Vom Allergrößten bis zum Allerkleinsten

Die Ludwigs-Maximilians-Universität in München. Sie hat viele berühmte Wissenschaftler hervorgebracht, Max Planck, Werner Heisenberg und Wolfgang Pauli, um nur einige Physiker zu nennen. Auch Harald Lesch lehrt hier. Er ist Professor für theoretische Astrophysik am Institut für Astronomie und Astrophysik. Zudem unterrichtet er Naturphilosophie an der Hochschule für Philosophie. Als Naturphilosoph sucht er auch ständig nach Erklärungen für das, was er als Wissenschaftler beschreibt. Die Fragen nach dem Universum, dessen Anfang und Ende und schließlich nach dem Platz des Menschen in Raum und Zeit stehen dabei im Mittelpunkt seiner Betrachtungen. Wir stehen am Anfang der faszinierendsten Reise, die der Mensch sich vorstellen kann. Sie führt uns in die unendlichen Tiefen des Makro- und des Mikrokosmos. Unvorstellbare Dimensionen werden in exponentiellen Sprüngen durchmessen. Bisher verborgene Welten tun sich auf. Kompetenter Reisebegleiter ist Professor Harald Lesch.

Wir kommen auf die Welt und die Welt ist schon da. Und wir staunen. Wir sind überrascht über all das, was da um uns herum ist. Aristoteles hat gesagt: Das Staunen, die Wissbegier, gehört zum Menschen. Und genau das wird uns zu einer Reise führen, die wir Menschen gar nicht machen können, die wir aber trotzdem machen werden mit Tricks. Diese Reise wird uns führen von der Welt, die wir kennen - und welche Welt kennen wir? Na, es ist die Welt des Meters. Wir sind so knappe zwei Meter groß, um uns herum sind Dinge, die ein menschliches Maß haben, die auch ein paar Meter groß sind, das Allerkleinste, was uns Menschen gerade noch so erstaunt und da sind wir wirklich erstaunt drüber, ist halt so ein Zehntel Millimeter, das ist ein Nadelöhr, das Allergrößte, was wir Menschen ohne technische Hilfsmittel bauen können, das sind die Pyramiden, na ja, ein bißchen Technik hatten die Ägypter ja auch. Aber im Grunde ohne elektronische Maschinen, einfach nur mit Kraft, also mit menschlicher Kraft gebaut, das ist so 100, vielleicht 150 Meter hoch. Dazwischen, zwischen dem Nadelöhr und den Pyramiden und Kathedralen, dazwischen bewegt sich die menschliche Welt und das ist die Welt, über die wir durchaus ja auch schon staunen, denn wer von uns kann denn schon allein eine Kathedrale bauen oder ein Nadelöhr tatsächlich herstelle? Um uns herum gibt's aber noch viele andere Dinge, die sich bewegen, nämlich Lebewesen. Auch die sind nicht beliebig groß. Und das ist eine Welt, die können wir gut durchreisen. Viele von uns tun das, der Planet Erde ist uns nicht ganz unbekannt, aber da wird's schon etwas unmenschlicher. Denn der Planet ist schon so riesig, dass wir nicht mehr ganz genau übersehen, wo wir eigentlich sind. Wir brauchen schon Hilfsmittel, die uns von einem Ort zum Anderen bringen. Ganz wahnsinnig aber wird es, wenn wir an die Welt denken, die außerhalb der Erde ist. Da wird's wirklich richtig irre. Die Faszination des Weltalls besteht vor allen Dingen in seiner Leere, vor allen Dingen nachts. Nachts ist der Himmel dunkel und man sieht kleine, funkelnde Sternchen und viele von diesen funkelnden Sternchen sind Aber -und Aberbilliarden von Kilometern von uns entfernt. Da können wir natürlich nicht so einfach hinreisen, das wird nicht so einfach sein. Überhaupt: Es gibt noch Objekte im Universum, die sind noch weiter von uns entfernt. Und diese Riesenwelt um die Erde herum ist nur die eine Seite der Welt. Die andere Seite, ebenfalls außerordentlich interessant, ist die Welt der Materie. Wir dringen ein in die Materie und werden feststellen: Hohoho, da unten ist noch viel Platz. Und diese Reise ins Innere der Materie, die uns übrigens genauso verboten ist wie die Reise ins Universums, werden wir auch machen. Nur: wie macht man eine solche Inventur vom Allerkleinsten bis zum Allergrößten? Wie macht man sie? Nun hat sich eine Maßnahme herausgestellt als außerordentlich hilfreich, die hat was mit Mathematik zu tun. Ja, da kommen wir nicht drumrum. Es geht um die Zehn. 10 x 10 = 100. 100 x 10 = 1.000. Das heißt, wir werden immer in Zehnersprüngen systematisch einerseits ins Universum hinausreisen - hohoho - und andererseits in die Materie hineinfliegen. Eine gewaltige Reise. Ich kann Ihnen schonmal versichern: Wir Menschen stehen genau mittendrin. Ganz genau dazwischen. Zwischen dem Allerallerkleinsten und dem Allerallergrößten. Also möglicherweise sind wir doch der Mittelpunkt der Welt. Zumindest aber sind wir der Teil der Materie, der mit einer Eigenschaft ausgestattet ist, die man sonst im Universum nicht so leicht findet. Nämlich Neugier und Staunen. Beides gehört zum Proviant einer unglaublichen Reise. Dann würd ich sagen: Dann legen wir mal los.

Halt! Stop! Hier muss ich was sagen. Das ist die Erde. Unser Planet, der blaue Planet, der dritte Planet im Sonnensystem, 150 Millionen Kilometer vom Zentralgestirn entfernt und der einzige Planet im Sonnensystem, von dem wir wissen: Hier gibt es Leben. Dieser blaue Planet ist in der sogenannten habitablen Zone, in der bewohnbaren Zone um die Sonne. Wär er zu nah dran, ist es zu heiß, ist der Planet zu weit weg, ist es zu kalt. Zwei Beispiele: Die Venus, etwas näher an der Sonne als die Erde, hat eine Oberflächentemperatur von 450 Grad Celsius und 90 Atmosphärendruck. Da ist es mit dem Leben nicht weit her. Auf der anderen Seite: Der Mars ist weiter weg von der Sonne, bei dem ist es schon zu kalt. Die Temperaturen auf seiner Oberfläche sind meistens deutlich unter null Grad Celsius, aber deutlich, und nur an manchen Stellen, wo die Sonne besonders lange hinscheint, da kriegt das Thermometer ein wenig über null Grad. Und dazwischen: Der blaue Planet. Sozusagen im grünen Bereich. Genau da, wo er sein muss, damit auf ihm Moleküle sich zu Lebewesen haben organisieren können. Dieser Planet ist geprägt von großen Systemen, die miteinander im Austausch stehen, unter anderem von der Atmosphäre, am besten klargemacht durch den Wasserkreislauf, wenn Luft sich erwärmt und die Luft enthält Luftfeuchtigkeit, dann wird, wenn sie aufsteigt, die Luft kälter und das Wasser kondensiert aus. Es bilden sich Wolken. Wenn diese Wolken dich genug sind, dann fängt es wieder an zu regnen. Auf diese Weise hat man einen Kontakt zwischen dem Wasser auf dem Erdboden, das z. B. langsam verdampft, weil es so warm geworden ist und zu Luftfeuchtigkeit wird und der Atmosphäre zur großen Höhe. Das gesamte Wetter bei uns spielt sich ab in den unteren zehn bis 12 Kilometern, bis hin zu einer Grenze, die man Tropopause nennt. Dieser Planet ist also geprägt von einer hauchdünnen Luftschicht, die vergleichsweise so dünn ist, noch dünner ist, als die Schale eines Apfels zu einem Apfel. Das ist also wirklich ganz, ganz wenig. Wir leben auf dem Boden eines Luftmeeres, auf einem blauen Planeten, der höchstwahrscheinlich, wenn das Universum mal einen Superplaneten sucht, ganz sicher in der engeren Wahl sein wird. Fahren wir mal einen Faktor zehn weiter.

Moment mal! Jetzt sieht man ja die ganze Erde auf einmal. Dahinter ist noch der Mond, den kriegen wir später. Die Erde ist ein Felsenplanet, einer von den inneren vier Planeten, alles Felsenplaneten, ganz hinten ist ja der Merkur und dann kommt die Venus, dann kommt die Erde, dann kommt der Mars. Den Aufbau der Erde, den kann man ja nicht sehen. Aber den kann man mit seismischen Wellen untersuchen. Diese seismischen Wellen werden meistens ausgelöst durch Erdbeben und diese Erdbeben werden ausgelöst, weil die Kontinente bzw. die Platten, auf denen die Kontinente schwimmen, sich gegeneinander bewegen. Und da sind wir schon beim Aufbau der Erde, wenn wir jetzt mal von oben nach unten gehen, haben wir oben die Lithosphäre, das ist quasi eine relativ feste Kruste, die nicht ganz fest ist, weil sie nämlich von unten, unter der Lithosphäre liegt der Erdmantel, und der ist bereits in Bewegung. Glut, flüssiges Material, steigt von unten nach oben auf und bricht die Lithosphäre immer wieder auf und auf diese Art und Weise bewegen sich diese Kontinentalplatten hin und her und führen eben zu den Erdbeben. Unter dem Erdmantel ist der glutflüssige Erdkern und im innersten Erdkern ist der feste Erdkern. Dieser feste Erdkern besteht aus Eisen und Nickel. Unser Planet ist also entstanden offenbar aus dem Zusammenstoß von vielen kleinen Felsen und bei dem Zusammenstoß ist eben Wärme frei geworden und ein großer Teil dieser Wärme steckt heute noch im Erdinneren. Dadurch, dass das glutflüssige Material ziemlich heiß ist und deswegen dabei eben sich auch Ladungen bewegen, hat die Erde ein Magnetfeld. Das Magnetfeld der Erde schützt die Erde vor den Teilchen, die von außen, z. B. vom Sonnenwind, aber auch sonst aus dem Kosmos, auf die Erde einprasseln. Letztlich ist das Magnetfeld so ein richtiger Regenschirm, der uns davor beschützt, dass diese schnellen Teilchen hier unten auf der Oberfläche Schaden anrichten können. Denn schnelle Teilchen können Schaden anrichten, sogar massiven Schaden, vor allen Dingen für Lebewesen von komplexerer Art, so wie wir. Die Erde ist also insgesamt eine große Kugel, 12.000 Kilometer Durchmesser, 40.000 Kilometer Umfang, sie dreht sich in knapp 24 Stunden einmal um die eigene Achse und ihre Rotationsachse ist ein wenig geneigt. Und dass diese Rotationsachse nicht kippt oder sonst irgendwelche Sachen macht und dass sie sich in 24 Stunden einmal um die eigene Achse dreht, das verdankt die Erde ihrem Begleiter, der weit da hinten sitzt und von dem gleich die Rede sein wird.

Guter Mond, du stehst so still. Ein wunderbarer Begleiter. Was soll ich sagen? Der Mond, gut, er hat nur ein Einundachtzigstel Erdmasse, das ist so ein ziemlich leichter Mond nach Augenschein, stimmt aber nicht. Die Erde hat einen Mond, der steht ihr dienstgradmäßig gar nicht zu. Sie hat einen Riesenmond. Der ist auf eine grandiose Art und Weise entstanden, nämlich durch den Einschlag eines Einschlägers, eines sogenannten Impaktors, auf die noch glutflüssige Urerde. Dieser Einschlag war nicht frontal, sondern streifend. Da wurde also Material aus der Urerde herausgerissen, vermischte sich zusammen mit dem Material des Impaktors in einem Ring vielleicht von 20.000 oder 30.000 Kilometern Entfernung von der damals noch glutflüssigen Erdoberfläche und innerhalb Kurzem verwandelte sich dieses Ringmaterial zum Mond. So nah ist der bei uns entstanden. Ja, muss er, muss er. Woher wir das wissen? Von den Astronauten, die auf dem Mond gelandet sind, die haben nämlich 400 Kilogramm Mondgestein mitgebracht und seitdem wissen wir: Mondgestein ist wie Erdmantelgestein, aber ohne flüchtige Elemente, also ist der Mond heiß entstanden. Und was sehen wir vom Mond? Wir Erdlinge? Wir sehen immer die gleiche Seite. Warum? Weil der Mond sich genau einmal um die eigene Achse dreht, während er sich einmal um die Erde herumdreht. Der Mond ist im Mittel so 380.000, 390.000 Kilometer von uns entfernt und er dreht sich immer gleich. Er hat immer die gleiche Seite der Erde zugewandt. Das nennt man gebundene Rotation und kann man relativ leicht damit erklären, dass der Mond so nah an der Erde entstanden ist, weil die Gezeitenkräfte zwischen diesen beiden Himmelskörpern beide abgebremst haben. Der gemeinsame Schwerpunkt, um den die beiden sich drehen, der ist nämlich nicht genau im Mittelpunkt der Erde oder im Mittelpunkt des Mondes, sondern knapp 2.000 Kilometer unter der Erdoberfläche. Deswegen wird die Erde deformiert und deswegen wird sie in der Rotation immer langsamer, der Mond allerdings wurde sofort auf null gebracht gewissermaßen, der zeigt immer der Erde die gleiche Seite und das einzige, was jetzt noch passieren kann, wo kann die Drehenergie hin von der Erde? Sie geht in den Bahndrehimpuls. Der Mond entfernt sich pro Jahr drei Zentimeter von uns. Ja, der wird also.... irgendwann wird er relativ weit weg sein. Übrigens, was man auch noch sehen kann und das können sie prima sehen jedes Mal, vor allen Dingen, wenn Vollmond ist: Die uns zugewandte Seite sieht außerordentlich vernarbt aus. Meine Güte, was ist denn da passiert? Hier auf der Erde sieht man das gar nicht mehr so. Na ja, das liegt daran, dass hier auf der Erde Erosionsprozesse diese ganzen Krater, die vor viereinhalb Milliarden Jahren durch Einschläge auf unsere Urerde verursacht worden ist, natürlich schon längst weggeputzt haben. Auf unserem Planeten ist ja was los, auf dem Mond dagegen ist gar nix los. Keine Erosion. Da weht kein Wind, da ist gar nix, deswegen bleiben übrigens die Fußabdrücke der amerikanischen Astronauten auch in alle Ewigkeit erhalten. Jawohl. Die Amerikaner waren auf dem Mond, da können sie ganz sicher sein. Aber was wir sehen können aus der Mondoberfläche ist: Es ist ein Archiv. Ein Archiv für die Geschichte des Sonnensystems. Denn diese Einschläge gehören zu einem Bombardement, das offenbar von außen ins Sonnensystem eingetragen worden ist. Die Planeten waren gemacht, der Mond war gemacht und danach gab es nochmal richtig Hagelschlag von außen. Kosmische Brocken flogen auf den Mond und auf die Erde. Und das können wir heute beim Mond noch sehen. Ein Wahnsinnsobjekt. Übrigens: Die Erdachse, die würde sich wahnsinnig verändern, wenn wir keinen Mond hätten. Erstens. Weil sie würde kippen. Immer wieder. Was das fürs Wetter zu bedeuten hat, kann man sich leicht vorstellten. Zweitens: Ohne den Mond würde sich die Erde heute in neun bis zehn Stunden um die eigene Achse drehen. Die Abbremsung zwischen diesen beiden Körpern hat dazu geführt, dass die Erde sich heute mit 24 Stunden um die eigene Achse dreht. Würde sich die Erde so schnell drehen, hätten wir hier Windgeschwindigkeiten auf dem Boden von 400 bis 500 Stundenkilometer. Gäbe es also Lebewesen, wären die in jeder Hinsicht sehr flach.