4. Fortsetzung
der
Überlegungen von Dipl.Math.
Ulrich Meyer, Februar 2020
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Ergebnisse aus letzten
wissenschaftlichen Erkenntnissen.
Einige Aspekte sind aus dem Buch "Warum Gott nicht würfelt" von
Bernard Haisch (2014) und
aus dem Buch "Ein Universum aus dem Nichts" von Lawrence M. Krauss
(2013).
Unser
Universum ist durch den Urknall aus einem Punkt entstanden. Die Materie
des Universums konnte aus dem Nichts durch Vakuumfluktuationen erzeugt
werden. Dieser ganze Vorgang und die weitere Entwicklung bis zur
Entstehung unserer Galaxie, der Milchstraße,
unsere Erde und uns Menschen, durch die Evolution, konnte ohne einen
Schöpfer,
also ohne einen sogenannten „Gott“ selbstständig entstehen.
(Siehe: „
Wer ist Gott ? Teil 3“).
Wir wollen hier nun untersuchen, was diese Entstehung und dieser
Entwicklungsprozess für uns heute noch zu bedeuten hat.
Dazu
wollen wir uns diese Vakuumfluktuationen, unseren Ursprung, noch einmal
genauer ansehen. Was heißt eigentlich Fluktuation?
Der Begriff kommt von dem lateinischen Wort
„fluctuare“, was eine kurzfristige oder andauernde Veränderung also
eine kurze Schwankung
bezeichnet. Die Vakuumfluktuationen werden auch als Nullpunktsenergie in
einem Nullpunktfeld bezeichnet.
In einem Vakuum, also in einem Nichts, wo nichts ist, absolut nichts,
gibt es doch etwas. Es gibt nämlich kein Nichts, denn in jedem
„Nichts“ entstehen laufend
Teilchen und ihre Antiteilchen, die sich aber kurz darauf gegenseitig
annihilieren, also vernichten, und damit wieder verschwinden. Das
passiert in der kurzen Zeit von 10-23 Sekunden. Diese
Teilchen werden virtuelle Teilchen genannt, da sie nicht real
existieren und so auch nicht gemessen werden können. Sie sind
spontane Fluktuationen
eines Quantenfeldes, die durch eine Energiezufuhr über einen
Schwellenwert zu realen Teilchen umgewandelt werden könnten, wenn
sie sich vorher nicht selber vernichtet haben.
Um diese Sache zu vertiefen benötigen wir eine
quantenmechanische Erklärung. Die Quantenmechanik ist entstanden, weil
festgestellt wurde, dass die Natur nicht stetig ist, sondern im Detail
gequanted ist. Alles wie Raum, Materie, Zeit, Licht, Energie und
elektrische Ladung besteht aus
kleinsten Portionen, den Quanten, ungleich Null.
Im Vakuum, im „Nichts“, muss nach der Heisenbergschen
Unschärferelation eine Feldenergie von Null unscharf sein,
d.h. die Energie schwankt um Null. Da können positive und negative
Teilchenpaare entstehen, in dem sie sich aus
diesen Energieschwankungen Energie leihen, die sie später bei
ihrer Vernichtung wieder zurückgeben. Die erforderliche Energie
für die Erzeugung der
Teilchenpaare ist durch die Heisenbergsche Unschärferelation
gedeckt, so dass kein Verstoß gegen den Energieerhaltungssatz
besteht. Danach darf eine Energiemenge ΔE
über
einen Zeitraum Δt
diesen Energieerhaltungssatz verletzten,
solange das Produkt aus ΔE
und Δt
nicht größer oder gleich dem
Planck’schen Wirkungsquantum
geteilt durch 4π ist.
Es muss gelten:
ΔE x
Δt
≤ h/4π = ħ
(= reduziertes Plancksches
Wirkungsquantum).
Virtuelle
Teilchen
Nach der Äquivalenz von Masse und Energie
(E = mc²) können so
Teilchen für einen
begrenzten Zeitraum spontan entstehen. Wegen derer sehr kurzen
Lebensdauer und der Tatsache, dass ihr Dasein den Grundlagen
(Energieerhaltung) der
klassischen Physik widerspricht, werden derartige Teilchen auch
virtuelle Teilchen
genannt. Sie sind Transienten, etwas Vorübergehendes, während
reale Teilchen Anregungen
eines Quantenfeldes sind deren Existenz gemessen werden kann.
3. Vakuum, leerer
Raum
4. Wirkungen
der Vakuumfluktuationen
Wir, unseres Inneres und unsere Umgebung, sind also stets mit diesem
Quantenschaum aus Fluktuationen quasi vermischt. Da stellt sich schon
die Frage, ob diese kurzfristigen virtuellen Teilchen, einen Einfluss
auf uns haben und wenn, dann welchen? Vom energetischen Standpunkt her
ist so ein virtuelles Teilchen quasi unbedeutend,
da man es auch gar nicht messen kann (s.o.). Es besteht jedoch
vielleicht die Möglichkeit, dass in der Kumulation vieler
virtueller Teilchen doch eine Wirkung entstehen kann. Solch
eine Beeinflussung von physikalischen Messgrößen sieht man
beim „
Casimir-Effekt“, der oft
zum Nachweis der Vakuumfluktuationen aufgeführt wird. Hierbei
wirkt auf zwei sehr nahe zusammenliegenden parallelen
leitenden Platten im Vakuum eine sehr schwache anziehende Kraft.
Ein Beispiel für die Wirkung der
Vakuumfluktuationen aus unserem täglichen Leben sieht man bei
Leuchtstoffröhren. Diese sind mit einem inerten Gas wie Neon oder
Argon gefüllt durch das ein
Elektronenstrom geschickt wird. Die Elektronen stoßen mit den Gas
Atomen zusammen und bringen diese so in einen quantenmechanisch
angeregten Zustand. Die Edelgas Atome müssten eigentlich in diesem
angeregten Zustand bleiben, aber dann würde kein Licht entstehen.
Die Wissenschaftler erkannten später,
dass erst durch die Wechselwirkung der Vakuumfluktuationen mit den Gas
Atomen der angeregte Zustand instabil ist und das Atom wieder in den
Grundzustand zurückkehrt und dabei werden Photonen ausgesandt.
Daher leuchtet die Leuchtstoffröhre.
Betrachten wir nun mal ein einzelnes Elektron
im Vakuum. Dieses hat eine negative Ladung. In der direkten Umgebung
des Elektrons entstehen nun laufend diese virtuellen Teilchenpaare
durch die Vakuumfluktuationen. Die Teilchenpaare sind jeweils positiv
und negativ geladen. Gleiche Ladungen stoßen sich ab und
ungleiche Ladungen ziehen sich an. D.h. die positiven Teilchen wenden
sich in Richtung des Elektrons und die negativen Teilchen wenden sich
vom Elektron ab. Diese Teilchenpaare existieren zwar nur sehr kurz,
aber es entstehen auch immer welche neu. Wir haben dann da zwei
Hüllen um das Elektron, eine positiv geladene und einen etwas
größere äußere negative
Hülle aus fluktuierenden Teilchen. Dieses Verhalten der
Vakuumfluktuationen zu Elektronen gibt es auch in jeder elektronischen
Schaltung in entsprechender
Anpassung an die Umgebung. Wenn man die ausgehenden Schwingungen einer
elektronischen Schaltung misst, so findet man dort immer ein sehr
geringes Grundrauschen. Dieses beruht auf dem Einfluss der
Vakuumfluktuationen auf die durchfließenden Elektronen.
Ein Elektron polarisiert virtuelle
Teilchen der Vakuumfluktuationen
Die
C14- oder Radiokarbon-Analyse
ist eine
bekannte Methode zur Altersbestimmung von Fossilien, die viele tausende
Jahre alt sind. Das Prinzip dabei ist, das Verhältnis von C12 zu
C14 Kohlenstoff festzustellen. Der Anteil von C14 am gesamten
Kohlenstoffvorkommen auf der Erde liegt sehr weit unter einem Prozent,
aber dieser kann mit verschiedenen
Methoden gut festgestellt werden. Auf rund eine Billion C12-Kerne kommt
ein C14-Kern. Normal hat Kohlenstoff sechs Protonen und sechs Neutronen
und wird damit als C12 bezeichnet. C14 entsteht, wenn kosmische
Strahlung
auf die obere Erdatmosphäre
trifft und Stickstoff N14 in C14 verwandelt wird, indem ein Proton
gegen ein Neutron ausgetauscht wird. Dieses C14 hat die gleichen
chemischen Eigenschaften wie C12 und kommt auch als Kohlendioxid vor,
aber es ist instabil und damit leicht radioaktiv. Die Halbwertzeit
von C14 beträgt 5730
Jahre, d.h. nach 5730 Jahren ist die Hälfte einer C14 Menge in
einem Beta-Minus-Zerfall wieder
zu N14
und Elektronen und Energie zerfallen.
Wegen diesem Zerfall kann man das Alter von Fossilien bestimmen. Denn
bei diesen ist der C14 Anteil geringer
wegen dessen Zerfall als bei lebenden Organismen, die ein festes
Verhältnis von C12
zu C14 haben, das durch die laufende Atmung konstant gehalten wird. Die
Halbwertzeit 5730 Jahre bedeutet, dass ein C14 Atom normal so in 5730
Jahren zu N14 zerfallen sollte. Dies kann aber auch in der halben oder
der doppelten oder
auch zu jeder anderen Zeit passieren. Im Durchschnitt zerfällt ein
C14 zu N14 in 5730 Jahren.
Warum zerfällt aber ein C14 Atom? Das
döst nicht so einfach vor sich hin und guckt öfters auf einen
Kalender und nach etwa 5730 Jahren sagt es sich, es wäre mal Zeit
einen Abflug zu machen. Der Anstoß und Zeitgeber zu diesem
Zerfall wurde erst im Rahmen der Quantenelektrodynamik
verstanden. Der Kern von C14 ist in einem Zustand höherer Energie,
der aus seiner Entstehung durch die
kosmische Strahlung stammt. Nach Regeln der Quantenmechanik ist bei
Abwesenheit äußerer
Störungen auch ein Zustand höherer Energie stabil. Aber durch
den Einfluss der Vakuumfluktuationen auf den C14-Kern wird dieser zu
einem spontanen Zerfall in N14 veranlasst. Dieser Vorgang ist dem
obigen in den Leuchtstoffröhren sehr ähnlich.
5.
Die endgültige Antwort zu
unserer Frage.
In
den aufgeführten vorherigen Beispielen werden einige Auswirkungen
der Vakuumfluktuationen beschrieben. Diese sind aber hauptsächlich
auf den atomaren Bereich beschränkt. Sie beeinflussen einen
Atomkern oder Elektronen. Im makroskopischen
Bereich in unserem Alltagsleben für uns Menschen machen sich diese
Vakuumfluktuationen aber direkt nicht bemerkbar. Jedenfalls ist mir da
bisher nichts bekannt. Vielleicht ergeben sich da später neuere
Forschungsergebnisse. Man kann nur spekulieren, ob die
Vakuumfluktuationen z.B. vielleicht Gene verändern
können und so auch einen spontanen Krebs auslösen
könnten, dessen Ursache unbekannt ist, oder ob sie psychische Erkrankungen
entstehen lassen könnten oder etwas anderes
bewirken könnten. Quanten-Physiker betrachten das Nullpunktfeld
auch als Erklärung für Phänomene wie Telepathie,
Vorahnungen, Synchronizität, Geist- oder
Selbstheilung. Dies könnte auch für die Quantenverschränkung
gelten. Viele unerklärliche Vorkommnisse in der Welt wurden
möglicherweise durch Vakuumfluktuationen erzeugt. Vielleicht sind
die Wunder, von denen in der katholischen Kirche berichtet wird und die
teils auch gewürdigt werden und die teils auch wahr sein
könnten, möglicherweise durch die Nullpunktsenergie
entstanden.
Aber, wie gesagt, sind dies
alles nur spekulierte Möglichkeiten, was durch die
Vakuumfluktuationen beeinflusst sein könnte. Ob da etwas zu
trifft, müsste erst bewiesen werden und das ist nicht einfach, da
die Vakuumfluktuationen selber nicht gemessen werden können. Sie
können nur indirekt nachgewiesen werden.
Und
da kommen wir wieder zurück zur unsere ursprünglichen
Frage „Wer ist Gott?“.
Einen Gott als Schöpfer des Universums und der Menschen gibt es
nicht (nach Teil 3).
Der Physiker Richard Feynman, von dem einige
meinen, er sei vielleicht der einzigste Wissenschaftler, der die
Quantenmechanik verstehe, sagte dazu: "Gott wurde erfunden, um
Rätsel zu erklären. Gott wird immer erfunden, um jene Dinge
zu erklären, die man nicht versteht."
Das Universum ist aus dem Nichts durch
Vakuumfluktuationen entstanden und diese durchdringen das Universum und
auch uns noch ständig in dem fast überall existierenden
leeren Raum. Die Vakuumfluktuationen erfüllen die Rolle des
Schöpfers und sie existieren überall.
Das erinnert mich an eine meiner Spekulationen aus Teil 1
von „Wer ist Gott?“ aus dem Jahr 2001, in dem es die heutigen, neuen
Erkenntnisse noch nicht gab.
In Kapitel 4. „Wo ist nun Gott?“ heißt es:
„Das
wird nicht ganz beantwortet werden können. Wir können uns
aber seine Auswirkungen ansehen. Da Gott allgegenwärtig ist,
sollte er
'überall' präsent sein.
Was ist
'überall' vorhanden?
- Materie ( also Masse).
Und Masse ist nach Einsteins Relativitätstheorie
gleich
Energie und überall im Universum verteilt. Wenn man doch noch
einmal zum Bild Gottes als alten Mann kommt, könnte man die
Energie entsprechend als eine Hand oder ein Arm vom ihm ansehen.
Energie ist für alle Vorgänge verantwortlich.“
Diese
damalige Spekulation trifft zwar heute nicht ganz genau zu, aber sie
ähnelt unseren jetzigen Erkenntnissen in der Struktur in einer
verblüffenden Weise,
denn unser Schöpferersatz, die Vakuumfluktuationen, sind
überall vorhanden und sie zeigen ihre Wirkung, wenn auch nur sehr
gering
(s.o.).
Aber diese Wirkungen entstammen nicht einem Intellekt und Geist, der
bei einem Gott vorausgesetzt wird, sondern diese Wirkungen treten
spontan oder statistisch geprägt auf.
Bei den Problemen in der Welt ist die Menschheit für ihr Handeln
selbst verantwortlich und sie kann nicht auf eine Hilfe Gottes
vertrauen, die es nicht geben kann. Dies ist gerade heute mit dem
aktuellen Problem des Klimawandels sehr wichtig. Die Menschheit muss
selber für ihr Überleben sorgen.
Im Endeffekt
können wir unsere Ausgangsfrage „Wer ist Gott?“ doch beantworten.
Einen Gott im Sinne
der Religionen als Schöpfer und übergeordneter Verwalter und
Aufpasser des Universums gibt es nicht.
Schon der Astrophysiker Stephen Hawking sagte, Gott sei in den
Naturgesetzen, was der Sache schon näher kommt. (Stephen Hawking: "Gibt es
einen Gott?")
Wir haben einen Verursacher des Universums. Das sind die
Vakuumfluktuationen und diese existieren noch überall und diese
haben auch seltene geringe Wirkungen wohl nur auf atomarer Ebene. Die
Vakuumfluktuationen können nur Anstöße geben, die dann
durch Naturgesetze bestimmt selbstständig ablaufen. Aber wegen der
Heisenbergschen
Unschärferelation
ist der Ablauf nicht eindeutig
vorbestimmt, sondern es können Zufalls bedingt unterschiedliche
Wege eingeschlagen werden. [Siehe
Anmerkung 2)]
Unser "Gott" steckt in der Struktur des Nichts durch die
Vakuumfluktuationen oder der Nullpunktsenergie.
6.
Anmerkungen:
[1]: Aus „Universum für Neugierige“ von Harald Lesch.
[zurück]
[2]: Solche
unterschiedlichen Wege gab es schon am
Anfang des Universums nach der Inflation (Siehe Teil 3), da die
Materieverteilung des expandierenden Universums nicht
gleichmäßig homogen war,
denn dann gäbe es uns nicht. Sondern infolge der
Vakuumfluktuationen gab es Gebiete
mit minimal leicht höherer und niedrigerer Materiedichte, aus
denen sich dann
später Sterne und Galaxien und damit auch unser Sonnensystem
bilden konnte.