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Astronomie+Physik

Anthropisches Prinzip unter Beschuss

Schon seit langem rätseln theoretische Physiker und Kosmologen darüber, warum die Naturkonstanten ? etwa die Gravitationskonstante, die Massen von Elektron und Proton oder die Lichtgeschwindigkeit ? genau die Werte haben, die die Existenz des Menschen ermöglichen. Eine beliebte Erklärung, das so genannte anthropische Prinzip, ist nun in die Kritik geraten.

Der Kosmologe John Barrow formulierte das anthropische Prinzip in seinem Buch „The Anthropic Cosmological Principle“ unter anderem folgendermaßen: Menschen können nur deswegen existieren und sich überhaupt Gedanken über Naturkonstanten machen, weil die Naturkonstanten genau solche Werte annehmen, die Leben ermöglichen. Schon winzige Änderungen bei einer der Fundamentalkonstanten, so schien es, würde das Universum so stark verändern, dass sich darin kein kohlenstoffbasiertes Leben mehr bilden kann.

Dieser Argumentation widersprechen nun mehrere Kosmologen. Glenn Starkman von der Universität Oxford und Roberto Trotta von der Case-Western-Universität in Cleveland widerlegen zum Beispiel eine Berechnung des Physikers Steven Weinberg. Weinberg berechnete mithilfe des anthropischen Prinzips Ende der 1980er Jahre den Wert der kosmologischen Konstante mit erstaunlicher Genauigkeit. Die kosmologische Konstante ist eine Größe, die von Lichtgeschwindigkeit, Gravitationskonstante und Energiedichte des Vakuums abhängt. Von ihrem Wert hängt die Ausdehnung des Universums ab. Erst einige Jahre später, als sich herausstellte, dass die Expansion des Universums sich beschleunigt, konnte der Wert der kosmologischen Konstante gemessen werden.

Starkman und Trotta berichten jetzt in der Zeitschrift „Physical Review Letters“, dass in Weinbergs Berechnungen einige Größen eingehen, die überhaupt nicht bestimmbar sind, zum Beispiel die Zahl der bewussten Beobachter oder die maximale Zahl von möglichen Beobachtungen. Ihrer Meinung nach ist es daher nicht möglich, dass anthropische Prinzip zur Berechnung der kosmologischen Konstante heranzuziehen.

Eine Forschergruppe um Roni Harnik von der Harvard-Universität zeigt zudem, dass auch in einem Universum ohne Schwache Wechselwirkung Leben möglich wäre: Sterne würden Milliarden von Jahren existieren, zu Supernovae werden und alle lebenswichtigen Elemente bis hin zum Eisen erzeugen. Chemie und Kernreaktionen würden genauso ablaufen wie in unserem Universum. Die Forscher argumentieren daher, dass das anthropische Prinzip nicht dazu herangezogen werden kann, um den Punkt zu berechnen, an dem die elektromagnetische Kraft und die Schwache Wechselwirkung sich nach dem Urknall voneinander getrennt haben.

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Der Kosmologe Abraham Loeb von der Harvard-Universität hält es für möglich, das anthropische Prinzip anhand astronomischer Beobachtungen zu überprüfen: Sollten sich in uralten Zwerggalaxien bereits Planeten gebildet haben ? kurz nach der Entstehung des Universums, als die kosmologische Konstante noch wesentlich größer war als heute ? dann wäre das anthropische Prinzip falsch. Mithilfe von Gravitationslinsen und mit der nächsten Generation von Teleskopen sollten sich solche Planeten, deren Existenz er für wahrscheinlich hält, finden lassen, meint Loeb. In diesem Falle müsse trotzdem nicht alle Hoffnung auf die Lösung des kosmologischen Rätsels fahren gelassen werden, schreibt er: „Falls in den Zwerggalaxien fortgeschrittene intelligente Zivilisationen leben, dann können sie uns vielleicht eine Erklärung liefern, warum die kosmologische Konstante den beobachteten Wert hat.“

Roberto Trotta (Oxford Universität, Großbritannien) & Glenn Starkman (Case Western University, Cleveland, Ohio): Eingereicht bei Physical Review Letters Abraham Loeb (Harvard Universität, Massachusetts): Journal of Cosmology and Astroparticle Physics Roni Harnik (Stanford Universität, Kalifornien, USA) et al.: Phys. Rev. D, Bd. 74, Artikel 035006 Ute Kehse
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