Lässt CERN „tote“ Materie lebendig werden?

Fluktuation im Universum - Bild cc-by-sa Argonne National Laboratory (flickr).jpg

Leben ist gekennzeichnet durch die prinzipielle Unvorhersagbarkeit des Verhaltens. Die Flugbahn eines Steins kann man vorhersagen. Für die Bahn des Vogelflugs gilt das nicht. Doch die Welt toter Materie ist im Kleinen ungeahnt lebendig.

Die Unterschiede zwischen der Welt im Großen und jener in den Dimensionen von Atomen oder kleiner können an einem Beispiel verdeutlicht werden. Ein Pendel der klassischen Physik, wie das Pendel einer alten mechanischen Uhr, hängt für alle Zeiten regungslos senkrecht herunter, wenn die Uhr nicht aufgezogen wird. Nicht so das Pendel von atomarer Größe. Denn in dieser Größenordnung gelten die Gesetze der Quantenmechanik. Danach ist das Pendel immer in Unruhe. Es fluktuiert um die Ruhelage herum, befindet sich jedoch nie exakt an deren Position. Unter Fluktuation versteht man hier eine permanente und zufällige Veränderung des Zustands oder der Lage, sodass man nie genau sagen kann, welche Auslenkung es gerade hat.

Es war kein Geringerer als der Physiker Werner Heisenberg (1901 – 1976), der diesen Umstand im Zusammenhang mit sogenannten Doppelspaltexperimenten entdeckte. In der Wissenschaft ist seine Entdeckung unter dem Namen Unschärferelation bekannt. Heisenberg bekam dafür im Jahr 1932 den Nobelpreis.

Ist Materie beseelt?

Eine der Aussagen der Unschärferelation ist es, dass kein Teilchen einen bestimmten Ort und eine bestimmte Geschwindigkeit gleichzeitig besitzen kann. Würde sich demnach das Pendel am Ort der Ruhelage befinden, könnte es nicht gleichzeitig die Geschwindigkeit null haben. Hätte es andererseits die Geschwindigkeit null, könnte es nicht gleichzeitig am Ort der Ruhelage sein. Die Konsequenz ist, dass das quantenmechanische Pendel weder an einem genau bestimmten Ort zu finden ist, noch eine genau bestimmte Geschwindigkeit besitzt. Es fluktuiert einfach um den Ort der Ruhelage herum und das für alle Ewigkeit. Niemals ist es in Ruhe. Sein Verhalten ist genauso unvorhersagbar, wie man es von etwas Lebendigem gewohnt ist. Kann man daraus auf eine Art Beseeltheit der Materie und der Naturkräfte schließen?

Fluktuation ist das Prinzip der Natur, das aus nichts etwas entstehen lässt. Aus der Unschärferelation folgt, dass selbst im bestmöglich leeren Raum, dem physikalischen Vakuum, etwas fluktuiert. Das bedeutet, dass elektromagnetische Wellen im physikalischen Vakuum zwar im Mittel verschwinden, aber dennoch als Energieschwankungen vorkommen, die der Unschärferelation genügen. Diese fluktuierenden elektromagnetischen Wellen treten als Wärmestrahlung und bei höheren Temperaturen sogar als Licht auf.

Wie CERN Materie aus dem Nichts entstehen lässt.

Fügt man einem physikalischen Vakuum auf irgendeine weise Energie hinzu, geschieht etwas Seltsames. Fluktuationen sorgen dafür, dass die Energie in reale Teilchen-Antiteilchen-Paare umgewandelt wird, z.B. einem Elektron und seinem Antiteilchen dem Positron (Paarerzeugung). Praktisch aus nichts ist dann Materie entstanden und die Energie zu Masse kondensiert. Einerseits wählt die Fluktuation eine Alternative unter allen Möglichkeiten, andererseits löst sie den Prozess selbst aus.

Im Gegensatz zur klassischen Physik, in der es für jedes physische Ereignis eine Ursache gibt, bedarf es für Fluktuationen keinerlei Ursache. Weil der Vorgang aber nicht ohne Einsatz von Energie ablaufen kann, borgt sich die Fluktuation die benötigte Energie im Nichts des Vakuums aus. Wie im täglichen Leben muss über kurz oder lang der Kredit zurückgezahlt werden. Die dabei geltende Regel, die Heisenberg herausfand, lautet: Energiereiche Fluktuation dauern nur kurz, energiearme kann es länger geben. Wenn aufgrund zugeführter Energie reale Teilchen-Antiteilchen-Paare entstehen, können diese allerdings auch nach Beendigung der sie verursachenden Fluktuation weiter existieren.

In der Praxis führt man den Schöpfungsprozess, nämlich die Paarerzeugung, regelmäßig in Teilchenbeschleunigern durch. Zu dem Zweck wurde kürzlich auch der weltgrößte Teilchenbeschleuniger am Forschungszentrum CERN in Genf in Betrieb genommen. Im Vakuum von Teilchenbeschleunigern werden winzigste Elementarteilchen auf extrem hohe Geschwindigkeiten beschleunigt. Hohe Geschwindigkeit bedeutet einen entsprechenden Gehalt an Bewegungsenergie. Durch den gewollten Zusammenprall mit anderen Teilchen wird diese plötzlich in Wärmeenergie umgewandelt. Die Fluktuation im Vakuum sorgt dann dafür, dass die Energie verwendet wird, um reale Teilchen-Antiteilchen-Paare zu erzeugen. Je nachdem wie viel Energie zur Verfügung steht, entstehen aus dem Nichts andere Arten von Teilchen und vernichten sich gegebenenfalls auch wieder.

Sind Raum und Zeit energiearme Fluktuationen?

Am CERN hofft man durch den Einsatz enormer Energien endlich das lange gesuchte Gottesteilchen zu erzeugen, wie scherzhaft das Higgs-Boson genannt wird. Dieses Gottesteilchen soll nämlich nach der derzeit herrschenden Theorie anderen Teilchen ihre Masse verleihen und uns detailliert Aufschluss über den Schöpfungsprozess des Urknalls geben. Weil Raum und Zeit erst mit dem Urknall entstanden sein sollen, gilt es als nicht ausgeschlossen, dass beides selbst energiearme Fluktuationen von langer Lebensdauer sind.

Fluktuationen lassen sich nicht abstellen. Ihnen kommt eine Lebendigkeit zu, wie man sie sonst nur bei Lebewesen findet. Fluktuationen auf subatomarer Ebene werden sogar für den Hauch des Lebens verantwortlich gemacht, der tote Materie in biologisch aktive verwandelt. Deshalb verwundert es nicht, wenn der Glaube an die Beseeltheit der Natur und der Naturkräfte neue Nahrung erhält. CERN wird auch hier mehr Klarheit bringen. – Klaus-Dieter Sedlacek – Bild:Fluktuation im Universum – cc-by-sa Argonne National Laboratory (flickr)

3 Gedanken zu „Lässt CERN „tote“ Materie lebendig werden?“

  1. Erkläre mir bitte wie die Aussage
    “Leben ist gekennzeichnet durch die prinzipielle Unvorhersagbarkeit des Verhaltens”
    Mit der Meinung” “Zugvögel auf der Nordhalbkugel
    fliegen im Winter nach Süden”. zusammenhängt

    “Wie CERN Materie aus dem Nichts entstehen lässt”
    Welcher Wechselwirkung tauscht was mit nichts aus?
    Durch E=mc² ist Materie eine andere Form von Energie.

    “Gottesteilchen”.
    Physikalisch gesehen ist Gott ein Phantasieprodukt.
    Informationstechnisch oft aus dem Algorithmus
    “hinter unbekannte Ereignisse stecken
    menschenähnliche Wesen mit überlegenen Kräften dahinter”
    entstanden.

    “Fluktuationen auf subatomarer Ebene werden sogar für den Hauch des Lebens verantwortlich gemacht, der tote Materie in biologisch aktive verwandelt.”
    Die zur Biologie gehörende Physik ist Quantenmechanik,
    Elektrodynamik und Mechanik.
    daraus ergeben sich Chemie und einige Regelsysteme,
    die letztlich zu Vorgängen führen,
    die dem Lebendigen zugeordnet werden.

    Ich schätze der Glaube, es gäbe einen Unterschied
    zwischen lebendiger und toter Materie
    wurde wissenschaftlich vor ca 100 Jahren beerdigt.

    Hermann
    der in keinem halbwegs aktuellen Fachbuch über
    Biologie oder Biochemie einen Hinweis
    auf übernatürliche Eingriffe gefunden hat

  2. Aussage: Leben ist gekennzeichnet durch die prinzipielle Unverhersagbarkeit des Verhalten.
    Antwort: Beispielsweise bewegen sich Vögel nicht auf vorher berechenbaren Bahnen, so wie ein geworfener Stein. Man hat auch schon Zugvögel gesehen, die im Winter nicht nach Süden zogen. Dieses Verhalten einzelner Tiere konnte nicht vorhergesagt, sondern nur nachträglich erklärt werden durch ausreichend vorhandenes Futter und warme Temperaturen.

    Aussage: Wie CERN Materie aus dem Nichts entstehen läßt.
    Wikipedia: Die Quantenfeldtheorie betrachtet ein Vakuum nicht als völlig leer. Selbst im Grundzustand, dem niedrigstmöglichen Energieniveau, ermöglicht die Heisenbergsche Unschärferelation die Bildung von sogenannten „virtuellen Teilchen“ und Feldern. Virtuelle Teilchenpaare sind Teilchen-Antiteilchen-Paare, die nur kurz bestehen und sich danach wieder auslöschen. Die Vakuumenergie kann folglich Teilchen des Standardmodells in diesem ansonsten leeren Raum entstehen lassen. Die ständig erfolgende gegenseitige Auslöschung (Annihilation) der entstehenden Teilchenpaare verhindert eine globale Verletzung des geltenden Energieerhaltungssatzes.
    Kommentar: Teilchen entstehen im Quantenvakuum ohne Wechselwirkung!!!

    Ich stimme überein, dass es keinen Unterschied zwischen lebender und toter Materie gibt und übernatürliche Eingriffe noch nie unter wissenschaftlichen Bedinungen bezeugt werden konnten.

    Bei Fluktuationen im Quantenvakuum handelt es sich allerdings nicht um übernatürliche Eingriffe, sondern um eine Hypothese, die zum Standardmodell der Quantenphysik gehört.Der Vorgang der Fluktuation kann nicht durch die deterministische Physik des 19. Jahrhunderts erklärt werden.

  3. Lieber Herr Sedlacek,
    Ortsveränderungen lebender Systeme lassen sich genauso gut oder schlecht vorhersagen wie Ortveränderungen nichtlebender Systeme.
    Können Sie vorhersagen, wo sich ein kontretes Wassermolekül in einem Bach, das Sie meinetwegen radioaktiv markiert haben, in 2 Tagen befinden wird? vermutlich nicht.
    Da können Sie vermutlich den Aufenthaltsort eines Menchen, von dem Sie wissen, wo er arbeitet und wo er wohnt, genauer vorhersagen.
    Vorhersagen lässt sich jedoch leicht, wohin der Bach (das Wasser) fließt.
    Vorhersagen sind in der Regel statistische Aussagen. So lässt sich zwar über 1 Mensch oder 1 Wassermolekül nicht sehr viel vorhersagen, aber über eine große Menge (Masse im SInn der Soziologie – le Bon, Canetti) lassen sich sehr wohl Aussagen machen, also beispielsweise über das System Staat oder über die Entwicklung der Menschheit.
    Die von Ihnen behauptete Unvorhersagbarkeit des Verhaltens bestreite ich. Man muss nur die inneren Kräfte des Systems Mensch kennen (“Motive”) und die äußeren Kräfte (Bedingungen), von denen es umgeben ist.
    Herzliche Grüße
    Rudi

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