Der gestirnte Himmel über uns hat uns immer interessiert. Anfangs war er noch erfüllt von Göttern. Mit der Erkenntnis, dass der gesunde Menschenverstand, vielleicht der göttliche Funke im Menschen, das Universum verstehen kann und ohne die Hilfe von diversen Göttern auskommt, gewann die astronomische Forschung immer größeren Wert. Die heutige, moderne Astronomie fragt nach der Entwicklung des Universums und letztendlich nach den elementaren Grundgesetzen, die das All beherrschen. Sie hat dadurch die Position des Menschen im Universum ganz neu verortet. Mit jedem neuen »Heureka« hat sich das Weltbild der Astronomie verändert. Eine Beschreibung des modernen astronomischen Weltbilds kann deshalb nur ein aktueller Zwischenbericht sein, was Niels Bohr sehr treffend zusammengefasst hat: »Alles ist möglich im Universum, wenn es nur genügend unvernünftig zu sein scheint.«
Das Geheimnis des Anfangs
Wie lautet nun der aktuelle Zwischenbericht über das heutige astronomische Weltbild? Schauen wir uns dazu den Anfang des Universums an. Das Universum entwickelte sich aus einem sehr dichten und sehr heißen ›Tag ohne Gestern‹ in ein immer dünneres, immer kühleres Universum. Die Grundgesetze der physikalischen Kräfte (Schwerkraft, Kernkräfte und Elektrische Kraft) ›froren‹, ähnlich wie Kristalle, aus dem heißen Ursprung aus. Es entstanden Atomkerne und Elektronen. Einige Minuten nach dem Anfang waren die Bestandteile alle vorhanden: Wasserstoff, Helium und Elektronen. Dazu kam jede Menge Licht, die Photonen; knapp zehn Milliarden Photonen auf ein Teilchen. Es gab also im Universum viel mehr Licht als Schatten. Wir schätzen, dass das Universum vor ca. 15 Milliarden Jahren entstanden ist, und wir wissen, dass sich dieser ›Tanz der Materie‹ ereignete.
Seit seiner Geburt expandiert das Universum. Der Big Bang ist das ganze expandierende All selbst. Raum und Zeit laufen seitdem gemeinsam. Durch die Expansion gibt es in unserem Universum einen Zeitpfeil, es gibt kein Zurück mehr, unser Universum ist nicht reversibel, es wird sich nichts wiederholen. Mit jedem Tag wird es größer und kälter. Teleskope und Satelliten zeigen uns davon täglich neue Entwicklungsphasen. Wir sehen sogar den großen kosmischen Lichtvorhang, der es uns nicht erlaubt, in die Zeit kurz nach dem Urknall zu blicken. Zu dicht ist der Lichtnebel, zu stark werden die Lichtquanten gestreut. Diese kosmische Hintergrundstrahlung ist der Beweis für den Anfang des Alls, denn er ist der Überrest des Urknalls, der kalte Rest, mit einer Temperatur von minus 271 Grad Celsius.
Die dunkle Seite des Universums
Über die Entwicklung des Universums als Ganzes und seiner Bestandteile wissen wir heute schon eine ganze Menge. Aber wissen wir denn wirklich so viel? Leider nicht! Wir stehen in der Astronomie vor einer scheinbar undurchdringlichen Erkennt nis schranke, denn es gibt eine dunkle Seite des Universums. Damit meine ich nicht den Nachthimmel oder den dunklen Raum zwischen den Sternen. Es geht um die so genannte dunkle Materie, deren Wirkung durch zahllose Beobachtungen zweifelsfrei bewiesen wurde. Jede Milchstraße ist von einer Atmosphäre dunkler Materie umgeben. Ohne die Schwerkraft der dunklen Materie hätte sich in unserem Universum bis heute noch keine Galaxis entwickelt. Die dunkle Materie muss aus völlig anderen Teilchen bestehen als das, was wir kennen.
Ein noch dringenderes Problem stellt die dunkle Energie dar, die für 70 Prozent des Energiehaushaltes des Universums verantwortlich ist. Beobachtungen weit entfernter Supernova-Explosionen zeigen folgendes, sehr merkwürdiges Bild: Das Universum expandiert beschleunigt. Seit ca. acht Milliarden Jahren ist eine Kraft am Werk, die die Expansionsgeschwindigkeit des Raumes im All kontinuierlich erhöht. Masse bremst, aufgrund ihrer Schwerkraft, die Expansion des Universums ab. Das Überwiegen der dunklen Energie seit damals hat die Expansion beschleunigt. Nur, was ist das, die dunkle Energie? Wir wissen es nicht! Selbst die Quantenmechanik liefert keine Hilfe. Hier liegt ein großes Arbeitsfeld für die theoretische Physik des 21. Jahrhunderts.
Vom Vertrauen in die Wissenschaft
Trotz dieser offenen Fragen können wir mit großem Vertrauen auf unser heutiges Bild vom Universum blicken. Und in unsere Wissenschaft. Die größte Erkenntnis der modernen Astronomie ist es, dass alle irdischen Naturgesetze überall im Universum gelten. Theorien, die auf der Erde zur Erklärung irdischer Experimente entwickelt wurden, bestätigen sich im All auf grandiose Weise. Wir können heute mit Hilfe von umeinander kreisenden Sternleichen die allgemeine Relativitätstheorie bis auf zehn Stellen hinter dem Komma genau überprüfen. Resultat: sie stimmt.
Auch die prinzipiellen Grenzen unserer Erkenntnis möglichkeiten werden heute durch physikalische Theorien beschrieben. Wie die Relativitätstheorie vorhersagte: Wir können nicht tiefer in die Materie schauen, als es die Heisenberg’sche Unschärferelation vorgibt, und wir können nicht tiefer ins All schauen, als bis zur Lichtkante, die sich erst ca. 300 000 Jahre nach dem Urknall lichtete. Raum, Zeit und Geschwindigkeit sind also wohl definiert in unserem Universum. Die genaue Inspektion der physikalischen Zusammenhänge zeigt auch, dass wir in keinem anderen Universum existieren können, denn nur in einem dreidimensionalen Raum sind die Planetenbahnen stabil. Nur in unserem Universum ist die Materie stabil. Nur in unserem Universum konnte Leben entstehen.
Betrachtet man die lange Reise, die wir vom Urknall zum Heute durchlaufen haben, so offenbart sich einem ein Ehrfurcht gebietendes Schauspiel. Ich persönlich halte es mit Vincent van Gogh, der gesagt hat: »Man sollte Gott nicht nach dieser Welt beurteilen, die ist nur eine Studie, die nicht gelungen ist. Aber es muss ein Meister sein, der solche Schnitzer macht.«
Prof. Dr. Harald Lesch ist Professor für Theoretische Astrophysik am Institut für Astronomie an der Ludwig-Maximilians-Universität, München und Professor für Naturphilosophie an der Hochschule für Philosophie in München sowie Moderator von "Abenteuer Forschung" im ZDF. Mit seinem Bestseller "Die Menschheit schafft sich ab" hat Lesch 2016 für Furore gesorgt.
Der Astrophysiker Harald Lesch nimmt seine Leser mit auf eine Reise durch die Welt der dunklen Materie und Energie, der Schwarzen Löcher und der Inseln des Lichts bis hin zum Tanz der Galaxien. Darüber hinaus stellt er als Naturphilosoph die Grundfrage: »Was ist überhaupt die Welt?«.Lesch veranschaulicht die revolutionärsten Theorien - von den Antworten der griechischen Philosophen über Einsteins Relativitätstheorie bis hin zur alles verändernden Quantenmechanik.