Woher & Wohin?
Eine Zeitreise durch die Entwicklung des Universums - allgemeinverständlich erklärt und sichtbar gemacht durch einfache Elemente der modernen Kunst.
Der Anfang und die Entwicklung des Universums werden heute überwiegend von der Astrophysik mit dem Standardmodell Urknall erklärt. Nach dieser etwa 100 Jahre alten Theorie ‘explodierte’ das anfangs ‘unendlich’ kleine und heiße Universum. Das Alter des Universums wird dabei ab dieser ‘Singularität’ gezählt. Offen ist die Frage: Was passierte zur Zeit Null? Der in den kommenden Jahrzehnten erwartete Nachweis von Gravitationswellen durch Laserinterferometrie, die vom Urknall ausgingen, könnte neue Erkenntnisse bringen. Die Physik des Universums ab dem ‘Zeitanfang’ bis heute lässt sich dagegen gut erklären. Innerhalb von Sekundenbruchteilen bildeten sich Elementarteilchen - die Bausteine künftiger Atomkerne. Etwa drei Minuten nach dem Urknall entstanden Deuterium-, Helium- und Lithiumkerne und nach etwa 400 Tausend Jahren Atome. Erste Gaswolken gab es nach etwa 100 bis 200 Millionen Jahren. Daraus formten sich bereits erste Galaxien. Weitere Temperaturabsenkung führte zu Kondensations- und Erstarrungsvorgängen und zur Bildung von Clustern im Universum, die dann die Brücke zur Struktur der unbelebten Materie nach etwa 10 Milliarden Jahren wurden.
Von der unbelebten Materie bis zur belebten Materie – also dem Vorhandensein von Wasser bis zum Zusammenspiel von DNS und Proteinen – benötigte es weitere vier Milliarden Jahre. Die dazu notwendigen gemäßigten Temperaturen auf der Erde wurden dabei durch Kernfusionsprozesse (Wasserstoffkerne verschmelzen zu Helium) auf der Sonne und durch die schützende Erdatmosphäre erst möglich. Der Stern Sonne und sein Planet Erde zählen dabei zu den kleineren Himmelskörpern im (von der Erde aus) ´Beobachtbaren Universum´. Das Alter des Universums wird heute mit 13,75 Milliarden Jahren angegeben. Der Homo sapiens (heutiger Mensch) ist seit etwa 300 Tausend Jahren fossil belegt.
Lebewesen wurden bisher nur auf der Erde nachgewiesen. Wir Menschen und unser Planet Erde nehmen daher - zumindest nach bisherigen Erkenntnissen - im ‘Beobachtbaren Universum’ eine Sonderstellung ein. Somit tragen wir auch eine besondere Verantwortung für die vielfältigen Eingriffe und Veränderungen auf der Erde und ihrem Umfeld. So wurden natürliche Strukturen zu neuen Strukturen weiterentwickelt. Viele positive Beispiele finden wir im UNESCO Welt- und Weltkulturerbe. Die Züchtung von hochwertigen Nahrungsmitteln, Reparatur von Defekten, Heilung von Krankheiten bis hin zur Verhüttung von Erzen und deren Weiterverarbeitung etc. zeugt seit Jahrtausenden von der Kreativität der Menschen.
Der große technologische Fortschritt der vergangenen fünf Jahrzehnte hat dazu geführt, dass viele (biologische, physikalische, chemische, ...) Prozesse mit den Methoden der Informatik und der numerischen Mathematik sehr viel umfassender modelliert werden können. So wird beispielsweise heute vor dem Einsatz eines neuen Verfahrens oder vor der Herstellung eines physischen Produktes immer öfter virtuell optimiert. Andersherum erkennt man so auch oft bereits die Lösung für ein Problem, bevor dieses größeren Schaden anrichten kann. Leider entzieht sich irrationales Denken und Handeln einzelner Menschen weitgehend einer Modellierung und somit einer vorausschauenden Simulation der oft schrecklichen Folgen. Das liegt zum Teil aber auch an unser aller Wunschdenken und Verdrängen von unbequemen frühen Anzeichen.
In den Berichten an den ‘Club of Rome’ werden bereits Anfang der 70er Jahre des vorherigen Jahrhunderts in Simulationen mit Weltmodellen größere Auseinandersetzungen um Ressourcen und Migrationen vorhergesagt. Obwohl es nur wenige Jahre danach bis heute immer bessere (durch Fakten gestützte) Klimamodelle zur Beschreibung des Klimawandels gibt, hat der anthropogen verursachte Zerfall unserer Lebensgrundlagen bedrohlich zugenommen. So ist u.a. durch den Verbrauch fossiler Energieträger die Erderwärmung - mit ihren aus Simulationen und in der Realität bekannten Folgen - in den letzten Jahrzehnten außerordentlich gestiegen, sodass zusätzlich zur Energiewende sehr große Anstrengungen zur Anpassung an die bereits vorhandenen Klimawandelfolgen erforderlich werden. Wir haben heute die technologischen Möglichkeiten, das Zeitfenster der Lebewesen Mensch & Tier auf der Erde noch lange offen zu halten. Dies setzt jedoch voraus, dass die Lösung der anstehenden Probleme (Energiewende, Anpassung an den Klimawandel, Vermeidung von Verschmutzung, Schonung der Ressourcen) des Lebensraumes als gemeinsame Aufgabe aller Menschen verstanden wird. Die digitale Ausstellung soll dazu beitragen, die Kreativität der Menschen in der Vergangenheit zu zeigen und daraus Hoffnung und Zuversicht für die Zukunft zu generieren.
In der kosmisch fernen Zukunft von etwa 6 Milliarden Jahren wird unser Fusionsreaktor Sonne ausgebrannt sein und ist ein ‘Weißer Zwerg’ geworden. Dieses Ende hatten in der Vergangenheit bereits viele kleine und mittelgroße Sterne. Große Sterne werden dagegen zu energiereichen ‘Schwarzen Löchern’ großer Masse. Darüber hinaus gibt es Hinweise auf dynamisch sich entwickelnde ‘Super Schwarze Löcher’ sehr großer Masse im Zentrum von Galaxien, die diese maßgeblich von Anfang an beherrschen. Sie sind derzeit u.a. Gegenstand der wissenschaftlichen Diskussion. Falls es irgendwann im Universum keine Wechselwirkungen mehr gibt, hat die Entropie ihr Maximum erreicht. Dies wäre das Zeitende. Denkbar ist jedoch auch ein fortlaufender Prozess entstehender und sich auflösender Galaxien und somit ein Universum ohne Zeitende. Mehr Wissen über den Urknall zur Zeit Null ist somit auch für die Modellierung der sehr fernen kosmischen Zukunft hilfreich. Warten wir also die eingangs angesprochenen baldigen Erkenntnisse über die Vorgänge im Urknall ab.
Saarbrücken 2023, Heinz Ismar