Moderne wissenschaftliche Erkenntnis

Philosophische Probleme der modernen Naturwissenschaft

Führende Konzepte der modernen Naturwissenschaft und ihr Beitrag zum allgemeinen wissenschaftlichen Weltbild

Wie wir sehen, hat die Naturwissenschaft im Verlauf der gesamten Geschichte der wissenschaftlichen Erkenntnis eine außerordentlich wichtige Rolle gespielt, und die Bedeutung vieler ihrer Konzepte reichte weit über die bloße Beschreibung von Naturphänomenen hinaus. Der Beitrag der Naturwissenschaft zum allgemeinen wissenschaftlichen Weltbild variiert selbstverständlich je nach Entwicklungsstadium – „normal“ oder „revolutionär“, nach der Terminologie von T. Kuhn. Doch selbst in „nichtrevolutionären“ Perioden ist ihr Einfluss oft erheblich – man denke etwa an die antike Naturphilosophie oder die klassische Naturwissenschaft. Schließlich lässt sich eine Revolution in einem bestimmten Bereich wissenschaftlicher Erkenntnis in der Regel erst retrospektiv erkennen, wenn genügend Zeit vergangen ist, um ihre Ergebnisse zu reflektieren. Unter Berücksichtigung dessen kann man heute den Beitrag betrachten, den die moderne Naturwissenschaft zum allgemeinen, kulturübergreifenden Weltbild leistet, sowie ihr methodologisches Potenzial, das auf alle Bereiche wissenschaftlicher Erkenntnis anwendbar ist. Wir heben ihre führenden Bereiche hervor, ohne zu vergessen, dass sie in Wirklichkeit eng miteinander verknüpft sind.

Physik im 20. und 21. Jahrhundert

Wissenschaft als Kunst, Entdeckung als Erfindung

Beginnen wir mit der Physik als führender Naturwissenschaft, in der besonders deutlich viele der wichtigsten Aspekte moderner wissenschaftlicher Erkenntnis zu erkennen sind, die zunehmend Züge der Kunst annimmt – ein eigenartiges Spiel mit der Natur.

Ein hervorragendes Beispiel für Wissenschaft als Kunst, Entdeckung als Erfindung, ist die „Berechnung“ des Positrons. Entdeckungen „an der Spitze des Stifts“ gab es auch in der klassischen Periode der Wissenschaft, als etwa der Vergleich von Berechnungen in der Himmelsmechanik mit beobachteten Abweichungen zur Vermutung eines unbekannten Himmelskörpers führte, der Störungen verursachte (so wurden Neptun und Pluto „berechnet“ und entdeckt, was die klassische Mechanik zusätzlich bestätigte). Anders verhält es sich jedoch, wenn eine Entdeckung auf einer neuen Sichtweise bereits bekannter, allgemein akzeptierter Phänomene beruht – und dies so, dass deren grundsätzliche Interpretation verändert wird, etwa Einsteins Neuinterpretation der Lorentz-Transformationen.

Die Geschichte des Positrons ist lehrreich als Beispiel dafür, „wie eine wichtige Entdeckung übersehen werden kann, weil die Menschen dem, was wie ein kurioser Einzelfall aussieht, nicht genügend Bedeutung beimessen“. Niemand hatte in diesem Fall die physikalische Bedeutung des negativen Elektronenenergiewertes analysiert, der formal unter der Wurzel erschien (E² = ± E).

Dirac schlug vor, die Energie mit „entgegengesetztem“ Vorzeichen einem „Antielektron“ zuzuordnen, also einem Teilchen mit derselben Masse wie das Elektron, jedoch mit entgegengesetzter positiver Ladung – daher der Name Positron. Dieser Schritt war lohnend, da die Einführung von Antiteilchen relativistische Effekte und das Quantenkonzept (einschließlich der „Spin“-Eigenschaften der Elektronen) vereinheitlichte – kurz gesagt: „Wenn Positronen nicht existierten, müsste man sie erfinden“.

Positiv geladene Teilchen mit der gleichen Masse wie Elektronen wurden bald darauf im kosmischen Strahl von P. Blackett entdeckt. Er beobachtete sie in großer Zahl, war jedoch so erstaunt, dass er das Ergebnis nicht sofort veröffentlichte. Im Gegensatz dazu entdeckte C. Anderson 1929 nur ein einziges solches Teilchen, erklärte aber selbstbewusst auf Grundlage von Diracs Vorhersage seinen Fund. Es ist erstaunlich, dass man zuvor die Vorstellung zuließ, dass Teilchen in großer Zahl zurück in die Strahlungsquelle flögen, anstatt die offensichtliche Antiteilchen-Konfiguration zu erkennen. Anderson erhielt daraufhin den verdienten Ruhm und 1936 den Nobelpreis.

Ähnliche Geschichten sind bekannt: Lavoisiers Entdeckung des Sauerstoffs durch Analyse von Priestleys Experimenten, die Idee der natürlichen Selektion, die A. Wallace in einem Brief an C. Darwin weitergab und die Darwin gerade recht kam. Wie der französische Physiologe C. Bernard sagte: „Man erkennt nicht, was man gefunden hat, wenn man nicht weiß, wonach man sucht.“

Ebenso lehrreich ist die Geschichte der Entdeckung des Elektronenspins. Einer der ersten, der die Drehung des Elektrons sowohl um die eigene Achse als auch auf der Umlaufbahn vorschlug, war der inzwischen vergessene niederländische Physiker R. de Laer Konig, der nach Pauli meinte: „Nein, das ist völlig unmöglich.“ Glücklicher waren seine Landsleute G. Uhlenbeck und S. Goudsmit, die die Idee P. Ehrenfest vortrugen. Ehrenfest leitete sie sofort an den Koryphäen H. A. Lorentz in Haarlem weiter, der jedoch ebenfalls skeptisch war: „Nein, ein Elektron kann keinen Spin haben, die Oberflächengeschwindigkeit würde die Lichtgeschwindigkeit überschreiten.“ Ehrenfest war jedoch so von der Richtigkeit seiner Schüler überzeugt, dass er das Manuskript trotzdem einreichte. Diese Episode zeigt die Dramatik der Ideenentwicklung in der Wissenschaft.

Die Quark-Hypothese erschien geradezu abenteuerlich. Viele Probleme der neuen Physik wurden durch die Annahme gelöst, dass Hadronen aus Komponenten mit Bruchladungen (1/3 und 2/3) bestehen. M. Gell-Mann (geb. 1929) wagte die Entwicklung dieser Idee und suchte zunächst einen ebenso ungewöhnlichen Namen für diese exotischen Teilchen. Inspiriert durch James Joyces „Finnegans Wake“ nannte er sie „Quarks“. Die Rolle von Literatur, Kunst und Mythologie zeigt sich hier nicht nur in der Namensgebung, sondern auch in der Förderung unkonventionellen, polyphonen Denkens. Einstein selbst, ein versierter Geiger, sagte, Dostojevski habe ihm mehr gegeben als Physik-Lehrbücher. Ebenso waren W. Pauli, W. Heisenberg und N. Bohr sowohl in der Musik als auch in Literatur und Philosophie bewandert.

Zur Charakterisierung der Quarks führte man Gluonen ein, die die Bruchladungsteilchen „zusammenkleben“, sowie eine Reihe exotischer Eigenschaften wie die „Quantenzahlen“ (z. B. „Farbe“ – sieben experimentell nachgewiesene Typen, deren Summe „weiß“ ergibt). Konzepte wie „Strangeness“, „Geruch“ oder „Charm“ mögen ungewöhnlich erscheinen, doch nur Physiker können die Schönheit und den Reiz dieser „seltsamen“ Welt vollständig würdigen.

Man könnte meinen, dies sei Spielerei oder reine Tricks, doch die Realität zeigt, dass oft ein neues mathematisches Instrumentarium erfunden werden muss, um exotische Objekte oder Prozesse zu beschreiben, oder dass diese in bestehende Strukturen „eingepasst“ werden müssen.

In diesem Spiel zwischen Wissenschaftler und Natur konkurrieren beide Seiten in Erfindungsreichtum, doch die Natur dirigiert. Sie korrigiert das Spiel des Forschers mit der Realität und ermöglicht die Wahl der Werkzeuge. So offenbaren sich die erstaunlichen Eigenschaften der Natur durch das Spiel fundamentaler Naturkonstanten: In der sogenannten Feinstrukturkonstanten (in der Kernphysik) tauchen Zahlen des Goldenen Schnitts (α = 1/137) auf, erstaunliche Übereinstimmungen von Konstantenwerten in verschiedenen Bereichen der Naturwissenschaft treten zutage, und es bestehen Zusammenhänge zwischen unteren und oberen Grenzen der Konstanten.

Invarianten und Symmetrien, greifbare und schwer fassbare

Das menschliche Denken sucht sein Leben lang in der unendlichen Vielfalt der umgebenden Welt nach Wiederholungen, Beständigkeit – Konstanten, Invarianten, Symmetrien – Leitfäden der Naturwissenschaft. Sobald jedoch eine bestimmte Gruppe von Invarianten (Größen oder Gesetze, die unter bestimmten Transformationen unverändert bleiben) oder eine bestimmte Form der Symmetrie entdeckt wird, treten bald Abweichungen unter bestimmten Bedingungen auf, die dazu zwingen, neue, fundamentaler liegende Formen und Ebenen zu suchen.

So musste nach der Entdeckung einer bestimmten Form der „Geradheit“ stets die „kombinierte Geradheit“ untersucht werden, und bei der Suche nach neuen Symmetrieebenen zeigte sich, dass strikte, fehlerfreie Symmetrie und Stabilität Vorboten von Krankheiten (Herz, Psyche, Wirtschaft, Kultur) und Zeichen von Stagnation sind. Daraus folgt: Einerseits sollte man Symmetrien in natürlichen Phänomenen und Strukturen suchen, andererseits muss man auf deren Verletzungen vorbereitet sein. Mehr noch: Die Entdeckung solcher Abweichungen ist mindestens ebenso vielversprechend wie die Feststellung von Stabilität.

Es wird sogar vermutet, dass selbst Naturkonstanten evolvieren. Ebenso musste man von der Lokalisierung und präzisen Bestimmung der Eigenschaften einzelner Mikroteilchen zu der Erkenntnis übergehen, dass die Eigenschaften jedes Teilchentypus nur als Superposition, als Überlagerung der Eigenschaften aller anderen verstanden werden können – zusammen mit den sogenannten Resonanzen summieren sich diese heute auf etwa 350.

Grundlegende Wechselwirkungen und die Aufgabe der Schaffung einer einheitlichen Feldtheorie

Die Natur selbst zeigt uns, dass Elementarteilchen gewissermaßen Knotenpunkte sind, Verdichtungen eines einheitlichen Feldes. Daraus ergibt sich die vorrangige Aufgabe, eine Theorie eines solchen einheitlichen Feldes, also eine einheitliche Feldtheorie, zu entwickeln. Um die Bedeutung dieser Aufgabe zu veranschaulichen, betrachten wir den Maßstab der Naturgrößen und Prozesse – von atomaren bis zu kosmologischen Dimensionen. Der Radius eines Protons beträgt 10^-15 cm, der Radius des beobachtbaren Universums 10²⁸ cm (10 Milliarden Lichtjahre, also die Strecke, die Licht in 10 000 000 000 Jahren zurücklegt!). Über den gesamten Bereich dieser Skala, der 43 Größenordnungen umfasst, „spielt“ die Natur mit vier Wechselwirkungsarten:

1. Starke Wechselwirkungen:

   Zwischen Hadronen (griech. adros – Kraft), dazu gehören Baryonen (griech. barys – schwer), Nukleonen (Protonen und Neutronen), Hyperonen und Mesonen. Starke Wechselwirkungen treten nur auf sehr kurzen Distanzen auf (ca. 10^-13 cm) und bestehen in der Emission von Zwischenpartikeln, die Kernkräfte übertragen (π-Mesonen). Ein Beispiel ist die Kernkraft.

2. Elektromagnetische Wechselwirkungen:

   Diese sind 100–1000-mal schwächer als die starken und gehen mit der Emission oder Absorption von Photonen einher.

3. Schwache Wechselwirkungen:

   Ihr Wirkungsradius ist nochmals um eine Größenordnung kleiner als der der elektromagnetischen Kräfte. Gerade sie ermöglichen das Strahlen der Sonne (Proton wird zu Neutron, Positron zu Neutrino). Die emittierten Neutrinos durchdringen enorme Distanzen, sie könnten problemlos eine Eisenplatte von einer Milliarde Kilometer Dicke passieren. Schwache Wechselwirkungen erfolgen nicht durch direkten Kontakt, sondern durch Austausch virtueller, instabiler Bosonen.

4. Gravitative Wechselwirkung:

   Ihr Wirkungsradius folgt denselben Gesetzmäßigkeiten (1/r²) wie die elektromagnetische Kraft. Über ihre Natur wissen wir jedoch nicht wesentlich mehr als zu Newtons Zeiten.

Die dargestellten „Spiele“ mit der Natur sollen den Leser nicht einschüchtern, sondern verdeutlichen, dass die Lösung so umfassender Aufgaben ebenso unkonventionelle Wege und ein Loslassen der „Denk-Inertie“ erfordert. Ein Beispiel hierfür: Nach einer Welle von Entdeckungen im Mikrokosmos (neue Teilchen, Eigenschaften, Standards) trat ab den 1970er Jahren eine Phase relativer Ruhe ein. Es zeigte sich, dass die Blockade konzeptioneller Natur war: Um die Eigenschaften des Mikrokosmos zu verstehen, mussten die Zusammenhänge nicht nur auf dieser Ebene, sondern auch in Verbindung mit den Eigenschaften des Makrokosmos betrachtet werden – und umgekehrt. Sogar die Theorie, dass die Eigenschaften der Teilchen bereits in den Anfangsphasen der Expansion des Universums festgelegt wurden, wird diskutiert (S. Weinberg).

Postklassisches Konzept der „Elementarität“

Ein noch anschaulicheres Beispiel für das Überwinden der Denk-Inertie zeigt sich bei der Lösung konzeptueller Probleme im Zusammenhang mit dem Begriff der Elementarität. Wir erinnern uns, wie die Teilbarkeit des Atoms einst aufgenommen wurde. Heute sollte die Entdeckung neuer Ebenen der Stoffteilbarkeit eigentlich ruhig und sachlich aufgenommen werden. Doch es stellt sich die Frage: Gibt es eine Grenze der Teilbarkeit, gibt es tatsächlich ein unteilbares „Atom“ (wie auch immer es genannt wird) – oder setzt sich die Teilung unendlich fort? Falls eine Grenze existiert, wo liegt sie? Ist die Teilbarkeit unendlich, entsteht nach dem Prinzip der Matrjoschka ein Paradox: in unendlich kleinen Matrjoschkas steckt unendlich viele noch kleinere, was selbst formal-mathematisch unmöglich erscheint! Ein drittes Szenario scheint ausgeschlossen.

Heisenberg hielt bereits prinzipiell andere Herangehensweisen an die Untersuchung der strukturellen Ebenen der materiellen Welt (der Materie) für unvermeidlich – nicht durch die Suche nach neuen Stufen der Teilbarkeit, sondern durch das Erkennen neuer Formen und Ebenen innerer Zusammenhänge, um die Gesamteigenschaften zu erklären.

Heute entsteht anstelle der Reduktion – also der Zurückführung komplexer Eigenschaften auf die einfachen Eigenschaften ihrer Bestandteile – ein neues Verständnis von Komplexität, das Diskretheit und Kontinuität, Systematik und Strukturiertheit vereint. So erlaubt das Quark-Konzept, dass sie räumlich mehr Platz einnehmen als die von ihnen gebildeten Teilchen, wobei die Bindungsenergie der Quarks zur Bildung der Hadronen verwendet wird. In diesem Fall überrascht auch die Bruchladung der Quarks nicht mehr – sie existieren nicht isoliert, sondern in Bündeln. Wichtig ist: Das Teilchen besteht bei diesem Ansatz nicht aus ... (wie eine Matrjoschka), sondern wird aus ... gebildet. Aufbauend auf diesen Vorstellungen kam Akademiker M.A. Markow zu dem Schluss, dass solche Teilchen eigenartige Universen enthalten könnten, die wiederum wie Elementarteilchen wechselwirken können. Zu Beginn des Jahrhunderts schrieb V. Brusow: „Vielleicht ist das Atom ein Universum mit hundert Planeten; dort ist alles, was hier ist, in komprimiertem Volumen, ebenso wie das, was hier fehlt.“ Wie wir sehen, übertrifft die moderne Naturwissenschaft selbst den kühnsten poetischen Einfall.

Warum nicht ein „Vakuummeer“ vorstellen, wie es P. Dirac tat? Unter Berücksichtigung dessen, dass das Vakuum keine Topologie (raum-zeitliche Struktur) benötigt, die es selbst erzeugt, kann man über eine Konstruktion nachdenken, die durch Absaugung der Vakuumenergie arbeitet. Dabei müsste auch Materie mit negativer Masse beteiligt sein, denn die enorme Energie, die bei der Annihilation (Verschmelzung von Materie und Antimaterie) freigesetzt wird, ist bereits bekannt. Doch die Natur sorgt auch hier für ein feines Gleichgewicht von Materie und Antimaterie (Differenz etwa eine Milliardstel), sodass einerseits nichts explodiert, andererseits die Energie ständig erneuert wird. In diesem Ansatz finden auch „Schwarze Löcher“ ihren Platz in der Evolutionsgeschichte des Universums.

Vielfalt der Kausalitätsformen

In physikalischen Konzepten hat die Natur einen weiteren unverrückbaren klassischen Grundsatz – die Kausalität – neu hinterfragt. In modernen Konzepten von Mikro- und Makrokosmos muss die Situation betrachtet werden, in der eine „Wirkung“ Rückwirkung auf die „Ursache“ ausüben oder sogar vorauswirken kann (mathematisch ausgedrückt durch „vorauswirkende Potentiale“). Bekannt ist die Form der Informationskausalität, bei der Reaktionen nicht durch mechanische oder chemische Einflüsse, sondern durch eintreffende Informationen erfolgen. Ein klassisches Beispiel: Soldaten formieren sich nicht aufgrund der akustischen Schwingungen der Trompete, sondern nach dem Sinn des übertragenen Signals. Im Alltag richten wir unsere Pläne ebenfalls nach eingehender Information aus. Man sagt, im 21. Jahrhundert werde Information die wertvollste Ressource sein: Wer sie besitzt, hat Macht.

Stellen wir uns Informationskausalität im Maßstab vom Mikrokosmos bis zum Makrokosmos vor: Ein Objekt erinnert sich einerseits an seine Geschichte, andererseits passt es sich durch Signale aus der Zukunft an, oder durch „Analyse“ möglicher zukünftiger Szenarien, mit entsprechender Anpassung und Wahl. In der Computertechnik ist dies nichts Neues, doch lange vor Computern existierten Konzepte, in denen das Universum als systemisch-strukturelle Einheit betrachtet wurde, basierend auf Prinzipien der Rückkopplung.

Bei diesem Ansatz können die „Zeitpfeile“ (A. Eddington) – kosmologisch, elektromagnetisch, thermodynamisch – nicht nur in die Zukunft, sondern auch aus der Zukunft gerichtet sein (was nicht einfach ein Wechsel von Plus- und Minuszeichen ist, wie in der umkehrbaren gleichförmigen Zeit der klassischen Physik). Ein solches Zeitkonzept könnte klären, ob die zeitliche Ordnung aus der Kausalität folgt oder umgekehrt. Werden die metrischen Eigenschaften der Zeit aus der Kausalität abgeleitet? Fortschritte in diesem Bereich könnten auch viele parapsychologische Phänomene verständlicher machen, die nicht länger als „unwissenschaftlich“ abgetan werden können – prophetische Träume, Zukunftsvisionen, Déjà-vu-Erlebnisse („das ist schon einmal geschehen“) usw. Es gibt sogar Argumente (V. Nalimov u.a.), dass das Universum ein einheitliches Bewusstseinsfeld darstellt.

R. Carnap schrieb einst, dass es fruchtbar wäre, die Diskussion über den Begriff der Kausalität durch die Untersuchung der verschiedenen Gesetzestypen in der Wissenschaft zu ersetzen. Tatsächlich erscheinen Prozesse auf der Mikroebene ganz anders als auf der Makro- und Megaebene. So führen unterschiedliche Betrachtungen der Zeitirreversibilität im Rahmen der phänomenologischen Thermodynamik und ihrer probabilistischen Begründung zu völlig unterschiedlichen Schlussfolgerungen. Wie der amerikanische Wissenschaftler A. Grünbaum bildhaft ausdrückte: Auch wenn die Gesetze der Thermodynamik grundlegend für das Verständnis von Zeit und deren Irreversibilität sind, konzentrieren wir uns doch auf den „Schwanz des Zeitpfeils“ und übersehen die „Spitze“, also die Richtung. Nach Grünbaum sollte man das traditionelle Konzept von „Werden in der Zeit“ und dem Fluss der Zeit als subjektiv-psychologisch ablehnen. Wenn man Zeit nicht als Maßlosigkeit betrachtet, sondern in einen Rahmen auf der „Messlinie der Knotenpunkte“ einordnet, werden an den Grenzen dieser Rahmen Übergänge von Quantität zu Qualität sichtbar, die die Richtung bestimmen. Hier ist es wieder nützlich, sich auf die Begriffe Wahrscheinlichkeit und Zufall zu stützen.

Die Nichtzufälligkeit der Zufälle in der Darstellung nichtgleichgewogener Prozesse

Ausgehend vom zweiten Hauptsatz der Thermodynamik muss man die mit seiner Anwendung verbundenen Idealisationen bewerten, insbesondere die Vorstellung einer homogenen, geschlossenen Welt. Natürlich haben die Gründe für die intensive Auseinandersetzung mit diesem Problem auch einen axiologischen (wertbezogenen), psychologischen und allgemeinphilosophischen Charakter und spiegeln die kategorische Ablehnung des Gedankens vom „Wärmetod“ des Universums wider. Es hat sich gezeigt, dass viele kosmologische Paradoxe gerade durch diese Idealisationen entstehen. Sie sollen die Darstellung der untersuchten Phänomene vereinfachen, verfälschen sie aber oft, indem sie wichtige, teils entscheidende Details außer Acht lassen.

So berücksichtigt das photometrische Paradoxon das Vorhandensein erloschener Sterne nicht und steht damit im Widerspruch sogar zum ersten Hauptsatz der Thermodynamik – dem Energieerhaltungsgesetz. Was den „Wärmetod“ betrifft, so ergibt er sich aus der Synthese statistischer Gesetzmäßigkeiten (Entropie) mit einem Gleichgewichtsuniversum, also einer nichtstatistischen Vorstellung des Universums. In der Sprache der Newtonschen Physik machte dies das periodische Eingreifen des „Uhrmachers des Universums“ in den Lauf der von ihm aufgezogenen Uhr unvermeidlich (heute wäre es das Eingreifen eines „Thermodinaminators“ in die von ihm selbst initiierte Nichtgleichgewichtslage).

Heute muss man auf den unterschiedlichsten strukturellen Ebenen und Abschnitten der Raum-Zeit-Skala Fluktuationen zulassen, d. h. spontane Abweichungen vom Gleichgewichtszustand. Die Unvermeidbarkeit der Entstehung beliebig großer nichtgleichgewogener Bereiche erkannte L. Boltzmann bereits vor über hundert Jahren. In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts erscheint das Konzept eines „Terletzkyschen Universums“, das vollständig mit riesigen Fluktuationen gefüllt ist; heute spricht man von der „statistischen Thermodynamik gravitativer Systeme“, was einem Übergang von der „Spezialtheorie der Fluktuationen“ zur „allgemeinen Theorie“ gleichkommt. Dabei wird der Vakuumzustand als erzeugende Struktur betrachtet – der Vakuum selbst erscheint wie eine gigantische Fluktuation. Fluktuationen sind somit nicht Abweichungen, sondern Norm, Form der Existenz statistisch gleichgewichtiger Zustände, Übergang zu neuen „Entwicklungsblättern“.

Unwillkürlich kommen einem alte kosmologische Vorstellungen in den Sinn, die das Abklingen (und Wiederaufflammen) des Feuers thematisieren – was wir heute mit dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik in Verbindung bringen würden. Wechsel von kolossalen Perioden der Zerstörung und Wiederherstellung der Welt sind gleichermaßen charakteristisch für die indische Mythologie wie für die griechische Kosmologie. Das Erkennen solcher Analogien, zweifellos aus Beobachtungen der Natur gewonnen, lässt die Weitsicht der Alten bei der Einschätzung der Rolle von Zufällen als Ausdruck und Umsetzung von Notwendigkeit nicht übersehen. In der antiken Mythokosmologie verbinden sich Ananke – unerbittliche Notwendigkeit – und Tyche – „blinder Zufall“, während Empedokles den Ablauf der Dinge direkt als durch Zufall und Notwendigkeit geregelt betrachtet, weniger durch Zielsetzung.

Es ist nicht übertrieben zu sagen, dass moderne Konzepte inzwischen nicht nur Zufall und Notwendigkeit, sondern auch Zweckmäßigkeit kombinieren, die ihre Beziehung steuert. Im Verlauf des langen Übergangs von dynamischen, eindeutigen zu statistischen Gesetzmäßigkeiten wird nicht nur die Unvermeidbarkeit, die „Nichtzufälligkeit der Zufälle“, deutlich, sondern auch deren konstruktive, formbildende Rolle. Die Untersuchung von Zufällen eröffnet den Schlüssel zum Verständnis höherer Arten von Stabilität, die nicht durch Statik, sondern durch ständige Veränderung gewährleistet werden.

In modernen Konzepten wird Zufall als eigenständiger Grundzug der Welt, ihres Aufbaus und ihrer Evolution betrachtet und ist mit Begriffen wie Unabhängigkeit verwandt. Wird Zufall mit Chaos in Beziehung gesetzt – als wahrscheinlichstem Zustand, den ein System unter dem unbarmherzigen zweiten Hauptsatz erreicht – so erkennen wir im selben Chaos Erzeugung, Selbstentstehung, Selbstorganisation einer neuen Evolutionsstufe. Bei einer Verallgemeinerung des Chaosbegriffs werden Eigenschaften wie Mehrdeutigkeit, Unbestimmtheit und Spontaneität herangezogen. Betrachtet man Zufall in Bezug auf Evolutionsstufen, wird er heute als Merkmal komplexer Systeme und Prozesse verstanden, die mehrstufig strukturiert sind, mit Variabilität beim Übergang zu neuen Ebenen und in der Interaktion zwischen den Ebenen.

Bezieht man sich auf das moderne Verständnis von Wahrscheinlichkeit und Zufall und auf die heutige Ausdrucksweise dieser Begriffe, muss man anerkennen, dass für die Physik des 20. Jahrhunderts nicht nur Teilchen real sind – auch Wahrscheinlichkeit tritt als völlig reales Objekt auf: ein Elektron, das in Form von „Wahrscheinlichkeitswellen“ erscheint, ist ebenso real wie das Elektron, die „Kugel“ der Physik des 19. Jahrhunderts. Und wenn es in der modernen Physik natürlich ist, von der „Freiheit des Elektrons“ zu sprechen, so ist es in der Kosmologie ebenso natürlich, von „Freiheitsgraden“ in der Evolution des Universums, von Evolutionszweigen und der Wahl eines bestimmten Zweigs zu sprechen.

Ordnung aus dem Chaos

Hier ergibt sich ein sehr wichtiger konzeptueller Punkt: „Wenn man die Struktur der realen Welt als Übergang ‚Chaos – Ordnung – Chaos‘ konstruiert, dann müssten solche Systeme enorme Steuerungsmechanismen enthalten, die in der Lage sind, die Phase der Ordnung zu erzeugen und aufrechtzuerhalten. Denkt man jedoch die Struktur des Seins als Übergang ‚Ordnung – Chaos – Ordnung‘, erhalten wir ein anderes Sein, und unsere Systeme werden weitgehend selbstorganisierend.“ Vorstellungen von idealem Chaos oder Ordnung sind Grenzvorstellungen, während reale Systeme stets eine Art Synthese dieser Polaritäten darstellen. So bezeichnet man mit „Ordnung“ eine relativ stabile Entwicklungslinie, während „Chaos“ als Prozess struktureller Umgestaltungen verstanden wird: Ordnung entsteht nicht anstelle von Chaos, sondern durch Chaos, so lautet das Ergebnis der Forschungen zur nichtgleichgewichtigen Thermodynamik, die die vielversprechendsten Richtungen des modernen wissenschaftlichen Denkens aufzeigen.

Ein Vertreter der Selbstorganisationskonzepte, I. Prigogine (Belgien, 1917–2003), schreibt: „Die Quelle der Ordnung ist Nichtgleichgewicht. Nichtgleichgewicht ist das, was Ordnung aus Chaos erzeugt... Ohne Nichtgleichgewicht und die damit verbundenen irreversiblen Prozesse hätte das Universum eine völlig andere Struktur. Materie würde nirgendwo in nennenswerten Mengen vorkommen. Überall wären nur Fluktuationen zu beobachten.“ Betrachtet man jedoch die Zufälligkeiten in der Entwicklung unter bestimmten Bedingungen, zeigt sich ein völlig anderes Bild. In der Nähe sogenannter Bifurkations- oder Wendepunkte in Systemen treten erhebliche Fluktuationen auf. Solche Systeme „schwingen“ gewissermaßen, bevor sie einen von mehreren Evolutionspfaden in eine völlig neue Richtung wählen, die das Verhalten ganzer Makrosysteme grundlegend verändern kann, bis hin zu der Erkenntnis, dass „kleine anfängliche Fluktuationen später Galaxien und deren Systeme hervorbringen können“.

Bei der Bewertung der Bifurkationsphasen in der Evolution schreibt der herausragende Astrophysiker S. Hawking: „Im Moment des Urknalls brechen alle Gesetze zusammen, und daher bleibt Gott die völlige Freiheit überlassen, was in Singularitäten geschah und wie der Anfang des Universums war.“ Unter Berücksichtigung des Gedankens, dass „Gott raffiniert, aber nicht böswillig ist“, versuchen wir, die Linie und den Mechanismus der Evolutionsprozesse zu verstehen, indem wir Konzepte der Synergetik und Selbstorganisation entwickeln. Gerade hierin wird die Synthese von Quantenmechanik und allgemeiner Relativitätstheorie, den wichtigsten modernen Prinzipien der Naturforschung, am vollständigsten realisiert. Obwohl die Prinzipien der Synergetik und Selbstorganisation erstmals in chemischen und physikalischen Phänomenen untersucht wurden, zeigt sich im Rückblick, dass sie im 19. Jahrhundert intuitiv bereits erfasst wurden – in der natürlichen Auslese lebender Organismen und in der Wirtschaft (Prinzip der „unsichtbaren Hand“ von A. Smith). Ihre Universalität wird in den unterschiedlichsten Bereichen deutlich – Kybernetik, Kosmologie, Sozialwissenschaften –, wodurch Selbstorganisation zur führenden Paradigmenidee modernen Wissens wird.

Die zentrale Idee von I. Prigogine bestand darin, dass häufig auftretende Abweichungen vom Gleichgewichtszustand nicht ausschließlich „reinen Zufällen“ zugeschrieben werden können. Auf allen Ebenen – vom Mikrokosmos bis zum Megakosmos – verdanken dynamische Systeme ihre Existenz den Strukturen, die ihre Wechselwirkungen ermöglichen. Dabei wird ein Mechanismus feiner Anpassung sichtbar, eine Adaption dieser Strukturen an sich verändernde Bedingungen. Es tritt Rückkopplung in Kraft, die das System nicht nur dazu bringt, sich gemäß einem vorgegebenen Ziel zu stabilisieren („Befehle von oben“), sondern flexibel neue Ziele zu setzen und zu modifizieren („Befehle von unten nach oben“). Die Veränderungen im System werden dabei nicht beseitigt, sondern vielmehr akkumuliert und verstärkt, was nicht zu Katastrophen, sondern zu neuer Ordnung führt. Deshalb spricht man von Synergetik (griech. synergos – gemeinsames Wirken), von kollektivistischen (kooperativen) Aspekten des Verhaltens vieler Systemelemente und von Selbstorganisation. Es wird die Rolle spezieller katalytischer Mechanismen deutlich, die derartige Prozesse extrem beschleunigen, sowie die der „Attraktoren“, die sie quasi anziehen, und „punktuelle Einwirkungen“, die den Verlauf in Bifurkationssituationen und die Wahl zwischen mehreren Möglichkeiten lenken.

Die genannten Eigenschaften treten besonders deutlich in der Forschung zur Evolution des Universums hervor.

Die selbstorganisierende Universum der modernen Kosmologie und Kosmogonie

Besondere Stellung der Universumsforschung in der Kulturgeschichte der Menschheit

Ein wesentlicher Beitrag zur wissenschaftlichen Weltanschauung und zum modernen Stil des wissenschaftlichen Denkens wird durch die Kosmologie – die Lehre vom Universum als einheitlichem, zusammenhängendem Ganzen – und die Kosmogonie – die Lehre von der Entstehung und Entwicklung der Himmelskörper und ihrer Systeme – geleistet.

Es ist bemerkenswert, dass Fragen zur Erforschung des Universums immer einen besonderen Platz in der Geschichte der Menschheit eingenommen haben. Dies liegt neben ihrer praktischen Bedeutung auch an ethischen, ästhetischen und religiösen Überlegungen. Im Universum scheinen göttliche und irdische Ordnungen aufeinanderzutreffen. Die Astronomie war das Privileg der Priester, der Bewahrer geheimen Wissens, und sie nimmt bis heute einen zentralen Platz im „Tempel der Wissenschaft“ ein. Die meisten „ewigen“ Fragen – nach dem Ursprung der Welt, des Lebens, des Geistes und dem Platz des Menschen im Kosmos – entstehen genau dann, wenn der Mensch seinen Blick und seine Gedanken ins kosmische Nichts richtet. Erstaunlich und ehrfurchtgebietend zugleich, ist das All auch Heim und Zuflucht des Menschen. Nicht umsonst sind alle Mythen zugleich kosmogonisch und kosmologisch; unverändert bleibt der Traum der Menschheit von Raumflügen, es entstehen Legenden über UFOs, außerirdische Besucher und Ähnliches.

„Zwei Dinge erfüllen die Seele immer wieder mit neuer und zunehmender Ehrfurcht und Staunen, je häufiger und länger wir über sie nachdenken: der Sternenhimmel über mir und das moralische Gesetz in mir“, schrieb Kant. 23 Jahrhunderte zuvor antwortete Anaxagoras auf die Frage des vom Alltag bedrängten Menschen: „Warum ist es besser zu leben als nicht zu leben?“ mit: „Um die Sterne zu beobachten.“ „Es öffnete sich die Leere, voller Sterne, unzählig, die Leere hat keinen Grund“, schrieb M. Lomonossow. Poetik dem Sternenhimmel widmeten Lermontow, Bunin, Pasternak, Omar Khayyám, John Donne, William Blake und Hermann Hesse. Göttliches Licht strahlen der Stern von Bethlehem in alten Weihnachtsdarstellungen und Van Goghs „Sternennacht“, die Malerei von N. Roerich sowie die Symphonie „Harmonie der Welt“ des Komponisten des 20. Jahrhunderts P. Hindemith aus. Die Science-Fiction hat den Kosmos fest besiedelt. Wer auch nur einmal den Himmel durch ein Teleskop oder in den Bergen beobachtet hat, wird das blendende Licht, das den Himmel erfüllt, nie vergessen, ebenso wenig die Myriaden Sterne der Milchstraße. Ist es überhaupt möglich, das Bild von Mondkratern und -bergen oder den Ringen des Saturns in Worte zu fassen?

Jedes neue Ergebnis in der Erforschung des Universums zwang dazu, weltanschauliche und methodologische Prinzipien sowie das Weltbild neu zu überdenken. Dies gilt gleichermaßen für Kopernikus’ „Wenden der Himmelskörper“ wie für die Konzeption des sich ausdehnenden Universums. Besonders erstaunliche Ergebnisse lieferte die Wissenschaft an der Schwelle vom 20. zum 21. Jahrhundert.

Besonderheiten der Kosmologie als Wissenschaft

Das Untersuchungsobjekt der Kosmologie, die sogenannte Universum, ist in jeder Hinsicht außergewöhnlich und ohne Analoga. Haben wir uns schon einmal gefragt, was wir meinen, wenn wir von „dem Universum“ sprechen? In europäischen Sprachen impliziert der Begriff etwas Allgemeines, Umfassendes, maximal Ausgedehntes – vgl. englisch Universe, deutsch Weltraum. Doch das Universum als „alles Existierende“ oder „alles Umfassende“ kann nicht Gegenstand wissenschaftlicher Forschung sein. Der Begriff „physikalisches Universum“ hat keine absolute, allumfassende Bedeutung, sondern nur in Bezug auf eine bestimmte Phase wissenschaftlicher Praxis sowie die entsprechenden Forschungsaufgaben und Erkenntnismöglichkeiten. Hier sind Einsteins Worte passend über „eine Realität, die nicht gegeben, sondern gesetzt ist (wie Rätsel oder Aufgaben)“. Streng genommen ist das Universum mit großem U ein überkultureller Begriff. Als Forschungsobjekt betrachten wir dagegen das universum (oder sogar Universen).

Das von der Kosmologie untersuchte Universum stellt einen Ausschnitt dar, der von unseren empirischen und theoretischen Horizonten erfasst wird. Der heute der Beobachtungstechnik zugängliche Radius beträgt 10⁹ Megaparsec, also 10³⁶-mal größer als das „Universum Kopernikus’“ und erweitert sich durch Radioastronomie, außeratmosphärische Astronomie und den Einsatz von Weltraumteleskopen weiter. Bereits in den ersten zwei Jahren des amerikanischen Teleskops „Hubble“ überstieg die Menge an Beobachtungsmaterial diejenige, die über Jahrtausende gesammelt wurde. Die Ergebnisse, die Hubble liefert, gleichen einem unglaublichen kosmischen Krimi: Auf den Aufnahmen ist die Entstehung von Galaxien und Sternen zu erkennen, ebenso die Verschmelzung und Verschlingung von Galaxien. Extrem nichtstationäre Prozesse werden durch Quasare (vom lateinischen quasistella – sternähnlich) mit Energiefreisetzungen von etwa 10⁶² Erg, Pulsare, Neutronensterne sowie starke kosmische Röntgen- und Radiostrahler sichtbar. Das All beherbergt „schwarze“ und „weiße“ Löcher, „weiße“ und „rote“ Zwerge, Kometen und Protuberanzen sowie Sonnen- und Sternwinde.

Trotz der Besonderheit kosmischer Phänomene und der stetig wachsenden Flut neuer Entdeckungen darf man nicht vergessen, dass die Geschichte astronomischer Beobachtungen nur einen millionsten (!) Teil der Zeit ausmacht, die das Licht benötigt, um den Radius des sichtbaren Universums zu durchlaufen. Dies bedeutet, dass der überwiegende Teil der Ereignisse seiner Geschichte „ohne Zeugen“ vergangen ist; das Licht von Quellen, die „hinter dem Horizont“ liegen, erreicht uns niemals. Selbst von der nächstgelegenen Galaxie, der Andromedanebel, benötigt das Licht 1,5 Millionen Jahre bis zur Erde (zum Vergleich: 150 Millionen km vom Sonnenlicht – 8 Minuten). Dennoch kann das „Frühstadium“ des Universums anhand der sogenannten kosmischen Hintergrundstrahlung beurteilt werden, die 1965 von G. Gamow vorhergesagt und kurz darauf tatsächlich nachgewiesen wurde. In ihr ist quasi die Information über die Anfangsstadien der Expansion des Universums eingebettet – ähnlich wie wir die alte Geschichte der Erde anhand fossiler Überreste von Quastenflossern, von noch heute lebenden Relikt-Tieren und längst verstorbenen Menschen anhand vergilbter Fotografien rekonstruieren. Interessanterweise wurde die Hintergrundstrahlung zunächst als störend betrachtet, als etwas, das es zu beseitigen galt.

Noch komplizierter ist der Versuch, über die theoretischen Horizonte hinauszublicken. Je weiter wir unsere Theorien in die Vergangenheit extrapolieren, desto weniger gelten sie für die extrem dichten und heißen Zustände, die sich selbst der Vorstellungskraft entziehen. Man denkt an das biblische „Es war eine Zeit, als es noch keine Zeit gab“, und M. Münitz’ Frage „Kann die Wissenschaft feststellen, dass das Universum in der Zeit entstanden ist?“ wirkt keineswegs rhetorisch. Auf die Frage, was dem Urknall vorausging, verwies G. Gamow auf Augustinus: Als man ihn fragte, womit Gott vor Beginn der Schöpfung beschäftigt war, antwortete er: „Er bereitete die Hölle für diejenigen, die solche Fragen stellen würden.“ Nicht nur die Kosmologie, sondern auch andere Naturwissenschaften wenden sich zunehmend immer „härteren“ Fragen zu.

Beim Einsatz von Modellen in allen Bereichen der Naturwissenschaft hoffen wir auf zunehmende Genauigkeit und Angemessenheit dieser Modelle. In der Kosmologie wird jedoch besonders stark die Konventionalität solcher Modelle spürbar, ihre Verletzlichkeit und Abhängigkeit von kleinsten Änderungen oder Schwankungen der Parameter. Bereits Bruchteile von Prozent im Verhältnis der gravitativen Massen auf universellen Skalen entscheiden über das Schicksal des Universums – weitere Expansion, Zusammenziehung oder vielleicht eine Art Pulsation. So kapriziös wie theoretische Modelle sind, so groß sind auch die Schwierigkeiten mit den Beobachtungsdaten, die in diese Modelle einfließen. Verzerrungen entstehen durch atmosphärische Absorption und durch „versteckte“, nicht beobachtbare Massen. Es gibt Hinweise, dass 90 % der Masse des Universums in diesen nicht sichtbaren Formen existieren (insbesondere in den sogenannten „schwarzen Löchern“).

In der Kosmologie gewinnen nicht-empirische, indirekte Aspekte der Praxis besondere Bedeutung als Wahrheitskriterium. Kann experimentell keine Überprüfung erfolgen, wird die Bewahrung kosmologischer Schlussfolgerungen bei der Übergabe an immer allgemeinere Theorien, die ihrer Basis zugrunde liegen (derzeit die Allgemeine Relativitätstheorie), als Kriterium für die Wahrheit angesehen. So wird die „Kosmologizität“ fundamentaler physikalischer Theorien ihrerseits zum Maßstab ihrer „Realitätsnähe“.

Modelle und Szenarien der Evolution des Universums

Trotz der Vielfalt der Modelle und der verschiedenen möglichen Szenarien der Evolution des Universums hat sich im modernen wissenschaftlichen Denken die Vorstellung eines expandierenden Universums fest etabliert. Diese Idee entstand als eine der nicht von Einstein vorhergesehenen Konsequenzen der Allgemeinen Relativitätstheorie. 1929 entdeckte der amerikanische Astronom E. Hubble die „Rotverschiebung“ in den Spektren beobachteter Galaxien, die er durch den Dopplereffekt erklärte. Man erinnere sich, wie sich der Ton einer heranrasenden Lokomotive oder eines Autos verändert. Aufgrund desselben Effekts lagen die Linien verschiedener chemischer Elemente, die in den Strahlungsspektren von Galaxien identifiziert wurden, rechts von der Position, an der sie eigentlich erscheinen müssten. Daraus folgt, dass sich die Galaxien voneinander entfernen, und die Größe der Rotverschiebung ist proportional zur Geschwindigkeit der Quelle – was zudem Rückschlüsse auf ihre Entfernung erlaubt.

Darüber hinaus zeigte die Relativitätstheorie, dass nicht nur die Galaxien im Raum auseinanderdriften, sondern dass sich der Raum selbst ausdehnt. Erst dann wurde die Schlussfolgerung des sowjetischen Physikers A. Friedman von 1922 ernst genommen, die Einstein zunächst als „verdächtig“ bezeichnet hatte: Ein gekrümmter Raum kann nicht stationär sein – er muss sich entweder ausdehnen oder zusammenziehen. Der nächste Schritt war nun die Extrapolation der Expansion des Universums zurück zum Urknall vor 12–18 Milliarden Jahren – nicht zu einem „Explosionstyp“, wie wir ihn von der Erde kennen, der von einem Zentrum ausgeht und sich ausbreitet, sondern zu einer Explosion, die überall gleichzeitig stattfand, den gesamten Raum füllte und bei der sich jedes Materieteilchen von allen anderen wegbewegte.

In diesem Fall muss ein „singulärer“ Zustand angenommen werden, der der Explosion vorausging: unendliche Massendichte, unendliche Raumkrümmung, extrem hohe Temperaturen, bei denen Materie und Strahlung noch nicht zu unterscheiden sind usw. Dabei bleibt die „höllische“ Frage, was vor der Singularität war. Es zeigt sich jedoch, dass trotz aller Schwierigkeiten, die mit der Singularität verbunden sind, ihre Annahme das geringste Übel darstellt – Verstoß gegen Kausalität, negative Energiedichten, Verletzung der Allgemeinen Relativitätstheorie usw. Mehr noch, die „Unvermeidbarkeit der Singularität ist kein Übel, sondern ein äußerst wünschenswerter Fakt“, der es erlaubt, die tiefen Ebenen des Universums zu erforschen. So wurden in der Nähe der Singularität Material, Naturkonstanten und Gesetze für den „modernen“ Abschnitt der Universumsevolution festgelegt. In seiner „Kindheit“ und „Jugend“ wuchs das Universum erheblich schneller, später verlangsamte sich die Expansion, sodass „das Universum für sein Alter sehr gut erhalten ist“.

Nach dem sogenannten Standardmodell hatte die Dichte von Materie und Strahlung 0,01 Sekunden nach dem Urknall einen unvorstellbaren Wert von 10⁹³ g/cm³ und fiel dann auf immer noch enorme 10¹⁰ g/cm³, wodurch ein Gemisch leichter Kerne (2/3 Wasserstoff und 1/3 Helium) entstand, das die Grundlage für Kernreaktionen bildete, aus denen die übrigen Elemente des Periodensystems hervorgingen. Kontinuierliche explosive Übergänge von Materie und Strahlung unterstützten die Symmetrie. Jede Evolution geht mit Symmetriebrechungen einher, die den Übergang zu neuen Strukturen und Ebenen ermöglichen. In der nächsten Phase sagt das Standardmodell die Bildung schwerer Kernteilchen – Neutronen und Protonen – mit einem minimalen Überschuss an Materie gegenüber Strahlung voraus, um eine Annihilation („Verschwinden“ der Materie in Strahlung) zu verhindern – etwa ein Proton oder Neutron auf 1 Milliarde Photonen. Diese Symmetriebrechung ermöglichte die Entstehung aller Strukturen von Atomen über Galaxien bis hin zu Leben und Bewusstsein.

Ohne weitere Details zu vertiefen, hier ein kosmogonischer Kalender des amerikanischen Astrophysikers C. Sagan (geb. 1934). Nimmt man das kosmische Jahr als 15 Milliarden Erdjahre und eine Sekunde als 500 Jahre, so ergibt sich folgende Übersicht:

• Urknall: 1. Januar, 00:00 Uhr
• Bildung der Galaxien: 10. Januar
• Bildung des Sonnensystems: 9. September
• Bildung der Erde: 14. September
• Leben auf der Erde: 25. September
• Ozeanischer Plankton: 18. Dezember
• Erste Fische: 19. Dezember
• Dinosaurier: 24. Dezember
• Erste Säugetiere: 26. Dezember
• Erste Vögel: 27. Dezember
• Erste Primaten: 29. Dezember
• Erste Hominiden: 30. Dezember
• Erste Menschen: 31. Dezember, 22:30 Uhr

Obwohl die Menschheit auf dieser kosmischen Zeitskala nur einen kurzen Moment existiert, hat sie bereits Kriege geführt, die ihre Existenz bedrohen, und den Planeten an den Rand ökologischer Katastrophen gebracht. Gleichzeitig zeigt sich ihre Unersättlichkeit darin, dass sie versucht, Hypothesen für die gesamte Skala aufzustellen. Konzeptuell wichtig ist, dass in dieser Darstellung des Universums keine überflüssigen Details enthalten sind – selbst „schwarze Löcher“ finden ihren Platz als „eingefrorene Energiespeicher“, die für die komplexesten „Bauprozesse“ genutzt werden. In ihnen könnte die „versteckte Masse“ des Universums enthalten sein.

Der Autor dieser Zeilen hatte die Gelegenheit, an einer Sitzung des Staatlichen Astronomischen Instituts nach Sternberg (GAISh) teilzunehmen, als der damals noch junge Doktor der Wissenschaften (heute Akademiker) R. Sunjaev einen außergewöhnlichen Effekt erzielte. Er berichtete über eine Methode, mit der „schwarze Löcher“ anhand der anomalen Röntgenstrahlung von Objekten in ihrer „Umgebung“ nachgewiesen werden können. Es sei angemerkt, dass diese „Umgebungen“ etwa hunderte Millionen Kilometer groß sind, da sonst die Objekte vom schwarzen Loch verschlungen würden. Man erinnere sich, dass diese Objekte aufgrund ihrer enormen Masse so genannt werden, dass keine Strahlung von ihrer Oberfläche entweichen kann, wodurch sie „unsichtbar“ werden. Es gibt jedoch Hinweise darauf, dass „schwarze Löcher gar nicht so schwarz sind“. Einige Jahre zuvor wurden vom Hubble-Weltraumteleskop nach Sunjaevs Methode Aufnahmen gemacht, die ihre Existenz unzweifelhaft bestätigten. Auf die Frage, ob er seine „Kopf draufsetzen“ würde, dass schwarze Löcher existieren, antwortete Sunjaev: „Nicht einmal meinen Finger!“ Diese Antwort zeugt von der nüchternen, realistischen Herangehensweise eines Wissenschaftlers, der weiß, dass er lediglich ein Modell vorstellt, eines von vielen, wenn auch das überzeugendste, im „Szenario der Universumsevolution“.

Darüber hinaus existieren Konzepte eines „verzweigten“ Universums, bei dem das Universum aus den erlaubten Evolutionspfaden gewissermaßen einen Ast auswählt, wobei auch das Nebeneinander verschiedener Äste möglich ist. Die Anwendung quantenmechanischer Prinzipien auf die Evolution des Universums erlaubt es, sie als Sprünge in der Zeit zu betrachten. Die Berücksichtigung quantenmechanischer Fluktuationen der Geometrie zeichnet die kosmische Evolution als eine Kette von Streuungen nach, was nicht Katastrophe oder Verschwinden in der Singularität bedeutet, sondern den Übergang auf ein neues „Blatt der Geschichte“, möglicherweise mit neuen Teilchen und Konstanten. Die Anwendung der Relativitätstheorie lässt zudem schließen, dass selbst Vorstellungen von räumlicher und zeitlicher Endlichkeit oder Unendlichkeit des Universums relativ sind: Ein Universum kann in einem Bezugssystem endlich und in einem anderen unendlich sein.

Es überrascht daher nicht, dass gegensätzliche Konzepte zur Entstehung von Sternen und Planeten existieren. Ein Ansatz betont die Rolle nichtstationärer Prozesse und betrachtet die Sternbildung als explosionsartig. Ein anderer Ansatz besagt, dass Sterne und Planeten aus galaktischem Staub kondensierten. Es ist möglich, dass beide Ansätze unterschiedliche Entwicklungsstadien abbilden.

In jüngster Zeit rücken Szenarien auf Basis der „kosmischen Strings“ in den Fokus – eigentümliche „Samen des kosmischen Gartens“, aus denen Galaxien und ihre riesigen Haufen hervorgegangen sein sollen. Unvorstellbar dünne (10^-28 cm) und extrem schwere Strings füllen viele Lücken im Modell des expandierenden Universums, insbesondere solche, die mit einem „Mangel“ an Materie zusammenhängen, möglicherweise in extrem dichter Form in den Strings konzentriert. Die Nichtbeobachtbarkeit dieser „Klumpen“ lässt sich damit erklären, dass nach der String-Theorie in verschiedenen Universen Ereignisse kausal nicht verbunden sind, während gerade an den String-Knotenpunkten verschiedene Evolutionsäste entstehen. Strings stellen einen Zustand vor der Materie dar, genauer gesagt einen hochgespannten Vakuumzustand.

Gemäß dem Szenario werden unter der Wirkung enormer Gravitation die Grenzwände der Strings aufgerissen und schließen sich sofort wieder, wodurch „schwarze Löcher“ entstehen. Die Strings überleben jedoch, reißen nicht, Gravitation und andere Kräfte stellen „Schwänze“ der universellen Kraft dar, auf die sie sich beim Abkühlen des Universums aufspalten. Durch Abgabe von Gravitationswellen schrumpfen und lösen sich die Strings nach und nach auf, während die verbleibenden Materie anziehen und Strukturen von Leben und Bewusstsein bilden. Heute erreicht die Kosmologie das Niveau von Superstrukturen, deren Elemente ganze Universen darstellen. Der Such nach Strings ist dabei keineswegs hoffnungslos: Computermodelle zeigen, dass sich damit alle bekannten astronomischen Daten zur großräumigen Struktur des Universums konsistent erklären lassen, einschließlich der Form von Superhaufen und der Verteilung der darin enthaltenen Galaxieninseln. Spuren einer „String-Herkunft“ finden sich auch in der räumlichen Verteilung der Galaxien – bei zufälliger, „nicht synchronisierter“ Entstehung wäre die Verteilung völlig anders.

Evolution des Universums als Selbstorganisation

Die oben beschriebenen Phänomene werden im Rahmen des Konzepts der Selbstorganisation interpretiert. Anhand von Forschungsergebnissen zum Universum lässt sich die Synthese zweier führender und scheinbar gegensätzlicher Evolutionsparadigmen bewerten – das „biologische“ („darwinistische“) und das „thermodynamische“ (assoziiert mit den Namen Clausius und Boltzmann). Ursprünglich wurde in der Thermodynamik das Prinzip der Entropiezunahme formuliert als „Gesetz der kontinuierlichen Desorganisation und Zerstörung ursprünglich gegebener Strukturen“. In Biologie oder Soziologie hingegen wird die Idee der Evolution mit einer zunehmenden Komplexität von Organisation in Verbindung gebracht.

Der Widerspruch zwischen diesen Konzepten, der weiterhin eine unerschöpfliche Quelle neuen Wissens darstellt, wird durch die Aufgabe der klassischen Reversibilität physikalischer Prozesse und durch die Kombination von Kausalität und Nichtlinearität in Evolutionsprozessen aufgehoben. In der modernen Naturwissenschaft, insbesondere in der Kosmologie, werden Phänomene und Prozesse untersucht, die nicht nur nicht ideal, sondern auch nichtlinear sind. Während in der klassischen Mechanik eine Größe wie die Zeit reversibel ist – eine Änderung ihres Vorzeichens oder ihrer Richtung ändert theoretisch nichts – verhält sie sich nun nichtlinear und wird zum eigentlichen Kern und zur „Feder“ der Evolution. Klassische Physik und Kosmologie mussten den nichtlinearen Prozessen weichen, da es an mathematischer und vor allem methodologisch-weltanschaulicher Basis fehlte. Heute liegt der Schwerpunkt auf der Stabilität dynamischer Strukturen gerade in den strikt nichtlinearen Bereichen des „Chaos“.

Es wird möglich und notwendig, die Selbstorganisation von Raum und Zeit im Prozess der Universumsevolution zu betrachten. Im Modell der quantenhaften Entstehung des Universums „aus dem Nichts“ (E. Tryon) wird das „Vakuum“ gleichzeitig als „relatives Nichts“ und als „potentielles Sein“ verstanden. Leibniz’ Gedanken „Alles strebt zum Dasein“ neu interpretierend, konnte P. Dirac angesichts der Vielfalt physikalischer und kosmologischer Objekte feststellen: „Da die Naturgesetze die Existenz solcher Objekte nicht verbieten, entstehen sie tatsächlich.“

In der Kosmologie zeigt sich besonders deutlich eine konzeptuelle Verschiebung in der Beschreibung und Erklärung der Natur: „von der Physik des Bestehenden zur Physik des Entstehenden“ (I. Prigogine). In Evolutionsprozessen wird das Verständnis der Irreversibilität entscheidend, was für alle Systeme gleichermaßen gilt, einschließlich sozialer Systeme.

Aus der Perspektive der Selbstorganisation wird die Verbindung zwischen der Evolution einzelner Himmelskörper und -systeme und den Zustandsänderungen des Universums als Ganzes erfasst. Das Gleichgewicht von Bedingungen, Größen und „Korridor der Konstanten“, wie sie in kosmologischen Szenarien beschrieben werden, ist bemerkenswert.

In dem gerade „geborenen“ Universum waren positive und negative Massen vermischt. Die positiven Massen bildeten Sterne, die negativen Massen, „abgestoßen von allem“, riesige Leerräume im Universum. Somit ähnelt die Verteilung der Materie gigantischen Waben mit leeren Zellen, die mit verdünnter negativer Materie gefüllt sind, und Grenzwänden aus zusammengeballter positiver Masse. Teilchen- und Antiteilchenpaare flogen nach der Entstehung sofort auseinander. Wäre die Ausbreitungsgeschwindigkeit höher gewesen, hätten die Photonen sich vollständig von der Materie entfernt; wäre sie niedriger gewesen, wären chemische Reaktionen unmöglich gewesen. Noch erstaunlicher ist der Lebensbedingungen-Korridor: Wäre der Gradientenunterschied der Sonnenstrahlung nur um 0,5 % abgewichen, wäre Leben auf der Erde unmöglich gewesen. Dies bedeutet jedoch nicht, dass sich das Universum dem Leben angepasst hätte; vielmehr passten sich präbiomolekulare Strukturen, die später die Grundlage des Lebens bildeten, an die „aktuellen“ Bedingungen des Universums an. Somit kann man von einer Art „natürlicher Auslese“ unter kosmologischen Bedingungen sprechen.

Versucht man diesen Prozess im Begriff von Bewegung und Entwicklung zu verstehen, wird deutlich, wie eng und relativ die traditionellen Vorstellungen von Fortschritt und Rückschritt sind. So kann die Explosion einer Supernova, abhängig von der Form ihres Zerfalls, gleichzeitig chemische Evolution und die Entstehung von Leben ermöglichen. Vor diesem Hintergrund kann Fortschritt (vom lateinischen progressio – „vorwärtsgehen“) mit einem Verhalten des Systems verknüpft werden, das als Bewegung zu einem strategischen Ziel beschrieben werden kann, ermöglicht durch Subsysteme, die an der allgemeinen Evolution teilnehmen und durch eine gemeinsame Linie verbunden sind. Auf diese Weise entsteht „durch Versuch und Irrtum“ jedes Mal ein höheres Organisationsniveau. Fortschritt in der Universumsevolution „bahnt sich seinen Weg im Kreislauf kosmischer Prozesse, für die Begriffe wie Ziel, Fortschritt oder Rückschritt eigentlich keinen Sinn haben, mit denen er dennoch untrennbar verbunden ist.“

Das anthropische Prinzip: Weltanschauung und methodologische Bedeutung

In Erinnerung an den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik müssen wir besonderes Augenmerk auf Faktoren richten, die das Wachstum der Entropie „ausgleichen“. Es zeigt sich, dass von allen Prozessen, die der modernen Wissenschaft bekannt sind, die Entstehung und Aufrechterhaltung des Lebens der entropisch am stärksten entgegenwirkende (und zugleich energieaufwendigste) Prozess ist. Vielleicht hat das Universum das Leben hervorgebracht, um sich selbst vor Zerstörung und Untergang zu bewahren. Auf die Zweckmäßigkeit, deren Höhepunkt Leben und Bewusstsein bilden, lässt sich der Kern des heute viel diskutierten anthropischen Prinzips (AP) zurückführen.

Das „schwache“ anthropische Prinzip hebt unsere Epoche als die Epoche des „Existierens eines Beobachters“ des Universums hervor. Wie A. Selmanow bemerkt, sind wir Zeugen bestimmter Prozessarten, während andere Prozesse ohne Zeugen ablaufen. In der „starken“ Formulierung besagt das AP, dass „unsere Welt“ nicht anders sein konnte: Bei anderen Naturgesetzen und Konstanten wäre nicht nur Leben ausgeschlossen, sondern auch die gesamte Grundlage unserer „Universumsverzweigung“ zusammengebrochen. Damit gewinnt das AP als Forderung nach einem Universum, in dem Leben möglich ist, eine weltanschauliche und methodologische Normfunktion.

Die Resonanz der weltanschaulichen Diskussionen um das AP lässt sich mit derjenigen vergleichen, die einst durch die Theorie des expandierenden Universums ausgelöst wurde. Auf der Grundlage der Wissenschaft kann der Mensch heute mit Stolz behaupten, dass ihm von der Natur eine großartige Mission übertragen wurde – die Vorhut der kreativen Evolution zu sein oder, wie P. Teilhard de Chardin sagte, die „Achse und Spitze der Evolution“. Dies ist das heutige „kosmische Rechtfertigungsprinzip“ für menschliches Leiden und die Vergänglichkeit des Lebens – in gewissem Sinne führt es uns durch eine Art Negation der Negation zurück zum Konzept des „heroischen Enthusiasmus“ von Giordano Bruno.

Eine besonders weltanschauliche und ethisch-axiologische Dimension erhält das sogenannte finalistische AP (F. Tipler). Im Hinblick darauf, ob die „Ewigkeit des Lebens“ bereits durch den Ablauf evolutionärer Prozesse vorprogrammiert war oder erst im Zuge der Umgestaltung des Kosmos durch eine „postsoziale“ Gesellschaft erreicht werden kann, vertritt Tipler die zweite Position, was seine Konzeption verblüffend nahe an die Ideen der kosmischen Philosophie von K. E. Ziolkowski und generell des russischen Kosmismus rückt. Dort wird dem Menschen eine besondere Mission zugeschrieben – die des Mitwirkens am Plan des Schöpfers, des Co-Schaffens und des Aufbaus des Gott-Menschen.

Aus naturwissenschaftlicher Sicht hält Tipler fest, dass „das Finale des Universums in den Anfangsbedingungen, in der Singularität, angelegt ist“, und er geht davon aus, dass am „Omega-Punkt“ (Teilhard de Chardin) „der Unterschied zwischen lebendiger und unbelebter Materie verloren geht“. Beim unvermeidlichen Vergleich der „Omega-Punkte“ von Teilhard de Chardin und Tipler wird ein prinzipieller Unterschied deutlich: zwischen dem „christlichen Gott“ Teilhards und dem „sich entfaltenden Gott“ Tiplers (im Einklang mit den Renaissance-Konzepten). Es entfällt die Notwendigkeit eines höchsten Wesens, das dem Universum Existenzgrundlage verleiht. Paraphrasierend Spinozas Aussage „die Natur ist Ursache ihrer selbst“ kann man sagen, dass die Grundlagen der Evolution des Universums im Universum selbst verankert sind. E. Jantsch formuliert dies folgendermaßen: „In einer Welt, die sich selbst erschafft, gibt es keinen Platz für einen Schöpfergott oder einen Gott als Idee, der über der Welt steht. Das Göttliche ist das Prinzip der Selbstorganisation auf allen Ebenen.“

Beeindruckend erscheint bei diesem Ansatz die Stellung des Bewusstseins. Konzeptionell kann das Phänomen Bewusstsein organisch in eine „übergeordnete Feldtheorie“ integriert werden, die sowohl physikalische als auch semantische (sinnbezogene) Manifestationen der Welt beschreibt (V. Nalimov). Dafür seien radikale, in der modernen Kultur gereifte Schritte notwendig, um sich von der bis heute dominierenden starren, kartesianischen Trennung von Bewusstsein und „Materie“ zu befreien. Nach den Vorstellungen des „semantischen Exzitons“ kann die Tätigkeit des Geistes räumlich beschrieben werden. Sobald man die Bedingtheit der Trennung von Lebendigem und Unbelebtem erkennt, ist man bereit für den nächsten Schritt – das Konzept eines universellen, unpersonalisierten, „allgegenwärtigen“ Bewusstseins. „Es ist an der Zeit, vom Universum zu sprechen, das sich seiner selbst bewusst ist“, betont V. Nalimov.

Unter Rückgriff auf das vertrautere Konzept der Selbstorganisation kann man das Leben nicht als Superstruktur über der leblosen physischen Welt betrachten (wie früher angenommen), sondern als regelhaften Ausgang nichtgleichgewichtiger Prozesse, durch die die Welten der lebendigen und unbelebten Objekte vermittelt werden. Seine „Eingliederung“ in den allgemeinen kosmologischen Evolutionsprozess erlaubt es, „erstmals in einer streng wissenschaftlichen Konzeption das Phänomen Leben an seinen angemessenen Platz zu setzen“ (V. I. Vernadsky). Heute ist dies ein Aspekt des „hohen Tragismus der Versuche, das Universum zu verstehen“ (S. Weinberg).

Die Frage drängt sich auf: Reicht die Existenz von Leben und Bewusstsein auf der Erde, um dem unaufhaltsamen Anstieg der Entropie, dem „Wärmetod“ des Universums, entgegenzuwirken? Natürlich nicht. Dennoch ist die Auseinandersetzung mit dem anthropischen Prinzip von zentraler Bedeutung, weil sie die Suche nach verschiedensten anti-entropischen Prozessen im Universum lenkt. Dies können andere Lebensformen und Bewusstseinsformen sein, denn Lebensmerkmale sind jedem Evolutionsprozess eigen.

Ende des 20. Jahrhunderts erlebt die Vorstellung vom Kosmos als organischer Einheit von Kohärenz, Maß, Ordnung und Zweckmäßigkeit eine Renaissance. Schon die alten Griechen bezogen den Menschen in diesen Kosmos ein, und dies spiegelt sich auch in der modernen Weltanschauung wider. Dies ist ein wertvoller Beitrag der Universumsforschung zur Struktur des modernen Denkens und zur Kultur insgesamt. Die Prinzipien der Selbstorganisation erlauben es, den ewigen Dualismus von Natur und Kultur (materiell und geistig) zu überwinden – beide beruhen auf einem einheitlichen Evolutionsprozess, der mit der Entstehung des Universums begann.

Die Trennung von Natur und Kultur und die Abkoppelung des Menschen von den Zusammenhängen des Universums, tief verwurzelt in der wissenschaftlichen Tradition der Vergangenheit, hatten soziokulturelle Wurzeln. Die Tendenzen der modernen Kultur führen zunehmend zu einer ganzheitlichen Wahrnehmung von Leben, Natur und Mensch.

Die Auseinandersetzung mit dem anthropischen Prinzip macht bewusst, welch ein Wunder Leben und Bewusstsein im Universum darstellen, und vermittelt die Verantwortung zu ihrem Erhalt. Es spielt eine bedeutende weltanschauliche und methodologische Rolle bei der Behandlung eines aufregenden Problems: der Suche nach außerirdischen Zivilisationen (AZ). Entstanden unter anderen Bedingungen, könnten diese völlig andere Formen annehmen. Daher, so der polnische Schriftsteller S. Lem, könnten wir keine für uns adäquaten Formen von Intelligenz und Kontakt finden, da diese sich ganz anders verhalten, als wir erwarten. (Man denke an „Solaris“ – den denkenden Ozean desselben Lem.) Nicht zu vernachlässigen ist auch die „Zoo-Hypothese“ von J. Ball: Wir könnten uns in einem Schutzgebiet hochentwickelter AZ befinden, die uns heimlich beobachten (UFOs?), möglicherweise in Erwartung, dass wir zunächst moralisch und ethisch reifen. Zudem könnten Zivilisationen existieren, die nicht durch exponentielles Energieverbrauchswachstum charakterisiert sind, sondern auf harmonische, naturverträgliche Formen energetischer Aktivität setzen. Schließlich könnte das bewusste Handeln Außerirdischer auf Zeichensystemen basieren, die sich prinzipiell von unseren unterscheiden.

Selbstorganisation in chemischen und biologischen Prozessen: Chemisch-biologische Voraussetzungen und Lebensmechanismen

Besonderheiten der Chemie und ihre konzeptuellen Ebenen

Auf konzeptioneller Ebene gibt es viele Gemeinsamkeiten zwischen Chemie und Physik; manchmal wird die Chemie sogar als Physik der Moleküle bezeichnet. Doch es handelt sich hierbei um eine andere Art von Physik. In verschiedenen kosmologischen Szenarien treten chemische Eigenschaften erst nach den physikalischen in Erscheinung, manchmal nur Minuten oder Sekunden später. Moleküle werden tatsächlich erst nach den im „Vakuum“ entstandenen Elementarteilchen und Atomen synthetisiert, und dies bleibt der Schlüssel zum Verständnis chemischer Phänomene. Andererseits tragen chemische Prozesse zur Erkenntnis physikalischer Erscheinungen und Eigenschaften bei, ebenso wie zu deren möglicher Koevolution. Offensichtlich ist es treffender, von einer Korrelation oder Synergie zwischen chemischen und physikalischen Eigenschaften zu sprechen – eine Art physikalisch-chemische Selbstorganisation, sei es auf globaler kosmologischer Ebene oder in der Evolution biologischer Strukturen. Im Lichte des anthropischen Prinzips erscheint es sinnvoll, auch die biologische Evolution als Bestandteil eines einheitlichen physikalisch-chemisch-biologischen Prozesses zu betrachten. Obwohl biologische Eigenschaften deutlich später entstehen, werden sie vermutlich gleichzeitig mit den physikalisch-chemischen Eigenschaften in ein synergetisches „Programm“ eingebettet und sind gleichermaßen Ursache wie Folge dieser Eigenschaften.

Auf konzeptioneller Ebene verbindet Chemie und Physik zudem die Suche nach „Bausteinen“ – den Trägern von Eigenschaften, ähnlich den Atomen. Die Suche nach den grundlegenden Elementen bildet die erste konzeptuelle Ebene der Chemie und geht auf die Retorten mittelalterlicher Alchemisten zurück, die chemische Verbindungen in ihre Bestandteile zerlegten, um den Stein der Weisen zu finden. (Es ist nicht sicher, dass die alten Chaldäer oder Ägypter auf diesen Vorrang verzichtet hätten.) Erst im Periodensystem von Mendelejew wurde jedes Element nach seinen objektiven Eigenschaften – seiner Atommasse – klar definiert. Später wurden Isotope entdeckt – Varianten desselben chemischen Elements mit geringfügigen Massenunterschieden, wodurch die Kernladung als basale Eigenschaft etabliert wurde, die die Stellung des Elements im Periodensystem bestimmt.

D. I. Mendelejew sagte nicht nur neue chemische Elemente voraus und reservierte Plätze dafür in der Tabelle, sondern prognostizierte sogar deren Eigenschaften. Zu Lebzeiten des Wissenschaftlers waren 62 Elemente bekannt; das 92. Element (Uran) wurde bis 1930 entdeckt. Dank der physikalischen Synthese von Atomkernen sind heute über 100 Elemente bekannt, von denen jedes neue zunehmend instabil ist, manchmal nur Bruchteile einer Sekunde existiert. Es wird erwartet, dass sich auf der 126. Position ein Inselbereich der Stabilität finden lässt; stabile Zustände oder neue Elemente könnten im Kosmos entdeckt werden. So wird zum Beispiel Technetium, schwer auf der Erde zu gewinnen und für die Industrie unverzichtbar, in den auf der Sonne ablaufenden Kernreaktionen „gesehen“.

Aus der Perspektive des Atomismus wird das Problem chemischer Verbindungen gelöst. Lange Zeit war unklar, was als Mischung und was als Verbindung zu betrachten ist. Zu Beginn des 19. Jahrhunderts entwickelte sich die Überzeugung (J. Proust, J. Dalton), dass das entscheidende Merkmal chemischer Verbindungen die konstante Zusammensetzung sei. Im 20. Jahrhundert wurden jedoch chemische Verbindungen variabler Zusammensetzung (Bertollide) entdeckt, und die klare Unterscheidung verschwand erneut. Dies hängt auch mit der Neubewertung der klassischen Definition von Molekülen zusammen – kleinster Teilchen der Materie, die ihre Eigenschaften besitzen und eigenständig existieren können. Heute werden Moleküle auch auf vielfältige quantenmechanische Systeme ausgeweitet, darunter ionische Verbindungen, atomare Monokristalle, Polymere und deren Ketten.

Die zweite konzeptuelle Ebene betrifft die Struktur. Strukturelle Unterschiede bestimmen die Eigenschaften nicht nur auf der Ebene einfacher Moleküle: Gerade die Untersuchung komplexer Strukturketten (zunächst am Beispiel des Benzols – „die Schlange, die sich in den Schwanz beißt“) ermöglichte die Entschlüsselung des genetischen Codes in Form von DNA und RNA. Bereits im vergangenen Jahrhundert wurde Struktur mit dem Begriff der Valenz verknüpft (F. Kekulé). Durch Kombination von Atomen chemischer Elemente nach Valenz können Verbindungen mit definierten Eigenschaften konstruiert werden. Dabei spielt die Bindungsenergie oder Spannungsenergie eine wichtige Rolle, deren Erklärung sich aus quantenmechanischer Sicht ergibt. Struktur umfasst somit nicht nur geordnete Verbindungen, sondern auch die Art der Wechselwirkung zwischen den Elementen. Evolutionär betrachtet sind dynamische Strukturen von besonderem Interesse.

Die dritte Ebene betrifft die Untersuchung der inneren Mechanismen und Bedingungen chemischer Prozesse – Temperatur, Druck, Reaktionsgeschwindigkeit. Eine weitere Vertiefung auf dieser Ebene ist die Untersuchung der Natur der Reaktanten, der an chemischen Reaktionen Beteiligten sowie von Katalysatoren und Inhibitoren. Darauf folgt die Betrachtung von Phänomenen der Synergie und Selbstorganisation, die die vierte Ebene darstellen.

Die Wirkung von Katalysatoren ist besonders bedeutsam bei Verbindungen variabler Zusammensetzung mit geschwächten Bindungen zwischen den Komponenten. In solchen Fällen spielen Katalysatoren eine entscheidende Rolle, und manche Reaktionen wären ohne sie schlicht unmöglich. Durch Katalysatoren konnten chemische „Leichen“ wie Paraffin-Kohlenwasserstoffe industriell nutzbar gemacht werden. In anderen Fällen ersetzen Katalysatoren enorme Temperaturen und Drücke und ermöglichen die Synthese derselben Verbindungen (z. B. chemischer Düngemittel) unter Raumtemperatur. Ein Analogon ist das Phänomen der Supraleitung, das bei zugänglichen Temperaturen statt bei extrem niedrigen realisiert werden kann. All dies lenkt die Aufmerksamkeit auf Phänomene der Selbstorganisation und auf Katalysatoren als deren Elemente.

Besondere konzeptionelle Veränderungen zeigen sich bei der Untersuchung der Synthese des Lebens. Hier nehmen Enzyme – lebende, proteinbasierte Katalysatoren – eine zentrale Rolle ein. Enzyme begleiten Prozesse wie die Fermentation. Jeder Enzymtyp katalysiert nur die Umwandlung bestimmter Stoffe in eine Richtung und reguliert so den Stoffwechsel im Organismus. Auf konzeptioneller Ebene ist besonders die Existenz zweier nichtgleichgewichtiger Komponenten in Enzymen von Interesse – der aktiven Zentren und deren Träger.

Dissipative Prozesse als Schlüssel zum Leben

Es könnte möglich sein, Verbindungen der belebten Natur oder zumindest die Prinzipien ihrer Funktionsweise zu nutzen, um Prozesse in der unbelebten Welt zu beschleunigen. Die Modellierung von Biokatalysatoren könnte dabei einer weiteren Ebene zugeordnet werden. Tiefergehend untersucht sind katalytische Prozesse beim Übergang von chemischen Strukturen zu biologischen. Besonders relevant sind dabei dissipative („streuende“) Prozesse, die Selbstorganisation in chemischen Systemen anschaulich darstellen. In solchen Prozessen wird Energie geordneter Bewegung in chaotische Energie (Wärme) umgewandelt, während der Übergang zu neuen Strukturen einen erheblichen Energiezufluss erfordert.

Ein prinzipiell neues Phänomen sind oszillierende chemische Prozesse (chemisches Pendel), die in den 1960er Jahren von B. Belousov und A. Schabotinsky entdeckt wurden. Ihr Wesen lässt sich wie folgt beschreiben: Besteht eine Lösung aus den Komponenten A und B (vereinfachend „blau“ und „rot“), so würde man aufgrund der chaotischen Bewegungen und Kollisionen der Teilchen einen gemittelten „Farbton“ mit zufälligen Einsprengseln von Blau oder Rot erwarten. Unter stark nichtgleichgewichtigen Bedingungen geschieht jedoch Erstaunliches: „Die Lösung wechselt zwischen Blau und Rot, als hätten die Moleküle auf makroskopischer Entfernung und über makroskopische Zeiträume hinweg miteinander kommuniziert. Es entsteht etwas wie ein Signal, auf das alle A- oder B-Moleküle gleichzeitig reagieren... Ein Verhalten, das traditionell nur dem Leben zugeschrieben wurde, ist nun auch bei vergleichsweise einfachen, unbelebten Systemen möglich.“

Solche Reaktionen führen zu spezifischen raum-zeitlichen Strukturen durch Zufuhr neuer und Entfernung verbrauchter chemischer Reaktanten – ohne menschliches Eingreifen. Besonders interessant sind die Strukturen, die sich nicht zu einem vollständigen Gleichgewicht bringen lassen. Sie sollten nicht als „Störungen“ oder „Hintergrundgeräusche“ betrachtet werden, sondern als Knotenpunkte der Evolution. Die Theorie der dissipativen Prozesse und die Möglichkeiten ihrer konzeptuellen Erweiterung auf verschiedene Bereiche, einschließlich der Gesellschaft, wurden von I. Prigogine vorgeschlagen, wofür er den Nobelpreis erhielt.

Die äußerst interessanten dissipativen Prozesse können selbst den Schlüssel zur Entstehung des Lebens darstellen, bei dem die differenzierte Auswahl solcher chemischen Elemente und Verbindungen erfolgt, die als Baumaterial für biologische Systeme dienen. Von den über hundert chemischen Elementen im Periodensystem sind nur sechs Organogene, die organische Verbindungen erzeugen: Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, Schwefel, Phosphor und Stickstoff; das wichtigste unter ihnen ist Kohlenstoff. Er fungiert als Elektronenakzeptor und -donor und bildet nahezu alle Bindungstypen der Chemie (einfach, doppelt, dreifach, vierfach, teilweise intermediär und sechsfache Elektronenbindungen). Hinzu kommt, dass insgesamt acht Elemente (Eisen, Aluminium usw.) 98,6 % der auf der Erde verfügbaren Materie ausmachen. Angesichts der Suche nach außerirdischem Leben ist die Kombination genau dieser Faktoren auf anderen Planeten höchst unwahrscheinlich – ohne eine Garantie für Leben. Dennoch lässt sich nicht ausschließen, dass Selbstorganisationsprozesse alternative Szenarien der Lebensentstehung in anderen Formen ermöglichen.

Da der Schlüssel jeglicher Evolution in nichtgleichgewichtigen Prozessen liegt, ist es notwendig, die grundlegenden Unterschiede zwischen Gleichgewichts- und Nichtgleichgewichtssystemen zu kennen. Nichtgleichgewichtssysteme reagieren auf äußere Bedingungen (Gravitationsfeld, Strahlung usw.) und ihr Verhalten ist probabilistisch bestimmt (nicht durch Anfangsbedingungen, sondern durch ihre „Vorgeschichte“). Energiezufluss erzeugt in solchen Systemen Ordnung und verringert entsprechend die Entropie. Charakteristisch für Nichtgleichgewichtssysteme sind Bifurkationen – Wendepunkte, an denen äußere Einflüsse entscheidend sein können. Ihre wichtigste Eigenschaft ist Kohärenz: Das System verhält sich wie ein einheitliches, selbstkonsistentes Ganzes, strukturiert so, dass jedes seiner Elemente Informationen über den Zustand des gesamten Systems (und aller anderen Moleküle) besitzt.

Ein und dasselbe System kann sowohl Gleichgewichts- als auch Nichtgleichgewichtsbereiche aufweisen. In den Nichtgleichgewichtsbereichen passt sich das System an die äußeren Bedingungen an und verändert seine Struktur, während in Gleichgewichtsbereichen starke Störungen oder Änderungen der Randbedingungen erforderlich sind, um neue Strukturen zu erzeugen. Nichtgleichgewichtssysteme besitzen Redundanz, d. h. sie verfügen über eine Vielzahl stationärer Zustände statt nur eines. Die Empfindlichkeit gegenüber Fluktuationen ermöglicht ihr abruptes Wachstum, und selbst kleine Einflüsse führen zu erheblichen Folgen. Die Quelle der Ordnung in Nichtgleichgewichtssystemen ist nicht „Unabhängigkeit“, sondern Abhängigkeit – in Form kohärenten Verhaltens der Moleküle unter externer Ungewissheit.

Offene und geschlossene Systeme

Ein System, das sich selbst überlassen bleibt und keinen Energieaustausch betreibt (geschlossenes System), strebt in der Regel einen Gleichgewichtszustand an, der am wahrscheinlichsten ist und einer Energie von Null entspricht (zum Beispiel ein Kristall). Es ist daher nicht verwunderlich, dass in der klassischen Naturwissenschaft ein solcher Zustand als Ideal der Stabilität und Zuverlässigkeit angesehen wurde – wie Menschen üblicherweise auch Gesellschaften sehen möchten, aus Angst vor Veränderungen. In modernen Konzepten zeigt sich jedoch, dass dies eine tote, leblose Stabilität ist, ein Ideal des steinernen Blütenstocks, eines Granitdenkmals, anstelle eines lebenden Wesens. Tatsächlich erfolgt jede Evolution in offenen Systemen, die Energie und Information austauschen (für die Gesellschaft wären dies wirtschaftliche, politische und kulturelle Verbindungen).

Man denke an die Jahre des „Stillstands“ in der UdSSR. Abgeschottet vom Rest der Welt durch den „Eisernen Vorhang“ beanspruchte das sowjetische System eine besondere, den globalen Prozessen nicht unterworfene Wirtschaft, was es letztlich leblos machte. Die Perestroika, durchgeführt in Form einer „Katastrophen-Umgestaltung“, führte zu einem abrupten „Spannungssprung“, den ein solches System nicht verkraften konnte. Letztlich waren die zerstörerischen Erscheinungen in Wirtschaft und Kultur nicht die Folge der Aufhebung des Eisernen Vorhangs, sondern dessen bloßer Existenz. Besonders anschaulich lässt sich dies im Bereich von Kultur und Bildung beobachten. Besitzt die Kultur eines Landes reiche Traditionen und enormes Potenzial, könnte sie alles Unproduktive und Fremde aussortieren und Wertvolles aufnehmen. Der „Eiserne Vorhang“ fungierte hingegen wie eine Dammwand, die jahrzehntelang Müll sammelte, der nach ihrem Bruch plötzlich überströmte.

Das Szenario jeder Evolution lautet: Nichtgleichgewicht – Gleichgewicht – neues Niveau des Nichtgleichgewichts als Weg zu einem neuen Gleichgewichtsniveau usw. Tatsächlich sind stationäre Zustände nur ein Sonderfall von Nichtstationarität, ein kurzfristiger Abschnitt. Wenn stabile Systeme mit dem Begriff deterministischer, symmetrischer Zeit assoziiert werden, so werden instabile, chaotische Systeme mit dem Begriff probabilistischer Zeit in Verbindung gebracht, der eine Verletzung der Symmetrie zwischen Vergangenheit und Zukunft impliziert – die sogenannte „Zeitpfeil“.

Die Evolution muss folgende Anforderungen erfüllen: 1) Irreversibilität, bedingt durch die Verletzung der Symmetrie zwischen Vergangenheit und Zukunft; 2) die Fähigkeit bestimmter Ereignisse, den Verlauf der Systementwicklung zu verändern. Je komplexer (überfüllt) ein System ist, desto zahlreicher sind die Arten von Fluktuationen, die seinen Zustand ändern und entweder seinen Untergang oder den Übergang auf ein neues Entwicklungsniveau herbeiführen können. In komplexen Systemen bestehen Verbindungen zwischen den einzelnen Bereichen, und die Stabilitätsschwelle des Systems wird durch den Wettbewerb zwischen Stabilität (durch Bindungen) und Instabilität (eingebracht durch Fluktuationen) bestimmt. Das Überschreiten dieser Schwelle ist ein Bifurkationspunkt, an dem das System zwischen verschiedenen Optionen schwankt, die durch unsere zielgerichtete Aktivität bestimmt werden können. Dennoch scheint bei der Entfaltung natürlicher Szenarien wie eine unsichtbare Hand mitzuwirken. Bis zur nächsten Bifurkation verhält sich das System wieder deterministisch.

Bei der Entstehung neuer Strukturen ist für deren Erhalt ein Energiezufluss erforderlich, der denjenigen der vorhergehenden Strukturen deutlich übersteigt. Das Gesetz der Entropiezunahme stellt jedes System vor die Wahl: entweder in unkontrolliertes Chaos zu stürzen und zu zerfallen oder auf ein höheres Organisationsniveau überzugehen. So wird das Zweite Gesetz der Thermodynamik gleichermaßen zur Quelle von Leben und Tod. Alte Weise hätten sich über ein solches Fazit nicht gewundert, denn für sie sind Leben und Tod Glieder einer einzigen Kette. Sterne erlöschen, Wirtschaftssysteme brechen zusammen, Zivilisationen vergehen und begraben Altes, während sie die Voraussetzungen für Neues schaffen, wie Heraklits Feuer, „maßvoll verlöschend und maßvoll entflammend“.

Aus synergetischer Sicht gefriert Energie in vielfältigen Formen, von Kristallen bis zu „Schwarzen Löchern“. Je nach Betrachtungsbereich kann sie sowohl als Quelle mechanischer Arbeit als auch als Ursprung von Bewegung im philosophischen Sinne interpretiert werden – als Urmutter neuer Formen und Strukturen. Die Menge der gebundenen Energie wird entsprechend durch Entropie ausgedrückt. Eine konstruktive Rolle bei der Bildung neuer Strukturen spielt Information, deren Größe umgekehrt proportional zur Entropie ist. Diese Rolle wird besonders anschaulich bei der Untersuchung lebender Strukturen unterschiedlicher Organisationsgrade.

Mechanismen der Entstehung und Funktion lebender Strukturen

Ein Beispiel dafür führte einst J. Jeans an: Die Wahrscheinlichkeit, dass sich molekulare Strukturen des Lebens zufällig und spontan bilden, ist nicht höher, als wenn eine Affe auf einer Schreibmaschine zufällig die Bände der Britischen Enzyklopädie tippt. Von den Milliarden organischer Verbindungen in der Natur sind nur wenige Hundert am Aufbau des Lebens beteiligt. So werden beispielsweise von den 100 Aminosäuren im Protein nur 20 verwendet, wovon 9 absolut unverzichtbar sind; die übrigen werden vermutlich vom Organismus selbst synthetisiert. Für DNA und RNA bilden lediglich 4 Nukleotide die Basis komplexer Polymere, die für Vererbung und Regulation der Proteinsynthese verantwortlich sind. Umso bemerkenswerter ist die Entstehung einer so enormen Vielfalt aus einem so engen Kreis an Bedingungen und Komponenten.

Der Schlüssel zum Verständnis des Rätsels des Lebens liegt im Konzept der Selbstorganisation. Es zeigt sich, dass hier eine Art „natürliche Selektion“ aus den Produkten erfolgt, die auf vielfältige Weise entstehen können und gleichzeitig ein breites katalytisches Spektrum besitzen. Leitprinzip für die Natur und unser Verständnis derselben ist ein Prinzip der Redundanz, das die größten Chancen für Entstehung und „Überleben“ bietet. Katalytische Prozesse setzen sich nur bei Temperaturen unter 5000° durch, also nach einer langen Phase der Vorbereitung, Abstimmung und Balance in der „heißen“ Jugend der frühen Erde. Dabei entstehen relativ gewöhnliche Kohlenstoffverbindungen wie CH3OH, H2CO usw., die als nichtkatalytische Basis für spätere größere Katalysen dienen. Die Entstehung eines Temperaturgradienten, der über längere Zeit erhalten bleibt, schafft die Bedingungen für die Bildung komplexer Moleküle in abkühlenden Regionen nahe von Sternen, die die Grundlage des Lebens bilden.

Es wird angenommen (J. Cockoni), dass ein Isomorphismus bestimmter Strukturtypen des Mikrokosmos (bei steigender Molekülstoßenergie) und biologischer Strukturen (bei wachsendem Zeitverlauf, der kanonisch mit Energie gekoppelt ist) besteht. In diesem Sinne spricht man von einer spezifischen physikalisch-biologischen Form der Komplementarität, die das Verständnis der Bedingungen für die Selbstentstehung des Lebens ermöglicht. Es zeigte sich zudem, dass bei extrem niedrigen Temperaturen und intensiver Strahlung – wie sie im Weltraum vorkommen – Strukturen entstehen können, die den molekularen Strukturen des Lebens sehr ähnlich sind.

Wie M. Eigen zeigte, entstehen die Bedingungen für solche Strukturen durch Informationsübertragung auf der präbiologischen Ebene, in der sogenannten Hyperzyklus-Phase. Vorabinformationen „instruktieren“ gewissermaßen die Organisation der Materie. Ein noch perfekterer Mechanismus der Informationsübertragung auf höherem Organisationsniveau, mit vielen „Schutzstufen“, ermöglicht die Reproduktion des Lebens. Einmal entstanden, schafft das Leben weiterhin die Bedingungen für seine eigene Evolution. Als Ergebnis der Koevolution von Makro- und Mikrophänomenen, die durch dissipative Prozesse verbunden sind, tritt auch das Bewusstsein hervor.

Auf molekular-genetischer Ebene biologischer Strukturen ist Asymmetrie von zentraler Bedeutung, als Synonym für Anti-Entropie, also für gesteigerte Organisation. Aminosäuren, die nicht nur im menschlichen Körper, sondern auch in allen Lebewesen, Pflanzen und sogar Viren vorkommen, sind linkshändig isomer und lenken polarisiertes Licht entsprechend ab. Ebenso sind rechtsdrehende Aminosäuren optisch aktiv. Diese Eigenschaft wird als molekulare Chiralität bezeichnet (vom Griechischen „cheir“ – Hand). Anorganische Substanzen hingegen besitzen Symmetrie und sind daher optisch inaktiv. Interessanterweise würde ein Mensch, der sich plötzlich in sein spiegelbildliches, „rechtschirales“ Gegenstück verwandelt, in Bezug auf den Verzehr tierischer oder pflanzlicher Nahrung prinzipiell nichts bemerken, da er diese nicht verdauen könnte.

Es zeigte sich außerdem, dass je länger und komplexer die trophischen (Nahrungs-)Verbindungen zwischen den Elementen eines lebenden Systems sind, desto lebensfähiger und stabiler ist es. Unterschieden werden autotrophe Organismen, die keine organische Nahrung benötigen und entweder Kohlendioxid assimilieren (Bakterien) oder Photosynthese betreiben (Pflanzen), und heterotrophe Organismen, die auf organische Nahrung angewiesen sind. Welche zuerst entstanden, ist unklar. Es ist plausibel anzunehmen, dass komplexe organische Verbindungen, die heterotrophe Ernährung ermöglichen, erst durch die vorbereitende Tätigkeit autotropher Organismen gebildet wurden. Andererseits postulierte A. Oparin einen ursprünglichen „Ursuppen“-Ansatz, der organische Stoffe als Nährmedium für die weitere Entwicklung enthält. Richtig erscheint eine ganzheitliche Betrachtung aus Sicht der Selbstorganisation und der Koevolution von auto- und heterotrophen Strukturen. Die Möglichkeit einer nicht-proteinhaltigen Lebensform kann ebenfalls nicht ausgeschlossen werden, da weder das Protein noch seine Bausteine als chemisch einzigartig gelten. Vermutlich erwies sich die Proteinform für die Erde als am besten geeignet – Ergebnis einer Art „natürlicher Selektion“ und Koevolution der irdischen Bedingungen und der entstehenden biologischen Strukturen. Die Omnivorie des Menschen und die Komplexität seiner trophischen Organisation sind Ergebnis der Evolution, wobei das menschliche Gehirn besondere „Nahrung“ benötigt.

Ein besonderes Kapitel bilden die Viren. Diese seltsamen Wesen, die tausendfach größer als ein normales Proteinmolekül sind, reproduzieren sich innerhalb der Wirtszelle. Die Frage, ob sie als Lebewesen gelten, wird kontrovers diskutiert. Viren zerstören aktiv lebende Strukturen: Durch das Injizieren von DNA übernehmen sie die Zelle und zerstören sie, um Platz für die massenhafte Entstehung neuer Viren zu schaffen. Dieser Prozess ist nur schwer zu bekämpfen: Stirbt das Virus ohne Wirtszelle, sterben im umgekehrten Fall lebende Zellen in seiner Gegenwart (korrekterweise handelt es sich um ein Wechselspiel, das den geschwächten Organismus stört).

Viren veranschaulichen die Ergebnisse von Informationsaustausch. Werden zwei isolierte Reagenzgläser aufgestellt, von denen eines vireninfiziert ist, so wird bald in beiden Gläsern die Umgebung entweder „viral“ oder „gesund“. Bereits in den 1970er Jahren wurde dieses erstaunliche Phänomen auf zellulärer Ebene beobachtet und wird in der modernen Medizin genutzt: Wenn eine kranke Zelle nicht eliminiert werden kann, wird sie zumindest blockiert, zum Beispiel mittels Laser, als Quelle überschüssiger Information.

Da die Zelle als minimale lebende Einheit, als „Atom des Lebens“, gilt, beginnt die Untersuchung der ontogenetischen Ebene (des einzelnen Individuums) bei ihr. Prokaryoten sind Zellen ohne Zellkern, Eukaryoten enthalten einen Zellkern. Diese beiden Zellklassen unterscheiden sich wesentlich in Zellwandaufbau, Membransystemen, Proteinsynthese, Struktur und Funktion des genetischen Apparats. Einzellige Eukaryoten umfassen Bakterien, Pilze und sogenannte Blaualgen. Alle weiteren Organismen – einzellige sowie mehrzellige – bestehen aus später entstandenen Eukaryoten. Auch Archäbakterien existieren, deren Zellen Merkmale von Prokaryoten und Eukaryoten vereinen.

Wahrscheinlich stammen alle drei Entwicklungslinien des Lebens auf der Erde von Protocellen ab, die die grundlegenden Eigenschaften lebender Organismen besitzen: Fähigkeit zum Stoffaustausch mit der Umgebung (Merkmal offener Systeme), Metabolismus, d. h. biochemische Reaktionen zur Aufnahme und Verarbeitung lebenswichtiger Substanzen, Zellteilung und weiteres. Jedes dieser Glieder war notwendig für Entstehung und Erhalt des Lebens, z. B. Pflanzen im Sauerstoff-Kohlenstoff-Stoffwechsel.

Es ist wesentlich zu beachten, dass Prokaryoten (wie Mikroben) ohne die oberen Stufen der Pyramide der Lebewesen existieren können, während der Mensch, „Krone der Natur“, ohne die unteren Stufen nicht existieren kann, obwohl dies selten bewusst reflektiert wird. Die kürzlich beobachtete massenhafte Verbreitung von Blaualgen, Relikte der urzeitlichen Photosynthese, ist besorgniserregend: Sie signalisiert nicht nur Verschmutzung von Seen und Meeren, sondern auch eine ernsthafte Warnung, dass die Zerstörung von Ökosystemen die Erde in einen neuen Zyklus von Leben und Tod zwingt.

Leben als Selbstorganisation

In den Mechanismen der Reproduktion des Lebens, der Speicherung und Übertragung von Erbinformation, der Codierung der Proteinsynthese und des Stoffwechsels nehmen DNA (Desoxyribonukleinsäure) und RNA (Ribonukleinsäure) eine zentrale Stellung ein. Sie wurden von den Nobelpreisträgern J. Watson (geb. 1928) und F. Crick (geb. 1916) entdeckt. Ein Abschnitt der DNA-Moleküle, der als „Matrix“ für die Proteinsynthese dient, wird als Genom bezeichnet. Gene befinden sich in Chromosomen. Von entscheidender Bedeutung ist der Mechanismus der Übertragung genetischer Information von der DNA auf morphologische Strukturen. In den Zellen – den „Fabriken“ des Lebens – transportiert jede Art von tRNA eine bestimmte Aminosäure und liefert sie zu den Ribosomen – den „Montagehallen“ –, wo sie entsprechend der erhaltenen Information an die richtige Stelle gesetzt wird. Hier ist ständig eine Art Rückkopplungsschleife aktiv (J. Monod und F. Jacob): Notwendige Proteine und Zellen werden in der richtigen Menge erzeugt, weil der Genregulator nach Erreichen der benötigten Bedingung ein Molekül – den Repressor – produziert, das den Prozess stoppt.

Eine besonders interessante Entdeckung brachte das erste Jahr des neuen Jahrtausends: Die Entschlüsselung der Chromosomenstruktur zeigte, dass sie beim Menschen zu etwa 50 % der Struktur der Chromosomen von Regenwürmern entspricht, was die gemeinsame Basis der Lebenspyramide auf der Erde erneut bestätigt.

Bei der Entstehung, Reproduktion und Evolution des Lebens treten ständig Selbstorganisation, Autokatalyse, Kreuzkatalyse und Autohemmung auf. Eine besondere Rolle kommt Mutationen zu, die in der Genetik den physikalischen Fluktuationen entsprechen. Mutation ist eine partielle Umstrukturierung eines Gens, verbunden mit einer Änderung der Eigenschaften von Proteinen, wobei Änderungen gespeichert und akkumuliert werden. Durch Strahlung, chemische Einwirkungen, Wärme oder zufällige Faktoren ausgelöst, können Mutationen einerseits als „Druckfehler“ im „Neudruck des Buches des Lebens“ betrachtet werden, die eliminiert werden müssen, andererseits aber vorteilhaft sein und dauerhaft in das Buch des Lebens eines Organismus eingebaut werden. So verläuft der Evolutionsprozess. Bemerkenswert ist, dass die Natur nur mit männlichen Chromosomen experimentiert, die weiblichen unberührt lässt; sonst würde der millionenfach verfeinerte Mechanismus der Vererbung gestört.

Auch hier begegnen wir dem Phänomen der Selbstorganisation. Je komplexer ein System, desto mehr emergente Eigenschaften besitzt es, d. h. Eigenschaften, die die Teile allein nicht haben und die aus der Ganzheit des Systems hervorgehen (sei es ein meteorologisches Phänomen, künstliche Intelligenz oder Leben). In einem etablierten, optimierten System dominieren homöostatische Verbindungen, die versuchen, externe Einflüsse zu minimieren (z. B. die Körpertemperatur konstant zu halten), also wirkt negative Rückkopplung. Im Entstehungsprozess dagegen wirkt eine Art Zielmechanismus, eine Kombination aus positiver und negativer Rückkopplung. Das System scheint ein Ziel zu verfolgen und entwickelt eine flexible Strategie, um dieses Ziel zu erreichen. Dies veranlasste H. Driesch (1867–1941), auf lebende Systeme das aristotelische Konzept der Entelechie anzuwenden (vom Griechischen „entelecheia“ – „Zweck in sich selbst“), also Zielgerichtetheit als treibende Kraft.

Wie I. Prigogine bemerkte, treten in den frühen Evolutionsstadien Mechanismen auf, die das System in stark nichtgleichgewichtige Zustände treiben. J. Maxwell beschrieb einst das Bild eines „Dämons“, der die Tür für schnelle Partikel öffnet und für langsame schließt, wodurch unterschiedliche Teilchenkonzentrationen nach Geschwindigkeiten entstehen und die Entropie gesenkt wird. In lebenden Systemen übernehmen Enzyme die Rolle dieses „Dämons“. Der Organismus reagiert wie ein Molekül, das nur an Reaktionen teilnimmt, bei denen seine freie Energie abnimmt (durch Informationsaufnahme). Bereits in den frühesten Stadien der organischen Substanzen wirkt ein Selektionsmechanismus für das, was am besten geeignet ist, um Komplexität und Ordnung zu fördern und damit Überlebensvorteile zu sichern. Später übernimmt diese Selektion der Organismus selbst. Es handelt sich eher nicht um eine Anpassung des Organismus an die Umwelt, sondern um die Erhöhung der Organisation und Stabilität des Systems insgesamt. Hier liegt der Unterschied zwischen „adaptiver Hektik“ und geordneter Evolution: Die Organismen eilen umher, während Arten, Gattungen und Familien gesetzmäßig evolvieren.

Evolution tritt als Kombination von Katastrophen und Anpassung auf. In Analogie zum Molekül kann man sagen, dass ein offenes System wie ein Molekül in einer Funktion von vielen Variablen agiert. Ein solches „lebendes Molekül“ und „sein Wirkungsgraph“ führen einen aktiven Dialog, bei dem der „Graph“ die Rechte und sogar die „Launen“ seines Partners im Szenario berücksichtigt. Betrachtet man Evolution auf diese Weise, so hat ein Fisch seine stromlinienförmige Gestalt nicht, weil er im Wasser lebt, sondern er lebt im Wasser, weil dies für ihn die optimale Umgebung ist.

Auf allen Evolutionsstufen wirkt ein Gesetz der „notwendigen Vielfalt“. Die Diatropik (die Wissenschaft von Vielfalt) zeigt, dass nicht nur die Umwelt das System bestimmt, sondern auch das System die Umwelt. Durch die Verbindung von Systematik und Morphologie konnte eine Art periodisches System für Tiere geschaffen werden (L. Oken). Hauptursache für evolutionäre Veränderungen ist eine physiologische Unannehmlichkeit (verschiedene Gründe). Beim Zusammenbruch eines komplexen Systems sterben zunächst die Mechanismen der Integritätserhaltung, und Teile des Systems gewinnen eine gewisse Autonomie, was die Stabilität destabilisiert. Beim Zerfall sucht das System nach Halt, und die Welle der Variabilität und der Zunahme von Nichtgleichgewicht findet eine „Nische“. Neue Möglichkeiten entstehen auf Kosten alter Strukturen, was jedoch nicht dauerhaft bleibt und neue Formen strukturell-systemischer Organisation hervorbringt. Der diatropische Ansatz erlaubt, Massen- und plötzliche Aussterben ganzer Arten zu erklären und gleichzeitig die Evolution „im Ganzen“ zu betrachten.

Charakteristika des Lebens

Wenn man solche Eigenschaften des Lebens hervorhebt wie Nichtgleichgewicht, Dynamik, ständige Bewegung (ein Vogel muss fliegen, ein Fisch muss schwimmen, eine Pflanze muss wachsen, um zu leben), die Fähigkeit zum Austausch von Stoffen, Energie und Informationen mit der Umwelt, die Fähigkeit, Ordnung zu schaffen und dadurch Entropie zu reduzieren, die Überfülle der Ausgangsstrukturen, die nachfolgende strukturelle Kompaktheit und energetische Effizienz, übermäßige Selbstproduktion, die Dialektik von Vererbung und Variation, Unumkehrbarkeit, so stellt man fest, dass sie nicht als Definition des Lebens dienen können, da sie auf jede evolvierende (z. B. ökonomische) Systeme zutreffen. Führende Biologen der Welt (C. H. Waddington, V. A. Engelhardt) weigern sich, eine klare Grenze zwischen Lebendigem und Unbelebtem zu ziehen. Leben ist Selbstorganisation, und ein Synonym für Leben ist Entwicklung.

In jedem Fall sind die wichtigsten Eigenschaften des Lebens Selbstlernen und Selbstreproduktion auf allen Organisationsebenen. Dabei bedeutet Lernen ontogenetisch (Ontogenese – individuelle Entwicklung eines Organismus) dasselbe wie Selbstproduktion phylogenetisch (Phylogenese – Entwicklung von Typen, Klassen, Gattungen, Stämmen usw.). Es gibt alle Gründe anzunehmen, dass Ontogenese eine komprimierte Form der Phylogenese ist.

Die Schwierigkeiten bei der Definition von Leben mindern nicht die Bedeutung der Unterscheidung zwischen den Organisationsebenen lebender Systeme. Die ontogenetische Ebene bezieht sich auf einzelne Organismen, während die überorganismische Ebene mit Populationen beginnt, also mit der Gesamtheit von Individuen einer Art, die einen gemeinsamen Genpool besitzen und ein zusammenhängendes Gebiet besiedeln. Dies sind die elementaren Einheiten der Evolution. Der Begriff „Population“ wurde von V. Johanson (1857–1927) eingeführt, um genetisch heterogene Organismengruppen von homogenen („reinen Linien“) zu unterscheiden. Die zweite überorganismische Ebene des Lebens bilden verschiedene Populationssysteme – Biozönosen. Solche Vereinigungen hängen stärker von nichtbiologischen, abiotischen Entwicklungsbedingungen ab. Die nächste Ebene ist der Biogeozönose, die verschiedene Biozönosen als Elemente enthält und noch stärker von biotischen Bedingungen (geografisch, klimatisch, hydrologisch, atmosphärisch) beeinflusst wird. Ebenfalls gebräuchlich ist der Begriff „Biom“ – große systemische Vereinigungen, die sowohl lebende Systeme als auch unbelebte Faktoren (z. B. Laubwälder) umfassen. Schließlich wird die Vereinigung verschiedenster Biogeozönosen als Biosphäre bezeichnet. In letzter Zeit wird auch der Begriff Noosphäre (wörtlich: „Sphäre des Geistes“) häufig verwendet, worauf in der nächsten Kapitel näher eingegangen wird.

Probleme der Ökologie und ökologischen Erziehung

Was ist Ökologie?

Die Schwierigkeiten bei der Definition von Leben lassen sich nur teilweise durch Wissensmangel erklären (wie einfach es war, Leben als „besondere Form der Existenz von Proteinwesen“ zu deklarieren, wie es F. Engels tat). Eine vertiefte Auseinandersetzung mit dem Verständnis des Lebens und seiner Charakteristika überzeugt davon, dass dieser Begriff in gewissem Sinne nicht nur auf den Menschen, Tiere, Pflanzen oder Bakterien angewendet werden kann, sondern auf ihre Systeme. Geht man noch einen Schritt weiter, ist es gerechtfertigt, vom Leben des gesamten Planeten zu sprechen. „Um uns pulsiert das Leben des Universums“, schrieb der russische Wissenschaftler A. L. Tschi­zhevskij (1897–1964). Das Leben entstand auf der Erde nicht, weil die Bedingungen für es auf wundersame Weise vorhanden waren – diese bildeten sich über Millionen Jahre der Evolution eines gewaltigen Komplexes, der die Erdoberfläche, das Erdinnere und die kosmische „Hülle“ einschloss.

Dieses Verständnis machte es historisch unvermeidlich, die Vielfalt der Wechselwirkungen mit der Umwelt zu untersuchen, die heute von der Ökologie erforscht werden (aus dem Griechischen oikos – Haus, Lebensraum; vgl. oikoumene – von Menschen bewohnter Teil der Erde). Der Begriff „Ökologie“ wurde 1866 von E. Haeckel geprägt. Bis zum Ende des 19. Jahrhunderts galt die Ökologie als reine Biowissenschaft. Indem sie sich später zur Erforschung der Biosphäre und der Gesellschaft entwickelte, sowie der Bedingungen für die Harmonie des Menschen mit der Natur und seinen Mitmenschen, überschritt die Ökologie den Rahmen der Naturwissenschaften. Manchmal wird gesagt, dass Ökologie die Wissenschaft von der Natur sei, manchmal die von Fabriken und Betrieben, die die Natur vergiften. Doch die Umwelt umfasst beides, und bei ihrer Untersuchung stoßen wir unweigerlich auf gesellschaftliche Beziehungen sowie auf soziale und kulturelle Rahmenbedingungen.

Bedeutung des ökologischen Gleichgewichts auf der Erde

Der Begriff der Biosphäre (Sphäre des Lebens) wurde etwas später, 1876, von E. Suess (1831–1914) eingeführt. Begriffe wie „Lebensraum“ oder „lebende Hülle der Erde“ wurden jedoch bereits lange vorher verwendet. Eine tiefere Durchdringung und Neubewertung des Biosphärenbegriffs erfolgte durch W. I. Wernadskij (1863–1945), der sie als Sphäre der Einheit von Lebendigem und Unbelebtem verstand, genauer gesagt als jene Zone, in der Prozesse unter dem Einfluss lebender Organismen ablaufen. In diesem Zusammenhang ist etwa der Boden ein organischer Bestandteil der Biosphäre – nicht nur als Schicht, in der Lebewesen wohnen, sondern auch als von ihnen geschaffene Schicht. Es wäre nicht übertrieben zu sagen, dass der Boden selbst eine Art Organismus ist, der nach eigenen spezifischen Gesetzmäßigkeiten innerhalb des biosphärischen Ganzen lebt und sich entwickelt.

Die Biosphäre erstreckt sich bis zu 30 km über die Erdoberfläche und bis zu 10 km in die Tiefe, einschließlich der tiefsten Ozeanbecken. Dies sind die Grenzen der Bereiche, in denen die physikalisch-chemischen Eigenschaften der Verbindungen erhalten bleiben, aus denen Lebewesen aufgebaut sind. Einerseits „ist das Leben die Schöpfung eines Sonnenstrahls“ (J. Mayer), andererseits ist eine zu hohe Intensität der Sonnenstrahlung zerstörerisch für das Leben. Das Lebensgleichgewicht wird durch die Ozonschicht über der Erde aufrechterhalten, in der sich in den letzten Jahrzehnten riesige menschengemachte Löcher gebildet haben, die das Leben auf der Erde bedrohen.

Bis heute gibt es auf der Erde etwa 500.000 Pflanzenarten und 1,5 Millionen Tierarten, darunter etwa 13.000 Säugetierarten. Viele von ihnen sind für immer verschwunden, andere stehen im Roten Buch. Während einige Arten, wie die Dinosaurier, durch Naturkatastrophen ausstarben, wurden weitaus mehr Arten durch den Menschen vernichtet – durch Jagd und die Störung des ökologischen Gleichgewichts in ihren Lebensräumen. Die Probleme des ökologischen Gleichgewichts sind also tatsächlich globaler Natur. Es zeigt sich, dass die Entwicklung ökologischer Systeme in Richtung Erhöhung ihrer Stabilität verläuft, die durch zunehmende Vielfalt erreicht wird. Früher glaubte man, dass die Evolution weniger komplexe (und scheinbar weniger angepasste) Arten durch andere ersetzt, weshalb sich der „Kronprinz der Natur“ als ihr Herrscher fühlte, ohne zu erkennen, dass er durch die Verringerung der Vielfalt der Natur sich selbst schädigt – sowohl körperlich als auch geistig.

Es zeigt sich, dass die Vernichtung von Raubtieren noch gefährlichere Folgen nach sich zieht. Bekannt sind die Konsequenzen eines scheinbar harmlosen Schritts, wie die Besiedlung Australiens mit Kaninchen zur Wiederherstellung des ökologischen Gleichgewichts. „Nachdem sie ihre Aufgabe erfüllt hatten“, vermehrten sich diese gefräßigen Tiere ungehindert, da es auf dem australischen Kontinent keine natürlichen Feinde gab, zerstörten Pflanzen und Ernten und lähmten buchstäblich das Leben der Siedler. Ähnlich geschah es in China bei der Vernichtung von Spatzen. Selbst in der „Wirt-Parasit“-Beziehung benötigen beide Seiten einander gleichermaßen. Der ständige Konkurrenzkampf verbessert sie, das Zusammenleben erhöht die Komplexität und Stabilität des Systems, und der Tod eines Teils führt zur Zerstörung des anderen. Der Tod des Menschen durch Parasiten, Mikroben oder Viren ist nur bei einem geschwächten, aus dem Gleichgewicht geratenen Organismus möglich. Deshalb besiedeln heute Bifidobakterien unseren Darm und stellen die Verdauungsprozesse wieder her.

Auf der Erde hat sich ein charakteristischer Kreislauf etabliert, in dem nichts überflüssig ist. Er umfasst Pflanzen, die Chlorophyll enthalten, Sonnenenergie und einfache anorganische Stoffe in komplexe organische Verbindungen umwandeln. Auf der nächsten Stufe werden diese wieder in einfache Stoffe umgewandelt usw. In diesem Kreislauf haben auch Biofagen, die lebende Organismen fressen, und Saprofagen, die sich von totem Gewebe ernähren, ihren Platz.

Schon lange ist bekannt, dass das Leben von den auf der Erde vorhandenen Bedingungen und deren Veränderungen abhängt, und ebenso lange wird ihre umgekehrte Wirkung beobachtet. Bereits im 18. Jahrhundert wies J.-B. Lamarck nach, dass alle Stoffe, die die Erdoberfläche bilden, durch die Aktivität lebender Organismen geformt wurden. Pflanzen hängen nicht nur von der Struktur des Bodens ab, auf dem sie wachsen, sondern beeinflussen diesen auch. Ebenso organisch ist ihre Beziehung zur Atmosphäre und zur Biosphäre. Durch die Aufnahme von Kohlendioxid geben sie den für alles Leben notwendigen Sauerstoff ab. Lebende Organismen spielen eine große Rolle im Gleichgewicht der Atmosphäre. Ein ähnlicher dualer Prozess bestimmt und erhält die Zusammensetzung des Meerwassers.

Um die Wende vom 19. zum 20. Jahrhundert, als die physikalische Revolution stattfand, wurden ebenso wichtige konzeptuelle Veränderungen in der Erforschung des Lebens wirksam, die zu einem holistischen, ganzheitlichen Bild führten, durchdrungen von der Idee der Evolution. W. I. Wernadskij konnte bereits zu Beginn des 20. Jahrhunderts feststellen: „Auf der Erdoberfläche gibt es keine chemische Kraft, die beständiger wirkt und deshalb mächtiger in ihren endgültigen Folgen ist als die Organismen als Ganzes... Alle Minerale der oberen Erdkruste – freie Alumosilikate (Tone), Karbonate (Kalksteine und Dolomite), Eisen- und Aluminiumoxide (Brauneisen und Bauxit) und viele hundert andere – werden nur unter dem Einfluss des Lebens kontinuierlich gebildet.“ Überzeugt davon, dass die Erde als kosmischer Körper faktisch durch das Leben geformt ist, stellte Wernadskij zugleich fest, dass „die Geschöpfe der Erde Teil eines kosmischen Prozesses sind, notwendiger und geordneter Teil eines harmonischen kosmischen Mechanismus“. Bei der Analyse der kosmischen Rolle der Biosphäre sah er deren Hauptaufgabe in der Transformation von Energie, der Umwandlung von Sonnenlicht in wirksame Energie für die Erde.

Etwa zur gleichen Zeit machte A. L. Tschi­zhevskij erstaunliche Beobachtungen. In seinem Buch „Das irdische Echo der Sonnenstürme“ beschrieb er nicht nur den heute bekannten Einfluss der Sonnenaktivität auf das körperliche Befinden, sondern sogar ihre direkte Verbindung zur Aktivierung kriegerischer Handlungen und sagte den Verlauf der Kämpfe an den Fronten des Ersten Weltkriegs vorher. Er erkannte kosmische Zyklen, die buchstäblich das Leben auf der Erde bestimmen, und zeigte, wie Sonnenaktivität Massenvermehrungen von Insekten und Fischen sowie die Entwicklung von Infektions- und psychischen Krankheiten beeinflusst.

„Lebende Materie“

Betrachtet man das Leben als organisches Element kosmischer Prozesse, gelangte W. I. Wernadskij praktisch zur Begründung des anthropischen Prinzips und zur Einsicht in die Stellung des Menschen und der „lebenden Materie“ in der Kette der globalen kosmischen Evolution sowie in die Entstehung physikalischer Konstanten und chemischer Eigenschaften. In diesem Zusammenhang ist das Ergebnis der Verteilung chemischer Elemente auf der Erdoberfläche völlig natürlich: Es gibt praktisch kein Element im Periodensystem von D. I. Mendelejew, das nicht Teil der „lebenden Materie“ wäre. Wernadskij sah die „Ausbreitung“ des Lebens auf der Erde als Ausdruck seiner geochemischen Energie: Lebende Materie verbreitet sich ähnlich wie ein Gas gemäß dem Trägheitsprinzip. Kleine Organismen vermehren sich schneller als große, und die Geschwindigkeit der „Lebensweitergabe“ hängt von der Dichte der lebenden Materie ab. Andererseits nimmt die Vermehrung der Organismen ab, je größer ihr Nachwuchs wird. Im System „Räuber–Beute“ führt die Evolution der „Beute“ zu einer Erhöhung der Geburtenrate, während die Evolution der „Räuber“ die Verbesserung der Fangmethoden bewirkt.

Eine der wichtigsten, theoretisch begründeten Beobachtungen ist die Konstanz der Menge an „lebender Materie“ in der Biosphäre. Es wurde festgestellt, dass diese dieselbe Größenordnung besitzt (10²¹ g) wie der Gehalt an freiem Sauerstoff in der Atmosphäre: Die Geschwindigkeit der Lebensweitergabe kann die Grenzen des Gasgleichgewichts der Atmosphäre (und der Hydrosphäre) nicht überschreiten. Jedes System erreicht ein stabiles Gleichgewicht, wenn seine freie Energie null wird, das heißt, wenn sämtliche unter den gegebenen Bedingungen mögliche Arbeit verrichtet ist – sei es in physikalischen, chemischen, biologischen, wirtschaftlichen oder soziokulturellen Systemen.

Der Mensch im ökologischen Gleichgewicht der Erde

Wir erkennen nun, dass der Begriff „lebende Materie“ nicht nur ein bildlicher Ausdruck ist. In seine Struktur wird auch die Menschheit einbezogen, deren Einfluss auf geologische und biologische Prozesse inzwischen sowohl in Intensität als auch im Umfang die Wirkung aller anderen Lebewesen übertrifft. Heutzutage kann ein unvernünftiger und verantwortungsloser Einfluss für Mensch und Planet gleichermaßen verheerend sein. Ökologische Verschmutzung, die Bedrohung durch einen Atomkrieg und neue Tschernobyls, Gefahren der Gentechnik (wie das berüchtigte Klonen) – all dies sind offensichtliche Kosten unserer Zivilisation.

Beispiele dafür gibt es zuhauf. Gedankenloses Bewässern der Baumwollanbaugebiete in Zentralasien führte zum Austrocknen einst wasserreicher Flüsse und Seen, weshalb die ebenso riskante Entscheidung getroffen wurde, Wasser aus den nördlichen Flüssen in den Süden umzuleiten. Gleichzeitig sollte der Wasserspiegel des Kaspischen Meeres angehoben werden, der unter dem Niveau der Weltmeere lag und damals weiterhin sank. Schwer vorstellbar, welcher ökologischen Katastrophe Nord und Süd des riesigen Sowjetreiches entgingen, weil dieser gewaltige Plan im Zerfall des Staates nicht umgesetzt wurde. Man kann mit großer Sicherheit sagen, dass auch unser größter Staat nicht zerfallen wäre, wenn eine derartige Verantwortungslosigkeit nicht auch in anderen Bereichen das Handeln geprägt hätte, wenn die Lösung von Problemen nicht durch bloße „Entscheidungsfindung“ ersetzt worden wäre. Was das Kaspische Meer betrifft, so sind seine „Lebenszyklen“ den Wissenschaftlern längst bekannt, und heute ist der Wasserspiegel ohne menschliches Eingreifen auf ein Niveau gestiegen, das manchen als „unzulässig hoch“ erscheint, und er steigt weiter.

Indem er die Lehre von der Biosphäre weiterentwickelte, unterschied W. I. Wernadskij auch zwischen den in ihr enthaltenen unbelebten, träge wirkenden Körpern (Atmosphäre, Gesteine, Minerale) und den biokosischen Elementen (Konglomerate aus Lebendigem und Unbelebtem – Böden, Oberflächengewässer usw.). Da Veränderungen in der lebenden Materie viel schneller ablaufen als im unbelebten Bereich, verwendet man für erstere den Begriff der historischen Zeit, für letztere den der geologischen Zeit. Eine „Sekunde“ geologischer Zeit entspricht 100.000 Jahren historischer Zeit. Im Verlauf geologischer Zeit nimmt die Macht der lebenden Materie und ihre Wechselwirkung mit der unbelebten Materie der Biosphäre zu; es erfolgen qualitative Veränderungen der Organismen, die so verlaufen, als ob die lebende Materie einen „eigenen Evolutionsprozess“ hätte, der sich in Veränderungen entlang der biologischen Zeit äußert, unabhängig von Umweltveränderungen.

Die Idee einer Zielgerichtetheit der Evolution der „lebenden Materie“ (noch vor der Einführung dieses Begriffs und sogar vor Darwins Konzept) brachte der amerikanische Geologe J. Dana (1813–1885) vor. Anhand empirischer Daten kam er zu dem Schluss, dass über Millionen Jahre hinweg ein Wachstum und eine Verbesserung des zentralen Nervensystems (ZNS) der Tiere – von Krebstieren bis zum Menschen – stattfanden. Diesen Prozess nannte er Cephalisation (vom Griechischen „kephalé“ – Kopf). Wernadskij hob besonders die Kontinuität dieses Prozesses hervor. Der französische Wissenschaftler Le Conte schlug vor, die Ära, in der der Mensch erschien, als Psychozän zu bezeichnen, während der russische Geologe A. P. Pawlow (1854–1929) erstmals den Begriff der anthropogenen Ära in der Evolution der Biosphäre verwendete. Oft wird, um die Offenheit der Biosphäre als ökologisches System zu betonen, auch der Begriff Ökosphäre verwendet.

Um die Rolle der menschlichen Aktivität bei der Erkenntnis und Gestaltung der Welt zu betonen, schlug der französische Philosoph und Mathematiker É. Le Roy (1927) den Begriff der Noosphäre vor (vom Griechischen „noos“ – Vernunft). Sein Zeitgenosse P. Teilhard de Chardin betrachtete die Noosphäre als eine der Evolutionsstufen der Welt auf dem Weg zu einer Ära der „Super-Lebensformen“. Er war der Ansicht, dass der Mensch keine Alternative habe, und sah die treibende Kraft der Evolution im zielgerichteten Bewusstsein (Orthogenese). In den allgemeinen Sprachgebrauch gelangte der Begriff der Noosphäre durch Wernadskij, der neben der Wirkungskraft der Noosphäre auch ihre Ambivalenz erkannte. Indem er „Gedanken als planetarisches Phänomen“ betrachtete, sah er sie als entscheidenden Faktor in der Evolution der gesamten Biosphäre.

Hinsichtlich des Ursprungs des Lebens auf der Erde gibt es verschiedene Konzepte. Wernadskij ging davon aus, dass die Biosphäre immer auf der Erde existierte; zudem sei die Entstehung des Menschen sozusagen in der Koevolution von Geosphäre und Biosphäre angelegt. Es existiert die Hypothese der Panspermie, d. h. die Einschleppung von „Lebenssamen“ aus dem Kosmos auf die Erde. Schließlich bringt auch die Religion eigene Argumente vor und betrachtet die natürliche Entstehung des Lebens als unmöglich. Was die Entwicklung des Lebens ab dem Zeitpunkt seines Auftretens auf der Erde betrifft, so besitzt Darwins evolutionäre Lehre, basierend auf der Idee der natürlichen Selektion, große konzeptuelle Bedeutung.

Natürliche Auslese als Ergebnis der Wechselwirkung mit der Umwelt

Ausgehend von der Variabilität als unverzichtbare Eigenschaft des Lebendigen unterschied Ch. Darwin zwei Arten von Variabilität: 1) individuelle, oder unbestimmte, zufällige Variationen (Mutationen), die vererbbar sind; 2) gruppenbezogene, oder bestimmte Modifikationen, die unter dem Einfluss eines bestimmten Faktors der Umwelt fixiert werden. Die Sortierung übernimmt dann die „unsichtbare Hand“ der natürlichen Auslese, die, wie Darwin schrieb, täglich und monatlich die kleinsten Veränderungen auf der ganzen Welt überprüft, die schlechten verwirft und die guten auswählt, lautlos und unsichtbar an der Vervollkommnung jedes Lebewesens in Verbindung mit seinen Lebensbedingungen arbeitend.

Es muss gesagt werden, dass die Darwinsche Theorie heute durchaus angreifbar ist. Nicht nur ist der Übergang von Affe zu Mensch nicht beobachtbar, es werden auch keine „Zwischenstufen“ zwischen ihnen gefunden. Es gibt jedoch die Hypothese, dass in prähistorischen Zeiten verschiedene Zweige der Uraffen existierten; jener Zweig, der durch physische Kraft der Individuen geprägt war, gab den Gibbons und Orang-Utans den Ursprung, die geschickten führten zu den zukünftigen Schimpansen und Makaken, und für jene, die sich durch Intelligenz auszeichneten, gab es nur einen Weg – zum Menschen. Jüngsten Erkenntnissen zufolge erschien der erste Mensch vor etwa 20 Millionen Jahren in Ostafrika, in Gebieten mit erhöhter Strahlung, die, wie bekannt, Mutationen verursacht. Unter deren Einfluss beschleunigte sich die Evolution des Menschen, der die entsprechenden Fähigkeiten erwarb. Die positive Wirkung moderater Strahlendosen ist auch der modernen Medizin bekannt.

Ein Schwachpunkt in Darwins Theorie ist die Unvermeidlichkeit der Abschwächung zufälliger Merkmale, wenn sie vererbt werden, sich teilend: 1/2, 1/4, 1/8 usw. Das ganze Leben hindurch verfolgte Darwin der „Jenkin-Albtraum“ – wenn im Feld roter Tulpen eine weiße erschien, so würde nach der Kreuzung rosa Nachkommen entstehen, und nach einigen Generationen würde nichts mehr an die weiße Tulpe erinnern. Gleichzeitig lassen sich neue Merkmale nicht nur durch Selektion erhalten; sie können sogar über kurze Zeiträume hinweg durch natürliche Auslese beobachtet werden. So ist bekannt, dass die Anzahl weißer Schmetterlinge in industriell verschmutzten Städten drastisch abnimmt, während die dunkleren, besser angepassten Formen bevorzugt überleben.

Synthetische Evolutionstheorie

Heute ist eine neue Welle von Diskussionen über Darwins Lehre aufgekommen: Viele können sich mit einer so fragwürdigen Verwandtschaft nicht abfinden, obwohl Darwin niemals auf der Abstammung des Menschen vom Affen bestand. Seine wichtigste Idee war die der Evolution und der natürlichen Auslese. Betrachtet man die Geschichte der Wissenschaft, erkennt man, dass die Macht und Voraussicht des Schöpfers zunehmend nicht mit einem unveränderlichen, sondern mit einer dynamischen Welt verbunden sind, die immer neue Facetten offenbart. Es ist nicht übertrieben zu behaupten, dass die Ideen von Evolution und natürlicher Auslese ihre Produktivität in allen Bereichen der Naturwissenschaft zeigen und darüber hinaus auch auf soziale, wirtschaftliche und kulturelle Systeme anwendbar sind.

Bezüglich Darwins eigentlicher Theorie gilt, dass sie, wie jede Theorie, modifiziert werden kann. In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts entwickelte sich die synthetische Evolutionstheorie. Sie besagt unter anderem, dass selbst zufällig auftretende Mutationen, die sich als vorteilhaft für bestimmte Bedingungen erweisen, erhalten bleiben und vererbt werden, nun jedoch nicht mehr in abgeschwächter Form. Darauf wies bereits Darwins Zeitgenosse, der Begründer der Genetik G. Mendel, hin. Heute betrachtet die Evolutionstheorie die Population als elementare Einheit der Evolution, nicht das einzelne Individuum (wobei Darwin diesem Gedanken nahe war). Sie betrachtet die nachhaltige Veränderung des Genotyps innerhalb einer Population. Ein wichtiger Faktor der Evolution sind besondere Populationswellen, die sogenannten „Lebenswellen“. Sie regulieren die Grenzen der quantitativen Schwankungen in der Populationsgröße und der Verbreitungsgebiete. In zu großen Populationen haben vererbbare Veränderungen Schwierigkeiten, sich durchzusetzen, während sie in kleinen Populationen zu stark durch Zufälle beeinflusst werden.

Die Natur überwacht sorgfältig die optimale Zusammensetzung der Populationen. Neben dem flexiblen Gleichgewicht zwischen Pflanzen und deren Fressfeinden, zwischen Raubtieren und deren Nahrung, sind auch Fälle massenhaften Selbstmords innerhalb übergroßer Populationen bekannt (Seelöwen, Wale, Vögel usw.). Ähnlich wie in einem bestimmten Moment ein Gen die Repressor-Moleküle sendet, die einen chemischen Prozess stoppen, gibt auf Populationsebene die „unsichtbare Stimme“ das Signal zum Wachstumsstopp. Auch das Gleichgewicht zwischen der Interaktion von Gruppen von Organismen und deren relativer Isolation wird reguliert. Wälder, Sümpfe, Flüsse, Berge, die Wahl ökologischer Nischen und unterschiedliche Fortpflanzungszeiten schützen davor, destabilisierende genetische Informationen zu verbreiten.

Die Einheit und der Kampf innerhalb der Population sowie zwischen Arten, zwischen Organismen und Umwelt eliminieren letztlich Lebensformen, die den Bedingungen nicht gewachsen sind, und fördern günstige Veränderungen, bis hin zur Entstehung neuer Arten. In der synthetischen Evolutionstheorie werden Mikro- und Makroevolution unterschieden. Erstere erfolgen innerhalb von Populationsgenpools in relativ kurzer Zeit und führen zur Bildung neuer Arten. Letztere erstrecken sich über lange historische Zeiträume und führen zu überartlichen Organisationsformen des „lebenden Stoffes“.

In der synthetischen Evolutionstheorie wird das Prinzip des Kampfes ums Überleben grundlegend neu bewertet. In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts, in der Epoche des raschen Wachstums der Widersprüche des Kapitalismus, wurde es durch den Malthusianismus auf die menschliche Gesellschaft übertragen. Bereits Ende des 19. und Anfang des 20. Jahrhunderts gab es jedoch zahlreiche Belege für gegenseitige Hilfe, Altruismus (von lat. alter – der Andere: selbstloses Verhalten zum Wohle anderer im Gegensatz zum Egoismus) und Selbstaufopferung – zum Fortbestand der Art – sogar bei Tieren. Dies ermöglichte P.A. Kropotkin, „gegenseitige Hilfe als Evolutionsfaktor bei Menschen und Tieren“ zu betrachten. Dieser Anarchismus-Theoretiker rief nicht zu Gewalt auf, sondern zeigte überzeugend, dass gegenseitige Hilfe und Selbstaufopferung (bei der Sicherung des Nachwuchses, der Art insgesamt) in der Natur von Mensch und Tier verankert sind und die aggressiven Instinkte deutlich übertreffen.

Wie der österreichische Zoologe K. Lorenz in den 1930er Jahren zeigte, ist Aggression zwar ein „primärer Instinkt, der auf den Erhalt der Art ausgerichtet ist“ (einschließlich Schutz vor Feinden und Paarungskämpfen der Männchen), doch wo ihre Ausprägung schädlich wäre, tritt ein spezieller Hemmungsmechanismus ein. Ein optimales Gleichgewicht zwischen Aggression und Angst wird durch Rituale hergestellt, die aus „umorientierten Handlungen“ entstehen und sowohl bei Tieren (z. B. Rückzug bei einem verwundbaren Angriffspunkt des Gegners) als auch bei Menschen die Zugehörigkeit zu einer Kultur regulieren.

Verhaltensreaktionen sind weder ausschließlich angeboren noch ausschließlich erworben. Angeborene Komplexe (auf chemischer, molekularer Ebene mit der Ausschüttung entsprechender Stoffe ins Blut) verbinden sich mit erlernten Verhaltensweisen, wodurch bestimmte psychische Verknüpfungen entstehen und im Gedächtnis verankert werden. In diesem Sinne haben Tierdressur und menschliche Verhaltensmanipulation vieles gemeinsam. Die Begründer der Psychoanalyse, S. Freud, C. Jung, E. Fromm und andere Forscher zeigten, dass sinnlose Aggressivität und Grausamkeit vor allem Menschen eigen sind, und erklärten dies durch eine tiefgreifende Störung der Zivilisation und die Unnatürlichkeit ihres gewählten Weges. Es wurden Kombinationen aus unterwürfiger Passivität und wildem, sinnlosem Aufbegehren, Ursachen destruktiven Verhaltens, „Lebensangst“, „Flucht vor Freiheit“, Nekrophilie, Sadismus und Masochismus analysiert. Mechanismen von Herdeninstinkten, Massenmanipulationen und sozial-psychologische Wurzeln totalitärer Regime des 20. Jahrhunderts, einschließlich des Faschismus, wurden aufgezeigt.

Freud war der Ansicht, dass Kultur, anstatt die menschliche Natur zu entfalten, längst den Weg der Unterdrückung des Natürlichen eingeschlagen hat und künstliche Verhaltensmuster auferlegt. Heute hört man immer häufiger die Ansicht von N. Berdjajew: „Die Kultur hat die Zivilisation hervorgebracht, die sie vernichten wird.“

„Ethologischer Imperativ“

In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurden überzeugende Belege für die genetische, evolutionäre Bedingtheit jeder Form sozialen Verhaltens gefunden, einschließlich ethischer Normen wie Treue, Untreue oder Partnerwahl. Es entstand eine ganze Wissenschaft, die Soziobiologie, die laut ihrem Begründer E. Wilson die biologischen Grundlagen aller Formen gesellschaftlichen Verhaltens untersucht. Das Problem der Wechselwirkung von Natur und Sozialem im Menschen wird in der Soziobiologie als Problem der Gen-Kultur-Evolution betrachtet. Bei jeder Art, einschließlich des Menschen, kann es keine Ziele geben, die außerhalb ihrer eigenen biologischen Natur entstehen. Daher scheint Kultur zunächst das Verhalten des Menschen in Richtung Altruismus nicht verändern zu können. K. Lorenz zeigt jedoch in seiner Ethologie, der Wissenschaft vom Verhalten lebender Wesen, dass die Fähigkeit zur gegenseitigen Hilfe und Kommunikation angeboren ist. In dem Maße, in dem sie vererbt wird, ist sie soziobiologisch; in dem Maße, in dem sie im Verlauf des Lebens und der Erziehung erworben wird, ist sie soziokulturell. Daher sind Störungen im natürlichen ethisch-biologischen Programm auf Brüche in Kultur und Zivilisation zurückzuführen. Diese Brüche führen wiederum zu neuer Unterdrückung und Verzerrung der menschlichen Essenz, anstatt sie auf eine höhere Stufe der Evolution zu heben („auf der Ebene der Kultur“, in der Terminologie von Teilhard de Chardin).

Die Frage lautet: Kann der Einfluss der Zivilisation auf die genetische Ebene übergehen und zu einem Selektionsfaktor werden? Kultur wird ebenfalls vererbt – sozial – und daher ist eine biologische Variante von Kants kategorischem Imperativ erforderlich. Der „ethologische Imperativ“ von K. Lorenz lautet: „Handle so, dass dein Verhalten als vernunftbegabtes Wesen den Gesetzen der Natur entspricht.“

Schon Marx betonte die prinzipielle Bedeutung dessen, wie der Mensch die erlangte „Freiheit von“ – von Naturgewalten, wirtschaftlicher und politischer Abhängigkeit – in Richtung „Freiheit für“ – Kreativität, Suche, essenzielles Einssein mit der Natur – nutzt, in der sich „der verwirklichte Naturalismus des Menschen und der verwirklichte Humanismus der Natur“ widerspiegelt.

Die Rolle des Spiels bei der Persönlichkeitsbildung

Das Bedürfnis nach Spiel, schrieb Lorenz, ist den psychisch am weitesten entwickelten Lebewesen eigen; es ist eine höhere Form der Aktivität als andere ernsthafte Verhaltensweisen, deren Zweck die Arterhaltung ist. Das Spiel erfüllt auch Schutzfunktionen, indem es natürliche Aggressivität in sportlichen und kreativen Wettkampf lenkt. Im Spiel ist stets ein Element der Entdeckung vorhanden, betonte K. Lorenz. Spiel ist Ausdruck der Verwirklichung eines sich entwickelnden Organismus und einer sich entwickelnden Persönlichkeit. Wissenschaft, Kunst und Philosophie sind im Wesentlichen ein Spiel des Geistes mit der Natur, mit sich selbst und mit anderen Menschen. Liebesspiele sind eine natürliche Form der Fortpflanzung sowohl bei Menschen als auch bei Tieren. Spiel ist ein „Leuchtturm im Alltag“ (E. Fink), sofern es nicht zu sinnlosem Zeitvertreib wird.

Gesunder Lebensstil und seine Bestandteile

In jüngster Zeit gewinnt das Thema eines gesunden Lebensstils zunehmend Aufmerksamkeit: ausgewogene Ernährung, Gesundheitskontrolle, ausreichender Schlaf, aktive Erholung. Das traditionelle Aufteilen des Lebens in Arbeit und Ruhe gilt als überholt; die Dialektik und das organische Zusammenwirken von Arbeit und Ruhe werden betont. In einem gesunden Lebensstil ist das Streben nach Wissen, Kreativität und Spiritualität als natürliche Notwendigkeit verankert. Wenn wir die aktuelle Krise der Zivilisation mit der tiefen Krise der Spiritualität verbinden, erkennen wir den Teufelskreis, in dem wir uns befinden.

Es ist kaum verwunderlich, dass Appelle zum sorgsamen Umgang mit der Natur (unterstützt durch eindrucksvolle Zahlen zu Emissionen in Luft, Boden usw.) am wenigsten Wirkung zeigen, weil ein nihilistisches Verhältnis zu Werten vorherrscht. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts schrieb der russische Philosoph P. Stern, dass wir eine Generation darstellen, die den Preis von allem kennt, aber den Wert von nichts. Was würde er heute sagen! Wie kann man die Natur lieben und schätzen, wenn wir uns selbst nicht respektieren und wertschätzen? Gewalt gegenüber Natur und Mensch sowie Verantwortungslosigkeit gehen Hand in Hand und wirken sich auf jeden Bereich unseres Lebens aus.

Es ist festgestellt worden, dass die meisten Mörder, Psychopathen, Prostituierten, Drogenabhängigen usw. aus Familien stammen, die nicht unbedingt wirtschaftlich oder sozial benachteiligt sind, sondern aus solchen, in denen das Kind Zuneigung, elementare Aufmerksamkeit und Verständnis der Eltern entbehrt (selbst wenn dies durch teure Geschenke kompensiert wird). Selbst einfache Berührungen der Haut lösen bei Kindern (und Erwachsenen) die Produktion von Substanzen aus, die die Psyche stabilisieren. Obwohl die Gehirnstruktur genetisch vorgegeben ist, bestimmen die frühen Kindheitserfahrungen, wie und wohin seine komplexen neuronalen Schaltkreise verbunden werden. In Entbindungsstationen ist bekannt, dass Säuglinge blau anlaufen und in Hysterie geraten, wenn die sogenannte Mutter die Erklärung zum Verzicht auf das Kind unterschreibt. Offensichtlich durchtrennt sie dadurch eine Art „psychologische Nabelschnur“. Auch „Wellen des Schreckens“ des Embryos bei Abtreibungsvorbereitungen wurden beobachtet – ein Denkanstoß für all jene, die dieses Thema leichtfertig behandeln.

Die Zivilisation, die seit Jahrhunderten auf Herrschaft über die Natur ausgerichtet ist, verlangt, dass, nachdem die Nabelschnur durchtrennt wurde, das Kind sofort getrennt und in modernen Kliniken gepflegt wird – besonders bei Frühgeborenen. In Kolumbien jedoch, ohne die Möglichkeiten europäischer oder amerikanischer Kliniken, erzielte ein Landarzt und Heiler wesentlich bessere Ergebnisse, indem er die Säuglinge mit einem Schal an den Körper der Mutter band und ihnen so erlaubte, im gleichen Biorhythmus zu leben, der ihnen während der Schwangerschaft natürlich war. Die Organisatoren eines internationalen gynäkologischen Kongresses waren erstaunt über diese Ergebnisse und unschlüssig, wie sie den unbekannten Arzt, der in seinem Dschungel besser als sie die Verbindung zur Natur spürte, einladen sollten.

Pränatale Untersuchungen zeigen erhebliche Unterschiede in der physischen, psychischen und moralischen Gesundheit von gewünschten und ungewollten Kindern, sowie die Rolle zärtlicher Gespräche der Mutter mit dem Fötus, sanftes Streicheln und Berühren des Bauches. Es wurde sogar ein Fall dokumentiert: Ein berühmter Musiker dirigierte ein unbekanntes Werk nur wenige Minuten vor der Aufführung, ohne auf die Partitur zu schauen, als kenne er es bereits. Er erzählte seiner Mutter – einer Cellistin – davon, worauf sie meinte: „Nichts Besonderes, ich habe dieses Konzert oft während der Schwangerschaft gespielt.“

Die Erde als selbstorganisierendes System

Es wäre keine Übertreibung zu sagen, dass der Mensch untrennbar mit dem gesamten Planeten verbunden ist, betrachtet als eine Art lebender Organismus. Dies ist die zentrale Idee der heute zunehmend an Bedeutung gewinnenden „Gaia-Erde“-Konzeption. Sie verbindet die ko-evolutionären Ansätze der Lehre von der Biosphäre und der Ökologie und wurde in den 1970er Jahren vom englischen Biochemiker und Erfinder J. Lovelock sowie der amerikanischen Mikrobiologin L. Margulis vorgeschlagen. Die Essenz lautet: Die Erde ist ein selbstregulierendes System, in dem die Wechselwirkung von Biosphäre und Umwelt die chemische Zusammensetzung des Planeten, seine Atmosphäre und das relative Klimastabilitätsniveau gewährleistet. In dieser Konzeption entwickelte sich die Erde über Millionen Jahre wie ein lebender Organismus, seit der Ära anaerober Lebewesen, die ihre Atmosphäre schufen (zum Vergleich: Mars und Venus, ähnlich schwer und mit vergleichbarer Strahlungsintensität, haben Atmosphären, die zu 95 % bzw. 98 % aus Kohlendioxid bestehen). Wir sind Bewohner und organischer Teil der biotischen Ganzheit, die zu Homöostase fähig ist – d. h. zu flexibler Aufrechterhaltung und Wiederherstellung eines stabilen Zustands, zu Selbstregulierung und Selbstreproduktion.

Selbstregulierung ist jedoch eine notwendige, aber nicht hinreichende Bedingung. In der Gaia-Erde-Konzeption wird jede Entwicklungsstufe der Biosphäre aus Sicht der Selbstorganisation beschrieben, wobei geochemische und biochemische Fluktuationen in ihrer Wechselwirkung untersucht werden (bis hin zu Kolonien von Amöben, Korallen und Ameisenhügeln) und der Übergang von Zweckmäßigkeit auf Gemeinschaftsebene zu Zweckmäßigkeit interner, überorganismischer Evolutionsmechanismen betrachtet wird. In diesem Sinne sollte die natürliche Selektion eher als „Redakteur“ denn als „Autor“ der Evolution verstanden werden.

Die Evolution der Biosphäre erscheint als ein Prozess, der einerseits unabhängig von menschlicher Kontrolle und Teilnahme verläuft. Die Erde-Gaia scheint eine Reihe kosmischer und planetarer Katastrophen überlebt zu haben. Sie ist in der Lage, technologische Abfälle zu „verdauen“ und könnte vermutlich sogar einen Atomkrieg überstehen – aber zu welchem Preis! Wenn solche selbstregulierenden Systeme in einen Zustand geraten, der nahe an die Grenzen ihrer Stabilität stößt, kann selbst eine geringe Störung (punktuelle Einwirkung) sie zerstören oder auf ein anderes Stabilitätsniveau verschieben (zum Beispiel ohne Menschen, aber mit anaeroben Organismen und Algen).

Es ist anzunehmen, dass die Autoren der Gaia-Erde-Konzeption bewusst auf die Antike zurückgegriffen haben. Planeten wurden nicht nur nach Göttern benannt, sie wurden tatsächlich vergöttlicht. Wahrgenommen als lebender Organismus, rief unser Planet Ehrfurcht bei allen Völkern hervor, die ihn bewohnten (vgl. bei den Russen: „Mutter Erde“, „Erde, die ernährt“).

Geschichte der Menschheit und kosmische Zyklen

Wenn man die Evolution der Gaia-Erde im globalen kosmischen Kreislauf betrachtet, ist es natürlich, den „Pulsschlag des Universums“ mit den Lebenszyklen auf der Erde in Verbindung zu bringen. Hier wurden äußerst interessante Ergebnisse erzielt, die das Konzept von Chizhevsky weiterentwickeln. So wurde ein Zusammenhang zwischen kosmischen Zyklen und Intelligenz festgestellt: Den Statistiken zufolge wird der größte Prozentsatz besonders begabter Menschen im Winter geboren. Begünstigende Faktoren für die Intelligenz sind minimale Sonnenaktivität und Perioden erhöhten Sauerstoffgehalts. Unter Berücksichtigung letzterer wurden Experimente mit zusätzlicher Sauerstoffversorgung von Föten im Mutterleib durchgeführt, die überzeugende Ergebnisse weit über statistische Streuungen hinaus zeigten. Es wurde eine Korrelation mit Supernova-Ausbrüchen festgestellt (unter Berücksichtigung der Zeit, die die Wellen solcher Ausbrüche benötigen, um die Erde zu erreichen). In diesem Sinne ist es nachvollziehbar, dass in der Kulturgeschichte der Menschheit das 6. Jahrhundert v. Chr. als Epoche gleichzeitiger geistiger Höhepunkte in verschiedenen Regionen der Erde hervorgehoben wird: griechische Philosophie, Buddhismus, Daoismus (Indien und China), Zoroastrismus (Persien). Der nächste Zyklus fällt auf die „Epoche der Titanen“ – die Renaissance. Dementsprechend fallen die Gegenzyklen auf die Eroberungen Dschingis Khans, den Zerfall der UdSSR…

Es gibt Gründe zu der Annahme, dass in Korrelation zu Sonnen- und Kosmischen Zyklen auch die Evolution von Ethnien (von griech. ethnos – Stamm, Volk) steht. Die Wissenschaft von den Ethnien, die Ethnologie, kann zu den Naturwissenschaften gezählt werden, soweit sie nicht nur sozial-politische und sozio-kulturelle Gemeinschaften untersucht, sondern auch deren natur-biologische Aspekte. In der Verbindung von Ethnosgeschichte mit kosmischen Zyklen entwickelte unser Landsmann L. N. Gumilev (Sohn des Dichters N. S. Gumilev) ein synergetisches Szenario ethnogenetischer Evolution. Grundsätzlich lautet es: Zyklen der Sonnenstrahlung – Entstehung von Passionaren (von lat. passio – Leidenschaft, Leiden), Bifurkationspunkt, Entwicklung, anschließender Niedergang des Ethnos. „Passionare“ nach Gumilev sind „Kristallisationszentren von Energie“. Ein passionärer Ausbruch führt zur Entstehung herausragender Persönlichkeiten, die das Ethnos führen und prägen.

Besondere Aufmerksamkeit in Gumilevs Konzeption gilt dem von ihm untersuchten „Austausch sozialer Rollen“ während der Ethnogenese, einschließlich der „Heldentaten“ der Passionare. Die erste Phase ist die Konviktion (System des gemeinsamen Lebens). Darauf folgt der Aufstieg, die dynamische Phase, die Bildung eines Konsortiums (Menschen gemeinsamen Schicksals). Sie zeichnet sich durch „kollektive Heldentaten“ aus (Vertreibung von Königen aus Rom, Absonderung des Wladimirer Russlands vom Kiewer Russland im 12. Jahrhundert usw.). Nach der „Überhitzung“, der akmatischen Phase (von griech. akme – Blüte), folgt die „Trägheitsphase“ mit ausgeprägtem Individualismus („sei du selbst“), die Kultur entwickelt sich, die Natur bleibt in passionären Ländern stabil und wird in eroberten Gebieten zerstört.

Dann führt der Rhythmus des Ethnos (der als bestimmendes Merkmal hervorgehoben wird) zum Abschluss der Aktivitäten der Passionare, die nun als „Missgestalten“ oder „Mutanten“ angesehen und durch eine Art natürlichen Selektionsmechanismus eliminiert werden, nachdem sie „ihre Aufgabe erfüllt haben“. Die Losungen der nächsten Phase, der „Obskuration“ (abklingende Schwankungen), lauten: „Sei wie alle“, „Wir haben die Großen satt“. Es erfolgt die Spaltung des Konsortiums und die Bildung eines Staates, in dem die Subpassionare der staatlichen Maschine untergeordnet werden. Das Ethnos erreicht Homöostase, einen stabilen, in gewissem Sinne erstarrten Zustand. Das Wachstum kultureller und materieller Werte setzt sich „inertiaartig“ fort, gefolgt von Konservierung und Degeneration. Am Ende des Zyklus stehen „Vergessen von Vergangenheit und Gegenwart“, zerstörerische Aufstände und Untergang des Ethnos. Der Zyklus von etwa 1.200 Jahren endet mit dem Zerfall des Ethnos oder seiner Vernichtung durch jüngere, energischere Ethnien. (Heute wird die Gefahr einer Invasion technologischer und computerbasierter Zivilisationen, künstlicher Intelligenz, real – dazu mehr im nächsten Kapitel).

Wenn man über den Einfluss natürlicher Zyklen auf das menschliche Handeln spricht, liegt es nahe, auch das Gegenteil anzunehmen. Es sind Korrelationen zwischen Naturkatastrophen und technologischen Unfällen (Erdbeben, Unfälle) und dem Anstieg blinder, unkontrollierter Energie aufgewühlter Menschenmassen bekannt – als würde diese, fehlgeleitet, Resonanzen erzeugen. Leider wurde in dieser Hinsicht bei uns seit der „Perestroika“ viel Erfahrung gesammelt.

Besonders bemerkenswert in der vorgestellten Konzeption ist die Art der Selbstregulierung bereits auf der Ebene gesellschaftlicher Strukturen. Andererseits führt in der modernen Welt, neben politisch-kultureller Integration und dem Verschwimmen staatlicher Grenzen, die Zunahme ethnischer und nationaler Konflikte zu Herausforderungen. Die betrachtete Konzeption würde es ermöglichen, die Möglichkeiten des Denkens als planetarisches Phänomen neu zu bewerten und damit Korrekturen an den beschriebenen Szenarien vorzunehmen.

Die Notwendigkeit von Ökoethik und Bioethik

Wenn wir die Zerbrechlichkeit des Lebens und die feinen Fäden, aus denen es gewebt ist, erkennen, können wir unsere Verantwortung für den Planeten, für uns selbst und für die Menschheit nicht ignorieren. Die Humanökologie betrachtet die Anpassungsfähigkeit des Menschen an von ihm selbst geschaffene Bedingungen und erkennt, dass dieses „denkende Schilfrohr“ nicht über ausreichende homöostatische Möglichkeiten verfügt. So ist der menschliche Organismus nicht mit Strahlungssensoren ausgestattet, und seine Anpassungsfähigkeit kann mit den krebserregenden und mutagenen Einflüssen der Zivilisation nicht Schritt halten. Die soziale Ökologie zeigt, dass der Mensch, indem er das Wachstum der Produktion zum Hauptziel macht, die grundlegenden Gesetze der Evolution von Ökosystemen verletzt, die auf dem Streben nach Stabilität beruhen. Um katastrophale Ungleichgewichte zu vermeiden, ist in erster Linie ein Paradigmenwechsel im Konsumdenken erforderlich, das auf die Produktion unnötiger Güter und die „Prestigisierung“ ihres häufigen Wechsels ausgerichtet ist.

Ein Mangel moderner ökologischer Bildung ist nicht nur die Illusion, dass Zahlen über Emissionen uns zur Vernunft bringen werden. Ohne zu sehr auf Mitgefühl mit der Natur zu setzen, wird oft auf die Schäden hingewiesen, die uns selbst durch eine barbarische Haltung ihr gegenüber drohen. Viel schwieriger ist es, Ökoethik und Bioethik zu fördern – eine „Ethik der Ehrfurcht vor dem Leben“ (A. Schweitzer), das Bewusstsein für den Eigenwert des Lebens, die Bewunderung der Natur und unserer organischen Verbindung mit ihr. Eine solche Erziehung, wie sie etwa in der japanischen Kultur üblich ist, hindert diese keineswegs daran, an vorderster technologischer Front zu bleiben. Wo sonst ist das Bewundern der Kirschblüte ein Nationalfeiertag und die Teezeremonie ein Mittel, um Harmonie mit der Umwelt und mit sich selbst zu finden?

Die technogene Zivilisation hat uns lange an die nihilistische Vorstellung gewöhnt, dass die Natur keine heilige Stätte, sondern eine Werkstatt ist, in der der Mensch als Arbeiter tätig ist. Das gebrochene, den Halt verlierende Menschentum zu Beginn des 21. Jahrhunderts muss nun anerkennen, dass die Natur ein Tempel ist und dass die Beziehung zu ihr nicht auf Herrschaft oder Unterwerfung beruhen darf, sondern auf ko-evolutionären Prinzipien. Eine solche Sichtweise wurde vor einem Jahrhundert vom russischen Kosmismus und der Philosophie des Gott-Menschen-Vereins vertreten (V. S. Solowjow, N. F. Fjodorow). Der Mensch arbeitete dort in Zusammenarbeit mit dem Schöpfer an seiner eigenen Evolution und erfüllte eine besondere Mission beim Aufbau des kosmischen Hauses. Solche Vorstellungen konnten jedoch in industriell entwickelten Ländern, die auf technische und militärische Macht setzten, nicht gewürdigt werden. Weltkriege, Revolutionen und der „Kalte Krieg“ sind psychische Krankheiten der Menschheit, die das Verständnis ihrer Einheit mit der Natur und dem Kosmos verloren hat. Der einzige Ausweg für die Menschheit heute besteht darin, von der Noosphäre zur Ethosphäre überzugehen, als bestimmendem Faktor für das weitere Bestehen auf der Erde.

Bewusstsein als natürliches und soziokulturelles Phänomen

Die Evolution der Vorstellungen vom Bewusstsein

Das Problem des Bewusstseins gehört zu den ältesten Fragen. Es entstand lange vor der Entwicklung der modernen Naturwissenschaft und war von Anfang an von Geheimnis umhüllt und mystifiziert. Viele Erscheinungen des Bewusstseins und dessen, was wir heute das Unterbewusste nennen, lösten Furcht und Schrecken aus. Das Bewusstsein schien Leben und Tod, Vergangenheit und Zukunft, die irdische und die überirdische Welt zu verbinden und zugleich zu trennen. Deshalb stand es immer im Zentrum von Religion, Philosophie und Wissenschaft.

Bereits im Altertum erkannte man die Verbindung des Bewusstseins mit der Tätigkeit des Gehirns. Demokrit etwa entdeckte Unterschiede in den Funktionen der beiden Gehirnhälften. In der Epoche des mechanistischen Naturverständnisses entstand der Eindruck, auch das Bewusstsein sei die Tätigkeit einer Art Automat. Es wurde sogar einer Substanz gleichgesetzt, die aus dem Gehirn „ausströmt“ (ähnlich wie Magensaft) und somit den Gesetzen der Mechanik und Hydrodynamik unterliege.

Die wissenschaftliche Revolution zu Beginn des 20. Jahrhunderts versetzte diesem Mechanizismus auch in diesem sensiblen Bereich einen vernichtenden Schlag. Die Psychoanalyse offenbarte Tiefen des Bewusstseins, die so erschreckend waren, dass man sich kaum wagte, sie zu berühren. Noch erstaunlichere Ergebnisse wurden in den letzten Jahrzehnten durch den Einsatz psychotroper Substanzen erzielt. Diese Experimente können jedoch leicht die Grenze überschreiten, an der das seelische Gleichgewicht gestört wird. In ihrer Ambivalenz stehen sie in einer Reihe mit den Entdeckungen der Kernphysik und der Gentechnologie.

Moderne Forschungen dringen bis in die molekulare Struktur des Bewusstseins vor und beziehen erneut Phänomene in ihre Untersuchungen ein wie Zukunftsvisionen, „prophetische Träume“, verschiedene Formen psychischer Energie – Telekinese, psychoenergetische Blockaden, psychoenergetische Schläge. Da diese Forschungen auch Möglichkeiten eröffnen, das Bewusstsein und die psychische Gesundheit von Menschen zu manipulieren, werden sie häufig geheimgehalten und stehen im Dienst spezieller Institutionen.

Der urzeitliche Schrecken vor den Geheimnissen des Bewusstseins ist zwar verschwunden, doch die Klarheit ist nicht größer geworden. Heute zeigt sich ein wachsendes, teils ungesundes Interesse am Irrationalen. Eine Vielzahl von Menschen lebt davon, das Geheimnisvolle des Bewusstseins auszubeuten und den Alltag zu mystifizieren.

Die Komplexität des Problems wird schon dadurch deutlich, dass es bislang keine wirklich gehaltvolle Definition des Begriffs „Bewusstsein“ gibt, obwohl wir ständig damit operieren. Was weiß die Wissenschaft also zu Beginn des dritten Jahrtausends über das Bewusstsein? Wir haben bereits erwähnt, dass die Ontogenese gleichsam im Zeitraffer die Phylogenese „wiederholt“: In die individuelle Entwicklung der Organismen ist die Evolution der gesamten Gattung „eingeschrieben“. Um dem Verständnis des Bewusstseins näherzukommen, muss man daher seine Entstehung von den ersten Schritten der Entwicklung der Biosphäre an verfolgen – besonders wenn man Theorien berücksichtigt, die davon ausgehen, dass das Bewusstsein in ihre Evolution selbst hineingelegt ist.

Bewusstsein als Selbstorganisation

Der erste evolutionäre Schritt auf dem Weg zur Entstehung des Bewusstseins ist die Psyche. Ihr Anfang wiederum ist die Reizbarkeit. Als allgemeine Eigenschaft lebender Organismen stellt sie eine Reaktion auf die Einwirkung der Umwelt dar. Von der „Reflexion als allgemeiner Eigenschaft materieller Objekte“ unterscheidet sich die Reizbarkeit durch die Besonderheiten der Rückkopplung mit der Umwelt. Bei mehrzelligen Organismen wird sensorische Information von Rezeptoren wahrgenommen – umgewandelten Nervenzellen. Die Differenzierung und Evolution dieser Rezeptoren führt zur Bildung der Sinnesorgane, spezialisierter Systeme von Zellen, die über feine Nervenfasern mit dem Zentralnervensystem (ZNS) verbunden sind.

Der „Dispatcher“ dieses Systems ist das Gehirn, in dem sich die entsprechenden Zentren befinden. In diesem Sinne hören und sehen weder Ohr noch Auge – sie sind nur Instrumente, während das Gehirn die Wahrnehmung verarbeitet. Symbole der materiellen Welt – sensorische Informationen – verwandeln sich im Gehirn in molekulare Veränderungen der Struktur von Nervenzellen, den Neuronen. Neuronen sind durch Kontaktstellen, die Synapsen, miteinander verbunden, deren Zahl bei einzelnen Neuronen in die Hunderte gehen kann. Die Verarbeitung erfolgt auf prosaischem Weg – nicht mechanisch, sondern elektrochemisch – und enthält keinerlei Mystik. Afferente Neuronen leiten Impulse von den Rezeptoren, efferente (motorische) Neuronen geben Impulse an die Effektoren weiter. Ein flexibler Mechanismus der Rückkopplung ermöglicht zudem die Erholung sensorischer Zellen bei fehlenden Umweltveränderungen, indem er das ZNS vor Informationsüberlastung schützt.

Die Neurophysiologie, welche die Zusammenhänge zwischen Nerven- und physiologischen Prozessen erforscht, hat folgende experimentelle Tatsachen festgestellt: Ort der Bildung und Speicherung des Gedächtnisses sind die Großhirnhemisphären, während das Kleinhirn „die nervösen Rückkopplungsmechanismen reguliert, die an zielgerichteter motorischer Aktivität beteiligt sind“. Im 20. Jahrhundert wurde nachgewiesen, dass „die Bildung von Gedächtnisspuren mit einem biochemischen Mechanismus zusammenhängt, der die Synthese bestimmter Stoffe im Gehirn einschließt“. Information „bleibt lange Zeit im Gehirn erhalten, da sich die Schwellen der Neuronen, bzw. die Durchlässigkeit jeder Synapse für Signale, verändern. Die Schwellen steigen, und der Prozess des Lernens und Erinnerns erschöpft unsere Fähigkeiten, bis das Leben den Hauptkanal der Lebensfähigkeit erschöpft.“ Auf dieser Grundlage folgerte N. Wiener, dass jedes individuelle Leben der „Ausführung eines Programms entspricht, das danach gelöscht wird“. W. Heisenberg schrieb das Buch „Was ist Leben? Aus der Sicht der Physik“. N. Wiener hätte schreiben können: „Was ist Bewusstsein? Aus der Sicht der Kybernetik“. Tatsächlich passen viele Merkmale des Bewusstseins gut auf die Definition kybernetischer Systeme. Kein Zufall, dass die Modellierung des Bewusstseins von Beginn an eine der Hauptaufgaben der Kybernetik war.

An der Koordination der Tätigkeit des Organismus ist neben dem Nervensystem auch das endokrine System beteiligt. Sein Funktionsmechanismus ist noch deutlicher zu verfolgen, da es Signale durch Substanzen überträgt, die mit dem Blut transportiert und von den entsprechenden Drüsen ausgeschieden werden. Im Unterschied zum Nervensystem verlaufen Informationsaufnahme und Antwort in der endokrinen Regulation langsamer, wirken jedoch länger und weitreichender.

Bereits im 19. Jahrhundert brachte I. M. Ssechenow (1829–1905) physiologische Beweise für die Verwandtschaft psychischer Erscheinungen mit Nervenprozessen im Körper. Zieht man die Analogie des Gehirns mit einem Steuerungszentrum, so lassen sich darin Neuronen (deren Zahl etwa 10¹¹ beträgt), Leitungsbahnen und Synapsen unterscheiden. Moderne Forschungen haben wichtige Details elektrischer und chemischer Veränderungen auf Zellebene aufgedeckt, ebenso die Selbstregulierung erregender und hemmender Prozesse im Gehirn. In der Tätigkeit des ZNS zeigt sich die Einheit von Ganzheit und „Mosaikstruktur“, ebenso wie Heterochronie – die Ungleichzeitigkeit des Reifens von Nervenzellen. Betrachtet man die „Interessen“ der Nervenzellen einzeln, so stehen sie scheinbar im Widerspruch zu den „Interessen“ des Organismus als Ganzes. Da ihre unbegrenzte Expansion durch den Schädelraum beschränkt ist, geben genetische Hemmungen im richtigen Moment den Befehl zur Selbstzerstörung. Andererseits regenerieren Nervenzellen nicht; ihre enorme Zahl entspricht gewissermaßen dem genetischen Programm des Individuums.

Wichtig ist, dass die Anlage des Organismus im Embryo gerade mit der zerebralen Struktur beginnt, sodass sie im Embryogeneseprozess zugleich Mittel und Ziel ist. Auch hier zeigt sich die Produktivität des dynamischen Chaos: Anstelle einer strikten Organisation der Neuronen agiert eine Gruppe von Objekten mit „freiem Willen“ und „eigener Meinung“, wenn man anschauliche Analogien verwendet. Deshalb ist es sinnlos, im Gehirn einen „Diktator-Neuron“ oder Koordinator (die „Tante Emma“, im Jargon der Biologen) zu suchen. Im Funktionieren des Bewusstseins und seines „Steuerzentrums“ – des Gehirns – wirken beide Arten der Rückkopplung, wie es für selbstorganisierende Systeme typisch ist: Befehle verlaufen „von oben nach unten“ und „von unten nach oben“, das heißt, es findet eine ständige „Anpassung“ statt.

Was den Beginn des Bewusstseins betrifft, so bleibt vieles unklar. Wahrscheinlich gibt es keinen festen Ausgangspunkt, und produktiver sind wiederum die Prinzipien der Koevolution und der Selbstorganisation, nicht ein mechanischer Übergang. Am ehesten existiert eine Art „Plan“ des Bewusstseins; möglicherweise „bestimmt die Entwicklung des Gehirns die Beziehung des Individuums zur Umwelt noch bevor das Individuum in der Lage ist, sensorische Informationen über diese Umwelt aufzunehmen“. Zugleich benötigt die Gehirntätigkeit lebenslang eine kontinuierliche sensorische Ernährung. Experimentell wurde festgestellt, dass die Verringerung sensorischer Informationen bereits nach wenigen Stunden zu Halluzinationen und Wahnvorstellungen führt. (Dies ist eine Erklärung für die zerstörerische Wirkung von Drogen auf die Psyche – sie zapfen künstlich die Informationsreserven des Organismus an.) Zum Tode verurteilt sind Neugeborene, die zwar physiologisch ernährt werden, aber keine Information erhalten. Somit wirken im Funktionsmechanismus der Psyche die physiologische Aktivität des Gehirns und die von außen aufgenommene Information zusammen, die seine Organisation und Funktionen stützt.

Bedingung für das Funktionieren dynamischer Strukturen ist eine ständige Steigerung des Organisationsniveaus. Dieses wichtigste Merkmal der Selbstorganisation lässt sich sowohl auf ontogenetischer als auch auf phylogenetischer Ebene verfolgen.

In vielen Phänomenen sind biologische und soziale Wurzeln so eng miteinander verflochten, dass ihre Trennung nicht einmal im Stadium der Modellierung gerechtfertigt ist. Jedenfalls erlauben Forschungen zum Psychogeneseprozess folgende Feststellung (nach J. Delgado): Erst auf der Ebene des Bewusstseins begann die Evolution, sich selbst zu steuern; der Verstand ist einer der Rückkopplungsmechanismen zwischen Organismus und Umwelt; der Mensch wird sowohl durch Vererbung als auch durch Erziehung geformt.

Der evolutionäre Mechanismus zeigt sich sogar in den standardisierten Verhaltensweisen. Die meisten Formen des Verhaltens sind in gleichem Maße genetisch bestimmt wie die körperlichen Merkmale und treten auf der Ebene der Population zutage. In Fällen schneller Veränderungen der Umweltbedingungen können morphologische Merkmale kein Überleben sichern, da sie sich zu langsam verändern – der einzige Ausweg ist dann eine Änderung des Verhaltens. Doch der Mensch veränderte, indem er Macht über die Natur erlangte, nicht so sehr sein Verhalten in Übereinstimmung mit ihr, sondern vielmehr die Natur in Übereinstimmung mit seinen Vorstellungen. Die Folgen sind gleichermaßen verhängnisvoll für die Natur wie für die Psyche.

Moderne Forschungen zur Vererbung führen zu dem Schluss, dass die rasche, auf natürliche Weise erfolgende Vervollkommnung lebender Organismen nur durch eine solche Kombination von Rückkopplungsformen erklärt werden kann, die der Veränderung und Festigung erblicher Informationen einen zielgerichteten Charakter verleiht. Aus der Perspektive der Selbstorganisation erklärt sich auch die besondere Organisation des Bewusstseins, die sogenannte emergente Eigenschaften hervorbringt – unvorhersehbare Eigenschaften, die den einzelnen Elementen nicht eigen sind.

Die holotrope Bewusstseinsmodell

Ein bedeutender Fortschritt in dieser Richtung ist der Übergang von der klassischen, ihrem Wesen nach mechanistischen, Bewusstseinsmodell zum holotropen (von griech. holos — das Ganze). Während im klassischen Modell das Bewusstsein im Gehirn lokalisiert ist, wird es im holotropen Modell lediglich durch das Gehirn vermittelt: Das Gehirn erscheint als Teil eines umfassenden Systems, das ein Bewusstseinsfeld darstellt. Nach Ansicht von S. Grof ist dieses Feld unendlich. Jenseits des dreidimensionalen Raumes, der linearen Zeit und der klassischen Kausalität benötigt das Bewusstsein keinen traditionellen materiellen Substrat mehr. Kommunikation und Informationsaustausch sind nicht auf sensorische Kanäle und bekannte Energieformen beschränkt.

In der holotropen Konzeption des Bewusstseins umfasst die Psyche die gesamte Erfahrung der Evolution des Universums, und in diesem Sinne ist es berechtigt, von einem Leben nach dem Tod und vor der Geburt zu sprechen. Ebenso relativ sind die Begriffe psychische Gesundheit und Krankheit. Ist etwa Genialität eine Krankheit, die häufig mit Abweichungen von den allgemein anerkannten psychischen Normen einhergeht (Wrubel, Van Gogh, Goya, Paganini, Dostojewski, Newton, Pascal, Kepler – Persönlichkeiten mit höchster schöpferischer Produktivität)? Offensichtlich hängt Genialität mit „jenseitigen“, noch unerforschten Ressourcen des Bewusstseins zusammen. Bekanntlich wird das Gehirn nur zu etwa 3–20 % seiner Ressourcen genutzt. Der ungenutzte Teil – die sogenannten „schweigenden Neuronen“ – ist ein Potenzial, das auf die Zukunft angelegt ist.

In der Erforschung der Morphologie (Struktur) des Gehirns tritt eine Gesetzmäßigkeit der Natur deutlich hervor: die Asymmetrie. Trotz nahezu vollständiger anatomischer Identität besteht eine funktionale Asymmetrie der Gehirnhälften. Die linke, analytische Hemisphäre ist für logisches Denken verantwortlich. Sie ist rationaler, folgerichtiger, aktiver und steuert Sprache und motorisches System. Das Denken der rechten Hemisphäre ist stärker emotional geprägt, verbunden mit Intuition, Vorstellungskraft und Fantasie.

Zugleich sind die Aktivitäten der rechten und linken Hemisphäre eng miteinander verflochten, und der Versuch, eine dominierende Komponente zu isolieren, verrät mechanistische Gewohnheiten. Es ist festgestellt worden, dass die Hemisphären im Bedarfsfall (Verletzungen, Krankheiten, Überlastung) gewissermaßen ihre Funktionen austauschen. Die hartnäckige Einteilung des Denkens in zwei Typen ist ebenso künstlich und mechanistisch wie die Aufspaltung der Kultur in eine humanistische und eine wissenschaftliche. Die Unangemessenheit einer solchen Trennung ist ebenso offensichtlich wie die Absonderung von Logik und Intuition in der Arbeit eines Wissenschaftlers.

Das quantenmechanische Modell des Bewusstseins

In den letzten Jahren wendet sich die Wissenschaft zunehmend einem scheinbar „unwissenschaftlichen“ Bereich zu – der Parapsychologie, also der Erforschung übersinnlicher Effekte wie außersinnlicher Wahrnehmungen, Bioenergie und psychischer Energien, die sich nicht allein durch Sensationsgier erklären lassen. Während des Krieges wurde der „Kirlian-Effekt“ entdeckt, jedoch lange Zeit geheim gehalten: Ein Wissenschaftler aus Krasnodar konnte durch das Scannen der elektromagnetischen Strahlung des Menschen dessen „Aura“ auf Fotoplatten festhalten und daraus sowohl den physischen als auch den psychischen Zustand ableiten. Heute werden mit Hilfe der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) und der Magnetresonanztomographie Felder und Körper sichtbar, die in der Esoterik seit langem als „astral“ oder „ätherisch“ bezeichnet werden. Dies bestätigt, dass das Bewusstseinsfeld in gewissem Sinne eine primäre Formation darstellt, die den Baustoff und die Physiologie des Organismus bestimmt.

Mittlerweile ist auch eine solide theoretische Basis entstanden. Es werden Ideen formuliert, die vielleicht „verrückt genug“ sind, um wahr zu sein. Das Gehirn könnte entropiefrei denken, sofern es mit einer äußeren Quelle von Negentropie in Verbindung steht. Ž. I. Kobozov führt Argumente an, dass die biochemischen Prozesse im Gehirn hierarchisch mit einer fundamentalen Ebene verbunden sind, auf der ein extrem leichter, verdünnter „Gas“ wirkt, dessen Wechselwirkung mit dem Gehirn wellenförmiger und sogar vorauslaufender Natur ist. Die Konzentration solcher Wellen im Gehirn ist äußerst gering (10⁻¹⁴ – 10⁻¹⁷ cm³), sodass wir auch hier auf den „Vakuum“-Begriff stoßen. Das Wort „Gas“ ist eher ein Bild, ohne Bezug zu mechanistischen Modellen. Die russischen Forscher V. Nalimov und A. Lefèvre verknüpfen den physikalischen und den semantischen Vakuum, metrische und semantische Räume. Es wird sogar die Möglichkeit eines „universellen Bewusstseins“ diskutiert – genauer gesagt: des Universums als einheitliches Bewusstseinsfeld.

Wird Bewusstsein nicht streng an das Gehirn des Individuums gebunden, so erscheint es als Operator und Generator von Bedeutungen auf Grundlage probabilistischer, quantenmechanischer Gesetzmäßigkeiten. Das Bewusstsein nimmt nicht nur Objekte wahr, sondern auch Informationen, die im semantischen Vakuum des Universums codiert sind, und ist zudem selbst fähig, Einfluss auszuüben. Der physikalische Vakuumzustand besitzt Eigenschaften eines semantischen Raums. Als Zustand von Quantensystemen mit minimaler Energie erlaubt er die Existenz von Teilchen, die dem Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik in seiner klassischen Form nicht gehorchen. In diesem Fall ließe sich anstelle thermodynamischer „Zeitpfeile“ eine Synchronisation von Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft denken – ihr gleichzeitiges „Anwesendsein“ im Bewusstsein.

Die Voraussetzungen für ein quantenmechanisches Modell des Bewusstseins wurden bereits früh geschaffen. Niels Bohr sah die von ihm entwickelte quantenmechanische Komplementarität auch auf Denkprozesse anwendbar. Wenn wir versuchen, unsere eigenen Gedankenprozesse zu analysieren, unterbrechen wir sie (wir denken nicht über das Objekt selbst, sondern über unsere Gedanken darüber) – ein Einfluss, der vergleichbar ist mit dem Effekt eines Messinstruments auf die Teilchen eines Quantensystems. Bohr betonte zudem die Rolle kleinster Energiemengen, bei denen Quanteneffekte bereits spürbar sind.

Wählt man die Quanten­theorie der kontinuierlichen Messungen als Schlüssel, so lassen sich makromolekulare Strukturen des Gehirns, die die Funktion des Bewusstseins ausüben, als Messapparatur betrachten, die einem quantenmechanischen System ähnelt. Quantenmechanische Messung unterscheidet sich von der klassischen dadurch, dass stets berücksichtigt werden muss, welche Beobachtungen vorgenommen werden. Übermäßige Detailtiefe zerstört das Bild, weshalb sich durch die Verbindung psychologischer und quantenmechanischer Aspekte ein Modell eines eigentümlichen, hochleistungsfähigen „Rechners“ ergibt, das wir heute als Überbewusstsein bezeichnen. Dieses Überbewusstsein wirkt als „Problemlöser“, vergleichbar mit einem Computer. In diesem Sinne ist Bewusstwerden ein Sondieren des Überbewusstseins. Dabei entsteht eine Streuung der Lösungen, die vom Grad der Detaillierung abhängt; die optimale Lösung erfordert daher ein Bewusstsein auf dem besten Detailniveau.

Kreative Menschen wissen, dass man zur Findung neuer Ideen oder zum Erkennen flüchtiger Details oft gerade den Bewusstseinsgrad senken, sich umschalten und eine gewisse Unschärfe des Denkens zulassen muss. Gute Problemlöser verstehen es nicht nur, Probleme korrekt zu formulieren („Eingabedaten bereitzustellen“), sondern auch, die Wechselwirkung zwischen Bewusstsein und Überbewusstsein richtig einzustellen, sodass ein optimales Maß an Durchdringung erreicht wird. Ein bedeutender Zuwachs an schöpferischem Potenzial lässt sich etwa beim Kontakt mit Kunst feststellen.

Besonderes Interesse weckt die Frage, welches materielle Objekt die Funktion des „Problemlösers“ übernimmt. Es muss mikroskopisch sein und seine quantenhafte Natur entfalten. Nach vielen Kriterien drängt sich die DNA-Molekül geradezu auf, da sie speziell für die Speicherung von Information geschaffen ist. Es wäre nicht verwunderlich, wenn sie im Laufe der Evolution auch für eine sehr ähnliche Aufgabe genutzt wurde – die Verarbeitung von Information. Von besonderer Bedeutung ist daher die Entdeckung einer „Barriere“, die verhindert, dass Immunzellen in das Gehirn eindringen. Ohne diese Barriere würde das Immunsystem jede veränderte DNA-Struktur zerstören. Wenn der DNA-Molekül die Rolle eines „Problemlösers“ zukommt, dann übernimmt das von ihr erzeugte Protein als klassisches Objekt die Funktion eines Trägers der durch die DNA gewonnenen Lösung.

Die Weiterentwicklung dieser Hypothese macht es plausibel anzunehmen, dass DNA nicht nur die passive Rolle eines Informationsspeichers spielt, sondern diese Information auch verarbeitet. Falls dies zutrifft, eröffnet sich die Möglichkeit, gezielt zweckmäßige Veränderungen des Erbguts zu entwerfen. Wenn man zudem annimmt, dass Veränderungen der Erbinformation nicht allein durch zufällige Mutationen, sondern auch durch zielgerichtete Prozesse erfolgten, lassen sich die hohen Evolutionsgeschwindigkeiten erklären. Ein weiterer wichtiger Hinweis auf die Doppelfunktion der DNA ergibt sich daraus, dass die männlichen Hoden ebenfalls durch eine Immunbarriere geschützt sind – was die Möglichkeit des Vorhandenseins ungewöhnlicher DNA-Moleküle nahelegt (ähnlich der Immunbarriere im Gehirn). Die weiblichen Eierstöcke hingegen besitzen keine solche Barriere – sie sind auf Reproduktion, nicht auf Veränderung ausgelegt.

So erweist sich das Bewusstsein in den unterschiedlichsten Stadien und Erscheinungsformen als Prozess und Ergebnis der Selbstorganisation. Moderne Konzepte zeigen, wie bedingt die traditionelle Trennung von Geist und Materie ist: Der Geist steht nicht im Gegensatz zur Materie, sondern ist den nicht-räumlichen Strukturen immanent, also innerlich eigen, die in jenen Prozessen wirksam sind, in denen sich materielle Systeme selbst organisieren und entwickeln (E. Jantsch).

Das Unterbewusste und das Unbewusste in der Struktur des Bewusstseins

In der Erforschung des Bewusstseins nehmen seine tiefen Schichten – das Unterbewusste und das Unbewusste – einen wichtigen Platz ein. Sie werden in einer besonderen Richtung der Psychologie, der Psychoanalyse, untersucht. Ihre Methode beruht auf der Vorstellung, dass das Gedächtnis einer Kette gleicht, die man Stück für Stück herausziehen kann, sobald man an einem Glied (etwa Kindheitserinnerungen) ansetzt. Während in der klassischen Konzeption der Patient passiv ist und sich dem Willen und Handeln des Psychotherapeuten überlässt, ist er in der holotropen Auffassung gleichberechtigter Teilnehmer. In der Psychoanalyse wird das Bewusste nicht als das Wesen des Psychischen verstanden, sondern nur als eine seiner Eigenschaften, eine oberflächliche Schicht. Sigmund Freud teilte das Bewusstsein in das Ich (Vernunft) und das Es (Triebe) und verglich ihr Verhältnis mit dem von Reiter und Pferd. Er ging davon aus, dass die Kultur von Beginn an ein System von Verboten geschaffen hat, das bestimmte Instinkte (z. B. Aggression) zügelte und dadurch die Menschheit bewahrte. Doch der Widerstand gegen diese Verbote, das Bedürfnis, sie zu brechen, bleibt im Unterbewusstsein erhalten und äußert sich häufig in neurotischer Form. Den stärksten Instinkt sah Freud im sexuellen Trieb, bis hin zu Inzestwünschen. Das gesellschaftliche Leben führt zu deren Sublimierung – Verdrängung und Ersatz durch intensive Tätigkeit, vor allem bei kreativen Menschen. Selbst die Religion deutete Freud als Ergebnis menschlicher Hilflosigkeit und Ängste, als Ersatz für das Bedürfnis nach einem mächtigen Vater-Beschützer.

Vielleicht überschätzte Freud die Rolle des Libido (des sexuellen Instinkts), doch er entwickelte seine Methode des Psychoanalyse auf der Annahme, dass verdrängte, gefährliche und zerstörerische Impulse im Unterbewusstsein fortbestehen, den Menschen beunruhigen und Komplexe hervorrufen. Der einzige Ausweg besteht darin, sie zurückzulassen, aber unter Kontrolle (wie bei einem Studenten, der aus dem Hörsaal verwiesen wird, sich aber auch draußen nicht beruhigt – besser wäre es, mit ihm ins Gespräch zu kommen). Große Bedeutung misst die Psychoanalyse den Träumen bei, da „ihr Inhalt ein verzerrter Ersatz unbewusster Gedanken ist, und eben diese Verzerrung ein Werk der Abwehrkräfte des Ich, das im wachen Bewusstsein die verdrängten Wünsche des Unbewussten überhaupt nicht ins Bewusstsein treten lässt“. Verdrängt sein können psychische Traumata, Ängste, aggressive Impulse, die Freud Schritt für Schritt in der „Traumdeutung“ aufrollte.

Die Hervorhebung des Schlafes und der Träume ist nicht zufällig. Schlaf spielt eine immense koordinierende Rolle im energetischen und informationellen Gleichgewicht des Organismus. Die allgemeine Funktion der Träume besteht darin, Material hervorzubringen, das Defizite im psychischen System ersetzt und vor falschen Wegen warnt. Freuds Schüler C. G. Jung (1875–1961) sah den Traum als Gespräch des Unbewussten mit dem Bewusstsein, als Erscheinungsform des Unbewussten. Deshalb tritt das Unbewusste, das oft als Vorwissen wirkt, so häufig durch Träume in Erscheinung. In der modernen Praxis gibt es überzeugende Belege (bis hin zu Blut- und Urinanalysen), dass Träume Indikatoren nicht nur für die psychische, sondern auch für die physische Gesundheit sein können. Ein Traum von schmutzigem Wasser etwa wird als Signal einer Infektionskrankheit gedeutet. Unterbewusstsein und Unbewusstsein können eine außerordentlich produktive Rolle im schöpferischen Prozess spielen, da sie von der Last ständiger Sorgen, endloser Pläne, Termine und Gespräche befreit sind (daher auch Entdeckungen und „Visionen“ im Traum). Im Schlaf arbeitet die Psyche intensiv, „verdaut“ und verarbeitet die tagsüber aufgenommene Information und „lädt sich“ für den nächsten Tag neu auf. Deshalb heißt es: „Der Morgen ist klüger als der Abend.“ Menschen, die ihren Schlaf künstlich verkürzen, schaden sich ebenso wie notorische Langschläfer.

Freud analysierte die Psyche ausgehend von der Kindheit des Individuums, Jung hingegen wandte sich der Kindheit der Menschheit, der Urkultur und den Archetypen – den ursprünglichen, tief verwurzelten Bildern – des kollektiven Unbewussten zu. Wie Instinkte sind auch die Muster kollektiven Denkens angeboren und vererbt. Den Träumen maß Jung eine Schlüsselrolle bei, sah in ihnen nicht nur Ausdruck individueller Erfahrungen und Emotionen, sondern auch Bilder und Assoziationen, die den mythischen Vorstellungen und Ritualen der Urzeit gleichen, mit dem Unterschied, dass Träume psychische Gegebenheiten sind, die keiner bewussten Bearbeitung unterzogen wurden. Dieses historische unbewusste Gedächtnis verbindet das rationale Bewusstsein mit der Welt des „Urinstinkts“: Träume „entstehen aus einem Geist, der nicht ganz menschlich ist, sondern eher dem Atem der Natur gleicht“. So wie die Embryonalentwicklung die Vorgeschichte des Organismus wiederholt, entwickelt sich auch die Vernunft über prähistorische Stadien hinweg – das Bewusstsein wächst aus dem Unbewussten hervor und bewahrt es in sich.

In Weiterführung Freuds schrieb Jung, dass „die alten Dämonen und Götter keineswegs verschwunden sind, sondern nur neue Namen erhalten haben. Sie treiben den modernen Menschen vor sich her … mit Unruhe, undeutlichem Begreifen, psychischen Schwierigkeiten, unstillbarem Verlangen nach Medikamenten, Alkohol, Tabak, Nahrung und vor allem durch eine ungeheure Masse von Neurosen“ (heute würde man noch Drogen hinzufügen). Darum wurde das 20. Jahrhundert zur Quelle „ungehöriger psychischer Epidemien, die sich unter ideologischen Maskierungen verbreiten“. Der moderne Mensch „lebt nicht“, meinte Jung, sondern „funktioniert“ rational.

K. Lorenz schrieb über die Schattenseiten der Absonderung des „rationalen Elements“ im Denken: „Das abstrakte Denken verschaffte dem Menschen die Herrschaft über seine gesamte außerartliche Umwelt und entließ damit den innerartlichen Selektionsdruck von der Kette. In die ‚Akte‘ dieses Selektionsdrucks muss man wohl jene hypertrophe Grausamkeit eintragen, an der wir noch heute leiden. Indem es dem Menschen die Sprache schenkte, verlieh ihm das abstrakte Denken die Möglichkeit kultureller Entwicklung und der Weitergabe überindividueller Erfahrung, doch zog es so scharfe Veränderungen seiner Lebensbedingungen nach sich, dass die Anpassungsfähigkeit seiner Instinkte zusammenbrach. Es scheint, als müsse jeder Vorteil, den der Mensch durch das Denken gewinnt, im Prinzip mit einer gefährlichen Bürde bezahlt werden, die unvermeidlich folgt.“

Zum Vergleich führt Lorenz ein anschaulicheres Beispiel an: Dafür, dass der Mensch sich vom Vierfüßer zum Zweibeiner erhoben hat, zahlt er mit Ischias, Osteochondrose usw. Besonders zerstörerisch sei die kommerzielle Konkurrenz, die er mit den Kämpfen der Steinzeitmenschen vergleicht. Dennoch sah Lorenz im abstrakten Denken auch die Quelle jener vernünftigen Verantwortung des Menschen, auf die allein die Hoffnung gründet, den wachsenden Gefahren Herr zu werden. Damit berührt er erneut das Problem der Spaltung von Kultur und Zivilisation, der Folgen der Entfremdung des Menschen von der Natur und seinen natürlichen Wurzeln.

Interessante Beobachtungen über den Einfluss der Kultur auf Bewusstsein und Denken machte die Amerikanerin Karen Horney (1885–1952). Sie sah die Einseitigkeit von Psychologie und Psychoanalyse darin, dass meist die Psychologie der Männer als Forschungsobjekt dient. Im Wesentlichen sei auch die gesamte moderne Zivilisation männlich geprägt – mit tiefen biosozialen Wurzeln. Männer sind auf Suche, Eroberung und Umgestaltung der Umwelt programmiert, sie sind logischer, zugleich aber auch kriegerischer und zu gewaltsamen Problemlösungen geneigt. Die Funktion der Frauen hingegen liegt in der Bewahrung des Geschlechts, der Pflege des familiären Herdes, der Reproduktion und Erziehung der Nachkommen. Dies macht sie impulsiver, emotionaler und intuitiver. Die Unterschiede zwischen männlicher und weiblicher Psychologie illustriert eine Parabel: Sieht ein Mann in der Wüste auf einem Dünenkamm eine Truhe, denkt er: „Woher kommt sie hierher?“, während die Frau denkt: „Was mag wohl darin sein?“ Solche Unterschiede dürfen nicht vernachlässigt werden – weder in der individuellen Psychoanalyse noch in der Heilung der modernen Zivilisation, die sich immer weiter von ihren natürlichen Wurzeln entfernt, weibliche Männer und männliche Frauen hervorbringt und durch ihr Streben nach Erfolg, Überlegenheit und Macht den neurotischen Charakter nur verstärkt.

Einen weiteren Schritt in der Erforschung der verborgenen Schichten des Bewusstseins unternahm Jüngers Schüler Erich Fromm. Die grundlegenden Ergebnisse seiner beiden Vorgänger akzeptierend, widersprach er doch der Ansicht, Kultur sei ein „notwendiger Preis“ für das Überleben der Menschheit. Vielmehr hob er ihren produktiven Charakter hervor, ihre schöpferische Rolle bei der Selbstverwirklichung sowohl der Individuen als auch der Menschheit insgesamt. Wie K. Lorenz war Fromm Anhänger einer humanistischen Ethik, die Wahrheit, Gerechtigkeit und Freiheit als untrennbare Merkmale der menschlichen Natur versteht und für deren Bewahrung einen inneren Halt für unverzichtbar hält. In diesem Sinne hielt er auch „gläubige Atheisten“ für möglich – Menschen, die an sich selbst und an den Menschen als solchen glauben. Er betonte die zerstörerische Wirkung unnatürlicher Werte der modernen Gesellschaft, die Orientierungslosigkeit und das „Entfliehen vor der Freiheit“ des Menschen, der „haben“ dem „sein“ vorzieht. Damit entwickelte er die Idee von Karl Marx weiter, dass die Voraussetzung für die Befreiung von Illusionen über die eigene Lage nur in einer Gesellschaft erfüllt ist, in der es keine Notwendigkeit für Illusionen mehr gibt. Fromm leistete einen großen Beitrag zur Erforschung von Neurosen im Maßstab der gesamten Gesellschaft.

Künstliche Intelligenz als soziales Problem

Das Problem der künstlichen Intelligenz ist nicht nur technischer, sondern in noch höherem Maße philosophischer und sozialer Natur. Vor allem wird deutlich, wie relativ erneut die Unterschiede zwischen natürlicher und künstlicher Intelligenz sind, die noch vor kurzem als prinzipiell und unüberwindbar galten. Das Hauptargument gegen elektronische Intelligenz lautet, dass Computer Probleme durch systematisches Durchprobieren aller möglichen Lösungen bearbeiten und die Trägheit durch Rechengeschwindigkeit ausgleichen, während der Mensch nur aus wenigen am besten geeigneten Optionen wählt. Häufig erfolgt diese Wahl nicht analytisch, sondern intuitiv – der passende „Speicherblock“ wird im richtigen Moment aktiviert.

Doch die Zeit kam, in der selbst die Geschwindigkeit von Computern nicht mehr ausreichte, um alle Möglichkeiten zu prüfen – in der Meteorologie, Raumfahrt oder bei ökonomischen Berechnungen. Dann lernten die Menschen, Computer zu entwickeln, die nur die notwendigen Informationsblöcke aktivieren, wobei der Speicher praktisch unbegrenzt ist: Alle bekannten Informationen der Menschheit könnten in einem Computerhirn gespeichert werden, vergleichbar mit der Größe des menschlichen Gehirns. Heute sehen wir die geradezu fantastischen Möglichkeiten des Internets. Daraus folgt, dass nicht die Computer „schuld“ sind, sondern ihre Schöpfer. Ist es ein Mangel der „Maschine“, dass sie keine ethische Bewertung ihrer Handlungen vornimmt, kein soziales Lernen erfährt und nicht in gesellschaftliche Beziehungen eingebunden ist? Von wem nicht?

Personal Computer der neuesten Generation treten in Dialog mit ihrem Benutzer, erkennen dessen Denkweise und korrigieren sie sogar. Während frühere künstliche Intelligenz nur eine negative Rückkopplung besaß – also darauf eingestellt war, ein vorgegebenes Programm auszuführen – verfügen moderne Computer über positive Rückkopplung: Sie können nicht nur ihr Verhalten während der Arbeit anpassen, sondern auch das Programm selbst an die sich ändernde Situation anpassen. Das eindrucksvollste Beispiel dafür ist der historische Sieg eines Schachcomputers über den Weltmeister Garri Kasparow. Im ersten Duell konnte der Champion „Deep Blue“ durch unvollständig logische, aber innerhalb des akzeptierten Risikos gelegene Züge überlisten. Die modifizierte Version „Deepest Blue“ spielte dieselbe „böse“ Strategie gegen einen Menschen, der ihm in der Geschwindigkeit der Berechnung unvorhergesehener Situationen um mehrere Größenordnungen unterlegen war und im Zeitnot verlor.

Kasparows Tränen spiegelten nicht nur persönliche Niederlage und Kränkung, sondern auch die verlorenen Illusionen der Menschheit über ihre intellektuelle Überlegenheit wider. Kein Mensch würde über seine Niederlage gegen einen Bagger weinen – im Gegenteil, er ist stolz auf die von seinem Verstand geschaffenen technischen Hilfsmittel. Aber im Intellekt zu verlieren! Andererseits könnten Forschungen zur künstlichen Intelligenz helfen, das Potenzial der Menschheit besser zu nutzen. Vielleicht werden wir Nuancen mehr schätzen, die „an Bedeutung dem Leben des Menschen nicht nachstehen und ihm menschlichen Sinn verleihen“ (A. Camus).

In der modernen Wissenschaft gibt es kein Gesetz, das prinzipielle Grenzen für die Fähigkeiten künstlicher Intelligenz setzt, vergleichbar mit der Unmöglichkeit des Perpetuum Mobile. Der Versuch, die verlorenen Positionen des Menschen zurückzugewinnen, spiegelt sich in der Annahme, dass menschliche Emotionalität einen Vorteil gegenüber gefühllosen Maschinen bringen könne. Eine solche Situation beschreibt S. Lem in der Erzählung „Die Ermittlung“: Der Astrogator Pirke wird zum Kapitän eines Raumschiffs, dessen Besatzung teilweise aus Robotern besteht, die äußerlich nicht von Menschen zu unterscheiden sind. Da diese nach Asimovs „erstem Robotergesetz“ programmiert sind, das es verbietet, einem Menschen Schaden zuzufügen, fällt es Pirke extrem schwer, zu beurteilen, ob der Einsatz der Roboter bedenkenlos möglich ist, die Überlastung, Druck, Temperaturen, Gifte, Strahlung aushalten. Nur in einer Extremsituation handeln die Roboter „überkorrekt“, was Pirke zwingt, die Kontrolle selbst zu übernehmen und das Schiff samt Besatzung zu retten. Solche Szenen kennt man aus Science-Fiction.

Parallel zu diesen anthropomorphen Szenarien beurteilen auch die wissenschaftlich-fantastische Literatur und futuristische Studien die Zukunft des Menschen in einer elektronischen Welt eher pessimistisch. Es geht nicht nur um Lems „Waschmaschinentragödie“, bei der auf einem galaktischen Kongress unter den für Menschen modifizierten Waschmaschinen kein einziger normaler Mensch zu finden war, oder seinen „Sandwich-Menschen“ (Rennfahrer, nach vielen Operationen kaum noch wiederzuerkennen), nicht nur um Bradburys düstere Utopien „The Veldt“ oder „Fahrenheit 451“ (Kinder lassen Raubtiere aus dem Fernseher auf ihre Eltern los, Feuerwehrleute verbrennen Bücher) und nicht nur um Aufstände von Cyborgs, für die der schwache Mensch nur ein lästiges Hindernis ist.

Die eigentliche Bedrohung liegt nicht in der futuristischen Fantasie, sondern in der realen Gegenwart: Ohne irgendeine kybernetische Rebellion werden wir zu Sklaven unserer eigenen intelligenten Schöpfungen. Die Faszination für sie erinnert an Drogenabhängigkeit – es gibt bereits Kliniken für Computersüchtige. Zuerst verlernten Menschen das Rechnen, da sie auf die Elektronik vertrauten; nun wollen sie nicht einmal mehr denken. Liebe wird durch virtuellen Sex ersetzt, Elterngefühle durch elektronische Spielzeuge vermittelt, deren Pflege reale Fürsorge ersetzt, was eine Welle familiärer Tragödien und massiver psychischer Störungen auslöst. Natürlich könnte man die Wissenschaft dafür verantwortlich machen, nur um jemand anderem die Schuld zu geben. Seit der Antike ist die Geschichte überliefert, wie der Besitzer, verzweifelt über die intellektuelle Überlegenheit seines Sklaven, des berühmten Philosophen Diogenes, diesen verkaufte. Als neugierige Besucher des Sklavenmarktes Diogenes fragten, was er hier tue, antwortete er: „Ich suche mir einen neuen Herrn.“ Wer wird schuld sein, wenn wir uns in der Rolle eines eitlen, nutzlosen Herrn gegenüber neuen Computer-Generationen wiederfinden?