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http://home.t-online.de/home/gerald.plewa/weltraum/fermigra.htm
Eine Reihe von Erkenntnissen aus jüngster Zeit hat die Diskussion um außerirdische Intelligenz erneut angefacht.
So konnten Astronomen nach langer erfolgloser Suche nun bestätigen, dass es auch außerhalb unseres Sonnensystems Planeten gibt:
Mit ausgefeilten Messverfahren wurde in den letzten fünf Jahren bei mehr als drei Dutzend sonnenähnlichen Sternen nachgewiesen, dass sie von Himmelskörpern umkreist werden, deren Masse ungefähr derjenigen des Jupiters vergleichbar ist. Extrasolare Planeten von der Masse der Erde lassen sich mit dieser Methode zwar noch nicht aufspüren; doch sollten kleinere Planeten
mindestens ebenso häufig sein wie große. Und weil nach unserem bisherigen Verständnis die Oberflächen von Planeten für die Entstehung und Entwicklung von Leben unabdingbar sind, unterstützen die astronomischen Befunde die weit verbreitete Annahme, dass Leben vielerorts im Universum anzutreffen sei.
Weitere Unterstützung erhält diese These durch neuere Einblicke in die Entwicklungsgeschichte des Lebens auf der Erde: Im Jahre 1993 berichtete J. William Schopf von der Universität von Kalifornien in Los Angeles, dass er in 3,5 Milliarden Jahre altem Sedimentgestein aus West Australien fossile Bakterien gefunden hatte. Weil diese Organismen bereits recht komplex ausgestaltet waren, ist der Beginn der biologischen Evolution auf die Zeit vor etwa vier Milliarden Jahren anzusetzen. Die Erde selbst ist aber erst knapp 4,6 Milliarden Jahre alt und bot in den ersten 500 Millionen Jahren wegen des Dauerbeschusses von Gesteins - und Eisbrocken aus dem noch jungen Sonnensystem keine lebensfreundlichen Bedingungen. Als dieses Bombardement nachließ, scheint die Natur die Chance sofort ergriffen zu haben - dem Schritt zum Leben stehen offenbar keine großen Hürden im Weg.
Der Biochemiker und Nobelpreisträger Christian de Duve geht sogar so weit zu folgern: „Leben entsteht geradezu zwangsläufig ... immer dann, wenn die physikalischen Bedingungen ähnlich jenen sind, die vor etwa vier Milliarden Jahren auf unserem Planeten herrschten." So gesehen sollte es in unserer Galaxis von Lebewesen nur so wimmeln.
Aber können wir daraus schließen, dass es massenhaft hoch entwickelte Zivilisationen gibt? Oft hört man das Argument,
die Prinzipien der biologischen Evolution würden quasi automatisch für eine Fortentwicklung der anfänglich primitiven Lebensformen hin zu Intelligenz und Technologie sorgen. Aber dies muss nicht notwendigerweise so sein. Die Zweifel daran formulierte der Kernphysiker Enrico Fermi 1950 so: Wenn es überall Außerirdische gibt, wo sind sie dann? Sollten wir ihre Gegenwart nicht zweifelsfrei erkennen können?
Jede Diskussion dieses so genannten Fermi - Paradoxons muss zwei Fakten berücksichten:
> Alle Projekte zur Suche nach künstlichen Radiosignalen, die auf extraterrestrische Intelligenzen hinweisen würden, blieben bislang erfolglos.
> Es gibt keinen Beleg dafür, dass jemals Außerirdische die Erde besucht hätten.
Die Möglichkeit, mit radioastronomischen Methoden nach kosmischen Nachbarn zu suchen, diskutierten als erste ernsthaft die Physiker Giuseppe Cocconi und Philip Mornson in einem Artikel, der 1959 in der Zeitschrift „Nature" erschien. Im Jahr darauf begann eine Arbeitsgruppe am National Radio Astronomy Observatory in Green Bank (West Virginia) unter der Leitung von Frank D. Drake damit, die Radiosignale zweier naher Sterne nach künstlichen Signaturen abzusuchen. Diesem Projekt, genannt Ozma, folgte später eine Viel
zahl weiterer Seti-Programme (nach englisch search for extraterrestrial intelligence). Derzeit führen Forscher sowohl aufwendige Durchmusterungen des gesamten Himmels als auch gezielte Beobachtungen Hunderter ausgewählter Sterne durch (siehe „Denkt dort draußen jemand?", SdW Spezial: Intelligenz, S. 96). Doch trotz aller Anstrengungen konnte bislang kein Signal von Außerirdischen gefunden weiden.
Allerdings steht Seti nach wie vor erst am Anfang, und auf Grund der bisherigen negativen Ergebnisse lassen sich außerirdische Zivilisationen keineswegs ausschließen. Denn die bisherigen Messungen decken nur einen kleinen Bruchteil des gesamten zu untersuchenden „Parameterraumes" ab, den die Größen Zielobjekt, Radiofrequenz, Antennenleistung und zeitliche Abdeckung aufspannen.
Immerhin lassen sich anhand des bisherigen Datenmaterials interessante Grenzen dafür setzen, wie häufig Zivilisationen im Universum vorkommen können, die über funktechnische Fähigkeiten verfügen.
Das Fermi - Paradoxon tritt auf, sobald man einige der Voraussetzungen untersucht, die den Seti - Programmen zu Grunde liegen, insbesondere, was die Gesamtzahl von Zivilisationen - untergegangenen wie noch bestehenden - angeht. Einer der derzeit führenden Spezialisten auf diesem Gebiet, Paul Horowitz von der Harvard - Universität in Cambridge (Massachusetts), vermutet, dass innerhalb einer Entfernung von 1000 Lichtjahren von der Erde - in diesem Volumen gibt es etwa eine Million sonnenähnliche
Sterne - wenigstens eine Zivilisation existiert, die sich durch Radiosignale verraten müsste. Die gesamte Galaxis sollte dann rund 1000 solcher Zivilisationen beherbergen.
Dies ist eine recht große Zahl, und wenn diese Kulturen eine im Vergleich zum Alter des Milchstraßensystems kurze Lebensdauer haben, müssen es noch viel mehr gewesen sein, die bereits untergegangen sind. Statistisch betrachtet ist die Anzahl der Zivilisationen zu einer bestimmten Zeit gleich ihrer Entstehungsrate mal ihrer mittleren Lebensdauer. Die Erstere wiederum lässt sich abschätzen als
Gesamtzahl der jemals vorhandenen Zivilisationen geteilt durch das Alter der Galaxis, das etwa 12 Milliarden Jahre beträgt. Falls zum Beispiel die Entstehungsrate konstant ist und die Lebensdauer im Mittel 1000 Jahre beträgt, dann müsste es seit der Bildung der Galaxis insgesamt etwa 12 Milliarden technologisch hoch entwickelte Zivilisationen gegeben haben, damit heute tausend von ihnen existieren. Andere plausible Annahmen über die Entstehungsrate und die Lebenserwartung führen ebenfalls zu sehr großen Werten für die Gesamtzahl. Dies macht das Fermi Paradoxon so delikat: Sollte wirklich keine einzige dieser Milliarden Zivilisationen einen für uns erkennbaren Existenzbeweis hinterlassen haben?
Dieses Problem diskutierten erstmals der Astronom Michael H. Hart und der Ingenieur David Viewing im Jahre 1975 unabhängig voneinander. Seitdem haben weitere Forscher die Überlegungen präzisiert. Alle nahmen als Ausgangspunkt, dass es für irdische Besuche von Aliens keinen stichhaltigen Beweis gibt. Aber selbst, wenn man den Berichten über Ufos Glauben schenkte, so können wir doch gewiss sein, dass Außerirdische niemals versucht haben, die Erde zu kolonisieren. Denn dies hätte die Evolution des Menschen vorzeitig beendet, und es gäbe uns nicht.
Um dieses Faktum mit der Annahme einer großen Häufigkeit von Zivilisationen in der Galaxis in Einklang zu brin gen, muss eine der vier folgenden Erklärungen gelten:
> Interstellare Raumfahrt ist technisch nicht möglich;
> interstellare Raumfahrt ist zwar technisch möglich, aber die Außerirdischen nutzen sie nicht;
> Außerirdische bereisen zwar die Galaxis, sind aber bisher nicht bei uns erschienen;
> Außerirdische waren oder sind in der Nähe der Erde, wollen aber nicht mit uns in Kontakt treten.
Wenn wir jede dieser vier Möglichkeiten ausschließen können, dann müssten wir uns mit dem Gedanken vertraut machen, die am weitesten fortgeschrittene Zivilisation in der Galaxis zu sein.
Die erste Möglichkeit können wir eindeutig widerlegen. Es gibt kein Naturgesetz oder technisches Hindernis, das interstellare Raumfahrt verbieten würde. Bereits in der frühen Phase der Raumfahrt, in der wir uns befinden, haben die Ingenieure Antriebsmechanismen entworfen, mit denen sich 10 bis 20 Prozent der Lichtgeschwindigkeit erreichen lassen.
Die Reise zu benachbarten Sternen wäre damit eine Sache von wenigen Jahrzehnten (siehe „Aufbruch zu den Sternen" von S. D. Leifer, SdW 8/99, S. 90).
Aus demselben Grund ist die dritte Möglichkeit genauso problematisch. Jede Zivilisation, die über eine fortgeschrittene Raumfahrttechnologie verfügt, könnte innerhalb
Eine Reihe von Erkenntnissen aus jüngster Zeit hat die Diskussion um außerirdische Intelligenz erneut angefacht.
So konnten Astronomen nach langer erfolgloser Suche nun bestätigen, dass es auch außerhalb unseres Sonnensystems Planeten gibt:
Mit ausgefeilten Messverfahren wurde in den letzten fünf Jahren bei mehr als drei Dutzend sonnenähnlichen Sternen nachgewiesen, dass sie von Himmelskörpern umkreist werden, deren Masse ungefähr derjenigen des Jupiters vergleichbar ist. Extrasolare Planeten von der Masse der Erde lassen sich mit dieser Methode zwar noch nicht aufspüren; doch sollten kleinere Planeten
mindestens ebenso häufig sein wie große. Und weil nach unserem bisherigen Verständnis die Oberflächen von Planeten für die Entstehung und Entwicklung von Leben unabdingbar sind, unterstützen die astronomischen Befunde die weit verbreitete Annahme, dass Leben vielerorts im Universum anzutreffen sei.
Weitere Unterstützung erhält diese These durch neuere Einblicke in die Entwicklungsgeschichte des Lebens auf der Erde: Im Jahre 1993 berichtete J. William Schopf von der Universität von Kalifornien in Los Angeles, dass er in 3,5 Milliarden Jahre altem Sedimentgestein aus West Australien fossile Bakterien gefunden hatte. Weil diese Organismen bereits recht komplex ausgestaltet waren, ist der Beginn der biologischen Evolution auf die Zeit vor etwa vier Milliarden Jahren anzusetzen. Die Erde selbst ist aber erst knapp 4,6 Milliarden Jahre alt und bot in den ersten 500 Millionen Jahren wegen des Dauerbeschusses von Gesteins - und Eisbrocken aus dem noch jungen Sonnensystem keine lebensfreundlichen Bedingungen. Als dieses Bombardement nachließ, scheint die Natur die Chance sofort ergriffen zu haben - dem Schritt zum Leben stehen offenbar keine großen Hürden im Weg.
Der Biochemiker und Nobelpreisträger Christian de Duve geht sogar so weit zu folgern: „Leben entsteht geradezu zwangsläufig ... immer dann, wenn die physikalischen Bedingungen ähnlich jenen sind, die vor etwa vier Milliarden Jahren auf unserem Planeten herrschten." So gesehen sollte es in unserer Galaxis von Lebewesen nur so wimmeln.
Aber können wir daraus schließen, dass es massenhaft hoch entwickelte Zivilisationen gibt? Oft hört man das Argument,
die Prinzipien der biologischen Evolution würden quasi automatisch für eine Fortentwicklung der anfänglich primitiven Lebensformen hin zu Intelligenz und Technologie sorgen. Aber dies muss nicht notwendigerweise so sein. Die Zweifel daran formulierte der Kernphysiker Enrico Fermi 1950 so: Wenn es überall Außerirdische gibt, wo sind sie dann? Sollten wir ihre Gegenwart nicht zweifelsfrei erkennen können?
Jede Diskussion dieses so genannten Fermi - Paradoxons muss zwei Fakten berücksichten:
> Alle Projekte zur Suche nach künstlichen Radiosignalen, die auf extraterrestrische Intelligenzen hinweisen würden, blieben bislang erfolglos.
> Es gibt keinen Beleg dafür, dass jemals Außerirdische die Erde besucht hätten.
Die Möglichkeit, mit radioastronomischen Methoden nach kosmischen Nachbarn zu suchen, diskutierten als erste ernsthaft die Physiker Giuseppe Cocconi und Philip Mornson in einem Artikel, der 1959 in der Zeitschrift „Nature" erschien. Im Jahr darauf begann eine Arbeitsgruppe am National Radio Astronomy Observatory in Green Bank (West Virginia) unter der Leitung von Frank D. Drake damit, die Radiosignale zweier naher Sterne nach künstlichen Signaturen abzusuchen. Diesem Projekt, genannt Ozma, folgte später eine Viel
zahl weiterer Seti-Programme (nach englisch search for extraterrestrial intelligence). Derzeit führen Forscher sowohl aufwendige Durchmusterungen des gesamten Himmels als auch gezielte Beobachtungen Hunderter ausgewählter Sterne durch (siehe „Denkt dort draußen jemand?", SdW Spezial: Intelligenz, S. 96). Doch trotz aller Anstrengungen konnte bislang kein Signal von Außerirdischen gefunden weiden.
Allerdings steht Seti nach wie vor erst am Anfang, und auf Grund der bisherigen negativen Ergebnisse lassen sich außerirdische Zivilisationen keineswegs ausschließen. Denn die bisherigen Messungen decken nur einen kleinen Bruchteil des gesamten zu untersuchenden „Parameterraumes" ab, den die Größen Zielobjekt, Radiofrequenz, Antennenleistung und zeitliche Abdeckung aufspannen.
Immerhin lassen sich anhand des bisherigen Datenmaterials interessante Grenzen dafür setzen, wie häufig Zivilisationen im Universum vorkommen können, die über funktechnische Fähigkeiten verfügen.
Das Fermi - Paradoxon tritt auf, sobald man einige der Voraussetzungen untersucht, die den Seti - Programmen zu Grunde liegen, insbesondere, was die Gesamtzahl von Zivilisationen - untergegangenen wie noch bestehenden - angeht. Einer der derzeit führenden Spezialisten auf diesem Gebiet, Paul Horowitz von der Harvard - Universität in Cambridge (Massachusetts), vermutet, dass innerhalb einer Entfernung von 1000 Lichtjahren von der Erde - in diesem Volumen gibt es etwa eine Million sonnenähnliche
Sterne - wenigstens eine Zivilisation existiert, die sich durch Radiosignale verraten müsste. Die gesamte Galaxis sollte dann rund 1000 solcher Zivilisationen beherbergen.
Dies ist eine recht große Zahl, und wenn diese Kulturen eine im Vergleich zum Alter des Milchstraßensystems kurze Lebensdauer haben, müssen es noch viel mehr gewesen sein, die bereits untergegangen sind. Statistisch betrachtet ist die Anzahl der Zivilisationen zu einer bestimmten Zeit gleich ihrer Entstehungsrate mal ihrer mittleren Lebensdauer. Die Erstere wiederum lässt sich abschätzen als
Gesamtzahl der jemals vorhandenen Zivilisationen geteilt durch das Alter der Galaxis, das etwa 12 Milliarden Jahre beträgt. Falls zum Beispiel die Entstehungsrate konstant ist und die Lebensdauer im Mittel 1000 Jahre beträgt, dann müsste es seit der Bildung der Galaxis insgesamt etwa 12 Milliarden technologisch hoch entwickelte Zivilisationen gegeben haben, damit heute tausend von ihnen existieren. Andere plausible Annahmen über die Entstehungsrate und die Lebenserwartung führen ebenfalls zu sehr großen Werten für die Gesamtzahl. Dies macht das Fermi Paradoxon so delikat: Sollte wirklich keine einzige dieser Milliarden Zivilisationen einen für uns erkennbaren Existenzbeweis hinterlassen haben?
Dieses Problem diskutierten erstmals der Astronom Michael H. Hart und der Ingenieur David Viewing im Jahre 1975 unabhängig voneinander. Seitdem haben weitere Forscher die Überlegungen präzisiert. Alle nahmen als Ausgangspunkt, dass es für irdische Besuche von Aliens keinen stichhaltigen Beweis gibt. Aber selbst, wenn man den Berichten über Ufos Glauben schenkte, so können wir doch gewiss sein, dass Außerirdische niemals versucht haben, die Erde zu kolonisieren. Denn dies hätte die Evolution des Menschen vorzeitig beendet, und es gäbe uns nicht.
Um dieses Faktum mit der Annahme einer großen Häufigkeit von Zivilisationen in der Galaxis in Einklang zu brin gen, muss eine der vier folgenden Erklärungen gelten:
> Interstellare Raumfahrt ist technisch nicht möglich;
> interstellare Raumfahrt ist zwar technisch möglich, aber die Außerirdischen nutzen sie nicht;
> Außerirdische bereisen zwar die Galaxis, sind aber bisher nicht bei uns erschienen;
> Außerirdische waren oder sind in der Nähe der Erde, wollen aber nicht mit uns in Kontakt treten.
Wenn wir jede dieser vier Möglichkeiten ausschließen können, dann müssten wir uns mit dem Gedanken vertraut machen, die am weitesten fortgeschrittene Zivilisation in der Galaxis zu sein.
Die erste Möglichkeit können wir eindeutig widerlegen. Es gibt kein Naturgesetz oder technisches Hindernis, das interstellare Raumfahrt verbieten würde. Bereits in der frühen Phase der Raumfahrt, in der wir uns befinden, haben die Ingenieure Antriebsmechanismen entworfen, mit denen sich 10 bis 20 Prozent der Lichtgeschwindigkeit erreichen lassen.
Die Reise zu benachbarten Sternen wäre damit eine Sache von wenigen Jahrzehnten (siehe „Aufbruch zu den Sternen" von S. D. Leifer, SdW 8/99, S. 90).
Aus demselben Grund ist die dritte Möglichkeit genauso problematisch. Jede Zivilisation, die über eine fortgeschrittene Raumfahrttechnologie verfügt, könnte innerhalb