und auch von der Quantengravitation erlaubt. Wenn es unseren Nachfolgern gelänge, solche Raumzeittunnel ausfindig zu machen oder selbst zu erzeugen – was immense Energiemengen verschlingen würde -, wären interstellare oder gar intergalaktische Reisen kein Problem. Rein wissenschaftlich spräche also zunächst einmal nichts dagegen.

Mit heutiger Raketentechnik benötigen wir rund 10 Jahre bis an die Grenzen unseres Sonnensystems. Viele Wissenschaftler zweifeln allein an der Überwindung dieser Grenze mit bemannten Raumfahrzeugen. Bis zu den nächsten Sternen bräuchten wir viele Jahrhunderte oder sogar Jahrtausende. Selbst wenn es im Abstand von 1000 Lichtjahren eine Zivilisation gäbe, würde wir heute 10 Millionen Jahre brauchen, um diese Zivilisation zu erreichen. Die nächste Galaxis, die Andromeda-Galaxie, ist bereits mehr als zwei Millionen Lichtjahre entfernt. (Mit 10% der Lichtgeschwindigkeit – was unsere technischen Möglichkeiten derzeit noch weit übertrifft – würde es 20 Millionen Jahre dauern, diese Strecke zu überbrücken.)

Mit Hilfe der Kernfusion ist wahrscheinlich eine Höchstgeschwindigkeit von 12% der Lichtgeschwindigkeit möglich. Über andere denkbare Antriebe (z. B. Sonnenenergie oder Antimaterie) wird viel diskutiert. Man bräuchte aber für interstellare Flüge auch riesige Schiffe, die vielen Generationen als Habitat dienen müssten. Selbst sehr weit entwickelte Außerirdische ständen wegen des enormen Ressourcenverbrauchs vor einem schier unüberwindbaren Hindernis.

Angenommen, ein Generationenraumschiff mit einer Mindestbesatzung von 200 Personen würde mit einem Zehntel der Lichtgeschwindigkeit einen 30 Lichtjahre entfernten Stern ansteuern: Die Reise dauerte dann 300 Jahre, rund 10 Generationen. Die Gesamtmasse des Raumschiffs müsste rund 100 000 Tonnen betragen. Zum Beschleunigen und Abbremsen des Raumschiffs wäre das 200-fache der Energie nötig, welche die gesamte Erdbevölkerung in einem Jahr verbraucht.

Selbst bei phantastisch neuen Antriebsquellen wäre eine interstellare oder gar intergalaktische Raumfahrt auf die Dauer womöglich schlicht zu aufwändig und zu teuer, abgesehen von dem Zeitaufwand und den Risiken. Probleme sind neben den großen Anforderungen in der Antriebstechnik und den hohen Kosten auch die gigantischen Herausforderungen an die Lebenserhaltung, die Strahlenbelastung im All und der körperliche Verfall in der Schwerelosigkeit. Für lange Flüge durchs Universum und die harschen Weltraumbedingungen sind empfindliche Kohlenstoff-Lebensformen wie unsere nicht gut geeignet.

Aus diesen Gründen ist die Raumfahrt einer außerirdischen Intelligenz möglicherweise immer wieder erlahmt, so dass wir heute nur lokale Zivilisationsblasen in den Galaxien finden. Statt in die Ferne zu reisen, würden sich diese Gesellschaften auf sich selbst besinnen und eine komplett nachhaltige Existenz anstreben, wobei eine technische Stagnation ihre Überlebenschancen auf lange Sicht allerdings mindern würde.

Dysonsches SETI

Die SETI-Forscher Bradbury, Mirkovic und Dvorsky haben einen komplementären Ansatz für die Suche nach Außerirdischen entwickelt: Dysonsches SETI (benannt nach dem Quantenphysiker Freeman Dyson, der neue Suchstrategien nach Außerirdischen angeregt hatte). Sie gehen davon aus, dass die Existenz außerirdischer Artefakte nicht weniger plausibel ist als extraterrestrische Funkbotschaften. Im Vordergrund steht für sie daher die Suche nach fortgeschrittenen technischen Produkten und Signaturen (z. B. Megastrukturen) im All.

Einige Astronomen wollen systematisch und quantitativ die Atmosphären von Exoplaneten nach infraroter Abwärme und Umweltverschmutzungen von möglichen technischen Zivilisationen absuchen. Das SETI-Institut plant eine Untersuchung, für die 96 Kameras über die Erde verteilt werden und den Himmel 24 Stunden am Tag nach Lasersignalen absuchen sollen. Dahinter steckt die Idee, dass eine intelligente Zivilisation Laser zur Kommunikation benutzt, oder dass die Abgabe von Laserlicht ein Nebeneffekt von anderen Technologien ist. Dank einer großzügigen Spende der von einem russischen Internet-Milliardär gegründeten Juri-Milner-Foundation startete 2015 das Projekt „Breakthrough-Listen“. Es soll in den kommenden 10 Jahren eine Million Sterne nach technischen Signaturen absuchen, darunter einige Tausend in der Sonnenumgebung und außerdem auch viele in den hundert nächsten Galaxien. Zudem soll die Suche nach Hinterlassenschaften denkbarer Besuche aus der fernen Vergangenheit und Zeugnissen untergegangener kosmischer Kulturen forciert werden: Wissenschaftliche Instrumente, „Zeitkapseln“ oder andere gezielt abgesetzte Botschaften (vielleicht sogar extra markiert und an markanten Orten positioniert), sowie Müll und Grabungsspuren.

Andere Forscher halten Ausschau nach robotischen Erkundungssonden. Manche Wissenschaftler sind überzeugt, dass außerirdische Intelligenzen mit kleinen, künstlich-intelligenten robotischen Sonden, die in der Lage sind, sich zu vermehren, ganze Galaxien erforschen könnten. Auf diese Weise ließe sich die ganze Milchstraße innerhalb von 10 bis 100 Millionen Jahren durchstreifen und große Datenmengen sammeln.

Der britische Astronom Martin Rees ist der Überzeugung, dass wir uns selbst in einer relativ kurzen Übergangsphase in der Entwicklung zu einer postbiotischen Intelligenz befinden. „Organische Intelligenz ist nur ein kurzes Zwischenspiel, bevor die Maschinen übernehmen“, meint Rees. In dem Sinne stünde auch die Menschheit bereits an der Schwelle zu einer posthumanen Existenz. Offen bliebe allenfalls, ob diese organisch sei in Form von Cyborgs (Mensch-Maschinen-Wesen) oder ganz anorganisch in Form von Robotern oder Nanomaschinen mit künstlicher Intelligenz (KI). Möglicherweise erschaffen wir also gerade unsere Nachfahren, die nächste intelligente Spezies auf der Erde, die uns kognitiv weit überlegen wäre.

Denkbar wäre, dass wir bereits in einem postbiologischen Universum leben, das von künstlichen Intelligenzen beherrscht wird. In einer robotischen Technosphäre wäre eine Suche nach biologischen Markern sinnlos. Aber auch für robotische Wesen wäre das Sternenlicht die einfachste und nachhaltigste Energiequelle. Sonst können wir uns nur Schwarze Löcher oder eine bislang unbekannte Physik als Energielieferanten vorstellen. Daher sollten wir einfach auf ungewöhnliche und bizarre Phänomene im Universum achten: Z. B. interstellare Gaswolken mit anomal wenig Deuterium, falls dieser schwere Wasserstoff zur Energieerzeugung in Kernfusionsreaktoren gesammelt wurde; oder ungewöhnliche Mengen an Infrarotstrahlung bei Sternen oder in den Zentren anderer Galaxien, was auf die Abwärme gigantischer Energiekollektoren hinweisen könnte. In den letzten Jahren wurde danach bereits ausgiebig gesucht – doch bisher ohne Ergebnis.

[Von den mehr als 150 000 Sternen, welche die Keplersonde katalogisiert hat, zeigt ein einziger – KIC 8462852 („Tabbys Stern“), ein nach allen Messungen durchschnittlicher Himmelskörper mittleren Alters – eine völlig unerklärliche Lichtkurve. Gelegentlich trübte sich seine Strahlung um rund 1%, dann wiederum um 20%. Kein vorstellbares Planetensystem kann eine derart extreme und unregelmäßige Lichtkurve hervorrufen. Wie sich auch herausstellte, nahm die Helligkeit des Sterns während der Keplermission um 3% ab. Dieser Effekt ist ebenso ungewöhnlich wie die kurzfristigen Sprünge der Lichtkurve. Alle natürlichen Erklärungen (Scheibe aus Staub und Gas, Kometenschwarm, Wolke im interstellaren Medium oder im Sonnensystem, Schwankungen der stellaren Leuchtkraft oder Schwarze Löcher) können nicht voll überzeugen. Die sensationellste Möglichkeit wäre ein künstliches Riesengebilde einer außerirdischen technologischen Zivilisation, das den Stern umkreist. Bislang ist allerdings die Plausibilität dieser Hypothese unklar.]

Folgen eines Kontakts

Stephen Hawking riet vehement davon ab, leichtsinnig Botschaften ins All zu funken, um Außerirdische auf uns aufmerksam zu machen, denn das könnte seiner Meinung nach verheerende Folgen für unsere Zivilisation haben. Die Risiken seien viel größer als die Chancen, da die Außerirdischen nicht unbedingt friedfertig, altruistisch und weise sein müssen – was die Menschen auch zwar gerne wären, aber nicht sind. Sie könnten uns als künftige Konkurrenten um Ressourcen betrachten und ihr Machtinteresse wecken. Es wäre also nicht unbedingt angenehm, wenn wir von höher entwickelten Außerirdischen vereinnahmt würden.

Der Schriftsteller Artur C. Cole meinte allerdings, aggressive Arten würden sich eliminieren, bevor sie zu den Sternen fliegen könnten. Er hält die Kombination einer hoch entwickelte Wissenschaft und einer unterentwickelten Moral auf Dauer für instabil und selbstzerstörend.

Sicher könnte die Auffindung von außerirdischen intelligenten Lebewesen phänomenal wichtig für die Menschheit sein. Man stelle sich vor, was wir alles aus dem Zusammentreffen mit Außerirdischen gewinnen könnten, beispielsweise wissenschaftliche Erkenntnisse, für die wir mit unseren Mitteln noch Hunderte von Jahren brauchen würden. Aber könnten wir, wenn es denn zu einem Kontakt käme, tatsächlich in einen sinnvollen Dialog mit den Außerirdischen eintreten? Das Informationssignal wird nach Ansicht der meisten Forscher aus einer Ansammlung von Impulsen bestehen. Die Frage ist, ob wir überhaupt in der Lage sein werden, daraus eine Botschaft zu lesen. Wir gehen zwar davon aus, dass die Gesetze der Mathematik, Physik und Chemie im gesamten Universum gelten und auch von Außerirdischen gekannt und angewandt werden. Aber ihre wissenschaftliche und technologische Entwicklung hat sicher früher begonnen und ist wahrscheinlich ganz anders verlaufen als bei uns. Die Wahrscheinlichkeit, dass sie dieselbe Art von Wissenschaft betreiben wie wir, sei im Prinzip gleich null oder zumindest vernachlässigbar gering, sagt der Philosoph Nicholas Rescher. Wäre ein Informationsaustausch trotzdem möglich, so wäre ihre Wissenschaft für uns nicht verständlicher, als es das Schaltdiagramm eines Personalcomputers für einen traditionell lebenden Ureinwohner einer abgelegenen Insel wäre.

Auch wären die Motive und Ziele der Außerirdischen für uns wohl unverständlich und so gut wie nicht vorhersagbar. Wenn sich die Zivilisationen aber völlig fremd sind und sie überhaupt nichts gemeinsam haben, wird aus einem Signal – wenn es überhaupt entzifferbar wäre – buchstäblich nichts zu lernen sein. Der Nutzen einer Botschaft von den Sternen wird also letztlich davon abhängen, ob eine außerirdische Zivilisation der unseren hinreichend nahe steht.

Abgesehen davon wäre der Kontakt mit Außerirdischen ein Projekt, das viele aufeinander folgende Generationen umfassen würde. Sollte es, wie manche Theoretiker annehmen, in rund 1000 Lichtjahren eine intelligente Zivilisation geben, bräuchte eine Botschaft dorthin mit Lichtgeschwindigkeit demnach 1000 Jahre. Sie bräuchte dann wieder 1000 Jahre zurück, aber wer weiß, was in 1000 bis 5000 Jahren auf der Erde sein wird. Extrem langfristige Planung einer einigen Menschheit wären notwendig, um eine Zwei-Wege-Konversation über Jahrtausende aufrechtzuerhalten.

Fazit

Es gibt so viele Sterne und Planeten allein in der Milchstraße, dass intelligente Zivilisationen auch anderswo wahrscheinlich sind. Für den Physiker Harald Lesch spricht aber alles dafür, „dass es zur Zeit keine kommunikationsbereiten Zivilisationen in der Milchstraße gibt“. Auch angesichts der ungeheuren Distanzen und gewaltigen Zeiträume ist ein Kontakt relativ unwahrscheinlich. Die Lichtgeschwindigkeit stellt eine fast unüberwindbare Grenze dar, so dass einige Forscher glauben, jede Suchaktion oder gar eine Reise durchs Weltall sei von vorneherein zum Scheitern verurteilt.

Die theoretischen Überlegungen der meisten Astrophysiker laufen darauf hinaus, dass wir auf jeden Fall noch Jahrhunderte oder Jahrtausende suchen müssen, bis wir Außerirdische oder Signale von ihnen aufspüren würden. Ihr Nachweis scheint eine „reine Glückssache“ zu sein, was nicht heißt, dass wir nicht danach suchen sollten. Denn die Frage nach einer außerirdischen Zivilisation ist so fundamental, dass wir ihr auf jeden Fall nachgehen müssen.

Sollte es tatsächlich zu einem Kontakt kommen, wäre es das schwerwiegendste Ereignis in der Geschichte der Menschheit und würde unser Weltbild völlig verändern. Und es würde eine immense Herausforderung für uns bedeuten.

REM

1. Die Suche

Es gibt keinen plausiblen Grund anzunehmen, dass nur auf unserem Planeten intelligentes Leben entstanden ist. Das Universum ist „zu kreativ und zu groß“, als dass wir die einzige intelligente Lebensform sein könnten, meinen Forscher. Der griechische Philosoph Epikur hatte im 4. Jahrhundert v. Chr. gegen das zentrische Universum des Aristoteles opponiert und bereits spekuliert: „Die Welten sind grenzenlos an Zahl, teils unserer ähnlich, teils unähnlich.“

2000 Jahre lang dominierte die aristotelische Sicht die Kosmologie des Abendlandes. Aber schon im 13. Jahrhundert hatte der Theologe und Philosoph Albertus Magnus gefragt: „Gibt es viele Welten oder gibt es derer nur eine einzige?“ Und zu Beginn der abendländischen Neuzeit, nachdem Nikolaus Kopernikus die Erde aus ihrer zentralen Stelle im Universum gerückt hatte, spekulierten Naturforscher über fremde Intelligenzen – so z. B. Johannes Keppler, Immanuel Kant, Otto von Guericke und Gottfried Wilhelm Leibniz. Der Dominikanermönch Giordano Bruno endete im Jahre 1600 sogar auf dem Scheiterhaufen, weil er u. a. die Vision eines unendlichen Alls, angefüllt mit belebten Welten, kundgetan hatte. Heute sind alle Astronomen bekennende Epikuräer.

Für die Wahrscheinlichkeit von extraterrestrischem intelligentem Leben gibt es drei Hauptargumente: 1. Bei entsprechenden Voraussetzungen und im geeigneten Milieu muss Leben zwangsläufig entstehen. 2. Angesichts der riesigen Zahl von Sternen und Planetensystemen allein in der Milchstraße kann die Erde nicht der einzige Planet sein, auf dem sich Leben entwickelt hat. 3. Unter weitgehend stabilen Bedingungen über Milliarden Jahre hinweg führt eine Evolution der Organismen wie auf der Erde zur Herausbildung von Intelligenz.

Demnach könnte unser Universum voll mit Lebewesen sein, von denen viele auch Intelligenz hervorgebracht haben oder hervorbringen werden. Allein in der Milchstraße dürften sich heute eine Milliarde erdgroße Planeten befinden. Eine Hochrechnung des Space Telescope Science Institute in Baltimore/Maryland ergab, dass sich die meisten Planeten schon vor langer Zeit gebildet haben. 80% der erdähnlichen Welten existierten danach bereits vor 4,6 Milliarden Jahren, als sich unser Sonnensystem formte. Erdähnliches Leben könnte so im Durchschnitt fast zwei Milliarden Jahre mehr Zeit gehabt haben, um sich zu entwickeln. Falls die Evolution der menschlichen Intelligenz nicht eine einzigartige kosmische Ausnahme ist und warum auch immer besonders rasch erfolgte, müssten anderswo weitaus früher technische Zivilisationen entstanden sein.

Wo ist intelligentes Leben am ehesten zu finden?

Galaxien, die höheres Leben, wie wir es kennen, beherbergen, sollten einen Durchmesser von mindestens 12 000 Lichtjahren und eine Masse von 10 Milliarden Sonnen haben. Einer statistischen Abschätzung zufolge besitzen aber nur 10% dieser großen Galaxien eine gute Chance für die Entwicklung intelligenten Lebens. Am ehesten findet man außerirdische Lebewesen wohl in Spiralgalaxien, meint der Astrophysiker Daniel P. Whitmire, womit er einer Studie von 2015 widerspricht, die die Entwicklung technologisch fortgeschrittener Zivilisationen eher in elliptischen Galaxien vermutet. (In elliptischen Galaxien gibt es zwar mehr Planeten, aber diese seien wegen häufigerer Supernova-Explosionen und den aktiveren Galaxienkernen deutlich seltener bewohnbar.)

Früher waren lebensfreundliche Galaxien noch dünner gesät, sie waren kleiner und dichter benachbart. Und es gab weniger schwere Elemente, so dass Riesensterne entstehen konnten, die in besonders heftigen Explosionen endeten. Die dabei entstehenden Gammablitze konnten höhere Lebensformen immer wieder vernichtet und Galaxien über Jahrmilliarden „sterilisiert“ haben. Gegenwärtig endet die katastrophale Phase, weil kaum mehr Riesensterne entstehen.

Auch die Jahrmilliarden andauernde Jugendzeit der Milchstraße war von häufigen Supernova-Explosionen und wahrscheinlich auch von einem sehr viel aktiveren Schwarzen Loch im Zentrum geprägt. Die inneren 30 000 Lichtjahre sind wohl häufig durch tödliche Strahlenschauer sterilisiert worden. Mit über 90% Wahrscheinlichkeit hat auch unsere Erde mindestens eine lebensbedrohliche Dosis abbekommen, sind die Forscher überzeugt. So könnte mindestens eines der bekannten Masseaussterben, z. B. die Katastrophe im späten Ordovizium vor 450 Millionen Jahren, auf einen Gammablitz zurückgehen. Würde ein solcher heute die Erde treffen, wäre das eine globale Katastrophe – und vielleicht sogar der Untergang der Menschheit. Unser Milchstraßensystem scheint aber heute , auch im Hinblick auf weitere Eigenschaften, ein vergleichsweise komfortabler Ort zu sein. Es sei denkbar, dass sich jetzt in unserer Galaxis Zivilisationen relativ ungestört entwickeln können und in den Weltraum spähen, spekuliert der amerikanische Wissenschaftler James Annis.

Einige Forscher, so z. B. der US-amerikanische Physiker Paul Horowitz, halten es daher für theoretisch möglich, dass wir in unserer Milchstraße in einer Entfernung von 1000 Lichtjahren auf eine Kolonie intelligenter Lebewesen stoßen könnten. Die gesamte Galaxis sollte dann rund 1000 solcher Zivilisationen beherbergen. Andere, noch größere Optimisten mutmaßen sogar, dass einige zehntausend oder sogar Millionen Zivilisationen in der Milchstraße beheimatet sind. So rechnet z. B. der deutsche Astrophysiker Peter Ulmschneider mit über zwei Millionen intelligenten Völkern (Zivilisationen).

Wie voll die Milchstraße tatsächlich ist, hängt aber zunächst von der Anzahl der Planeten ab, auf denen tatsächlich eine Evolution von den ersten Mikroben bis hin zu intelligenten Wesen stattgefunden hat. Ihre Zahl schätzen die Forscher allerdings sehr unterschiedlich ein. Nur wenn Leben lange genug existiert, kann es Intelligenz hervorbringen, sind die meisten Wissenschaftler überzeugt. Dazu muss ein Planet über lange Zeit (für eine Entwicklung wie auf der Erde sind etwa vier Milliarden Jahre erforderlich) eine nahezu konstante Wärmezufuhr durch den Zentralstern erfahren und vor kosmischen Katastrophen – z. B. den Einschlägen schwerer Asteroiden oder Kometen – geschützt sein. (Nicht jedes Planetensystem enthält z. B. einen massereichen Gasriesen wie Jupiter, der aufgrund seiner Gravitation fast alle gefährlichen planetaren Kleinkörper einfängt.)

Entscheidend dafür ist auch die Lage eines Planeten im galaktischen Lebensgürtel, wie man das Gebiet mit der höchsten Wahrscheinlichkeit für langfristig lebensfreundliche Bedingungen in einer Galaxie bezeichnet. Meist handelt es sich dabei um die Außenbezirke großer älterer Galaxien. Kugelsternhaufen, das galaktische Zentralgebiet und die Randbezirke einer Galaxie weisen indes höchstens geringe Wahrscheinlichkeiten für die Entwicklung intelligenten Lebens auf. Allerdings verändert sich der galaktische Lebensgürtel im Lauf der Zeit.

Die Besonderheiten unseres Sonnensystems zeigen außerdem, wie viele Zufälle im Spiel gewesen sein müssen, um schließlich den heutigen Menschen hervorzubringen. Das Hauptproblem für die Entstehung intelligenten Lebens scheinen die sog. „kritischen Evolutionsschritte“ zu sein. Wie viele es davon gibt, ist allerdings umstritten. Auf den ersten Blick sind es wohl mindestens fünf, manche Biologen führen mehrere Dutzend an.

Als kritischer Schritt wird beispielsweise der Übergang von unbelebter Materie zu den ersten Organismen angeführt, als ein anderer die Erfindung der Fotosynthese. Ein dritter wichtiger Schritt war wohl die Entstehung der Vielzelligkeit. Immerhin hatten drei Milliarden Jahre lang ausschließlich Einzeller die Erde bevölkert. Auch der Übergang von höher entwickelten Lebensformen zu intelligenten wird keinesfalls als selbstverständlich angesehen. Gemäß dem Evolutionsbiologen Stephen Jay Gould gibt es in der Natur nicht nur keine eingebaute Entwicklungsrichtung zu größerer Komplexität, sondern erst recht keine zu Intelligenz.

Die Evolution sei einzig und allein vom Überleben der Arten bestimmt, meinte auch Stephen Hawking, und es sei absolut nicht klar, dass Intelligenz ein Vorteil für das Überleben darstelle. In diesem Sinne schreiben Dirk Schulze-Makuch und William Baines in ihrem Buch „Das lebendige Universum“, Intelligenz sei sogar instinktiven Reflexen hinsichtlich Schnelligkeit und Zuverlässigkeit unterlegen. Zudem verschlängen komplexe Nervensysteme viele Ressourcen, so dass sich die Frage stellt, ob sich ein so hoher Preis lohne.

Allerdings handelt es sich bei fast allen wichtigen Entwicklungsschritten des Lebens um Viel-Wege-Schritte, d. h. die meisten von ihnen ließen sich vermutlich auf vielerlei Weise realisieren. So auch die Entstehung von Leben, die Fähigkeit, Sonnenlicht einzufangen und seine Energie zu nutzen, oder die Entstehung höherer Zellen (Eukaryoten). Lediglich der Übergang zu einer technologisch fortgeschrittenen Intelligenz wird von manchen Forschern als besonders kritischer Punkt gesehen.

Selbst wenn es also in großer Zahl Orte in unserer Galaxis gibt, die ähnlich angenehme Bedingungen bieten wie unser Heimatplanet, muss die biologische Entwicklung nicht zwangsläufig stets zu intelligenten Wesen oder gar zu technologisch hochentwickelten Kulturen führen. Eine flächendeckende Besiedlung der Galaxis durch intelligente Zivilisationen erscheint tatsächlich eher unwahrscheinlich. Zudem spielt auch die Überlebensdauer einer Zivilisation eine wichtige Rolle. Verringert man dann z. B. die Anzahl der nutzbaren Planeten und geht von Spezies aus, die nur etwa 100 000 Jahre bestehen, erhält man eine sehr leere Galaxie.

Nach den neuesten Erkenntnissen gibt es heute bestenfalls nur ganz wenige intelligente Zivilisationen in unserer Galaxie – zumindest zur Zeit. Es könnte sogar sein, dass wir gerade jetzt in unserer Heimatgalaxie alleine sind. Die Wahrscheinlichkeit, außerirdisches Leben zu finden, scheint derzeit daher sehr gering.

Suche nach der Nadel im Heuhaufen

Wenn aber tatsächlich irgendwo intelligentes Leben existiert, sollte es nach Meinung vieler Forscher möglich sein, Kontakt aufzunehmen. Als Verständigungsgrundlage sollte die Naturwissenschaft dienen, die wir „entwickelt“ oder besser gesagt „gefunden“ haben. Es gibt gute Gründe zur Annahme, dass die physikalischen Gesetze (Naturgesetze) universell sind, d. h. auch ohne uns herrschen. Auf dieser Grundlage könnten auch außerirdische Intelligenzen versuchen, mit uns in Kontakt zu kommen.

Schon seit etwa 100 Jahren gibt es Bestrebungen, Signale aufzufangen, die technologischen Ursprungs ein könnten und sich nicht durch natürliche astrophysikalische Prozesse erklären lassen. Es müsste ein Signal sein, das so fremdartig ist, dass es künstlich sein muss, sagen die Wissenschaftler. So wie das berühmt gewordene Wow-Signal, das 1977 auftauchte. Der Name stammt von einer handschriftlichen Notiz auf einem Messprotokoll, nachdem ein Astronom für wenige Sekunden ein unerwartet starkes Signal im Sternbild Schütze registriert hatte, das aber von anderen Radioteleskopen nicht bestätigt werden konnte. Es wurde auch nie wieder empfangen und ist bis heute ungeklärt. Höchstwahrscheinlich hatte das Signal eine natürliche Ursache.

Das Problem bei der Suche ist die fast unerschöpfliche Vielfalt möglicher Wellenlängen, Polarisationen, Zeittakte und Kodierungen. Aus Gründen der Ökonomie ist zu erwarten, dass die Art von Signal, die ein Außerirdischer aussenden würde, in mindestens zwei Teilen ankommt: Als Richtstrahl, der unsere Aufmerksamkeit erregen soll, sowie als zweites Signal, das die eigentliche Information, die übermittelt werden soll, enthält. Diese beiden Arten von Signalen stellen ganz unterschiedliche Anforderungen an die Frequenz, auf der sie gesendet werden. Um auf größtmögliche Entfernung Aufmerksamkeit zu erregen, muss die ganze Kraft des Senders in einer einzigen Wellenlänge gebündelt werden, der sich vom kosmischen Hintergrund abhebt. Wenn man dagegen Information sendet, kann man umso mehr davon ausstrahlen, je breiter das Spektrum der Frequenzen ist, auf dem man senden kann.

Bezüglich des Richtstrahls konzentrierte sich die Fachwelt zunächst vor allem auf die Radiowellen-Emission des Wasserstoffs. Der Wasserstoff ist das einfachste und am häufigsten vorkommende Atom des Universums. Sein Signal ist so einmalig wie eine bestimmte Farbe des Lichts. Man nimmt an, dass auch die Außerirdischen vermutlich Radiosignale auf der Wellenlänge des am meisten verbreiteten Signals im All nutzen würden, wenn sie sich mit uns oder anderen aufstrebenden Gesellschaften in Verbindung setzen wollten. Die ankommenden Signale wären aber auf jeden Fall relativ schwach, so dass unsere Teleskope wohl eine sehr hohe Auflösung haben müssen, um den Richtstrahl zu empfangen.

Leider dauert es bedeutend länger, die Frequenzen in kleinen Schritten abzusuchen, als in einem Rutsch. Daher gibt es zwei gegenläufige Strategien: Eine gezielte Suche mit hoher Empfindlichkeit bei nahen Sternen oder eine weniger empfindliche Durchmusterung von großen Himmelsarealen mit vielen Sternen. Eine Kompromisslösung ist die Suche in dichten Sternfeldern, d. h. in speziellen Bereichen der galaktischen Ebene, Sternhaufen und benachbarten Galaxien. Mit 100 sorgfältig ausgesuchten Zielregionen lassen sich Millionen von Sternen in der Milchstraße und Milliarden in anderen Galaxien sehr effektiv durchmustern.

1992 begann das Projekt SETI (Search for Extraterrestric Intelligence), von der NASA initiiert, heute privat finanziert, das anfangs vor allem auf den Frequenzbereichen von Wasserstoff und dem Hydroxylradikal (OH) nach Radiosignalen fahndete. Die SETI-Programme haben bisher tatsächlich einige verdächtige Signale registriert, die bekannten Rausch- und Störungsquellen überhaupt nicht ähneln und sich auch sonst nicht erklären lassen. Aber keines von ihnen wiederholte sich. Ob diese Radiosignale terrestrischen oder extraterrestrischen Ursprungs waren, weiß niemand. Vermutlich wurde aber der ein oder andere Fehlalarm durch regelmäßige Signale von Quasaren oder vorbei fliegenden Flugzeugen ausgelöst.

Die Suche nach Außerirdischen gleicht jedenfalls der nach der Nadel im Heuhaufen. Das untersuchte Frequenzband ist bisher einfach viel zu schmal, beklagen viele Forscher. Der Anteil der möglichen Signale oder Signalquellen, den Menschen bisher unter die Lupe genommen haben, entspricht etwa einer Badewanne im Vergleich zum Ozean. Es wäre unter diesen Umständen ein enormer Zufall gewesen, wenn wir bereits jetzt auf eine außerirdische Intelligenz gestoßen wären. Um die Wahrscheinlichkeit eines Treffers zu erhöhen, ist es sinnvoll, neben Radiowellen vermehrt andere Bereiche des elektromagnetischen Spektrums zu durchsuchen, in erster Linie im Infrarotbereich. Daher sucht SETI heute auch in anderen Frequenzbereichen.

Seit 2017 betreibt das SETI-Institut das Allen Telescope Array (ATA), wo 42 Antennen im Frequenzbereich zwischen 0,5 und 11,2 Gigahertz nach Signalen suchen. Das Observatorium stellt mit Sensitivität, Beobachtungszeit und -volumen alle bisherigen Projekte weit in den Schatten. Geplant ist, nach und nach bis schließlich 350 Antennen in einem Abstand von 900 Metern zusammenzuschalten, die damit eins der besten Radioteleskope der Welt bilden würden.

Die Jagd nach potentiellen extraterrestrischen Radiobotschaften läuft heute so effektiv und effizient wie nie zuvor. Trotzdem bleibt die Chance sehr gering, eine gezielt an uns gerichtete außerirdische Botschaft aufzufangen. Denn dazu müsste ein Teleskop genau zum richtigen Zeitpunkt die richtige Raumregion auf der richtigen Wellenlänge „abhören“. Selbst ein echter Treffer würde lediglich wie ein kurzes unmerkliches Flackern erscheinen. Mögliche Signale sind auch deshalb schwer zu erkennen und zu deuten, weil die Extraterrestrier nicht auf den Frequenzen senden, die wir von ihnen erwarten, oder weil sie nur sporadisch senden.

Der amerikanische Physiker Paul LaViolette argumentiert, dass technisch hoch entwickelte Außerirdische z. B. in der Lage sein könnten, die Abstrahlung von Pulsaren zu fokussieren. Wir hätten dann ein Signal vor Augen und würden es einem natürlichen Ursprung zuordnen.

Für manche gleicht daher SETI einem Blinden, der in einem dunklen Raum nach einer schwarzen Katze sucht, die es vielleicht gar nicht gibt.

[Es ist zwar leichter zu empfangen als zu senden, aber trotzdem wurde bereits 1974 eine erste Botschaft von dem damals größten Teleskop der Welt in Arecibo, an der Nordküste Puerto Ricos, aus ins All geschickt: Ein Radiostrahl von beispielloser Leistung, kurzfristig über 20 Terawatt (1 Terawatt = 1 Billion Watt). Das Signal, zusammengesetzt aus einer Sequenz von 1679 binären Einsen und Nullen, wurde am 16.11.74 knapp drei Minuten auf der Frequenz 2380 Megahertz bei einer Bandbreite von 10 Hertz ausgesendet – ein minutenlanger Fluss von binären Informationen. Würde die Nachricht am Zielort dekodiert, gäbe das entstehende Bild Auskunft über den Sender und seinen Standort: Atome, den Menschen, die Erde und das Teleskop. Alles ganz logisch und direkt – aber man muss den Schlüssel dazu kennen.

Dieses Signal wurde in das Herz eines Kugelsternhaufens (M13) ausgestrahlt, einer Ansammlung von 300 000 Sternen im Sternbild Herkules, rund 25 000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Es war wohl eher ein symbolischer Versuch, denn selbst mit Lichtgeschwindigkeit erreicht die Information den Zielort erst in 25 000 Jahren!]

REM

Naturwissenschaft, Philosophie und Religion liefern Deutungsversuche unseres Universums und seines Anfangs In der Wissenschaft war bis vor etwa 100 Jahren das vorherrschende Bild des Universums das einer Inselgalaxie, die eingebettet ist in einen weitgehend leeren Raum. Der russische Mathematiker und Physiker Alexander Friedmann hatte schon 1922 erkannt, dass ein gleichförmiges Universum nach den Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie Albert Einsteins instabil wäre: Die kleinste Störung würde es expandieren oder kontrahieren lassen. Nachdem Vesto Slipher schon 1923 auf den Befund gestoßen war, dass sich fast alle Spiralgalaxien von uns fortbewegen, das All sich also offensichtlich ausdehnt, stellte der belgische Physiker und Astronom Georges Edouard Lemaitre 1927 die Vermutung auf, dass die Expansion des Universums zu einem äußerst dichten Zustand zurückverfolgt werden könne. Aus diesem uranfänglichen „Super-Atom“, wie er es nannte – unvorstellbar klein, unvorstellbar dicht, unvorstellbar heiß, mit einem unendlich stark gekrümmten Raum -, sei das Weltall hervorgegangen.

Zu dieser Vorstellung war bis in die Sechziger Jahre des vergangenen Jahrhunderts ein ewiges statisches Universum die bedeutendste Alternative. Sie besagt, dass es trotz steigender Expansion im Durchschnitt unveränderlich sei und weder Anfang noch Ende habe. Das Absinken der Massedichte aufgrund der Expansion werde ausgeglichen durch fortwährende Entstehung neuer Materie im intergalaktischen Raum (dem leeren Raum zwischen den Galaxien). Allerdings konnte diese sogenannte Steady-State-Theorie zwei fundamentale Beobachtungen nicht erklären: Den Anteil des Heliums im Universum und die kosmische Hintergrundstrahlung. Außerdem sollten nach ihr nahe Ansammlungen von Galaxien im statistischen Mittel genau so aussehen, wie weit entfernte, was nach den astronomischen Beobachtungen nicht der Fall ist. Daher war die Theorie nicht mehr haltbar.

Urknall-Theorie

Nach der Urknalltheorie hat sich die kosmische Materie und Strahlung aus einem nahezu strukturlosen, heißen und dichten Frühzustand in einer explosionsartigen schnellen Ausdehnung zu dem komplexen Universum entwickelt, das wir heute beobachten. Ironischerweise stammt der Ausdruck „Urknall“ („Big Bang“) für den Beginn des Universums wohl von einem der wichtigsten Vertreter und energischsten Verfechter der Steady-State-Hypothese, dem britischen Physiker Fred Hoyle, der den Ausdruck gebrauchte, um in BBC-Rundfunkvorträgen die damit verbundene Theorie lächerlich zu machen.

Der Urknall hat sicher nichts mit einem lauten Knall zu tun; er vollzog sich in absoluter Stille, denn es gab damals keine Atmosphäre, keine Schallwellen, keine Ohren. Er gleicht auch nicht einer Explosion, die von einem Punkt im Raum, einem Explosionszentrum, ausgeht. Es existierte kein bestehender Raum, in den hinein sich das Universum ausgedehnt haben könnte – es war eine Ausdehnung des Raumes selbst.

An der Urknall-Theorie gibt es zurzeit keine grundsätzlichen Zweifel. Sie geht auf astronomische Beobachtungen zurück und wird von einer Fülle von Indizien gestützt. Allerdings sind manche Aspekte noch ungelöst. Trotz dieser Probleme muss sie aber nach den heutigen Einsichten als gesichert betrachtet werden. Jede neue Theorie wird auf ihr aufbauen müssen. Die Wissenschaft hat eine ganze Reihe von Modellen zur Urknall-Theorie entwickelt , die mit den Messungen im Einklang sind. Im Sinne einiger typischer Eigenschaften , die die meisten dieser Modelle gemeinsam haben, sprechen die Astronomen von einem „Standard-Urknallmodell“.

Zum Zeitpunkt des Urknalls hatte das Universums die Struktur einer Energieblase – ein Punkt, unvorstellbar klein, mit unendlich hoher Dichte und unendlich hoher Temperatur. Die Raumzeitkrümmung war unendlich groß, Raum und Zeit existierten nicht, Zukunft und Vergangenheit waren ununterscheidbar. An diesem Punkt bricht die Physik der Allgemeinen Relativitätstheorie zusammen, d. h. die klassischen physikalischen Gesetze versagen, sie machen keine sinnvollen Aussagen mehr und verlieren ihre Gültigkeit.

Immer dann, wenn irgendein Wert unendlich, also nicht mehr mit Gleichungen handhabbar wird – eine mathematische Ausnahmesituation -, spricht man von einer Singularität. Was diesem mathematischen Artefakt Singularität in der Realität entspricht, weiß allerdings niemand. Die Urknall-Singularität erklärt nichts, sondern bedeutet das Ende aller Erklärungen: Es macht keinen Sinn, physikalische Größen als unendlich aufzufassen. Daher sind Singularitäten Mathematikern und Physikern äußerst unsympathisch. Die meisten Wissenschaftler halten sie für eine Grenzüberschreitung der spekulativen Vernunft.

Kaum noch jemand glaubt heute, dass es wirklich eine Singularität am Anfang des Universums gab. Auch wenn das Urknall-Modell im Einklang mit den Beobachtungen steht, sei die relativistische Beschreibung in einer wesentlichen Weise ohne Zweifel unvollständig. Ob der Urknall der Anfang aller Dinge war, lässt sich erst klären, wenn man herausfindet, was ihn verursacht hat. Also muss jede Theorie, die den Ursprung des Alls erklären will, ein Gesetz enthalten, aus dem sich die Anfangsbedingungen selbst herleiten lassen. Die Singularität muss demnach durch eine realistische physikalische Beschreibung überwunden werden. Sie zu finden und zu formulieren, gehört heute zu den größten Herausforderungen der Kosmologie und Theoretischen Physik.

Wie eine Singularität als Artefakt einer unzureichenden Theorie entstehen und durch eine leistungsfähigere Theorie überwunden werden kann, illustriert folgende Analogie: Trifft Sonnenlicht auf eine Glaslinse, werden die parallel einfallenden Strahlen darin gebündelt und im Brennpunkt hinter ihr fokussiert. Das lässt sich gut mit Hilfe der Strahlungsoptik beschreiben. Allerdings müsste dabei die Energiedichte im Brennpunkt unendlich groß sein – er ist in der Strahlungsoptik eine Singularität. Tatsächlich kann es dort so heiß werden, dass sich damit ein Feuer entfachen lässt; doch zu einem unendlichen Temperaturanstieg kommt es nicht. Die Strahlungsoptik verliert also hier ihre Gültigkeit. Betrachtet man Licht als ein Wellenphänomen, kann man die Vorgänge auch mit der Wellenoptik beschreiben. Damit lässt sich sogar berechnen, was mit dem Licht jenseits des Brennpunkts geschieht – wie es auseinander läuft und vielleicht auf eine neue Linse trifft.

Ganz ähnlich könnte es auch mit dem Urknall sein, spekulieren theoretische Physiker. Die Beziehung zwischen Strahlenoptik und Wellenoptik ist nämlich vergleichbar mit der Beziehung zwischen klassischer Physik – der Physik Newtons und Einsteins – und der Quantenphysik. Denn immer, wenn es um mikroskopische Größenskalen und extrem hohe Energien geht, kommen Quanteneffekte ins Spiel, die die Unendlichkeiten zähmen können. Die Urknall-Theorie muss also in der Sprache der Quantentheorie formuliert werden.

Quanteneffekte

Die systematische Anwendung der Quantenphysik auf die Kosmologie, also auf das Universum als Ganzes, die sogenannte Quantenkosmologie, hat zu neuen Einsichten über den Anfang des Universums geführt. 1973 schlug der amerikanische Physiker Edward Tyron im Rahmen der Quantenkosmologie vor, dass unser Universum einfach eine (wenn auch langlebige) Quantenfluktuation des Vakuums ist.

Wir wissen heute, dass das Vakuum nicht vollständig leer ist. In Laborexperimenten wurde zweifelsfrei nachgewiesen, dass selbst das perfekteste Vakuum von virtuellen Teilchen wimmelt, die spontan entstehen und sofort wieder verschwinden. Der Grund sind Energiefelder, die den leeren Raum durchziehen. Ist genügend Energie vorhanden, können virtuelle Teilchen des Vakuums auch zu realen Teilchen werden: Potenzialität kann in der Quantenphysik zu Realität werden.

Schießt man im Experiment Elektronen und Positronen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit aufeinander, vernichten sie sich gegenseitig, und es entsteht ein Raumgebiet, in dem viel Energie konzentriert ist. Die aus der Vernichtung der Elektron-Positron-Paare stammende Energie ermöglicht es den Teilchen des Vakuums, zu realen Teilchen zu werden. So tauchen plötzlich ein Proton, ein Anti-Proton, zwei Photonen und weitere Teilchen auf.

Ein ähnlicher Effekt könnte beim Urknall eine Rolle gespielt haben. Wie Teilchen, können durch massive Fluktuationen auch Energieblasen im Vakuum entstehen – und wieder verschwinden. (Nach der Quantentheorie können sich große Energiemengen auf ein kleines Volumen konzentrieren, wenn nur die Zeit entsprechend kurz ist.) Möglicherweise können diese Blasen – unter besonderen Umständen – aber auch erhalten bleiben und real werden. So könnte unser Universum auf eine „natürliche“ Weise hervorgebracht worden sein. Die Welt wäre nicht aus dem Nichts (ex nihilo), sondern im Nichts (in nihilo) entstanden!

Der englische Mathematiker und theoretische Physiker Roger Penrose (*1931) arbeitete 2012 das Modell der Konformen Zyklischen Kosmologie aus. Er hatte in den 1950er Jahren das nach ihm benannte Penrose-Dreieck geschaffen, eine real unmögliche Figur, die in der Kunst berühmt wurde. In seiner Kosmologie birgt ein sich selbst entleerendes und schließlich sogar seiner Zeit beraubendes Universum aufgrund von Quantenprozessen auch die Möglichkeit einer Wiedergeburt der Zeit in sich. Unser Urknall wäre in diesem Fall keine Schöpfung aus dem Nichts, sondern dem Ende einer früheren Epoche entsprungen. Das alles hört sich verwirrend, ja paradox an. Die Konforme Zyklische Kosmologie ist zunächst einfach nur ein Weltmodell mehr im Potpourrie der konkurrierenden Hypothesen.

Quantengravitation

Ohne eine Quantisierung der Gravitation, also eine quantentheoretische Erklärung der Schwerkraft, wird man die Vorgänge während des Urknalls wohl nicht berechnen können. Daher scheint eine Theorie der Quantengravitation, die Allgemeine Relativitätstheorie und Quantentheorie miteinander verbindet, für ein Verständnis des Urknalls unerlässlich zu sein. Sie wäre in der Lage, die Singularität zu eliminieren, ist aber derzeit noch in weiter Ferne. Trotzdem haben Kosmologen schon verschiedene Ansätze und konkurrierende Modelle einer Quantengravitation entworfen, die eine Erklärung des Urknalls liefern können. Solche Spekulationen über den Anfang des Universums sollte man wie eine Art Experiment sehen: Die Physiker probieren aus, wie die verschiedenen Ansätze mit dem Modell des Universums in Einklang gebracht werden können. Die einzelnen Annahmen müssen dann gedanklich durchgespielt und getestet werden. Zwei solcher Modelle sollen hier kurz dargestellt werden:

Stringtheorie

Nach Meinung vieler theoretischer Physiker ist die Stringtheorie eine der besten Aspiranten auf eine Theorie der Quantengravitation. Sie liefert gleich mehrere Szenarien für den Beginn des Universums, die es ermöglichen, die ominöse Anfangssingularität des Weltalls mit ihrer physikalisch unrealistischen – nämlich unendlichen – Krümmung, Temperatur und Energiedichte zu vermeiden. Danach könnte das Universum anfangs fast leer gewesen sein und sich allmählich bis zum Urknall verdichtet haben. Oder es könnte einen Zyklus von Entstehen und Vergehen durchlaufen haben – der Umkehrmoment wäre dann ein Urknall. In allen Fällen hätte die Zeit weder Anfang noch Ende. Das ekpyrotische Modell (von Ekpyrose, einem Begriff der antiken Stoiker: „Entstehung aus Feuer“) geht sogar davon aus, dass viele Universen in einem höherdimensionalen Raum herumtreiben. Kollidieren zwei, kommt es zu einem Urknall.

Auf den ersten Blick wirken die Szenarios eher wie Metaphysik – interessante Ideen, die sich empirisch weder beweisen noch widerlegen lassen. Die Modelle der Stringtheorie leiden daran, dass es keine Rechnung gibt, welche die Zeit vor dem Urknall mit der danach konsistent verbindet. Das liegt daran, dass ihre Gleichungen eine kontinuierliche Raumzeit voraussetzen, doch diese bricht bekanntlich beim Urknall zusammen. Die String-Modelle lösen also die Singularität selten ganz auf; in der Regel brauchen sie zusätzliche Annahmen über die Vorgänge an diesem heiklen Punkt. Ein weiterer Grund zur Skepsis sind für viele Kosmologen unbewiesene Grundannahmen der Stringtheorie selbst, etwa über die Existenz von zusätzlichen Raumdimensionen, für die es derzeit keinerlei experimentelle Hinweise gibt. Immerhin versprechen die Modelle Lösungen für die kosmologischen Probleme.

Schleifen-Quantengravitation

In der Schleifen-Quantengravitation sind Raum und Zeit nicht kontinuierlich fließend wie in der Relativitätstheorie und der Quantentheorie, sondern der Raum ist ein submikroskopisches Gewebe winziger eindimensionaler Quantenfäden (Spin-Netzwerk) und die Zeit ist getaktet, läuft also, mikroskopisch betrachtet, gleichsam schrittweise ab. Das Gewebe ist so fein, dass es uns wie ein Kontinuum erscheint. Unter extremen Bedingungen wie beim Urknall zerreißt das Gewebe, wir können es dann nicht mehr als Kontinuum beschreiben, sondern müssen das Schicksal einzelner Quantenfäden berechnen.

Wenn die Annahmen korrekt sind, stürzte also ein Vorläufer-Universum in sich zusammen. Als es die maximal zulässige Dichte (entsprechend der Größe der Quantenfäden) erreichte, explodierte es wieder. Der Umschwung, „Big Bounce“ genannt, erfolgte, weil die Schwerkraft unter diesen Extrembedingungen repulsiv, also abstoßend wirkte. Die Raumzeit wäre also im dichtestmöglichen Zustand gleichsam zurückgeprallt – wie ein Ball, der gegen eine Wand geschleudert wurde, und hätte die Expansion unseres Universums in Gang gesetzt. Was genau dabei geschah, bleibt allerdings unklar. In jedem Fall hätte sich die Zeit fortgesetzt.

Es gibt eine Analogie zum Lebensende massereicher Sterne. Haben diese ihren nuklearen Brennstoff verbrannt, kollabieren sie aufgrund der Gravitationskraft. Der klassischen Physik nach würde sich der Kollaps fortsetzen, bis der gesamte Stern auf ein winziges Volumen zusammengepresst wäre. Dazu kommt es jedoch nicht, weil die Quanteneigenschaften der Materie (Pauli-Prinzip) bedeutsam werden und den Kollaps aufhalten.

Die Schleifen-Quantengravitation strapaziert (wie auch die Stringtheorie) das Vorstellungsvermögen des Alltagsverstands extrem. Ihre kosmologische Anwendung hat sich aber als ein hochentwickeltes physikalisches Werkzeug erwiesen, um die schmerzliche Lücke in der Allgemeinen Relativitätstheorie zu schließen und die Singularität zu eliminieren. Das Modell hat viele Vorteile: Abgesehen von der Quantengeometrie mit ihren neuen physikalischen Prinzipien (u. a. bestimmte Abänderungen sowohl in der Relativitäts- wie auch in der Quantentheorie, um diese zu vereinen) werden keine neuen Annahmen benötigt – etwa exotische Materie oder spezielle Anfangsbedingungen. Die Entwicklung ist deterministisch und eindeutig, mögliche Schwankungen sind mathematisch unter Kontrolle. Auch ist klar definiert, inwiefern und wann das Universum mit Relativitäts- und Quantentheorie beschrieben werden kann – nämlich bis dicht an den Urknall. Die Inflation – das jähe , exponentielle Aufbäumen kurz nach dem Urknall -, das den üblichen Modellen eher ad hoc hinzugefügt wird, um diese den Beobachtungen anzupassen, folgt ganz natürlich aus der Beschaffenheit der Raumzeit.

Freilich sind zahlreiche Details noch ungeklärt Und leider sind die Gleichungen der Schleifen-Quantentheorie höchst kompliziert. Wer daraus zu physikalischen Erkenntnissen kommen will, muss – zum Teil drastisch – vereinfachen. Es konnte auch noch nicht gezeigt werden, inwieweit manche grundlegende Vereinfachungen des Modells tatsächlich zulässig sind. Leider ist zu erwarten, dass charakteristische Effekte erst bei experimentell unerreichbar hohen Energien und kurzen Entfernungen wichtig werden. Deshalb bleibt nur der Ausweg, das Universum selbst als Labor zu betrachten und Vorhersagen mit kosmologischen Beobachtungen zu konfrontieren.

Die Urknall-Theorie heute

Die klassische Urknall-Theorie beschreibt also eigentlich nicht die Entstehung der Welt, sondern nur ihre Entwicklung. Es wird nichts darüber gesagt, ob alles mit dem Urknall begann oder etwas vorher geschah. Der Urknall selbst ist ein Horizont. Er bildet die Grenze zu einem Bereich, über den wir nichts wissen. Aber es ist wie beim Horizont am Meer: Keiner würde behaupten, dass das Wasser am Horizont aufhört, weil man es nicht mehr sehen kann. In dem Buch „Der Wille zur Macht“, nach seinem Tod erstmals 1901 veröffentlicht, schreibt der deutsche Philosoph Friedrich Nietzsche, es habe die Welt schon immer gegeben und sie werde für immer existieren.

In der Quantenkosmologie sind (siehe oben) Modelle wieder in Mode gekommen, nach denen sich das Universum in einer unendlichen Folge von Zyklen immer wieder neu zusammenfügt. Eine „Ewige Wiederkehr“ spielt auch in vielen Naturauffassungen und Religionen eine zentrale Rolle. Darin kennt das Denken keine lineare, einmalig ablaufende Zeit; ihre Weltbilder sind zyklisch angelegt, gehen also von einer ewigen Dauer der Welt aus. Das indische Rad der Wiederkehr ist wohl das bekannteste Symbol für die Abfolge von Zeitaltern, Symbol für den ewigen Lauf der Welt, ohne Anfang und Ende. Dieses Gedankengut mag ein Überbleibsel einer gemeinsamen Ur-Religion sein. Offenbar sind die immer wiederkehrenden Jahreszeiten das Grundmuster für die Vorstellung von einem dementsprechenden kosmologischen Ablauf.

Der Urknall könnte also eine Brücke zwischen einem kontrahierenden Vorgänger-Universum und unserem expandierenden All gewesen sein. Ob beim Zurückprall (Bounce) gleichsam zwei zeitlich gegenläufige Universen miteinander kollidierten oder das Vorläufer-Universum seine Zeitrichtung wechselte und zu unserem wurde, lässt sich schwer nachweisen. Theoretisch könnte es aber im All sogar noch Spuren des Vorgänger-Universums geben – eingraviert beispielsweise in den Gravitationswellen-Hintergrund oder, indirekt, im Temperaturverteilungsmuster der Hintergrundstrahlung. Das endgültige „Machtwort“ zur Entstehung unseres Universums ist jedenfalls noch lange nicht gesprochen.

Kosmologische Modelle setzen den Zeitpunkt der Entstehung unseres Universums 10^-43 Sekunden (ein Hundertmillionstel eines Billionstel eines Billionstel des Billionstel einer Sekunde) nach dem Urknall an. Damit endete die sogenannte Planck-Ära und die heutigen Gesetze der Physik traten in Kraft. Die Energieblase dehnte sich aus – und die klassische Raumzeit entstand. Der Raum expandierte in alle Richtungen, wobei er gleichsam innerlich wuchs (wie eine Luftballonhülle). Kosmische Maßbänder würden sich demnach über Millionen Lichtjahre hinweg wie Gummibänder gedehnt haben. So ging aus einem winzigen Raumgebiet das gesamte von uns beobachtbare Universum hervor.

Fazit

Quantengravitation, Stringtheorie, Universen mit zusätzlichen Raumdimensionen, Multiversen – nichts garantiert, dass diese Hypothesen die Welt korrekt beschreiben; sie besitzen keinerlei experimentelle Absicherung, und kein Mensch würde es wagen, auf die Korrektheit ihrer Vorhersagen zu setzen. Und dennoch arbeiten seit Jahrzehnten Tausende von Forschern an solchen spekulativen Konstruktionen. Die wissenschaftlichen Hypothesen sind trotzdem legitim. Sie sind gewiss spekulativ, aber die Theoretiker haben nichts Besseres, um die Welt auch jenseits dessen zu begreifen, was wir gerade wissen. Doch auch die heute etablierten Theorien waren einst einmal spekulativ und ungesichert!

Die moderne Physik ist diejenige wissenschaftliche Disziplin, die das Weltbild wieder für Geheimnisse geöffnet hat – eine Metaphysik im buchstäblichen Sinn. Der britische Physiker Paul Davies hält die modernen Naturwissenschaften für nichts Geringeres als die Fortsetzung der Metaphysik mit anderen Mitteln. Ihr Vorteil gegenüber allen anderen Arten, sich der Wirklichkeit zu nähern, ist aber, dass Wissenschaft über ihre eigenen Prämissen reflektieren und sie nötigenfalls korrigieren kann. In dem Sinne haben Quantenwissenschaftler, also analytisch geschulte Naturwissenschaftler, und Philosophen von östlichen Weisheitslehren eine gemeinsame Geisteshaltung: Staunende Demut gegenüber den Geheimnissen des Universums und die Bereitschaft, eigene Gewissheiten auf die Probe zu stellen und Dingen auf den Grund zu gehen. So empfahl auch Buddha für den langen Weg zur Erleuchtung, vermeintliche Gewissheiten immer wieder zu prüfen und Dogmen in Frage zu stellen.

REM

Religion ist ein ebenso zeitloser wie universeller Bestandteil menschlicher Kulturen. Zwar existiert keine allgemein akzeptierte Definition von Religion, aber es gibt einige Merkmale, die heute als charakteristisch für jede Religion postuliert werden: Da ist zunächst der Glaube an eine oder mehrere außer- bzw. überirdische Mächte: Seelen, Ahnen, Geister oder Götter. Zur Religion gehören auch Erlebnisse des Einswerden mit diesen und dem ganzen Universum, die Erfahrung des „Heiligen“ und ein Gefühl der Abhängigkeit. Durch Mythen und Offenbarungen wird die Welt erklärt, ihr Anfang und Ende, eventuell verbunden mit einem Heils- und Erlösungsversprechen.

Eine Religion gibt der Welt und dem Leben einen Sinn. Die Gläubigen leben in einer Gemeinschaft mit einer Ordnung aus Ge- und Verboten, die transzendent begründet ist. Gemeinsame Rituale, z. B. zur Verehrung der überirdischen Mächte oder zur Abwendung von Bedrohungen, verbinden sozial und emotional.

Die Adaptationtheorie geht davon aus, dass die Fähigkeit zu spirituellem und religiösem Denken bis zu unseren steinzeitlichen Vorfahren zurückreicht und sich evolutionsbiologisch herleiten lässt. Selbst wenn Religion auch keinen direkten Vorteil in der Evolution besessen haben sollte, könnte sie dennoch ein evolutionäres „Nebenprodukt“ sein, sagen die Biologen: Ein Begleiteffekt kognitiver Fähigkeiten, die selbst das Ergebnis einer Anpassung sind.

Das Gehirn entwickelte sich im Laufe der Menschheitsgeschichte zu einem effektiven Organ zur Mustererkennung und Regelsuche. Es scheint ein typisches menschliches Verhalten und Ergebnis unserer biologischen Evolution zu sein, nach Sinn und Zweck von Vorgängen in der Natur und im Zusammenleben zu suchen und Regelmäßigkeiten und Zusammenhänge in der Umwelt zu erkennen – oder auch Erlebnissen erst einen Sinn zuzuschreiben. Amerikanische Psychologen sprechen vom „ontologischen Sehnen“, dem Verlangen, das grundlegende Wesen unserer Welt zu verstehen, anstatt es einfach auf sich beruhen zu lassen. Zufall erscheint uns oft als ungenügende Erklärung, lieber nehmen wir Zusammenhänge an, die es überhaupt nicht gibt.

Schon in der Frühzeit übertrugen unsere Vorfahren Gedanken und Gefühle auch auf nichtmenschliche Lebewesen, Gegenstände und Fantasiegebilde. Es ist anzunehmen, dass die Frühmenschen ihre gesamte Umwelt als beseelt betrachteten: Tiere und Pflanzen, vielleicht sogar den Fels, der ihnen den Feuerstein für Äxte, Messer und Pfeilspitzen lieferte. Die Wasser spendenden Quellen und bestimmte andere Plätze sahen sie von Geistern oder verstorbenen Ahnen bewohnt. Es waren die Bäume, die Gräser, die Tiere, die zu ihnen sprachen. In seinen Mythen fühlte sich der prähistorische Mensch als Teil der Natur, als verwandt mit allen ihren Geschöpfen. Die großen Ahnen, von denen die Mythen erzählen, haben immer die Gestalt von Tieren.

Allmählich gingen unsere Vorfahren dazu über, in sämtlichen Naturereignissen und anderen lebenswichtigen Phänomenen nach Erklärungen zu suchen. Offenbar war das menschliche Gehirn schon damals darauf angelegt, Vorgänge in der Umgebung sehr freigebig als absichtsvolle, gezielte Handlungen zu deuten. So interpretierten die Menschen schon bald alle Naturereignisse als absichtliche Aktionen unbekannter Mächte.

Die Jäger und Sammler brauchten aber noch keine sozialen Hierarchien, kein Oben und kein Unten. Wichtig waren für sie andere Dinge, etwa die Erfahrungen der Stammesmitglieder, die die besten Jagdtechniken und die Zugwege der Tierherden kannten und um die Geheimnisse der Natur wussten.

Um mit seiner Umwelt voller Gefahren und Ungewissheit, die ihn tief verunsicherte, fertig zu werden, brauchte der frühe Mensch offenbar auch die Magie. Durch Rituale musste das übermächtige Tier, das die Sicherheit aller bedrohte, besänftigt werden. Die gemeinsamen rituellen Handlungen und Zeremonien stärkten den Zusammenhalt zwischen den nichtverwandten Individuen, die sich für die Jagd und Nachwuchspflege zusammengeschlossen hatten. Sie sorgten für die Stabilität der Gemeinschaft.

Ansätze aus der Evolutionsbiologie zeigen, dass religiöse Überzeugungen die Bereitschaft von Individuen fördern, sich bestimmten sozialen Normen zu unterwerfen. Nicht nur Kinder gehorchen besser, wenn überirdische Wesen im Spiel sind. Gemeinsamer Glauben belohnt die Mitglieder einer Gemeinschaft auch mit sozialer Sicherheit. Nur so lässt sich erklären, warum der Mensch in religiöse Praktiken so viel Zeit investierte, statt sich um Nahrungssuche oder Fortpflanzung zu kümmern.

Magie und Metaphysik erwiesen sich also als höchst nützlich im Kampf ums Überleben in einer feindlichen Umwelt mit ihren immer neuen Herausforderungen. Sie gaben aber nicht nur Halt, Schutz und Geborgenheit, sondern lieferten auch Antworten auf drängende Fragen. Die am Lagerfeuer erzählten Mythen erfüllten für den größten Teil der menschlichen Geschichte das Bedürfnis nach Erklärung der Welt. Die unverständlichen Phänomene des Lebens, die Welt und der eigene Platz darin wurden begreifbar. Das schuf Orientierung und minderte die kosmische und existenzielle Bedrohung. Das alltägliche Dasein konnte leichter bewältigt werden. Wir wissen heute, dass allein die Fähigkeit, an etwas zu glauben, sich, unabhängig von den Inhalten, als ein Erfolgsprinzip erweist, um das Leben zu meistern.

Die Mythen halfen auch, Leben und Tod zu begreifen. Die Sorge um die Toten stand vermutlich am Beginn der menschlichen Religiosität, meint die Religionswissenschaftlerin Ina Wunn. Die Menschen wollten nicht, dass der Leichnam von wilden Tieren weggezerrt, zerrissen und gefressen wurde. Es gibt Hinweise, dass z. B. Homo naledi, wohl eine ausgestorbene Nebenlinie des Menschen, die vor 335 000 bis 236 000 Jahren in Südafrika lebte, seine Toten im Rising-Star-Höhlensystem gezielt an schwer zugänglichen Orten deponierte. Anzeichen für ähnliches Verhalten gegenüber den Verstorbenen gibt es bei Homo heidelbergensis, einer späten Form von Homo erectus, die vor rund 600 000 bis 200 000 Jahren in Europa lebte. Gelegentlich gab er seinen Toten auch schon Gegenstände mit. In der Höhle Sima de los Huesos, in der spanischen Provinz Burgos, wurde ein 430 000 Jahre alter, aus wertvollem Material (rotem Quarzit) hergestellter Faustkeil gefunden, der offensichtlich der Bestattung eines Gruppenmitglieds beigegeben wurde.

Forscher haben weitere Hinweise gefunden, dass Faustkeile zur damaligen Zeit nicht nur als Gebrauchsgegenstände, sondern in besonderer Form auch als Statussymbole hergestellt wurden. So fand man auch in einem über 370 000 Jahre alten Lager nahe des heutigen Bilzingsleben einen besonders sorgfältig bearbeiteten Riesenfaustkeil, der wohl nur als Schaustück gedient haben konnte. Dazu gab es in dem Lager u. a. auch einen fast runden Platz, dicht mit Steinen und flachen Knochenstücken gepflastert, aber frei von jeglichen anderen alltäglichen Gegenständen. Er nahm im Alltagsleben der Gruppe offensichtlich eine herausragende Stellung ein und scheint eine besondere kulturelle Bedeutung gehabt zu haben. Manche Archäologen sprechen aufgrund von dort aufgefundenen Schädelfragmenten sogar von einem postmortalen Schädelkult (also einem Kult, in dem Schädel verstorbener Gruppenmitglieder eine Rolle spielten). Auch an anderen Orten aus der Zeit des Homo heidelbergensis wurden die Schädel von Verstorbenen an die Lagerplätze gebracht und dort eine Zeit lang aufbewahrt. (Einige Forscher glauben, dass man diese Teile nur vor Aasfressern schützen wollte.)

Die Hinweise auf religiöses Denken in dieser frühen Zeit sind aber noch sehr dürftig und auch nicht unumstritten. Manche Wissenschaftler sind der Meinung, dass religiöses Verhalten erst im Zuge des Anwachsens des Stirnhirns (des präfrontalen Kortex), also wohl erst bei Neandertaler und Homo sapiens, auftrat. Diese Hirnregion steht mit biografischen Erinnerungen, Vorausplanung, Abwägung und Impulskontrolle in Zusammenhang. Mit ihrer Ausbildung erwarb der Mensch die Fähigkeit, sein eigenes Leben zu reflektieren. Das warf dann auch die Frage nach dessen Ende auf. Wann die ungeheuerliche Erkenntnis von der Auslöschung der eigenen Existenz unsere Vorfahren zum ersten Mal traf, ist unbekannt.

Bestattungen

Der sicherste Hinweis für religiöses Denken und Handeln in der Vorzeit scheint in der Tatsache der Bestattung zu liegen. Die mit ihr verbundenen Tätigkeiten kann man im weitesten Sinn einem Ritual zuordnen. Ob man daraus direkt darauf schließen kann, dass schon über eine transzendente Welt und ein Weiterleben nach dem Tod nachgedacht wurde, muss offen bleiben. Doch wenn Verstorbene bestattet werden, liegt es nahe, dass man sich nicht nur darüber im Klaren ist, dass das Leben ein Ende hat und jeder einmal sterben muss.

Die frühgeschichtlichen Totenkulte legen jedenfalls die Vermutung nahe, dass die Begräbnisrituale den Tod erträglich machen sollten. Der Glaube an ein Weiterleben im Jenseits konnte dabei Trost spenden. Die Wissenschaftler sind sich einig, dass Leichname erst dann soziale Bedeutung gewinnen, wenn sie im Kontext von Weltbildern stehen, die keinen definierten Tod kennen. Wirklich stichhaltige Anzeichen für den Glauben an jenseitiges Leben gibt es aber eigentlich erst, als Tote mit Schmuck oder mit anderen Beigaben in ausgebauten Gräbern bestattet wurden.

Der Evolution blieb, um den Lebenswillen und die Erhaltung der Art zu garantieren, nach Meinung vieler Wissenschaftler nichts anderes übrig, als den Glauben an ein Weiterleben nach dem Tod zu erfinden. Er hat den Sinn, das Leben in vernünftiger Weise durchzubringen und nicht am Ende nachlässig zu werden. Nach Dürrenmatt hat der Mensch allein „aus Angst vor dem Tod das Jenseits erfunden“.

Möglicherweise haben die Neandertaler schon so etwas wie weltanschauliche oder religiöse Vorstellungen gehabt und sich bewusst mit dem Tod auseinandergesetzt. Nach Meinung mancher Forscher entwickelten sie schon vor 200 000 Jahren ein Mythensystem, basierend auf der Vorstellung von einem Leben nach dem Tod. Für zeremonielle Bestattungsriten oder Begräbniszeremonien gibt es aber für diese Zeit noch keine Beweise. Gesichert ist, dass in der mittleren Altsteinzeit vor mindestens 120 000 Jahren Homo sapiens und Neandertaler Fürsorge für ihre Toten zeigten und sie in rituellem Rahmen begruben. Zahl und Komplexität dieser ersten Grablegungen nahmen danach schnell zu.

Im westlichen Europa und im Nahen Osten wurden viele Neandertaler-Skelette unter Vertiefungen unter Abris (Felsüberhängen) oder in Höhlen gefunden – vielleicht am zeitweiligen Wohnplatz der Lebenden -, in denen die Verstorbenen beigesetzt worden waren. Die Toten lagen mit angewinkelten Armen und oft in markanter Hockstellung, also quasi in Schlafstellung, in den Gräbern, die meist in West-Ost-Richtung orientiert waren. Häufig sind regelrechte „Friedhöfe“ mit mehreren Gräbern wie unter dem Abri von La Ferrassie in der Dordogne (Frankreich). (Einige Wissenschaftler interpretieren diese Bestattungen auch lediglich als Markierung des Territoriums.)

Bei 15% aller Neandertalerausgrabungen wurden Grabbeigaben gefunden, z. B Geweihe, Steinwerkzeuge und Nahrungsgefäße. Einem zweijährigen Kind wurde ein kleiner, dreieckiger Feuerstein mit ins Grab gegeben, so platziert, dass er im Skelett an der Stelle des Herzens lag. In manchen Gräbern fand man viele Pollen von auffällig blühenden Pflanzen und Muschelschmuck. An vielen Fundstellen sind die Verstorbenen offenbar mit rotem Ocker bestreut, vielleicht ein Symbol für Blut oder Leben. Ob dies aber eine religiöse Bedeutung hatte, werden wir wohl nie wissen, zumal auch Gegenstände außerhalb der Gräber Ockerspuren zeigen. Häufig fand man isolierte Schädelteile. Denkbar ist, dass die Schädeldecke als Schöpfgerät oder Schale verwendet wurde, für viele Forscher ein Beleg für einen rituell-religiösen Schädelkult.

Im Nahen Osten finden sich auch die ersten Grabstätten des Homo sapiens, manche davon mit Grabbeigaben. Einige der ältesten von ihnen – aus der Qafzeh-Höhle nahe dem heutigen Nazareth – sind immerhin 100 000 Jahre alt. Auch hier fanden sich u. a. Dutzende von Ockerstücken, die möglicherweise bei Begräbnisritualen Verwendung fanden. Die späteren Grabstätten vor 28 000 bis 11 000 Jahren sind buchstäblich durchtränkt mit Ocker. Manche der Forscher erwägen die Möglichkeit, dass dieser von einer intensiven Körperbemalung auf der Haut der Bestatteten stammt. Vielleicht wurden die Toten mit Ockerpulver bestreut, um den Verfall zu verlangsamen und den Fäulnisgeruch zu dämpfen. Ob die Vorliebe für Rot ein Indiz für Spiritualität ist, bleibt also fraglich.

Ocker war ein universell brauchbares Polier- und Schleifmittel, um z. B. Elfenbeigegenstände zum Glänzen zu bringen. Mit Tierfett zu einer Paste vermengt, eignet sich gemahlener Ocker auch dazu, um Tierhäute zu gerben und in Leder zu verwandeln. Auf die Haut geschmiert hält ein Ocker-Fett-Gemisch stechende Parasiten auf Distanz, schirmt vor UV-Strahlung ab und wirkt antimikrobiell (siehe dazu die Gewohnheiten der Himbas in Namibia).

Häufig wurden in Gräbern des Homo sapiens in ganz Europa Schmuckbeigaben aus Schneckenhäusern oder Muscheln gefunden. Im Lapedo-Tal im heutigen Portugal wurde das fast vollständige Skelett eines vierjährigen Kindes entdeckt, das auf einem Bett aus verbrannten Pflanzen gelagert und mit rotem Ocker bedeckt war. Dabei lagen durchbohrte Hirschzähne und eine Meeresmuschel. In Russland fand man in 24 000 bis 28 000 Jahren alten Gräbern auch Beigaben von Perlen aus Elfenbein.

Schamanismus

Der Evolutionspsychologe Robert Dunbar meint, dass es vor der Sesshaftwerdung des Menschen – also vor dem Zeitalter der Jungsteinzeit (Neolithikum), das vor etwa 11 500 Jahren begann – nur schamanische Formen der Religion gab. Unter Schamanismus versteht man ein System aus Glauben, Darstellungen und Riten, das den Mittelpunkt des Dreiecks aus Natur, Mensch und Geistern bildet. Es ist signifikant verbunden mit einer nichtagrarischen Lebensweise und einer geringen Komplexität der Gesellschaft. Das klassische Beispiel sind Jäger-Sammler-Gruppen.

Die Schamanen nahmen in den Jäger-Sammler-Gemeinschaften eine herausgehobene Stellung ein. Der Schamane kannte und erzählte die Mythen der Gruppe und hielt die Gemeinschaft zusammen. Er war der Hüter eines großen Gleichgewichts zwischen Natur und Mensch, ohne das das Leben aller gefährdet war, und als solcher Jagd- und Wetterzauberer, Seher, Seelenbegleiter und Heilkundiger. Er musste eine Brücke schlagen zwischen der sichtbaren und unsichtbaren Welt, indem er in magischen Ritualen mit den Geistern der Parallelwelt in Verbindung trat, um mit ihnen zu verhandeln und die alltäglichen Probleme zu lösen, z. B. wenn es kein Wild mehr gab. Im Unterschied zu Göttern unterliegen Geister Gesetzen, so dass man sie beeinflussen und bezwingen kann.

In der Meisterung ekstatischer Zustände liegt nach dem rumänischen Religionswissenschaftler und Philosophen Mircea Eliade das Hauptmerkmal der Schamanen. Sie hatten beherrschten die Kunst, mit Hilfe von Drogen („Pflanzen, die lehren“), Tanz und Musik „außer sich“ sein zu können. Dieser „veränderte Bewusstseinszustand“, wie wir heute sagen würden, war Grundlage jeder magischen und schamanischen Entrücktheit. In Trance stellten die Schamanen die Verbindung zu der Geisterwelt her. Noch heute wird in vielen traditionellen Gesellschaften den mit sehr hoher Empfänglichkeit für Trancezustände begabten Menschen eine Rolle als Schamane oder Prophet zugesprochen.

Kunst

Als weiterer Hinweis auf die Existenz religiöser Vorstellungen in der Vorgeschichte gelten neben Grabstätten die Zeugnisse der eiszeitlichen Kunst, die vor mehr als 40 000 Jahren bis vor 10 000 Jahren auftauchten: Wandmalereien und Plastiken. Bei ihnen kann nicht genau zwischen Kunst und Religion unterschieden werden. Es unterliegt aber zumindest keinem Zweifel, dass diese frühesten Kunstwerke irgendeine die ökonomischen Notwendigkeiten übersteigende Funktion hatten.

An zahlreichen Orten Ost- und Westeuropas entdeckte man aus Knochen, Stein, Elfenbein und Rentierhorn geschnitzte oder aus Lehm geformte Venusfiguren. Sie sind meist nur einige Zentimeter lang und stellen nackte, oft offenbar schwangere Frauen dar – mit kurzen Ärmchen, hängenden Brüsten, einem schweren Bauch und einem ausladenden Gesäß. Mehr als 100 solcher Statuetten sind inzwischen bekannt. Als ältestes figürliches Kunstwerk der Welt gilt die aus Mammut-Elfenbein gefertigte „Venus vom Hohle-Fels“, zwischen 42 000 und 40 000 Jahre alt.

Manche Wissenschaftler halten die üppige Frauen wegen der starken Betonung der Geschlechtsmerkmale für Fruchtbarkeitssymbole. Es könnte sich demnach um Bildnisse von Mutter- oder Fruchtbarkeitsgöttinnen handeln. Der Anthropologe Randall White bringt sie mit Schwangerschaft und Geburt in Verbindung und meint, dass die Figuren von Frauen geschnitzt und an die Töchtergenerationen weitervererbt wurden. Sie könnten dem Zweck gedient haben, den Frauen bei der Geburt zu helfen.

Häufig wurden auch Tierfigürchen aus Mammutelfenbein (Pferde, Löwen, Mammuts, Wisente, Bären und Leoparde) gefunden, die etwa als Utensilien für Schamanen oder als Zeichen der Clan-Zugehörigkeit dienten. Beeindruckend sind Mischwesen aus Tier und Mensch, am faszinierendsten wohl der Löwenmensch, ein 2 1/2 Zentimeter großes Mischwesen, auch aus der „Hohle-Fels-Höhle“ im Achtal nahe Ulm – zwischen 33 000 und 31 000 Jahre alt. Die Statue wurde wahrscheinlich gemeinschaftlich genutzt und vielleicht sogar von Generation zu Generation weitergegeben. Dies weist auf schamanistische Glaubensvorstellungen und Praktiken hin, in denen Mischwesen aus Raubkatze und Mensch eine Rolle spielten. Der Tiermensch könnte die Vision eines Schamanen wiedergeben, der ihm bei seiner ekstatischer Reise ins Jenseits begegnet war.

Die Höhlenmalerei scheint vor mehr als 40 000 Jahren etwa zeitgleich in Europa und Asien (erst später auch in Amerika und Australien) aufgekommen zu sein. Möglich ist eine zweifache, voneinander unabhängige Erfindung, aber sie könnte auch bereits vorher Bestandteil des kulturellen Repertoires des modernen Menschen gewesen sein, bevor er sich in Asien und Europa und der übrigen Welt ausbreitete.

Die Stätten der Malerei waren mitunter nur schwer zugänglich, oft lagen sie tief in Höhlen. Für die Menschen der Vorzeit lag hier eine Welt des Übernatürlichen, die Welt der Ahnen, Geister und Toten. Sie gingen wohl hierhin, um ihre uralten Mythen darzustellen sowie wichtige Kulthandlungen, z. B. Initiationsriten, zu vollziehen. Auch die Akustik spielte wohl eine Rolle. In den Höhlen hallt und schallt es oft wie in einer Kathedrale. Manche Forscher sind sich sicher, dass hier auch gelegentlich Musik gemacht, vielleicht sogar getanzt wurde. (In einigen Höhlen hängen Stalaktiten von der Decke – und man fand Spuren, dass dagegen geschlagen wurde.)

Viele Forscher halten auch die prähistorische Malereien in den Höhlen für einen Teil der schamanistischen Kultur. Praktisch alle Menschendarstellungen auf den gemalten Bildern sind wundersame Mischwesen, halb Mensch, halb Tier, also wohl Schamanen. Wir finden ähnliche Zeichnungen auch in heutigen Schamanen-Kulturen, z. B. bei den San in Südafrika oder bei den Inuit. Tief in der Höhle nahm der Schamane auf seiner spirituellen Reise Kontakt zu der parallelen Welt und den übernatürlichen Mächten auf. Die Malerei könnte als Vermittler gedient haben. Nach Ansicht einiger Forscher stellen die Felsbilder Halluzinationen der Schamanen dar, Abbilder von Visionen, die sie in der Trance erlebten. Das könnte zumindest einen großen Teil der Bilder erklären.

Die Schamanen malten demnach ihre Visionen von Tiergeistern auf den Fels, um vielleicht Hilfe für ihren Clan oder Jagdglück zu beschwören. Da nur ein Bruchteil der damals lebenden Tiere abgebildet wurden, waren die Ausgewählten offenbar Träger von Bedeutungen, die wir heute nicht mehr kennen. Es waren alles Tiere, die mächtiger waren als der Mensch, z. B. das Mammut, der Höhlenlöwe oder der Höhlenbär, Wölfe und der Bison. Das Pferd ist das Tier, das am häufigsten in den Höhlen und Felsnischen dargestellt ist. Es spielte offensichtlich eine besondere Rolle in den Mythen, Legenden und Riten der damals lebenden Menschen.

In den eiszeitlichen Höhlen fand man neben den figürlichen Darstellungen auch viele geometrische Zeichen und Reihen farbiger Punkte- und Gittermustern, deren Bedeutung noch rätselhaft ist. Wenn Menschen ungewöhnliche veränderte Bewusstseinszustände erleben – in Trance, aber auch bei Depressionen und Schlaganfällen -, dann sehen sie ebenfalls geometrische Muster. Solche Strukturen scheinen ein universelles Produkt der menschlichen Gehirnstruktur zu sein.

Die Erfahrungen der Schamanen in Trance sind überall auf der Welt immer dieselben. Nach den Erkenntnissen der Neuropsychologie durchläuft die Trance stets drei Stufen: Zuerst eine Phase mit geometrischen Mustern wie Gittern und Punkten, danach eine Phase mit mit schlangen- oder röhrenartig gekrümmten Strukturen. In der dritten und tiefsten Trancephase durchlaufe der Halluzinierende einen Tunnel, an dessen Ende es hell wird. Nach dem Hindurchtreten träfe er bizarre Gestalten – sprechende Tiere, die Mensch und Tier zugleich sind – und bilde sich ein, fliegen zu können und sich selbst in andere Wesen zu verwandeln.

Auch die San haben vor einigen hundert Jahren in den Drakensbergen Südafrikas Felsbilder gemalt, die den uralten Felsbildern ähneln und offenbar eine komplexe Welt aus Geschichten und Mythen erzählen. Die Deutungen, die von einer religiösen oder magischen Funktion solcher Kunstwerke ausgehen, sind jedenfalls in sich schlüssig. Aber es gibt auch andere Deutungen. Die Spekulationen reichen von Markierungen von Tierwanderungen bis zu Fallen. Für die französische Forscherin Chantal Jegues-Wolkiewiecz haben zumindest die Malereien in Südfrankreich mit der Betrachtung des Himmels zu tun. Die Altsteinzeitler verfolgten eingehend die Jahreszeiten und beobachteten den Lauf der Gestirne. Das exakte Wissen darum erleichterte den Menschen der Altsteinzeit die Planung des Jagens und Sammelns sowie die Vorbereitung der jahreszeitlich bedingten Wanderungen. Dieses Wissen hätten sie in der Kunst zum Ausdruck gebracht, sagt die Forscherin.

Fazit

Ob unsere frühen Vorfahren Jagdmagie betrieben, ob sie Fruchtbarkeitsgöttinnen verehrten, ob sie zwischen männlichem und weiblichem Prinzip auch religiös unterschieden, das alles wissen wir nach dem derzeitigen Stand der Forschung nicht und werden es wohl auch nie genau wissen. Genauso wenig lässt sich etwas Exaktes über Riten und Mythen sagen, über Gottesvorstellungen oder Jenseitsglauben. Es ist aber deutlich, dass die frühen Menschen nicht nur über die physische Realität ihres alltäglichen Daseins nachdachten. Sie beschäftigten sich schon mit den transzendenten Aspekten der Welt und bedienten sich dabei der Kunst, um die verschiedenen Welten darzustellen. Sigmund Freud bezeichnete religiöse Vorstellungen als die „ältesten, stärksten, dringendsten Wünsche der Menschheit“.

Vor allem die Entstehung der Landwirtschaft hat nach Auffassung der Wissenschaftler die Religionen weiter entwickelt. In den Agrargemeinschaften gewannen plötzlich Fragen an Bedeutung, die sich zuvor weniger gestellt hatten, etwa die nach den Ursachen für Regen, Trockenheit und vernichtende Gewitter. Auf der Suche nach der Steuerung der Vorgänge in der Umwelt glaubte der Mensch überirdische Wesenheiten zu entdecken: Regengötter, Wolkengötter usw. Vielleicht erst jetzt, in den agrarischen Gesellschaften, entstanden Religionen, die auf einer Glaubenslehre basierten und mit festgelegten, komplexen Ritualen begangen wurden – mit ausgeprägter Hierarchie und Priestern an der Spitze. Die Menschen brauchten ein Pantheon voller menschenähnlicher Götter, die man um eine ertragreiche Ernte bitten konnte.

Die Geschichte der Religion ist also aufs Engste verknüpft mit dem, was es bedeutet. Mensch zu sein. Anfangs trieben vor allem biologische Prozesse die religiöse Entwicklung voran, später kulturelle. Es war ein langer Weg vom Glauben der Sammler und Jäger, die Natur sei beseelt, über die Sorge um das Schicksal der Toten bis zu den Religionen, die mit der sesshaften Lebensweise der Ackerbauern verbunden sind. Ursprüngliche Spiritualität wurde dabei immer mehr von der Kultur des Menschen ge- und überformt: von der Sprache, von Traditionen, von Formen des Zusammenlebens, Wirtschaftens und Herrschens.

REM

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

Im 6. Jahrhundert v. Chr. versuchte sich eine kleine griechische Denkschule, die wir heute die ionischen Naturphilosophen nennen, an einer neuen Erklärung aller Naturvorgänge. Dabei gingen sie davon aus, dass diese nicht von Göttern verursacht und beeinflusst werden. So führte Anaximander wie schon sein Lehrer Thales die unendliche Vielfalt der Phänomene auf natürliche Veränderungen einer Ursubstanz zurück. Er setzte erstmals auch voraus, dass Himmel und Erde denselben Regeln gehorchen.

Die Kosmologie hat sich inzwischen von einer Spielart der Philosophie zu einer physikalischen Wissenschaft vom Universum als Ganzes – seiner Größe, seiner Gestalt und seinem Alter und seinen Veränderungen im Laufe der Zeit – gemausert. Sie beruht heute auf vier Quellen: Theorie, neuerdings Computersimulationen sowie Beobachtung und Experiment.

Grundlagen

Die wichtigste Grundlage der modernen Kosmologie ist die Allgemeine Relativitätstheorie von Albert Einstein, im Wesentlichen eine klassische Theorie der Gravitation, die Raum, Zeit und Materie miteinander verknüpft. Sie erlaubt eine mathematische Beschreibung des Universums als Ganzes und bietet den Rahmen für eine ganze Reihe von kosmologischen Modellen, die im Einklang mit den astronomischen und teilchenphysikalischen Messungen stehen.

Eine weitere Grundlage ist das Kosmologische Prinzip, die Vorstellung eines isotropen und homogenen Universums. Demnach ist die Materie in wirklich großem Maßstab in alle Richtungen gleichmäßig (isotrop) und überall gleichartig (homogen) verteilt. Das Kosmologische Prinzip besagt also, dass das Universum als Ganzes keine Richtung und keinen Ort bevorzugt: Es sieht an jedem Ort und wohin man auch schaut gleich aus – abgesehen von Unregelmäßigkeiten auf kleinen Skalen. In der Mathematik bedeutet es, dass die Gleichungen, die man zur Beschreibung des Universums nutzt, überall die gleiche mathematische Form haben.

(Die Erklärung für die Gleichförmigkeit liefert das Modell der kosmischen Inflation. Danach soll ein hypothetisches Energiefeld namens Inflaton das Universum unmittelbar nach dem Urknall in Sekundenbruchteilen extrem vergrößert haben, was zu seiner fast perfekten Homogenität geführt habe. Die Physiker wissen allerdings nichts über die Herkunft und die Eigenschaften des Inflatonfeldes. Und sie sind sich nicht einmal sicher, ob es wirklich existierte.)

Das Kosmologische Standardmodell wird nicht nur von einer physikalischen Theorie getragen, sondern auch von Beobachtungen gestützt und mittels Modellrechnungen („Simulationen“) bestätigt, die Theorie und Beobachtung miteinander verknüpfen. Dabei stützt es sich vor allem auf drei Beobachtungen:

1. Die Expansionsbewegung des Universums

Vesto Slipher stieß bereits 1923 auf den Befund, dass sich fast alle Spiralgalaxien von uns fortbewegen. Entfernungsmessungen Edwin P. Hubbles bewiesen dies 1929 eindeutig. Hubble entdeckte, dass die Geschwindigkeit der Galaxien direkt proportional zu ihrer Entfernung ist. Je weiter also eine Galaxie von der Erde entfernt ist, desto schneller „flieht“ sie. Das Maß dieser „Fluchtbewegung“ ist heute die Hubble-Konstante. Der beobachtete Fluchteffekt der Galaxien ist von jedem Standpunkt im Weltall aus derselbe; wir entschwinden also anderen Himmelskörpern ebenso wie diese von uns wegdriften.

2. Die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung

Auf der mittleren der Kleinen Sunda-Inseln, Flores, in der indonesischen Inselkette zwischen Java und Timor gelegen, wurden in Wolo Sege Steinwerkzeuge gefunden, die mindestens 1,02 Millionen Jahre alt sind. Es mussten also damals schon Frühmenschen auf dem Eiland gelebt haben, das auch zu Zeiten des niedrigsten Wasserspiegels stets durch mindestens 19 Kilometer offenes Meer von der westlich gelegenen Nachbarinsel Sumbawa getrennt war.

Zwar lag der Meeresspiegel während des eiszeitlichen Pleistozän (2,6 Millionen bis 11 700 Jahre v. h.), als enorme Mengen Süßwasser in Gletschern und Schnee gebunden waren, periodenweise um 150 Meter tiefer als heute und Java und Bali waren mit dem asiatischen Festland verbunden. Östlich davon befindet sich aber offene See, so dass es wahrscheinlich nie eine Landverbindung zur Nachbarinsel Lombok gab. Diese sog. Wallace-Linie, 25 Kilometer breit, trennt auch die asiatische von der australischen Tierwelt. Während Java und Bali die reiche Fauna Südostasiens aufweisen, ist die Tierwelt auf den östlicheren Inseln (Lombok, Sumbawa, Flores, Sumba, Timor), von Vögeln abgesehen, verarmt. Die Inseln waren auch untereinander und trotz des niedrigeren Meeresspiegels durch breite Wasserstraßen voneinander getrennt. Auf entwurzelten Bäumen oder im Wasser treibendem Gestrüpp waren gelegentlich offenbar Nagetiere sowie Reptilien angeschwemmt worden. Aber für größere Säugetiere war das Meer ein unüberwindliches Hindernis, außer für Elephantide (Stegodonten), die sich gern im Wasser aufhalten und in der Lage sind, bis zu 20 Kilometer von einem Eiland zum nächsten zu schwimmen.

Die Ahnen der Elefanten verließen erst vor 30 Millionen Jahren die Seen und Flussläufe ihrer tropischen afrikanischen Heimat und passten sich an ein Leben zu Land an, suchten aber nach wie vor noch gerne das Wasser auf. Auf den Andamanen- und Nikobaren-Inseln im Indischen Ozean, östlich des indischen Subkontinents, kann man heute noch Elefanten auf hoher See beobachten, die von einer Insel zur nächsten schwimmen.

Weitere etwa 700 000 Jahre alte Steingeräte und Skelette auf Flores zeigen, dass hier Frühmenschen lebten, die bereits über erhebliche technische und kulturelle Fähigkeiten verfügt haben müssen, um mit seetüchtigen Fahrzeugen die offene See zu überbrücken. Es könnte sogar eine Zeit lang einen sozialen Austausch zwischen Frühmenschen auf Flores und den Bewohnern des Festlands gegeben haben, worauf Langzeitparallelen bei der Entwicklung der Steinwerkzeuge hindeuten.

Homo floresiensis

Wer waren die Menschen? Als erstes käme dafür Homo erectus infrage, der vor rund zwei Millionen Jahren als großwüchsige Menschenform in Afrika auftauchte und von dem Populationen spätestens vor 1,8 Millionen Jahren Afrika verließen und bis nach Asien vordrangen. Sicher belegt ist, dass sie sich vor 1,2 Millionen Jahren auch in Ostasien aufhielten. Der australische Archäologe Mike Morwood und seine Kollegen von der University of New England nehmen an, dass Homo erectus schon um diese frühe Zeit mit Bambusbündeln oder -flößen auf Inseln übersetzte, so auch nach Flores. Sie glauben, dass er damals schon sprechen konnte, denn Sprache sei zur Planung und Logistik solcher Meeresüberquerungen notwendig.

Für Kritiker wie den australischen Anthropologen Dr. Colin Groves von der University of Canberra ist die Tektonik der vulkanischen Inseln in Indonesien derart instabil, dass es eventuell doch Landbrücken nach Flores gegeben haben könnte. Allerdings konnten solche bisher nicht durch geologische oder zoologische Befunde gesichert werden.

Die auf Flores gefundenen Werkzeuge waren überwiegend sehr einfach, in ihrer Machart ähnlich der afrikanischer früher Menschen vor fast zwei Millionen Jahren, die man in der Oldovai-Schlucht in Tansania fand (Oldowan-Technik). Am Fundort Mata Menge wurden sie vor 700 000 Jahren aus kleineren Abschläge von Felsgestein hergestellt. Auf ähnlich primitive Weise wurden die meisten Artefakte vom Fundort Liang Bua, 50 Kilometer weiter östlich, hergestellt, die allerdings weniger als 100 000 Jahre alt sind. Um diese einfachen Abschlaggeräte aus vulkanischem Gestein oder Feuerstein herzustellen, hatten die Menschen größere Stücke vom Felsen draußen abgehauen und in die Höhle mitgenommen, um dort kleinere Abschläge zu machen. Vielleicht handelte es sich bei den Liang-Bua-Bewohnern um Nachfahren der Mata-Menge-Bewohner. (Eine Handvoll scheinbar ausgeklügelterer Gerätschaften in Liang Bua halten manche Wissenschaftler für Zufallsprodukte. Das sei bei einer solchen Massenanfertigung , die in die Tausende ging, nichts Besonderes.)

Möglicherweise ernährte sich der Flores-Mensch von dem, was die Raubtiere auf der Insel übrig ließen. Wahrscheinlich ging er aber auch selbst auf die Jagd, worauf Pfeilspitzen hindeuten. Manche Wissenschaftler glauben, dass er regelmäßig Riesenratten und Zwergelefanten jagte. Knochen der Riesenratten fanden sich zu Abertausenden neben denen anderer Rattenarten in der Liang-Bua-Höhle. Von den Stegodons fanden sich hauptsächlich Knochen von Kälbern. Um diese Tiere zu jagen, mussten die Frühmenschen raffinierte Jagdmethoden beherrschen und wohl auch sprachlich kommunizieren können. Sie nutzten schon Feuer, um ihre Mahlzeiten zu bereiten.

Die Sensation waren aber die gefundenen Skelette und Skelettteile. Das erste Skelett, das in der Liang-Bua-Höhle gefunden wurde, stammt von einer etwa 30-jährigen Frau, die nur etwa einen Meter groß und zwischen 16 und 36 Kilogramm schwer war. Ihre Skelettteile haben ein Alter von mindestens 60 000 Jahren. Mittlerweile existieren Überreste von schätzungsweise 14 Individuen aus der Zeit von vor 90 000 bis 60 000 Jahren. Insgesamt wirken die Skelette wie aus archaischen und modernen Merkmalen zusammengewürfelt. Vor allem vom Hals abwärts ähneln sie stärker Vormenschen (Australopithecinen) als der menschlichen Gattung Homo. Es gibt Hinweise auf relativ lange Arme. Das Schlüsselbein ist kurz und gebogen – bei uns länger und gerader. Das Becken war wie eine Schaufel geformt, ähnlich wie bei den Australopithecinen; seit dem Homo erectus hat es Trichterform.

Die Füße hingegen wirken in mancher Hinsicht modern. So weist der große Zeh in die gleiche Richtung wie die anderen – ist also nicht abgewinkelt wie bei Menschenaffen oder Australopithecinen. Im Verhältnis zu den kurzen Beinen waren die Füße aber riesig: 20 Zentimeter lang, im Verhältnis zur Beinlänge sehr viel länger als beim Menschen. Außerdem war der große Zeh ziemlich kurz, die anderen Zehen waren verhältnismäßig lang und leicht gekrümmt. Ein richtiges Fußgewölbe fehlt. Die Menschen gingen zwar mit Sicherheit aufrecht, aber damit zu laufen dürfte nicht einfach gewesen sein. Bei so kurzen Beinen und großen Füßen haben sie die Beine beim Gehen wohl besonders hoch gehoben, vielleicht ähnlich wie wir mit Schwimmflossen vorwärts tappen.

Der Schädel macht die Sache jedoch kompliziert. Auch er frappiert durch eine Kombination alter und moderner Merkmale. Die fliehende Stirn mit dem starken Oberaugenwulst und der kinnlose Unterkiefer sind typisch für frühe Menschen. Das gesamte Gesichtsskelett wirkt dagegen klein und zart wie beim modernen Menschen. Es steht nicht vor, sondern scheint gleichsam unter das Gehirn geschoben. Die Zähne, ungefähr so klein wie unsere, die schmale Nase und die Dicke der Schädelknochen – das alles passt zur Gattung Homo. Aber die Größe des Gehirns ist mickrig: 380 bis 470 Kubikzentimeter – es entspricht eher dem eines Schimpansen.

Ungewöhnlich ist eine solche Kombination von alt und neu in der Menschenevolution nicht – ein moderner Schädel zusammen mit altmodischerem Rumpf und solchen Gliedmaßen. Die ersten Vertreter der Gattung Homo, etwa Homo rudolfensis und Homo habilis, die vor mehr als zwei Millionen Jahren in Afrika lebten, sind dafür gute Beispiele. Angesichts seiner einzigartigen Merkmalskombination klassifiziert man den Flores-Menschen heute als eigene Art, die es dementsprechend schon vor mehr als 700 000 Jahren gegeben haben muss: den Homo floresiensis.

Manche Archäologen erwägen nicht nur eine eventuelle Beziehung zu den ältesten Homininen, sondern sogar zu den Vormenschen (Australopithecinen). Gruppen von ihnen könnten schon einige hunderttausend Jahre früher als Homo erectus Afrika verlassen haben – allerdings eine sehr provokante Hypothese. Für diese Szenarien gibt es nicht den geringsten Anhaltspunkt. Die Anthropologen trauen den primitiven Arten nicht zu, von Afrika bis nach Südostasien gelangt zu sein. Auch gibt es keine einzige Spur von ihnen außerhalb von Flores.

Der Flores-Mensch passt aber auch nicht zu heutigen kleinwüchsigen Menschengruppen, etwa den afrikanischen Pygmäen. Diese sind im Mittel unter 1,50 Meter klein, haben aber ein großes Gehirn; ihr Wachstum verzögert sich erst in der Pubertät, wenn das Gehirn bereits seine endgültige Größe erreicht hat.

Der Kleinwuchs der Pygmäen ist vermutlich eine Begleiterscheinung einer starken Immunität gegenüber ansteckenden Krankheiten. Tatsächlich sind Pygmäen fortlaufend intensiven Attacken durch Krankheitserreger ausgesetzt. Ein starker Selektionsdruck wirkte daher auf eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Infektionen wie Malaria oder Tuberkulose hin. Eines der Gene, die eine wichtige Rolle bei der Regulation des Immunsystems spielen, hemmt auch das menschliche Wachstum.

Der Flores-Mensch ähnelt aber auch nicht heutigen Menschen, die im Wachstum zurückbleiben. Diese haben weitere abnorme Merkmale und erreichen selten das Erwachsenenalter. Auch die Behauptung, das Skelett stamme von einem Homo sapiens, der am Down-Syndrom litt, wurde nach eingehenden anatomischen Untersuchungen eines internationalen Forscherteams widerlegt. Eine Zugehörigkeit zu Homo sapiens kommt daher wohl nicht in Betracht.

Insel-Hypothese

Die Ähnlichkeiten mit den älteren Linien könnten auch nachträglich mit dem Zwergwuchs hervorgetreten sein. Heute halten viele Anthropologen nach wie vor die Einordnung des Flores-Menschen in einen Seitenzweig des Homo erectus, der in Südostasien verbreitet war, für wahrscheinlich, obwohl noch keine eindeutigen Belege für eine enge Verwandtschaft gefunden wurden. Viele Einfaltungen des Gehirns ähneln nach Computermessungen auffällig denen des allerdings erheblich größeren Gehirns des Homo erectus. Die Körperhöhe von einem Meter liege durchaus im Rahmen der genetischen Möglichkeiten der Gattung Homo – nämlich zwischen 60 und 250 Zentimetern.

Die Flores-Menschen könnten demnach späte Nachfahren von einer Form des Homo erectus verkörpern, die vor mehr als einer Million Jahren die Küsten Indonesiens erreichten und damals auf die Insel Flores kamen, als sie z. B. Elefanten folgten oder vor einem heftigen Vulkanausbruch flohen. Sie könnten sich dann im Laufe der Zeit, isoliert von ihren Artgenossen zu einer eigenständigen Art entwickelt haben. Ihre „Verzwergung“ – ein ausgewachsener Jäger brachte es zum Schluss nur noch auf 1,10 Meter – erklären sich die Forscher mit dem „Inseleffekt“.

Inselbewohner sind bekannt für ihre extremen Anpassungen. Unzählige Tierarten, die es erstmalig auf abgelegene Eilande verschlug, haben sich hier dramatisch verändert – und dies manchmal in einem geradezu rasanten Tempo. In relativ wenigen Generationen schrumpften sie zu Miniaturausgaben ihrer selbst – oder sie gewannen enorm an Körpergröße, wie beispielsweise die Schildkröten auf den Galapagos-Inseln.

Auf Madagaskar lebten einst Mini-Flusspferde, die von großen Verwandten auf dem afrikanischen Festland abstammten, auf den Channel-Islands vor Kalifornien winzige Graufüchse und auf der russischen Wrangel-Insel im Nordmeer noch bis vor einige tausend Jahren Wollhaarmammuts in Miniaturausgabe. Ähnliche Miniaturisierungen auf Inseln sind etwa bei Hirschen und Ziegen nachgewiesen. Als vor rund 125 000 Jahren ein Rotwild-Gruppe auf der Insel Jersey vor der französischen Atlantikküste von ihren Artgenossen auf dem Festland abgeschnitten wurde, dauerte es höchstens 6000 Jahre, bis die Tiere auf ein Sechstel ihrer Körpergröße geschrumpft waren. Die auf Sumatra lebende Tigerart wird maximal 140 Kilogramm schwer – ebenso wie die auf den Inseln Bali und Java inzwischen ausgestorbenen insularen Tigerarten. Es sind wahre Leichtgewichte und Kleinausgaben im Vergleich zu dem Sibirischen Tiger und Königstiger, die immerhin bis zu 300 Kilogramm Körpergewicht besitzen.

Auf den Mittelmeerinseln Malta, Sizilien und Zypern lebten im Eiszeitalter vor einigen zehntausend Jahren gerade mal 90 Zentimeter große Zwergelefanten, die sich innerhalb von nur 5000 Jahren aus vier Meter großen Vorläufern entwickelt hatten. Auch Borneo-Elefanten, von denen es heute noch höchstens 2000 gibt, sind mit gut zwei Metern Körperhöhe deutlich kleiner als ihre Verwandten auf dem Festland, deren männliche Tiere drei Meter erreichen. Nachdem sie erst während der letzten Eiszeit zwischen 18 000 und 11 000 Jahren v. h. eingewandert waren, verarmte das Erbgut der kleinen Gruppe nach der Eiszeit, glauben die Wissenschaftler. Den Elefanten machten vermutlich die kargen Böden des geologisch jungen Borneo zu schaffen, weshalb sie nur energiearme Kost fanden und mit der Zeit verkümmerten.

Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass fast durchweg die verfügbaren Ressourcen über die Entwicklung der Arten auf einer Insel entscheiden. Tiere haben hier meist einen viel kleineren Lebensraum mit vergleichsweise weniger Ressourcen zur Verfügung als ihre Verwandten auf dem Festland. Kleinere Individuen kommen mit einem knapperen Nahrungsangebot aus. Oft gibt es auf Inseln zudem weniger Feinde. die Größe und Stärke erfordern. Die räumliche Isolation und Inzucht lassen die Nachkommen daher oft immer kleinwüchsiger werden.

Fehlen spezialisierte Räuber, wie das häufig auf Inseln der Fall ist, kann für viele zugewanderte Arten bei ausreichend vorhandenen Nahrungsressourcen auch der Druck sinken, die Körpermaße reduziert zu halten. Ohne natürliche Feinde haben sich auf den Galapagos-Inseln Riesenschildkröten, auf der Insel Jicaron vor der Küste Panamas innerhalb einer evolutionär kurzen Zeitspanne Riesenfrösche entwickelt. Auch Riesenmäuse sind mehrfach unabhängig voneinander entstanden. Vor allem bei territorialen Arten steigt der Körperumfang und auch die Aggressivität, wenn sie auf Dauer Zugang zu Ressourcen verteidigen müssen. Die natürliche Auslese begünstigte daher z. B. auf der Insel Anaho die Entstehung großer Leguane.

Flores selbst ist ein erstklassiges Beispiel für Insel-Evolution: Hier werden Ratten so groß wie Hunde (z. B. die Flores-Riesenratte mit einer Körperlänge von 45 Zentimetern), Eidechsen so groß wie Warane. Die ausgestorbenen Elefanten der Gattung Stegodon dagegen schrumpften hier zu Zwergelefanten, die nicht größer als Kühe waren. Der Marabu-Verwandte Leptoptilos robustus wurde wiederum 1,80 Meter groß.

Verzwergung und Gigantismus auf Inseln ist also nichts Außergewöhnliches. Auch für die Menschen auf Flores könnte das der Grund für ihre Größenabnahme gewesen sein. Ihnen gefährliche Raubfeinde gab es wenige. Nur zwei Riesenechsen bedeuteten für den Zwergmenschen eine Gefahr: Der Komodowaran, der noch in Restbeständen auch auf anderen Inseln vorkommt, sowie ein noch größerer damals lebender Waran.

Es wäre auch möglich, dass die Gründerväter und -mütter der neuen Menschenart keine besonders typischen Vertreter ihrer Ursprungsart gewesen sind. Vielleicht entwickelte sich der Flores-Mensch aus sehr wenigen Individuen, die gar nicht alle typischen Merkmale ihrer Ursprungspopulation mitbrachten. Mike Morwood, einer der Koordinatoren des Liang-Bua-Projekts, vertritt inzwischen die Ansicht, dass schon jene Vorfahren von niedriger Statur gewesen seien, als sie nach Flores kamen – auf jeden Fall viel kleinwüchsiger als selbst die kleinsten bekannten Vertreter von Homo erectus. Vor Ort, meint Morwood, könnte dann noch etwas Inselverzwergung dazu gekommen sein.

Bis heute leben auf Flores kleinwüchsige Ureinwohner, die Flores-Pygmäen, deren körperliche Ähnlichkeit mit den Homo floresiensis-Funden auf eine nahe Verwandtschaft hinzuweisen scheinen. Sie leben in der Nähe zur Höhle, wo die Fossilien der Flores-Menschen gefunden wurden, sind aber nach genetischen Untersuchungen ganz typische moderne Menschen. Allerdings unterscheiden sich bestimmte Regionen im Genom der Flores-Pygmäen von den Sequenzen ihrer nahen Verwandten auf den größeren Inseln wie auf Neuguinea und dem asiatischen Festland. Diese Gene, die u. a. auch die Kleinwüchsigkeit regulieren, haben sich hier über geraume Zeit hinweg stärker verändert als beim Rest der Menschheit. Die Forscher sehen darin eine Bestätigung der Insel-Hypothese.

Der Luzon-Mensch

Hinweise auf Verzwergung von Menschen gibt es auch auf der größten Philippineninsel Luzon. Sie ist seit mindestens 700 000 Jahren von Menschen bewohnt. Damals war ein Nashorn mit schlichten Steinwerkzeugen zerlegt worden. Wie die Menschen auf die Insel gelangten, ist unklar. Sie hätten den Forschern zufolge eine erhebliche Strecke auf dem Meer zurücklegen müssen. Denn auch in den Zeiten, als der Meeresspiegel weit über 100 Meter tiefer lag als heute, war die Insel durch eine Wasserstraße vom asiatischen Festland getrennt, so dass sich hier die Tier- und Pflanzenwelt weitgehend isoliert entwickelte.

Zwischen 2007 und 2019 fand man in der Callao-Höhle auf Luzon 13 zwischen 50 000 und 67 000 Jahre alte Skelettteile, darunter Fuß- und Handknochen, sowie Zähne und einen Oberschenkelknochen, allerdings weder DNA-Reste noch Teile des Gesichtsschädels. Das Skelett, die winzigen Knöchelchen und Zähnchen, erinnern in ihrer Größe und Urtümlichkeit an den Homo floresiensis. Auch erreichten die Luzon-Menschen ebenfalls nur rund einen Meter Körpergröße und hantierten mit einfachen Steinwerkzeugen. Vermutlich war auch ihr Gehirn ähnlich klein.

In anatomischen Details unterscheiden sich die Zwergmenschen von Flores und Luzon allerdings so deutlich, dass sie nicht als Angehörige derselben Art gelten können. Manche Skelettmerkmale des Luzon-Menschen passen sogar eher zu Homo sapiens als zu anderen möglichen Verwandten, was zeitlich schon nicht möglich ist. Sie passen aber nicht zu Homo erectus, dem einzigen Kandidaten, den man nach Lage der Dinge als Vorfahren erwarten würde. Die Anatomie weist teilweise sogar eher in ein urtümlicheres Afrika und erinnert an diverse Australopithecus-Arten. Auch zu den robusten vormenschlichen Paranthropus-Arten und zum Homo habilis gibt es Parallelen. Gebogene Hand- und Fußknochen legen nahe, dass der Mensch von Luzon noch zumindest teilweise an das Klettern angepasst war, aber aufrecht ging.

Aus dem Morphologie-Puzzle ergibt sich jedenfalls der Schluss, dass es sich um eine eigenständige Menschenart handelt, den Homo luzonensis, der hier einen eigenen Entwicklungspfad einschlug. Er war ein Werkzeugmacher und Jäger, wie die Wissenschaftler aus Schnittspuren an einem Hirschknochen schließen. In der Abgeschiedenheit der südostasiatischen Inselwelt hat er wohl bis in jüngste Zeit überdauert – als Zeitgenosse von anderen Menschenarten.

Das Gehirnproblem

Offen ist die Frage, ob es biologisch überhaupt möglich ist, dass vor allem das Gehirn in nur wenigen hunderttausend Jahren so stark und so unverhältnismäßig schrumpft. Mallorca-Gemsen haben für ihre Gehirn-Verkleinerung fünf Millionen Jahre gebraucht. Almut Schüz vom Tübinger Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik ist skeptisch. Beim modernen Menschen gelten 800 Kubikzentimeter Gehirnvolumen als absolute Untergrenze. Spätestens darunter kommt es zu massiven Beeinträchtigungen der kognitiven Fähigkeiten, die den Menschen auszeichnen. Zumindest die menschliche Großhirnrinde lässt sich schwerlich noch dichter packen. Sie ermöglicht es uns, Zusammenhänge in dieser Welt zu erschließen. Das Gehirnvolumen des Flores-Menschen unterbietet aber selbst das eines Homo habilis – schätzungsweise immerhin 509 Kubikzentimeter – nochmals um etwa ein Fünftel.

Bei Nahrungsknappheit kann allerdings am Gehirn am meisten Energie eigespart werden. Es verbraucht bei 2% Körpergewichtsanteil über 20% der Körperenergie. Großwildjagd und Geräteherstellung waren den Vorfahren schon bekannt, die Evolution brauchte also nur die Gehirnstrukturen, die diese Fähigkeiten enthielten, zu konservieren. Einige Wissenschaftler argumentieren, dass es bei Hominiden eigentlich generell keine direkte Beziehung zwischen Gehirngröße und Intelligenz gibt. Der Schlüssel liege vielmehr in der Organisation des Gehirns. Dabei könnten die Zwergmenschen auch extrem dicht gepackte Nervenzellen besessen haben.

Manche Menschen leiden an Mikrozephalie. Bei dieser Krankheit beginnen die Stammzellen in der Entwicklung des Organismus möglicherweise zu früh damit, Neurone zu bilden, anstatt sich erst einmal fleißig weiterzuteilen und damit die Zahl an Vorläuferzellen zu vergrößern. Auch andere Ursachen können noch dazu kommen. Die Patienten besitzen am Ende also sehr kleine Gehirne. Verblüffend ist, dass sie trotzdem oft überraschende geistige Fähigkeiten zeigen: „Sie sind zwar geistig langsamer, haben aber durchaus Sprachvermögen, bilden einfache Sätze“, betont die Genetik-Professorin Heidemarie Neitzel.

Beim Enzephalisationsquotient EQ wird in einem komplizierten mathematischen Verfahren absolute Hirngröße und Zu- bzw. Abnahme der Körpergröße zueinander in Beziehung gesetzt. Er ist ein Maß für die überschüssige Gehirnmasse, die im Normalbetrieb eines Säugetierkörpers nicht benötigt wird und die deshalb frei ist für anderes – für Nachdenken beispielsweise. Mit einem EQ von 7 hat Homo sapiens dementsprechend durchschnittlich das Siebenfache dessen, was er unbedingt für sein Überleben brauchen würde – ein Maximalwert, den keine andere Art annähernd erreicht. Schimpansen schaffen Werte von 2, Homo erectus lag bei 3,3 bis 4,4. Homo floresiensis hatte je nach Gewichtsschätzung einen EQ von 2,5 bis 4,6, womit er im selben Bereich liegt wie Homo erectus.

Immerhin fand man am Gehirn des Flores-Menschen eine einzigartige Form, die auch wir und große Menschenaffen besitzen. Bei jenem aber ist sie die größte, die jemals nachgewiesen wurde. Dieser Gehirnteil, Aerea 10 im präfrontalen Kortex, ist besonders wichtig im Zusammenhang mit Hirnfunktionen, die uns zum Menschen machen: Vorausplanung, Initiative ergreifen, Ziele verfolgen.

Aussterben

Anhand der Knochen konnten die Forscher nachvollziehen, wie sich die Umwelt der Liang-Bua-Höhle auf Flores im Lauf der Zeit änderte: Das offene Grasland wich vor 100 000 Jahren nach und nach dichtem Dschungel. Mit der Zeit verschwanden jene Arten, die in offener Landschaft lebten, zugunsten jener, die sich, wie die Riesenratten, unter einem dichten Blätterdach zu Hause fühlten.

Auch Homo floresiensis scheint es am Ende in der Liang-Bua-Höhle nicht mehr behagt zu haben. Vor rund 50 000 Jahren verliert sich seine Spur. Ob die archaischen Menschen zu diesem Zeitpunkt ausstarben oder an noch unentdeckten Orten weiterlebten, ist offen. Die heutigen Ureinwohner von Flores erzählen Geschichten von „Gogo“, der „Großmutter mit dem unersättlichen Appetit“. Das gnomenhafte Fabelwesen trottet, komische Laute murmelnd, auf zwei Beinen durch den Wald. Es soll im Gesicht voll behaart gewesen sein und lange Arme gehabt haben. Die Menschen erzählen sogar, dass man „Ebu gogo“ noch begegnete, als die Holländer im 19. Jahrhundert auf Flores siedelten. Vielleicht versteckten sich die letzten Gruppen in abgeschiedenen Regenwaldgebieten.

Jedenfalls überdauerten die merkwürdigen Frühmenschen in ihrer abgeschiedenen Welt viel länger als Homo erectus in Asien und selbst der Neandertaler in Europa. Möglicherweise beendete ein massiver Vulkanausbruch, dem gleichzeitig alle höheren Säugetiere, wie z. B. auch die Zwergelefanten (Stegodons), zum Opfer fielen, abrupt die Geschichte der Flores-Menschen. Oder es war der moderne Mensch, der ihren Untergang besiegelte. Er muss seine kleinwüchsigen Verwandten jedenfalls noch getroffen haben und lebte vielleicht 20 000 Jahre oder sogar länger mit ihnen zusammen.

REM

Der große französische Naturforscher George Cuvier (1769 – 1832) hatte bereits erkannt, dass das Leben sich nicht kontinuierlich entwickelt hat, sondern in großen, Millionen von Jahren dauernden Zyklen. Er postulierte 1812, katastrophale Naturereignisse hätten eine herausragende Bedeutung für die Entwicklung des Lebens gehabt, da sie Platz schafften für einen Neuanfang.

Katastrophen haben tatsächlich eine herausragende Rolle in der Evolution des Lebens gespielt, da sie zu einem massenweise Aussterben von Lebewesen auf dem Planeten führten. Erhebliche Teile ganzer Ökosysteme verschwanden innerhalb weniger Jahrtausende von der Erde, ohne dass der alltägliche Anpassungsdruck den geringsten Einfluss darauf gehabt hätte. Zwar führte nicht jede Katastrophe zu einem Massenaussterben, aber der Paläontologe Peter Ward und der Geobiologe Joe Kirschvink glauben trotzdem, „dass die Geschichte des Lebendigen durch Katastrophen stärker beeinflusst wurde als durch die Summe aller anderen Kräfte“.

Allen Aussterbeereignissen folgt nicht nur eine Phase der „Erholung“ in der Artenvielfalt, . Die Evolution beschleunigt sich sogar, indem sie in kurzer Zeit eine große Zahl neuer Arten hervorbringt und dabei oft eine neue Richtung einschlägt. Auf ihren Höhepunkten folgten in der Erdgeschichte Aussterben und Neubildung meist im Abstand von wenigen Millionen Jahren aufeinander. Allerdings reduzierte sich die Anzahl der neuen Arten mit der Zeit wieder, denn der Konkurrenzkampf merzte nicht optimal angepasste Arten wieder aus. Es folgte eine Phase mit einer eher als ruhig zu bezeichnenden Entwicklung.

Wenn sich Arten aber nach langen Zeiten konstanter klimatischer Verhältnisse optimal an ihre Umwelt angepasst haben, trifft sie eine Katastrophe umso stärker. Dabei gilt: Je höher Ökosysteme entwickelt sind, desto weniger sind sie reaktionsfähig auf schnelle, drastische Veränderungen. Einen Vorteil haben in solchen Fällen Arten, die in vielen Regionen verbreitet und wenig spezifisch angepasst sind. Auch kleine Kreaturen überleben eher, da sie schlicht zahlreicher sind und zumeist weniger Nahrung brauchen als große.

Ursachen

Zur Erklärung der Massenaussterben werden heute irdische Ursachen wie extreme Klimaveränderungen, vulkanische Aktivität, Umpolung des Erdmagnetfelds, Methanhydrat-Eruptionen, Seuchen, aber auch außerirdische Ursachen wie Supernovae, kosmische Strahlen oder Meteoriteneinschläge angeführt. Möglicherweise waren auch gleichzeitig mehrere dieser Ereignisse wirksam und standen miteinander in Verbindung.

Starker Vulkanismus fiel oft mit jenen Perioden, in denen viele Arten ausstarben, zusammen. So ist die begrenzte, kurzperiodische Entstehung von sog. Plateau-Basalten – mächtigen, mehrere Meter hohen Basaltplatten gewaltigen Ausmaßes – mit besonders heftigem Vulkanismus mit Massenaussterben verbunden.

Vulkanausbrüche können durch den Ausstoß großer Mengen an Kohlenstoffdioxid zu einer globalen Erwärmung führen. Sie bringen auch giftige, u. a. schwefelhaltige Gase in die Atmosphäre, die letztlich wiederum eine Abkühlung bis zu einer Eiszeit bewirken können. Beide Effekte sind wohl nacheinander aufgetreten, was für die Lebewesen wie ein doppelter Schlag wirkte.

John Ellis vom Europäischen Kernforschungszentrum CERN in Genf und David Schramm von der University in Chicago halten Supernovae für die Ursache einiger Massensterben in der Erdgeschichte. UV-, Röntgen- und Gammastrahlung sowie Schwärme schneller Teilchen, vor allem Protonen, wirkten sich auf die Chemie der Atmosphäre aus und könnten dadurch durchaus eine Bedrohung für das Leben bedeutet haben. Forscher schätzen, dass ein Todesjet aus Gammastrahlen, ausgelöst z. B. durch die Verschmelzung von Sternen zu Schwarzen Löchern, die Erde ungefähr alle 100 Millionen Jahre trifft – was gut mit der Häufigkeit der großen Massenaussterben in der Erdgeschichte korrespondiert.

Auch Einschläge von Großmeteoriten oder Kometen werden heute als mögliche Ursachen für die schlimmsten Massensterben angesehen. Während sich die verheerenden Wirkungen beim Vulkanismus erst im Laufe von Jahrmillionen bemerkbar machen, haben Meteoriteneinschläge abrupte klimatische Veränderungen mit katastrophalen Auswirkungen auf das Leben und die Ökosysteme zur Folge.

Die fünf großen Massenaussterben

Innerhalb der letzten 550 bis 600 Millionen Jahren gab es ca. 20 große, katastrophale Einschnitte in die Ökosysteme , bei denen mehr als 50% aller Lebewesen ausgelöscht wurden. Sie liefen rascher ab und waren umfassender, als man lange glaubte. Jedes dieser Aussterbeereignisse scheint sein eigenes Gesicht zu haben – einfache Erklärungen greifen zu kurz. Fünf Massenaussterben („Big Five“) ragen heraus:

a) Massenaussterben am Ende des Ordiviziums

Nach Jahrmillionen mit Treibhausklima und stabilen marinen Ökosystemen kam es am Ende des Erdzeitalters Ordovizium, zwischen 440 und 450 Millionen Jahren, zu dem zweitstärksten Massenaussterben in der Erdgeschichte. Es ereignete sich in zwei Schüben mit nur 0,5 bis 2 Millionen Jahren Abstand: Zunächst eine rasche globale Abkühlung, dann eine ebenso schnelle weltweite Erwärmung. Insgesamt 80 bis 85% aller Arten, 60% der Gattungen und 26% der Familien starben aus, darunter viele Trilobiten, Moostierchen, Ammoniten und Riffbildner, aber fast keine höheren Klassen.

Es wird spekuliert, dass das Massenaussterben auf das Konto eines Gammastrahlen-ausbruchs (GMB) durch die Explosion eines Himmelskörpers irgendwo im All ging. Dazu passt, dass unter den vielen wirbellosen Arten, die ausstarben, besonders Plankton-Lebewesen waren, weniger hingegen Organismen im Untergrund oder im tieferen Meer. Eine Überprüfung der GMB-Hypothese ist aber nicht einfach.

Möglich wäre auch ein Meteoriteneinschlag als Auslöser. Die Deniliquin-Struktur tief unter der Oberfläche Südostaustraliens aus der Zeit des Massenaussterbens deutet jedenfalls auf einen gigantischen Einschlag hin.

Der Langzeiteffekt des Massensterbens war aber erstaunlich gering. Die Ökosysteme im nachfolgenden Zeitalter Silur erholten sich schnell und waren ganz ähnlich wie die im Ordovizium.

b) Massenaussterben am Ende des Devons

Vor etwa 377 Millionen Jahren gab es eine mehrere Millionen Jahre lange Dauerkrise. Wahrscheinlich handelte es sich dabei sogar um mindestens zwei (bis zu zehn) separate einschneidende Massenaussterben kurz hintereinander. Jedenfalls verschwanden 50 bis 80% aller Tierarten, darunter die meisten kieferlosen Fischen, furchterregende Panzerfische und wirbellose Meerestiere (z. B. viele Trilobiten), plötzlich von der Erde. Das ganze Riff-Ökosystem ging zugrunde. Das Aussterben betraf auch bestimmte Landpflanzen.

Die Ursachen für die Ereignisse sind unklar. Erwogen wird, dass die ersten Regenwälder die Stoffkreisläufe gründlich durcheinander brachten, denn sie verbrauchten große Mengen des Treibhausgases Kohlenstoffdioxid aus der Luft. Die Folge war eine plötzliche Abkühlung des Klimas. Der Meeresspiegel fiel um einige Meter, was den Untergang der Riffe und mit ihnen der meisten Flachwasser-Organismen bedeutete. Viele andere Meerestiere gingen daraufhin an Sauerstoffmangel zugrunde. (Ein Kausalzusammenhang zwischen einem Asteroideneinschlag und dem Artensterben war in der Diskussion, ist aber nicht zwingend.)

c) Massenaussterben am Ende des Perm

Vor 252 Millionen Jahren kam es zu einem fast völligen Kollaps der Ökosysteme rund um den Globus. Niemals in der bekannten Erdgeschichte stand das Leben so nahe am Abgrund. Bis zu 95% aller biologischen Arten starben aus, darunter 96% aller im Meer lebenden Tierarten, deren Vielfalt seit dem Kambrium beträchtlich zugenommen hatte: Unter anderem die Panzerfische, alle Trilobiten und fast alle Ammoniten. Die Armfüßer (Brachiopoden) verloren ihre vorherrschende Stellung an die Muscheln. 70% aller Landlebewesen (78% der Land bewohnenden Reptilien und 67% aller Amphibien; insgesamt 3/4 aller Wirbeltierarten) starben aus. Selbst die Insekten, sonst wahre Lebenskünstler, büßten 30% der Ordnungen ein. Zu ihrem Aussterben trug wohl auch das Verschwindender der meisten Landpflanzen bei.

Viele Wissenschaftler halten eine Serie von gigantischen Vulkanausbrüchen für die wahrscheinlichste Ursache des größten Massenaussterbens in der Erdgeschichte. Aber es war wohl komplizierter, so dass man heute davon ausgeht, dass mehrere verheerende Ereignisse (Vulkanausbrüche, Klimaänderungen, Schwankungen des Meeresspiegels und giftige Gase aus den Ozeanen) um die gleiche Zeit zusammentrafen und ineinander griffen.

Die globale Durchschnittstemperatur stieg um 6°C, die Weltmeere erwärmten sich um mindestens 8°C und versauerten, der Sauerstoffgehalt der Luft sank auf weniger als die Hälfte. Weite Meeresregionen verwandelten sich in tote, stinkende Kloaken. Am Ende der Ereignisse waren Meere und Kontinente leblose Wüsten.

Nur eine Handvoll Organismen schaffte es, zu überleben. Unter ihnen waren verschiedene kleine Amphibien und Reptilien, die sich nun allmählich auseinander entwickelten. Aus ihnen sollten später die heutigen Frösche, Salamander, Schildkröten, Echsen und Säugetiere hervorgehen. Zunächst verhalf das große Sterben wohl den Dinosauriern zu ihrem Aufstieg, indem es ihnen nun ökologische Nischen zugänglich machte, die andere Lebewesen zuvor eingenommen hatten.

Im Meer konnten sich bislang unbedeutende Gruppen, die vorher eher ein Randdasein geführt hatten, entfalten – etwa räuberische Vorfahren der modernen Fische, Kopffüßer, Schnecken und Krebse. Einige vollkommen neue Entwicklungslinien und Lebensgemeinschaften traten auf, darunter Krebs- und Hummerarten – und die ersten im Wasser lebenden Reptilien. Die ökologischen Neuerungen waren so markant, dass die Wissenschaft mit ihnen den Beginn einer ganz neuen Ära postulierten: Das Erdmittelalter oder Mesozoikum.

Der neue Artenreichtum nur knapp 1,3 Millionen Jahre nach dem Aussterben deutet auf eine rasche Erholung der Ökosysteme hin. Aber noch 50 Millionen Jahre später prägte die Katastrophe die Lebensgemeinschaften in den Ozeanen.

d) Massenaussterben am Ende der Trias

Gegen Ende der Trias, vor gut 200 Millionen Jahren, zogen starke geologische Kräfte den Superkontinent Pangäa, in dem damals alle Landmassen der Erde miteinander vereinigt waren, von Westen und Osten auseinander, so dass er zerbrach. Heute füllt der Atlantik die Lücke aus, damals aber lag dort ein Magmakanal. Mehr als eine halbe Million Jahre lang strömten riesige Lavamengen über weite Gebiete im ursprünglichen Zentrum Pangäas und schufen massive , teils mehrere Kilometer dicke Basaltformationen. Das freigesetzte Kohlenstoffdioxid verursachte einen dramatischen Klimawandel.

Womöglich hat aber auch ein Meteorit die Erde getroffen Darauf deutet hin, dass in der Grenzschicht zwischen Trias und Jura die Konzentration von Iridium erhöht ist. Auch ein scharfer Abfall in der Produktivität des Meeresplanktons in etwa 200 Millionen Jahre alten Gesteinen ist ein Anzeichen für einen Meteoriteneinschlag.

75 bis 80% aller damals lebenden Arten wurden vernichtet: Archosaurier, Placodontier (Meeresreptilien), große Amphibien (Riesenlurche), Conodonten (aalähnliche primitive Verwandte der Fische), wirbellose Meerestiere (Schwämme, Schnecken, Muscheln, Kopffüßer). Auch Korallen verschwanden fast völlig.

Die Massenvernichtung führte zum Auftauchen einer „neuen Welt“, offenbar einer der bedeutendsten Übergänge des Lebens im Verlauf der Evolution. Viele moderne Arten tauchten auf, von Wirbeltieren bis hinunter zum Plankton. Kleine, flinke, zweibeinige Raubsaurier hatten die Krise überlebt – und schon wenige Jahrtausende nach dem Massenaussterben nahm ihre Größe sprunghaft zu. Der Weg war frei für die Saurier.

Auch Säugetiere könnten erstmals aufgetaucht sein, vielleicht sogar noch früher. Viele Paläontologen argumentieren, dass die echten Säugetiere aber erst im im Jura entstanden, Millionen Jahre später.

e) Massenaussterben am Ende der Kreide

Als Ursache für das Massenaussterben vor 66,4 Millionen Jahren wird heute weitgehend übereinstimmend eine erdumfassende Katastrophe angenommen. Dabei geht man nur noch von zwei Möglichkeiten aus: Meteoriteneinschlag oder Vulkanismus. Beide Hypothesen lassen sich mit geologischen Befunden vereinbaren, die aber keine Entscheidung zugunsten der einen oder anderen zulassen.

Nach der Vulkanismus-Hypothese soll eine intensive Vulkantätigkeit in jener Zeit riesige Lavaströme freigesetzt haben. Dabei seien große Mengen von Kohlenstoffdioxid sowie Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid in die Atmosphäre entlassen worden. Saurer Regen ließ das marine Plankton weitgehend absterben. Ruß und Kohlenstoffdioxid hätten nacheinander Temperaturrückgang und Erwärmung der Erde verursacht.

Der Vulkanismus könnte auch eine Folge des Meteoriteneinschlags gewesen sein, was aber nicht belegt ist. Einige Wissenschaftler glauben aber nicht an ein zufälliges zeitliches Zusammentreffen. Es konnte gezeigt werden, dass zwar Vulkanismus schon vor dem Impakt begonnen hatte, die ergiebigsten Eruptionen aber erst danach stattfanden.

Der Einschlag des 10 Kilometer großen und etwa eine Billion Tonnen schweren Astroiden am Nordwestrand der mexikanischen Halbinsel Yucatan erschütterte die Erdkruste und löste zunächst ein Erdbeben und Riesentsunamis mit Wellenhöhen von mehreren hundert Metern aus. Die Luft wurde mancherorts um hunderte Grad aufgeheizt. Verheerende Flächenbrände traten an den unterschiedlichsten Orten auf und dauerten Wochen an.

In gewaltigen Mengen entstanden verschiedene Gase, die die Erde vergifteten. Die Ozonschicht nahm bis auf Jahre hinaus um bis zu 90% ab. Der bis in die Stratosphäre aufgewirbelte Staub verteilte sich global in einen undurchsichtigen Schleier und tauchte die Erde für Monate in Dunkelheit. Sie kühlte dadurch merklich ab. Die Jahresmittel-temperatur an der Erdoberfläche fiel (nach Klimasimulationen von Julia Brugger vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung) um mindestens 26°C.

Der Kälte folgte dann wohl rasch für Jahrzehnte, vielleicht sogar Jahrhunderte, eine Phase der Erwärmung. Die Temperaturen stiegen auf Grund des Treibhauseffekts in der Atmosphäre um 10°C, bis in die Tiefe des Ozeans sogar um bis zu 15°C über die Normalwerte. Gleichzeitig wurde der Vulkanismus auf der Erde verstärkt.

Eine Fülle schwerer und komplexer Umweltschäden ließen die Welt aus ihrem ökologischen Gefüge brechen. Ganze Ökosysteme gingen zugrunde. Etwa 75% aller damaligen Arten und etwa 30% aller Tierfamilien starben aus, unter anderem auch die Ammoniten, Belemniten, viele Mollusken und zahlreiche einzellige Foraminiferenarten (Planktonlebewesen) – insgesamt 93% aller Planktonspezies. Weltweit wurden alle Landtiere mit einem Körpergewicht von mehr als 20 bis 25 Kilogramm und einer Größe von mehr als einem Meter ausgelöscht, so auch die dominanten Landtiere des Mesozoikums, die Dinosaurier. Stark betroffen waren auch die Landpflanzen. Es verschwanden zwar weniger Arten als bei den vorigen vier Massenaussterben, die ökologischen Umwälzungen waren aber ähnlich revolutionär wie am Ende des Perms.

Was das Leben rettete, war seine Vielfalt. Als sich der Staub wieder legte und das Licht zurückkehrte, erholten sich zunächst nur die Pflanzen, deren Sporen und Samen überlebt hatten. Es vollzog sich ein umfassender Wechsel in der Vegetation: Farne, Nadelbäume und Gingkogewächse wichen weitgehend den heute vorherrschenden Familien der bedecktsamigen Pflanzen (höhere Blütenpflanzen). Erst nach Hunderttausenden von Jahren hatte sich das Leben an Land wieder erholt, das Weltmeer sogar wohl erst nach drei Millionen Jahren.

Von den kleineren Landtieren waren selektiv nur diejenigen am Leben geblieben, die durch spezifische Eigenheiten, wie grabende Lebensweise, Kälteresistenz usw., für diese neuen Lebensbedingungen prädestiniert waren und die auch weiterhin genügend Nahrung gefunden hatten – wie beispielsweise Krokodile oder Schildkröten, sowie kleine Säugetiere und Reptilien, die sich von in Humus lebenden Insekten oder von Würmern ernährten.

Der Weg wurde frei für den Aufstieg von Vögeln und Säugetieren. Es hat ihnen wahrscheinlich auch geholfen, dass sie ihre Körpertemperatur konstant halten konnten. Dank ihrer differenzierten Zähne konnten die Säuger sehr unterschiedliche Nahrung zu sich nehmen. Außerdem zahlte sich aus, dass sie ihren Nachwuchs lebend zur Welt brachten, und die Kleinen so lange gesäugt werden konnten, bis sie alleine klar kamen.

Aber erst nach mehreren Millionen Jahren entwickelte sich wieder jene Artenvielfalt, die ursprünglich vorhanden war. Ohne dieses katastrophale Ereignis aber hätten Säugetiere wohl kaum ihren Artenreichtum entwickeln können – und es gäbe mit Sicherheit heute keine Menschen.

Das sechste Massenaussterben?

Von allen jemals existierenden Arten sind heute schätzungsweise weniger als 1% erhalten. Aussterben scheint eine dem Leben – insbesondere den höheren Formen – inhärente (innewohnende) Erscheinung zu sein, ausgelöst zu einem langfristig nicht vorhersagbaren Zeitpunkt. Zwischen ein und zehn Milliarden Jahren beträgt nach Berechnungen der Wissenschaftler die durchschnittliche Lebenszeit einer Spezies.

Derzeit ist womöglich schon ein sechstes großes Massenaussterben im Gange. Durch seine bisher noch weitgehend ungehemmte Vermehrung und Ausbreitung bringt der Mensch das natürliche Gleichgewicht auf unserer Erde ins Wanken. Mit dem Verlust funktionierender Ökosysteme steht einiges auf dem Spiel: Nicht nur die wirtschaftliche und gesundheitliche Basis der Menschheit ist gefährdet, auch die Artenvielfalt ist bedroht.

In den meisten Zeiten der Erdgeschichte lag das normale „Hintergrund-Aussterben“ von Organismen bei zwei bis drei Arten pro Jahr. Meist wurde es durch die Evolution neuer Spezies ausgeglichen oder sogar mehr als wettgemacht. Dagegen übersteigt die gegenwärtige Aussterberate die bekannte Evolutionsrate bei weitem. Nie zuvor war sie in den letzten paar Dutzend Millionen Jahren höher als heute.

Zwar haben die Menschen wahrscheinlich schon vor Zehntausenden von Jahren Säuger- und Vogelarten ausgerottet, z. B. vor 50 000 Jahren den straußengroßen Vogel Genyornis. Aber vor etwa 30 000 Jahren bestand noch die größte Artendiversität bei Insekten, Wirbeltieren und Samenpflanzen. Seitdem übt der Mensch jedoch einen erheblichen negativen Einfluss auf die Organismenwelt aus. Nach Schätzungen kosten die Aktivitäten des Menschen heute jeden Tag 100 bis 200 Arten die Existenz. Ihre Erbinformation, gewonnen in vier Milliarden Jahren Evolution, ist damit verloren. Fatal ist, dass die meisten Arten, die verschwinden, bislang wissenschaftlich überhaupt noch nicht erfasst wurden.

Rund ein Drittel der Wirbeltierarten auf der Erde gilt als gefährdet. 40% aller wirbellosen Spezies, die die Internationale Tierschutzorganisation katalogisiert hat, sind vom Aussterben bedroht. Forscher um Rodolfo Dirzo (Stanford University, Kalifornien) sprechen von einer „Defaunation“, also von einem Kahlschlag in der Tierwelt – analog zu einer „Deforestation“, dem Abholzen der Wälder. Selbst die Populationsgröße von Arten, die nicht vom Aussterben bedroht sind, ist in den letzten Jahrzehnten durchschnittlich um 28% geschrumpft.

Noch handelt es sich nicht um ein Massenaussterben. Laut Definition ist erst dann davon die Rede, wenn mehr als 50% der Tier- und Pflanzenwelt über einen geologisch kurzen Zeitraum verschwinden. Derzeit ist die Aussterberate aber immerhin schon etwa tausendmal so hoch wie die natürlich bedingte. Durch den Klimawandel wird sich der Trend noch beschleunigen. Man nimmt an, dass bis 2100 beispielsweise etwa 20% der Landvögel in der westlichen Hemisphäre aufgrund der Klimaerwärmung verschwunden sein werden.

Der Biologe E. O. Wilson meinte schon 1984, dass der gegenwärtige Prozess der Zerstörung natürlicher Lebensräume verbunden mit dem Verlust an genetischer Vielfalt und Artenvielfalt, dessen Korrektur Millionen von Jahren erfordern wird, die Torheit ist, die unsere Nachkommen uns am wenigsten verzeihen werden. Nur der radikale Wandel unseres ökonomischen und ökologischen Handelns kann vielleicht noch das Schlimmste verhindern.

REM

Unser Gehirn hat nur einen indirekten Zugang zur Welt. Von dem, was „da draußen“ (in der Außenwelt) vorgeht, bekommt es nur etwas mit, wenn es entsprechende Signale erhält, die von unseren Sinnesorganen aufgenommen werden können. Diese sind unsere „Fenster zur Außenwelt“, durch die das Gehirn mit Informationen über unsere Umwelt versorgt wird.

Die Leistungen unserer Sinnesorgane sind das Resultat der Evolution. Sie haben sich in unserer Stammesgeschichte in Anpassung an unsere unmittelbare Umwelt zum Zwecke der Orientierung entwickelt. Ihre Strukturen passen heute auf die Strukturen der Wirklichkeit um uns herum aus demselben Grund, aus dem die Flügel eines Vogels zur Luft oder der Fuß eines Kamels auf den Wüstensand passt. In einer Welt, in der es beispielsweise gar keine elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Licht gäbe, hätten sich auch dafür keine Augen entwickelt. Wozu hätten sie dienen sollen? Die Evolution steckt aber keine Energie in nicht unbedingt nötige Strukturen.

Auch die Reichweite unserer körperlichen Sinne ist auf das unbedingt notwendige Maß beschränkt, ihr Empfindungsbereich ist eng begrenzt. Unsere Sinne erfassen vor allem nur jenen Teil der Realität, der für die Orientierung und das Überleben in der Umwelt unserer stammesgeschichtlichen Vorfahren besonders wichtig war. Andere Dinge fallen in unserer Wahrnehmung aus der für uns objektiven Wirklichkeit normalerweise heraus.

Daher ist unsere Wahrnehmung günstigenfalls nichts anderes als ein abstrahiertes Abbild der Umwelt. Die Evolutionäre Erkenntnistheorie bezeichnet jenen Ausschnitt der Welt, den unser Organismus ohne künstliche Hilfsmittel erkennend, also rekonstruierend und identifizierend bewältigt, als kognitive Nische oder Mesokosmos. Diese mesokosmischen Strukturen sind demnach solche, die wir als anschaulich bezeichnen.

Der Mesokosmos des Menschen entspricht einer Welt der mittleren Dimensionen. Er reicht von Millimetern bis zu Kilometern, vom subjektiven Zeitquant (eine sechzehntel Sekunde) bis zu Jahren, von Gramm bis Tonnen, von Stillstand bis etwa Sprintgeschwindigkeit, von gleichförmiger Bewegung bis zu Erd- und Sprintbeschleunigung, vom Gefrierpunkt bis zum Siedepunkt des Wassers, usw. Er schließt Licht ein, Röntgen- oder Radiostrahlung dagegen aus. Elektrische und magnetische Felder gehören nicht zu der kognitiven Nische des Menschen (allerdings mancher Tiere). Im Hinblick auf Komplexität reicht der Mesokosmos von Komplexität null (isolierte Systeme; gleichförmige Zusammensetzung) bis zu bescheidener Komplexität (lineare Zusammenhänge).

Aus dem breiten Spektrum elektromagnetischer Wellen, das von Gammastrahlung auf der kurzwelligen Seite bis zu Infrarotstrahlen auf der langwelligen Seite reicht, kann unser Auge nur einen verschwindend kleinen Ausschnitt verarbeiten: Wellenlängen zwischen 380 und 760 Nanometern (1 nm = ein Milliardstel Millimeter). Von den mechanischen Schwingungen in Gasen (z. B. Luft), Flüssigkeiten (z. B. Wasser) oder festen Körpern (z. B. Knochen) kann unser Ohr nur Frequenzen zwischen 16 und 20 000 Hertz (Schwingungen pro Sekunde) registrieren, die wir dann als Töne oder Geräusche hören.

Die reale Welt umfasst also weit mehr Strukturen, als wir mesokosmisch bewältigen – einfach ausgedrückt, vor allem die besonders kleinen (Mikrowelt), die besonders großen (Makrowelt) und die besonders komplizierten (komplexen) Systeme. Diese sind für uns nicht unmittelbar zugänglich. Sie wahrzunehmen hätte für unsere Vorfahren einfach auch keinerlei Selektionsvorteile gebracht.

Erschließung der Welt

Im Laufe der Evolution aber hat sich die Fähigkeit zur Erschließung der nicht sinnlich erfahrbaren Welt offenbar als nützlich erwiesen. Die Erkenntnisstrukturen des Gehirns befähigten den Menschen, den eigenen Körper, Raum und Zeit zu überwinden.

Schon die Herstellung eines zweckmäßigen Steinwerkzeugs ist ohne eine Ahnung des künftigen Gebrauchs kaum denkbar. Als die Menschen es im Laufe der Evolution verstanden, ihr Wissen systematisch weiterzugeben und auszutauschen, konnten sie ihr technologisches Know-how hochtreiben. So verfügten sie bald über eine Reihe von Technologien, mit deren Hilfe sie nicht nur die für sie nutzbare Umwelt erweiterten, sondern auch ihre körperlichen Grenzen sozusagen verschoben: Fertigkeiten von der Werkzeugherstellung über das Kochen bis zum Bau von Behausungen.

Zu einem wichtigen Hilfsmittel zur Erschließung der Welt wurde die menschliche Sprache. Mit ihrer Hilfe können wir Erwartungen und Vermutungen aussprechen, Fragen und Zweifel äußern. Sie erlaubt uns, Sachverhalte zu entwerfen und Dinge zu beschreiben, die wir uns nicht mehr anschaulich vorstellen können (z. B. vierdimensionale Welten oder nicht-kausale Ereignisfolgen), sogar solche, die überhaupt nicht existieren können (wie z. B. „fliegende Teppiche“). Und mit ihr sind wir in der Lage, abstrakte Zusammenhänge zu erkennen.

Der Mensch strebte nach zuverlässigem Wissen über die Natur und die Welt, unabhängig von Phantasie und Spekulation. Dazu entwickelte er die Wissenschaft. Dabei war sein ursprüngliches Ziel, die göttlichen Prinzipien in der Welt zu entdecken. Er begann, seine Umwelt systematisch zu beobachten. Aus einer oder mehreren Einzelbeobachtungen schloss er auf das Allgemeine: Die Sonne geht auf und die Sonne geht unter, also wird die Sonne auch in Zukunft auf- und untergehen – ein Induktionsschluss. Später tritt zur Induktion, also der Erkenntnisgewinnung durch Beobachtung, das Experiment: Lernen durch Versuch und Irrtum. Die Wissenschaft akzeptierte nur noch das, was durch Experiment oder Beobachtung, also empirisch, überprüft war.

Nach der „Kopernikanischen Wende“ stimmte das, was die Wissenschaft erkannt hatte, zum ersten Mal nicht mehr mit dem Augenschein überein. Als Geburt der modernen Wissenschaft in Europa gilt der Beginn des 17. Jahrhunderts. Zu ihren Gründungsvätern gehörte der Italiener Galileo Galilei. Seither sind die Wissenschaftler bei der Erforschung der Wirklichkeit immer mehr auf Abstand zum sinnlichen Erleben gegangen und konzentrierten sich auf das technisch messbare.

Überwindung des Mesokosmos

Eine unverzichtbare Brücke zwischen den experimentellen Messungen und Beobachtungen auf der einen Seite und dem Auffinden von Naturgesetzen und Grundprinzipien auf der anderen ist eine Theorie. Sie ist dann eine gute Theorie, wenn sie zu einem Modell führt, das sich an nachprüfbaren Fakten orientiert und eine Fülle von Beobachtungen widerspruchsfrei beschreiben kann. Außerdem muss es imstande sein, die Ergebnisse zukünftiger Beobachtungen vorherzusagen. Wenn die Voraussage sich bestätigt, ist das ein Test für den Wirklichkeitsgehalt des Modells.

Die Ebene der Modelle ist der Bereich, der heute die wissenschaftliche und technische Innovation immer schneller – und immer weniger kontrollierbar – vorantreibt. Modelle sind aber immer Vereinfachungen. Sie sollen die größte Vielfalt an komplexen Phänomenen mit der einfachsten Menge an Konzepten erfassen, die für das menschliche Gehirn verständlich sind. Ob sie die Realität treffen, ist eine abstrakte Frage.

Über Gedankenexperimente müssen sich die Wissenschaftler oft erst mal einen Weg bahnen, wie etwas ungefähr vorstellbar ist. Selbst wenn Versuche im Geist oft mehrere Interpretationen zulassen, werfen sie ein neues Licht auf althergebrachte Ansichten und erzeugen fruchtbare Diskussionen. Mit dieser Methode lassen sich gedanklich auch Annahmen überprüfen, die experimentell nicht erforscht werden können, und Theorien hinterfragen.

Die menschliche Sprache taugt für die physikalische Wirklichkeit nur begrenzt. Sie hat sich an den Gegenständen unserer alltäglichen Erfahrung entwickelt und hält, beispielsweise für die Befunde der subatomaren Realität, keine Begriffe mehr bereit. Auf der Wirklichkeitsebene des Atoms lassen sich die Befunde und Entdeckungen endgültig nur noch in der Sprache der Mathematik ausdrücken.

Bedeutung der Mathematik

Die Mathematik erwies sich als ein wirkungsvolles Instrument, um die Umwelt, die Natur, besser verstehen und beschreiben zu können. Sie gehörte von Anfang an zur menschlichen Kultur. Die Basis aller Mathematik ist der angeborene Zahlensinn: Mengen von bis zu vier Gegenständen werden auf einen Blick erfasst. Größere Mengen können wir zunächst nur näherungsweise schätzen. Dieser angeborene Schätzsinn erlaubt keine Genauigkeit, war aber wohl in der Evolution von Nutzen. Wahrscheinlich schaffte die Fähigkeit, Mengen zu erfassen, Vorteile im Überlebenskampf.

Stanislas Dehaene nimmt an, dass unser angeborener Zahlensinn logarithmisch funktioniert – wie auch unser Gehör, das Lautstärken nach logarithmischen Dezibel wahrnimmt. Die Zahlenreihe sei erst durch kulturelle Einflüsse zur Gerade gestreckt worden. Darauf deutet hin, dass z. B. einzelne archaisch lebende Völker, wie die Mundurucu- Indianer vom Amazonas, Zahlen nicht linear, sondern logarithmisch ordnen – wie das auch europäische Kindergartenkinder tun.

Auf dem evolutionär alten Schätzsystem basiert unser exaktes Rechenvermögen, wozu aber erst die Fähigkeit, Symbole zu schaffen, beitrug. Auf den Zahlsymbolen, die noch vor den Schriftzeichen erfunden wurden, baut das Denksystem der Mathematik auf.

Die Wissenschaftler benutzen die Mathematik als Formelsprache in ihren Modell-vorstellungen. Weil unser Anschauungsvermögen nur mesokosmischen Strukturen gerecht wird, ist eine Naturwissenschaft, die sich nicht mit Beschreibungen zufrieden gibt, sondern Erklärungen sucht, auf die Verwendung mathematischer (und damit oft unanschaulicher) Strukturen unabdingbar angewiesen. Eine Theorie muss daher in aller Regel zunächst in mathematischen Gleichungen ausgedrückt werden, erst dann ist sie durch Beobachtungen überprüfbar.

Mathematik kann die verschiedensten Dinge und Ereignisse in der Realität modellieren, d. h. durch Gleichungen beschreiben. Sie liefert aber keine direkte Erkenntnis über die Welt, sondern stellt in vielfältige Weise nur Strukturen zur Verfügung, die wir auf ihre Anwendbarkeit bei der Beschreibung der Natur prüfen können. Ihre Gleichungen formulieren exakt oder sogar quantitativ, was wir uns vage und qualitativ immer schon vorgestellt haben, erfassen aber auch Strukturen, die uns anders überhaupt nicht zugänglich sind, darunter auch sehr komplizierte und komplexe Systeme.

So vermögen wir mit Hilfe der Mathematik zu einer tieferen Ebene des Verständnisses der Welt vorzudringen und zu weiterführenden Schlussfolgerungen über sie zu gelangen. Auf Grund seiner mathematischen und technologischen Fähigkeiten schuf der Mensch technische Hilfsmittel, mit denen es ihm gelang, die Grenzen des Mesokosmos zu überwinden. Zunächst waren das Teleskope und Mikroskope. Er schuf Ultraschallgeräte und Tomographen, er erzeugte Laser und entwarf unter Zuhilfenahme eines Rechners komplizierte logische Konstruktionen. Bald wird der erste Quantencomputer anwendungsbereit sein. Die Vielfalt der Anwendungen, der Inspirationen und der Methoden ist unermesslich.

Die mathematischen Strukturen wie Zahlen, Vektoren, Gleichungen und geometrische Objekte beschreiben die Welt erstaunlich wahrheitsgetreu. Über den Zusammenhang zwischen Mathematik und Natur gibt es zwei diametral entgegengesetzte Meinungen, die bis auf die antiken Philosophen Platon und Aristoteles zurückgehen. Nach Aristoteles ist die physikalische Realität grundlegend und die mathematische Sprache nur eine nützliche Annäherung. Platon zufolge ist die mathematische Struktur das eigentlich Reale, das von Betrachtern nur unvollkommen wahrgenommen wird. Kinder, die noch nie von Mathematik gehärt haben, sind spontane Aristoteliker. Die platonische Sicht wird erst allmählich erworben.

Theoretische Physiker neigen heute mehrheitlich zum Platonismus. Sie vermuten, dass die Mathematik das Universum so gut beschreibt, weil es an sich mathematisch ist. Schon Galilei schrieb: „Das Buch der Natur ist in der Sprache der Mathematik geschrieben.“ Algebraische und geometrische Systeme sind nicht nur nützliche Instrumente und Erfindungen, sie existieren auch außerhalb von Raum und Zeit, meinen heute die meisten Wissenschaftler. Mathematische Strukturen werden demnach nicht erfunden, sondern entdeckt. Sie sind im ganzen Universum wahr.

Die Welt um uns herum lässt sich mit den seltsamen Symbolen und Zeichen der Mathematik beschreiben und erklären. „Verstehen“ können wir sie trotzdem nicht, denn das, was die Formeln ausdrücken, entzieht sich unserer Vorstellungskraft – es liegt außerhalb unseres Mesokosmos. Viele der tiefgründigsten Errungenschaften des 20. Jahrhunderts – Relativitätstheorie, Quantenmechanik, Kurt Gödels Unvollständigkeitssatz, Chaos-Theorie – ziehen dem begreifenden Geist bestimmte Schranken. Quantenfelder, Strings, Wurmlöcher, Urknall oder die Topologie des Universums lassen sich nur über den schmalen Grat der höheren Mathematik erreichen.

Die Physik muss zusätzlich zu den mathematischen Beschreibungen die Wirklichkeit erklären: mit theoretischen Modellen. Sie haben aber keinen absoluten Wahrheitsanspruch. Sie müssen immer wieder kritisch hinterfragt werden und im Licht neuer Indizien und Entdeckungen gegebenfalls modifiziert oder sogar ersetzt werden. Daher nähern sich unsere Theorien und Vorstellungen der Wirklichkeit nur an und sind lediglich begrenzt gültig. Man weiß keineswegs, ob der Raum wirklich gekrümmt ist, wie das die Allgemeine Relativitätstheorie behauptet. Aber bis heute ist keine physikalische Sicht der Welt bekannt, die überzeugender wäre als diejenige, sich den Raum „gekrümmt“ vorzustellen.

Das Realismusproblem ist ein Dauerthema der Philosophie und Wissenschaftstheorie. „Wir können nicht fragen, was die Wirklichkeit ist, denn wir haben keine modellunabhängigen Überprüfungen von dem, was real ist“, schrieb Stephen Hawking. „Ich stimme nicht mit Platon überein, nach dem die Naturgesetze unabhängig von uns existieren.“

Der theoretische Elementarteilchenphysiker Henning Genz setzt der These, dass das Universum mathematisch und Gott ein Mathematiker sei, die These entgegen, dass im Universum Prinzipien regieren, die ohne Mathematik formuliert und verstanden werden können. „Man kann geradezu sagen, dass fundamentale Fortschritte der Physik mit der Ablösung mathematischer Prinzipien durch nichtmathematische einhergehen.“ (Henning Genz: „Gedankenexperimente“; S.177) Die Mathematik sei praktisch gezwungen, ihre selbst auferlegten Grenzen zu verlassen, um zu immer komplexeren und reicheren Systemen vorzustoßen.

Es führt kein Weg daran vorbei, dass wir die reale Welt von ihrer mathematischen Beschreibung unterscheiden müssen. Daher werden wir sie nie mit vollkommener Genauigkeit erfassen, also nie endgültig erklären können. „Dort reicht das Auge nicht hin, die Sprache nicht, nicht der Geist.“ (Upanischaden)

REM