Physiker : die zukuft ist doch vorausbestimmt :)
30.01.2005 um 16:35hier ein interssanter Auszug aus dem aktuellen PM heft :
Viele Menschen haben das Gefühl, dass ein verborgenes Schicksal unser Leben regiert. Jetzt bestätigen Physiker und Hirnforscher diese Vermutung. Sie sagen: Die Zukunft steht ebenso fest wie die Vergangenheit! Können wir sie dann auch vorhersehen?
Viele Menschen haben das Gefühl, dass ein verborgenes Schicksal unser Leben regiert. Jetzt bestätigen Physiker und Hirnforscher diese Vermutung. Sie sagen: Die Zukunft steht ebenso fest wie die Vergangenheit! Können wir sie dann auch vorhersehen?
Mehr als 6000 Kilometer reiste die Schweizerin Simonne Pianto, um in ihre eigene Zukunft zu schauen. Im südindischen Städtchen Calicut traf sie im Frühjahr 2001 einen Kundigen, der über eine geheimnisvolle Sammlung von beschrifteten Palmblättern verfügte – alle angeblich 5000 Jahre alt. Auf den Palmblättern, so heißt es, stehen die Schicksale aller Menschen geschrieben; in einer verschnörkelten altindischen Sprache, die heute nur wenigen zugänglich ist.
Stapelweise durchsuchte der Palmblattleser die alten Aufzeichnungen, dann schließlich hatte er dasjenige Blatt gefunden, das Auskunft über die Schweizerin gab: Lebensdaten ihres Vaters las er ihr vor, Name und Alter der Mutter, Pläne des Vaters für die nahe Zukunft, von der die Tochter noch nichts wusste, und ihre eigene Lebensgeschichte mit allen Ausbildungen und genauen Jahreszahlen. Sogar eine aktuelle Erkrankung der Mutter erkannte der Kundige aus den alten Notizen.
Mit Besorgnis vernahm die Reisende, dass ihr lebenslange Geldprobleme bevorstehen; mit gemischten Gefühlen hörte sie ihr eigenes Todesjahr. Beruhigend aber war die Auskunft, dass sie alles im Leben erreichen würde, was ihr wichtig sei. Mit leichtem Schaudern und einem völlig neuen Blick auf die Welt verließ sie den Wahrsager.
Konnte es wirklich sein, dass auf diesen alten Blättern ihr Schicksal beschrieben ist? Steht die Zukunft Jahrtausende im Voraus bereits fest? Ist jeder einzelne Schritt, den wir tun, vorbestimmt – jeder Gedanke, der uns anfliegt, jedes Gefühl, das uns durchweht? Und wenn ja: Über welche geheimnisvollen Kanäle waren die Palmblattschreiber einst an diese Information gelangt? Oder handelte es sich bei der ganzen Veranstaltung nur um ein besonders geschicktes Betrugsmanöver?
Ähnliche Fragen dürften die Menschen schon vor Jahrtausenden bewegt haben – seit sie versuchen, in die Zukunft zu schauen. Die Griechen etwa lasen in den Eingeweiden von frisch geschlachteten Tieren (Hieroskopie) oder deuteten Träume, um Hinweise auf den Willen der Götter und das bevorstehende Schicksal zu bekommen. Alle Naturereignisse galten als Vorzeichen: Regen oder Donner, tierische oder menschliche Fehlbildungen, unerwartete Begegnungen, der Flug der Vögel, das unerwartete Jaulen der Hunde, seltsame Geräusche – alles konnte ein gutes oder ein schlechtes Omen sein.
An heiligen Stätten betätigten sich Priester und Propheten als Sprachrohre des Himmels. Bekannt ist das Orakel von Delphi, das im 7. und 6. Jahrhundert v. Chr. einen beträchtlichen religiösen und politischen Einfluss erlangte. Noch heute kennen wir die Geschichte von Ödipus, dem das Orakel prophezeite, er werde seinen Vater töten und seine Mutter heiraten. Die Mutter versuchte, das Schicksal abzuwenden – und verhalf erst dadurch der Weissagung zur Realität.
An ein unentrinnbares Schicksal glauben viele Menschen auch heutzutage. Auch wenn sie selten darüber reden, sind sie dennoch überzeugt, dass ihnen ein bestimmter Weg vorgezeichnet ist. Schon die Tatsache, mit welcher Intensität Horoskope gelesen werden, zeigt die Verbreitung des Schicksalsglaubens – denn nur wenn unser Schicksal vorherbestimmt ist, können die Sterne es auch anzeigen.
Doch hinter der Frage, welchen Weg uns das Schicksal weist, stecken eigentlich zwei: die Frage nach der Vorherbestimmung und die nach der Vorhersagbarkeit. Steht die Zukunft bereits fest? Und wenn ja, können wir sie dann kennen?
Zumindest auf die erste Frage geben die Physiker eine überraschend eindeutige Antwort: Natürlich steht die Zukunft fest! Nach der klassischen New-ton’schen Physik und nach der Einstein’schen Relativitätstheorie ist das Weltall deterministisch: Aus einem bestimmten Ausgangszustand folgt zwangsläufig ein bestimmter Folgezustand. Ohne Möglichkeit zur Ab-weichung folgt so ein Zu-stand auf den nächsten, die Kette der Folgen kann bis ins Unendliche fortgeschrieben werden. Das bedeutet: Jeder Gedanke, jeder Windhauch und jedes fallende Blatt ist seit dem Augenblick des Urknalls vorherbestimmt.
Bereits im achtzehnten Jahrhundert war der französische Mathematiker und Astronom Pierre Simon de Laplace (1749 – 1827) so fasziniert von den Konsequenzen des Determinismus, dass er den »Laplace’schen Dämon« erfand. Das ist ein gedachtes Wesen von unvorstellbarer Intelligenz, das zu einem bestimmten Moment den Zustand der physischen Welt vollkommen kennt – heute würden wir sagen: die Lage und Geschwindigkeit aller Atome, Moleküle und Elementarteilen. Deshalb, so folgerte Laplace, kann dieser Dämon den Lauf der Welt bis in alle Ewigkeiten einfach aus den physikalischen Gesetzen vorherberechnen, auch das Verhalten jedes Menschen. Selbst die Schöpfungen der größten Genies vermag er als zwangsläufige Folge der Ausgangsbedingungen vorherzusagen – so, wie wir heute den Lauf der Gestirne auf Jahrhunderte im Voraus berechnen können. Dass dieser Dämon nicht existiert, spielt aus der Sicht von Laplace keine Rolle: Allein die Tatsache, dass er existieren könnte, beweist, dass die Zukunft bis ins Letzte festgeschrieben ist.
Die Antwort auf die zweite Frage, ob wir die Zukunft vorhersagen können, wenn sie schon feststeht, ist nicht so einfach. Auf dem Weg zur praktischen Verwirklichung des Laplace’schen Dämons sind die Fortschritte bisher gering: Zwar haben die Menschen in den letzten 20 Jahren eine unvorstellbare Computerpower angehäuft, aber alle bisher produzierten Rechner zusammen würden nicht einmal reichen, um das Schicksal einer Kaffeetasse für ein paar Minuten vorherzusagen. Allein die Beschreibung ihrer Atome, auf normales Schreibmaschinenpapier gedruckt, würde einen Stapel hervorbringen, der weit über die Grenzen unseres Sonnensystems hinausreicht. Aus diesen Daten die Zukunft der Tasse zu berechnen übersteigt die Rechenkapazität aller Computer um ein Milliardenfaches.
Eine zweite Schwierigkeit kommt hinzu: Will man das Schicksal der Kaffeetasse errechnen, so reicht es nicht, nur ihre eigenen Atome zu berücksichtigen; man muss das ganze Universum in die Berechnungen einbeziehen, da sich alle Teile gegenseitig beeinflussen. Erst wenn man den Ausgangszustand der ganzen Welt gleichzeitig berücksichtigt, kann man mit der Berechnung der Zukunft beginnen.
Eine andere prinzipielle Hürde ist die Quantenmechanik, die zu Beginn des 20. Jahrhunderts entdeckt wurde. Seit dieser Zeit wissen wir, dass eine Grundvoraussetzung der deterministischen Weltsicht von Laplace falsch war: Wir können den Ort und die Geschwindigkeit eines Teilchens nie gleichzeitig bestimmen. Wenn wir aber die Anfangsbedingungen nicht genau kennen, sind alle Berechnungen der Folgezustände hinfällig – sollte man jedenfalls meinen.
In der Quantenmechanik wird jedes materielle Teilchen zugleich als Welle be-schrieben. Die Physiker nutzen dafür die so genannte Wellenfunktion: Das Teilchen »verschmiert« über einen bestimmten Raumbereich und kann so seltsame Dinge tun wie durch zwei dicht benachbarte Öffnungen gleichzeitig hindurchfliegen. (Genau das beobachtet man in Experimenten!) Mit der Wellenfunktion lassen sich die Eigenschaften der Teilchen vollständig beschreiben, und aus ihr kann man auch die Wahrscheinlichkeit berechnen, das Teilchen an einem bestimmten Ort wiederzufinden.
So zeigt sich, dass die Quantenmechanik die Vorhersagbarkeit der Zukunft doch nicht ein für allemal begraben hat: Denn die Wellenfunktionen der Quantenmechanik sind deterministisch. Kennen wir die Wellenfunktion eines Teilchens zu einem Zeitpunkt, können wir seine Wellenfunktion zu allen künftigen Zeitpunkten berechnen. Ähnliches gilt für das ganze Universum, denn es wird ebenfalls durch eine Wellenfunktion beschrieben (allerdings eine unvorstellbar komplizierte Funktion). Kennen wir sie zu einem Zeitpunkt, so können wir daraus ihre zukünftige Entwicklung vorherberechnen. Auch im Reich der Quantenmechanik steht die Zukunft in alle Ewigkeit fest: Der Laplace’sche Dämon ersteht in neuem Gewand wieder auf.
Unterstützung erhalten die Physiker überraschenderweise von ganz anderer Seite: von den Hirnforschern. Diese haben aus ihren Experimenten einen Schluss gezogen, den die meisten von uns als haarsträubend empfinden: Die Menschen haben keinen freien Willen! Haarsträubend deshalb, weil der freie Wille zu den Grundfesten des Menschseins gehört. Die Tatsache, dass wir nicht wie ein Automat unseren Instinkten unterworfen sind, unterscheidet uns doch wesentlich von den Tieren.
Dennoch: Wenn die Welt vorherbestimmt ist, kann es keinen freien Willen geben. Wenn die Zukunft schon festgeschrieben ist, können wir noch so lange über eine Entscheidung nachdenken – zu welchem Ergebnis wir auch immer kommen, es hat schon vorher festgestanden. Eine entmutigende Perspektive, die den berühmten Physiker Sir Arthur Eddington zu dem Ausspruch veranlasst hat: »Welchen Sinn hat es, mit mir heute zu ringen, ob ich das Rauchen aufgeben soll, wenn die Gesetze des physischen Universums für morgen bereits eine Materiekonfiguration vorsehen, die aus einer Pfeife, Tabak und Rauch besteht, verbunden mit meinen Lippen?«
Interessanterweise leben die meisten Menschen mit einer widersprüchlichen Weltauffassung – ohne dass sie damit große Prob-leme hätten: Sie glauben, dass ihr Leben vorgezeichnet ist, und glauben zugleich, dass sie sich jederzeit frei entscheiden können. Doch beides zugleich geht nicht.
Die Neurobiologen jedenfalls sind sich ziemlich einig darüber, dass es mit unserem freien Willen nicht weit her ist. Gerhardt Roth, Professor für Hirnforschung an der Universität Bremen, hält den freien Willen nur für eine »nützliche Illusion« (siehe dazu das »P.M. direkt«-Interview mit Roth in Heft 4/2004). Zu diesem Ergebnis kam der Forscher nach Experimenten an Patienten, deren Schädel aus medizinischen Gründen geöffnet werden mussten. Reizte man mit Elektroden am (schmerzunempfindlichen) Gehirn bestimmte motorische Großhirnbereiche, hob sich z. B. ein Arm. Nach dem Grund der Bewegung gefragt, behaupteten die Betroffenen regelmäßig, sie gewollt zu haben. Aber das war nicht möglich, denn die Bewegung war von außen ausgelöst worden. »Das, was wir als freie Entscheidung erfahren, ist nichts als eine nachträgliche Begründung von Zustandsveränderungen, die ohnehin erfolgt wären«, erklärt Wolf Singer, Direktor des Max-Planck-Instituts für Hirnforschung in Frankfurt.
Doch sogar den Wissenschaftlern selbst sind die Konsequenzen nicht geheuer. Obwohl er nicht an den freien Willen glaubt, so erklärt Professor Singer, »gehe ich abends nach Hause und mache meine Kinder dafür verantwortlich, wenn sie irgendwelchen Blödsinn angestellt haben, weil ich natürlich davon ausgehe, dass sie auch anders hätten handeln können«.
Denn vielleicht gibt es ja doch ein Türchen in der Mauer des Determinismus, durch das der freie Wille hindurchschlüpfen kann. Das ist eine ziemlich verwegene Annahme, denn ein wirklich freier Wille muss letztlich Dinge bewirken, die nicht mit den Naturgesetzen übereinstimmen – schließlich ist der Mensch Teil der Natur, und wenn die Natur deterministisch ist, ist es auch das Verhalten des Menschen. Der Mensch kann einen freien Willen nur beanspruchen, wenn es ihm gelingt, Naturgesetze außer Kraft zu setzen – und solche Ereignisse hat man bisher noch nie beobachtet.
Wo möglicherweise dennoch ein Ansatzpunkt liegt, zeigt wiederum die Quantenmechanik. Zwar beschreibt sie die Welt ganz folgerichtig und deterministisch über die Wellenfunktion, aber es gibt darin einen seltsamen, auch nach mehr als 80 Jahren noch immer unverstandenen Punkt: den »Kollaps der Wellenfunktion«. Dieser Begriff bezieht sich auf jenen Moment, wenn wir eine Messung an einem Elementarteilchen vornehmen, zum Beispiel seinen Ort bestimmen. Bis zu diesem Moment wird das Teilchen durch seine Wellenfunktion beschrieben: Über einen relativ großen Raumbereich verteilt, besitzt das Teilchen gewisse Aufenthaltswahrscheinlichkeiten. Im Moment der Messung nun »kollabieren« die Wahrscheinlichkeiten, und zurück bleibt eine einzige Wirklichkeit: der konkrete Ort des Teilchens. Durch die Messung haben wir das Elementarteilchen gewissermaßen »festgenagelt«. An welchem Punkt wir es dabei finden werden, ist nicht vorherzusagen: Wiederholen wir das Experiment unter exakt gleichen Bedingungen, erhalten wir jedes Mal ein anderes Ergebnis. Nach vielen tausend gleichen Experimenten finden wir schließlich die Wahrscheinlichkeitsverteilung wieder, die von der Wellenfunktion vorgegeben ist.
Im Moment der Messung passiert also etwas, was nicht deterministisch ist – und das könnte die winzige Lücke sein, über die der freie Wille unsere Welt wieder betritt. Vielleicht kollabieren in unserem Gehirn auf atomarer Ebene Wellenfunktionen, und auf irgendeine ungeklärte Weise kann unser freier Wille beeinflussen, wie das passiert. Zugegeben: Hinweise, dass es so sein könnte, gibt es keine. Aber immerhin kann auch niemand das Gegenteil beweisen, da noch niemand im lebenden menschlichen Gehirn Quantenzustände erforscht hat.
Manche Physiker glauben sogar, dass der Kollaps der Wellenfunktion erst durch unser Bewusstsein verursacht wird. Möglicherweise kollabiert die Wellenfunktion in dem Moment, in dem wir mit unserem Bewusstsein die Überlagerungen der Möglichkeiten anschauen. Dann würde die Welt durch unser Bewusstsein erst erschaffen. Vielleicht ist das gleichbedeutend mit der »geistigen Kraft«, die manche im Menschen vermuten – eine Kraft, von der sie annehmen, dass sie jenseits der Kausalität steht und jenseits der Naturgesetze.
Andeutungen in diese Richtung gibt es ja in allen Religionen. Die Christen träumen vom Paradies, die Buddhisten von der Befreiung aus dem Rad der Wiedergeburten. Steht dahinter nicht die Vorstellung, den Menschen aus dem Zwang seines determinierten physischen Daseins zu erretten und ihn zu einem geistigen Wesen zu machen, das wirklich frei ist?
Doch was, wenn die Religionen Unrecht haben? Wenn es die Willensfreiheit wirklich nicht gibt? Wenn wir genauso determiniert sind wie jedes Atom? Ist dann unsere Zukunft wenigstens berechenbar?
Darauf gibt die Chaosforschung Antwort: nein. Sie untersucht Systeme, die vollkommen determiniert sind – und findet erstaunlicherweise, dass deren Entwicklung in der Zukunft dennoch nicht vorhergesagt werden kann. Bekanntestes Beispiel ist das Wetter: Ob es beispielsweise am 23. Juli 2084 in Berlin regnen wird – niemand kann es wissen.
Deterministische chaotische Systeme lassen sich durch eindeutige Formeln beschreiben; aus jedem Ausgangszustand berechnet sich ein bestimmter Folgezustand. Nur: Je weiter man in die Zukunft rechnet, desto riesiger wird der »Verstärkungsfaktor«, mit dem winzige Veränderungen der Ausgangssituation auf die Endsituation durchschlagen. Rechnet man weit genug in die Zukunft hinein, kann die Veränderung eines einzigen Atoms in der Ausgangskonstellation den Endzustand völlig umkrempeln. Unter solchen Bedingungen sind Vorhersagen nicht möglich: Der Flügelschlag eines Schmetterlings kann dazu führen, dass viel später irgendwo anders ein Wirbelsturm losbricht.
In einer Welt des deterministischen Chaos steht die Zukunft zwar fest, aber wir können sie nie im Voraus kennen. Unser Lebensweg wäre zwar durch das Schicksal festgelegt – aber jeder Versuch, ihn im Detail vorherzusagen, wäre prinzipiell zum Scheitern verurteilt.
Doch so chaotisch, wie es zunächst scheint, ist selbst das Chaos nicht: Sogar die Unordnung folgt einer inneren Ordnung. Rechnet man die Entwicklung chaotischer Systeme über lange Zeit nach, so entdeckt man »seltsame Attraktoren«. Das sind immer wieder auftretende Muster im eigentlich chaotischen Verlauf. Vorstellen kann man sich das am Beispiel eines Stöckchens, das irgendwo in einen Fluss geworfen wird. Welchen Weg es nehmen wird, ist nicht vorherzusagen: Es kann glatt »durchkommen«, es kann in einem Wirbel tausend Runden drehen, ehe es weitertreibt, usw. Doch solange es in Bewegung ist, folgt es einem Muster: Stöcke in Flüssen treiben stromabwärts.
Möglicherweise ist auch unser Schicksal ein solcher seltsamer Attraktor: Er beschreibt Fixpunkte, an denen wir früher oder später im chaotischen und nicht vorhersagbaren Leben vorbeikommen müssen, auch wenn wir noch nicht wissen, wann und auf welche Weise. So könnte es dann vielleicht doch möglich sein, unsere Zukunft wenigstens in groben Zügen vorherzusagen.
Wir wissen nicht, über welche Erkenntniswege man zu diesem Wissen gelangt: Dennoch könnte es prinzipiell möglich sein, vorherzusagen, dass die Schweizerin Simonne Pianto eines
Tages an einer indischen Palmblattbibliothek vorbeikommen wird. Doch eine Methode, ihre Zukunft ganz auszuleuchten, gibt es nicht.
Anscheinend müssen wir uns damit abfinden, dass unsere Zukunft determiniert ist – und wir keine Möglichkeit haben, sie vorher zu kennen. Seltsame Dinge folgen daraus: So könnte sich ein Mörder darauf hinausreden, seine Tat habe schon seit Anbeginn der Welt unausweichlich festgestanden. Daraufhin würde der Richter kontern, ebenso lange stehe sein Urteil fest.
Sollen wir also in Fatalismus verfallen? Genauso gut können wir weiterleben wie bisher und so tun, als hätten unsere Entscheidungen irgendeinen Einfluss. Oder wir »entscheiden« mit Augenzwinkern – im Wissen, dass sowieso alles schon feststeht und wir uns nicht gar so wichtig nehmen sollten. Das könnte das Geschenk des Determinismus sein: Gelassenheit.
Autor(in): Nicolai Schirawski
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Viele Menschen haben das Gefühl, dass ein verborgenes Schicksal unser Leben regiert. Jetzt bestätigen Physiker und Hirnforscher diese Vermutung. Sie sagen: Die Zukunft steht ebenso fest wie die Vergangenheit! Können wir sie dann auch vorhersehen?
Viele Menschen haben das Gefühl, dass ein verborgenes Schicksal unser Leben regiert. Jetzt bestätigen Physiker und Hirnforscher diese Vermutung. Sie sagen: Die Zukunft steht ebenso fest wie die Vergangenheit! Können wir sie dann auch vorhersehen?
Mehr als 6000 Kilometer reiste die Schweizerin Simonne Pianto, um in ihre eigene Zukunft zu schauen. Im südindischen Städtchen Calicut traf sie im Frühjahr 2001 einen Kundigen, der über eine geheimnisvolle Sammlung von beschrifteten Palmblättern verfügte – alle angeblich 5000 Jahre alt. Auf den Palmblättern, so heißt es, stehen die Schicksale aller Menschen geschrieben; in einer verschnörkelten altindischen Sprache, die heute nur wenigen zugänglich ist.
Stapelweise durchsuchte der Palmblattleser die alten Aufzeichnungen, dann schließlich hatte er dasjenige Blatt gefunden, das Auskunft über die Schweizerin gab: Lebensdaten ihres Vaters las er ihr vor, Name und Alter der Mutter, Pläne des Vaters für die nahe Zukunft, von der die Tochter noch nichts wusste, und ihre eigene Lebensgeschichte mit allen Ausbildungen und genauen Jahreszahlen. Sogar eine aktuelle Erkrankung der Mutter erkannte der Kundige aus den alten Notizen.
Mit Besorgnis vernahm die Reisende, dass ihr lebenslange Geldprobleme bevorstehen; mit gemischten Gefühlen hörte sie ihr eigenes Todesjahr. Beruhigend aber war die Auskunft, dass sie alles im Leben erreichen würde, was ihr wichtig sei. Mit leichtem Schaudern und einem völlig neuen Blick auf die Welt verließ sie den Wahrsager.
Konnte es wirklich sein, dass auf diesen alten Blättern ihr Schicksal beschrieben ist? Steht die Zukunft Jahrtausende im Voraus bereits fest? Ist jeder einzelne Schritt, den wir tun, vorbestimmt – jeder Gedanke, der uns anfliegt, jedes Gefühl, das uns durchweht? Und wenn ja: Über welche geheimnisvollen Kanäle waren die Palmblattschreiber einst an diese Information gelangt? Oder handelte es sich bei der ganzen Veranstaltung nur um ein besonders geschicktes Betrugsmanöver?
Ähnliche Fragen dürften die Menschen schon vor Jahrtausenden bewegt haben – seit sie versuchen, in die Zukunft zu schauen. Die Griechen etwa lasen in den Eingeweiden von frisch geschlachteten Tieren (Hieroskopie) oder deuteten Träume, um Hinweise auf den Willen der Götter und das bevorstehende Schicksal zu bekommen. Alle Naturereignisse galten als Vorzeichen: Regen oder Donner, tierische oder menschliche Fehlbildungen, unerwartete Begegnungen, der Flug der Vögel, das unerwartete Jaulen der Hunde, seltsame Geräusche – alles konnte ein gutes oder ein schlechtes Omen sein.
An heiligen Stätten betätigten sich Priester und Propheten als Sprachrohre des Himmels. Bekannt ist das Orakel von Delphi, das im 7. und 6. Jahrhundert v. Chr. einen beträchtlichen religiösen und politischen Einfluss erlangte. Noch heute kennen wir die Geschichte von Ödipus, dem das Orakel prophezeite, er werde seinen Vater töten und seine Mutter heiraten. Die Mutter versuchte, das Schicksal abzuwenden – und verhalf erst dadurch der Weissagung zur Realität.
An ein unentrinnbares Schicksal glauben viele Menschen auch heutzutage. Auch wenn sie selten darüber reden, sind sie dennoch überzeugt, dass ihnen ein bestimmter Weg vorgezeichnet ist. Schon die Tatsache, mit welcher Intensität Horoskope gelesen werden, zeigt die Verbreitung des Schicksalsglaubens – denn nur wenn unser Schicksal vorherbestimmt ist, können die Sterne es auch anzeigen.
Doch hinter der Frage, welchen Weg uns das Schicksal weist, stecken eigentlich zwei: die Frage nach der Vorherbestimmung und die nach der Vorhersagbarkeit. Steht die Zukunft bereits fest? Und wenn ja, können wir sie dann kennen?
Zumindest auf die erste Frage geben die Physiker eine überraschend eindeutige Antwort: Natürlich steht die Zukunft fest! Nach der klassischen New-ton’schen Physik und nach der Einstein’schen Relativitätstheorie ist das Weltall deterministisch: Aus einem bestimmten Ausgangszustand folgt zwangsläufig ein bestimmter Folgezustand. Ohne Möglichkeit zur Ab-weichung folgt so ein Zu-stand auf den nächsten, die Kette der Folgen kann bis ins Unendliche fortgeschrieben werden. Das bedeutet: Jeder Gedanke, jeder Windhauch und jedes fallende Blatt ist seit dem Augenblick des Urknalls vorherbestimmt.
Bereits im achtzehnten Jahrhundert war der französische Mathematiker und Astronom Pierre Simon de Laplace (1749 – 1827) so fasziniert von den Konsequenzen des Determinismus, dass er den »Laplace’schen Dämon« erfand. Das ist ein gedachtes Wesen von unvorstellbarer Intelligenz, das zu einem bestimmten Moment den Zustand der physischen Welt vollkommen kennt – heute würden wir sagen: die Lage und Geschwindigkeit aller Atome, Moleküle und Elementarteilen. Deshalb, so folgerte Laplace, kann dieser Dämon den Lauf der Welt bis in alle Ewigkeiten einfach aus den physikalischen Gesetzen vorherberechnen, auch das Verhalten jedes Menschen. Selbst die Schöpfungen der größten Genies vermag er als zwangsläufige Folge der Ausgangsbedingungen vorherzusagen – so, wie wir heute den Lauf der Gestirne auf Jahrhunderte im Voraus berechnen können. Dass dieser Dämon nicht existiert, spielt aus der Sicht von Laplace keine Rolle: Allein die Tatsache, dass er existieren könnte, beweist, dass die Zukunft bis ins Letzte festgeschrieben ist.
Die Antwort auf die zweite Frage, ob wir die Zukunft vorhersagen können, wenn sie schon feststeht, ist nicht so einfach. Auf dem Weg zur praktischen Verwirklichung des Laplace’schen Dämons sind die Fortschritte bisher gering: Zwar haben die Menschen in den letzten 20 Jahren eine unvorstellbare Computerpower angehäuft, aber alle bisher produzierten Rechner zusammen würden nicht einmal reichen, um das Schicksal einer Kaffeetasse für ein paar Minuten vorherzusagen. Allein die Beschreibung ihrer Atome, auf normales Schreibmaschinenpapier gedruckt, würde einen Stapel hervorbringen, der weit über die Grenzen unseres Sonnensystems hinausreicht. Aus diesen Daten die Zukunft der Tasse zu berechnen übersteigt die Rechenkapazität aller Computer um ein Milliardenfaches.
Eine zweite Schwierigkeit kommt hinzu: Will man das Schicksal der Kaffeetasse errechnen, so reicht es nicht, nur ihre eigenen Atome zu berücksichtigen; man muss das ganze Universum in die Berechnungen einbeziehen, da sich alle Teile gegenseitig beeinflussen. Erst wenn man den Ausgangszustand der ganzen Welt gleichzeitig berücksichtigt, kann man mit der Berechnung der Zukunft beginnen.
Eine andere prinzipielle Hürde ist die Quantenmechanik, die zu Beginn des 20. Jahrhunderts entdeckt wurde. Seit dieser Zeit wissen wir, dass eine Grundvoraussetzung der deterministischen Weltsicht von Laplace falsch war: Wir können den Ort und die Geschwindigkeit eines Teilchens nie gleichzeitig bestimmen. Wenn wir aber die Anfangsbedingungen nicht genau kennen, sind alle Berechnungen der Folgezustände hinfällig – sollte man jedenfalls meinen.
In der Quantenmechanik wird jedes materielle Teilchen zugleich als Welle be-schrieben. Die Physiker nutzen dafür die so genannte Wellenfunktion: Das Teilchen »verschmiert« über einen bestimmten Raumbereich und kann so seltsame Dinge tun wie durch zwei dicht benachbarte Öffnungen gleichzeitig hindurchfliegen. (Genau das beobachtet man in Experimenten!) Mit der Wellenfunktion lassen sich die Eigenschaften der Teilchen vollständig beschreiben, und aus ihr kann man auch die Wahrscheinlichkeit berechnen, das Teilchen an einem bestimmten Ort wiederzufinden.
So zeigt sich, dass die Quantenmechanik die Vorhersagbarkeit der Zukunft doch nicht ein für allemal begraben hat: Denn die Wellenfunktionen der Quantenmechanik sind deterministisch. Kennen wir die Wellenfunktion eines Teilchens zu einem Zeitpunkt, können wir seine Wellenfunktion zu allen künftigen Zeitpunkten berechnen. Ähnliches gilt für das ganze Universum, denn es wird ebenfalls durch eine Wellenfunktion beschrieben (allerdings eine unvorstellbar komplizierte Funktion). Kennen wir sie zu einem Zeitpunkt, so können wir daraus ihre zukünftige Entwicklung vorherberechnen. Auch im Reich der Quantenmechanik steht die Zukunft in alle Ewigkeit fest: Der Laplace’sche Dämon ersteht in neuem Gewand wieder auf.
Unterstützung erhalten die Physiker überraschenderweise von ganz anderer Seite: von den Hirnforschern. Diese haben aus ihren Experimenten einen Schluss gezogen, den die meisten von uns als haarsträubend empfinden: Die Menschen haben keinen freien Willen! Haarsträubend deshalb, weil der freie Wille zu den Grundfesten des Menschseins gehört. Die Tatsache, dass wir nicht wie ein Automat unseren Instinkten unterworfen sind, unterscheidet uns doch wesentlich von den Tieren.
Dennoch: Wenn die Welt vorherbestimmt ist, kann es keinen freien Willen geben. Wenn die Zukunft schon festgeschrieben ist, können wir noch so lange über eine Entscheidung nachdenken – zu welchem Ergebnis wir auch immer kommen, es hat schon vorher festgestanden. Eine entmutigende Perspektive, die den berühmten Physiker Sir Arthur Eddington zu dem Ausspruch veranlasst hat: »Welchen Sinn hat es, mit mir heute zu ringen, ob ich das Rauchen aufgeben soll, wenn die Gesetze des physischen Universums für morgen bereits eine Materiekonfiguration vorsehen, die aus einer Pfeife, Tabak und Rauch besteht, verbunden mit meinen Lippen?«
Interessanterweise leben die meisten Menschen mit einer widersprüchlichen Weltauffassung – ohne dass sie damit große Prob-leme hätten: Sie glauben, dass ihr Leben vorgezeichnet ist, und glauben zugleich, dass sie sich jederzeit frei entscheiden können. Doch beides zugleich geht nicht.
Die Neurobiologen jedenfalls sind sich ziemlich einig darüber, dass es mit unserem freien Willen nicht weit her ist. Gerhardt Roth, Professor für Hirnforschung an der Universität Bremen, hält den freien Willen nur für eine »nützliche Illusion« (siehe dazu das »P.M. direkt«-Interview mit Roth in Heft 4/2004). Zu diesem Ergebnis kam der Forscher nach Experimenten an Patienten, deren Schädel aus medizinischen Gründen geöffnet werden mussten. Reizte man mit Elektroden am (schmerzunempfindlichen) Gehirn bestimmte motorische Großhirnbereiche, hob sich z. B. ein Arm. Nach dem Grund der Bewegung gefragt, behaupteten die Betroffenen regelmäßig, sie gewollt zu haben. Aber das war nicht möglich, denn die Bewegung war von außen ausgelöst worden. »Das, was wir als freie Entscheidung erfahren, ist nichts als eine nachträgliche Begründung von Zustandsveränderungen, die ohnehin erfolgt wären«, erklärt Wolf Singer, Direktor des Max-Planck-Instituts für Hirnforschung in Frankfurt.
Doch sogar den Wissenschaftlern selbst sind die Konsequenzen nicht geheuer. Obwohl er nicht an den freien Willen glaubt, so erklärt Professor Singer, »gehe ich abends nach Hause und mache meine Kinder dafür verantwortlich, wenn sie irgendwelchen Blödsinn angestellt haben, weil ich natürlich davon ausgehe, dass sie auch anders hätten handeln können«.
Denn vielleicht gibt es ja doch ein Türchen in der Mauer des Determinismus, durch das der freie Wille hindurchschlüpfen kann. Das ist eine ziemlich verwegene Annahme, denn ein wirklich freier Wille muss letztlich Dinge bewirken, die nicht mit den Naturgesetzen übereinstimmen – schließlich ist der Mensch Teil der Natur, und wenn die Natur deterministisch ist, ist es auch das Verhalten des Menschen. Der Mensch kann einen freien Willen nur beanspruchen, wenn es ihm gelingt, Naturgesetze außer Kraft zu setzen – und solche Ereignisse hat man bisher noch nie beobachtet.
Wo möglicherweise dennoch ein Ansatzpunkt liegt, zeigt wiederum die Quantenmechanik. Zwar beschreibt sie die Welt ganz folgerichtig und deterministisch über die Wellenfunktion, aber es gibt darin einen seltsamen, auch nach mehr als 80 Jahren noch immer unverstandenen Punkt: den »Kollaps der Wellenfunktion«. Dieser Begriff bezieht sich auf jenen Moment, wenn wir eine Messung an einem Elementarteilchen vornehmen, zum Beispiel seinen Ort bestimmen. Bis zu diesem Moment wird das Teilchen durch seine Wellenfunktion beschrieben: Über einen relativ großen Raumbereich verteilt, besitzt das Teilchen gewisse Aufenthaltswahrscheinlichkeiten. Im Moment der Messung nun »kollabieren« die Wahrscheinlichkeiten, und zurück bleibt eine einzige Wirklichkeit: der konkrete Ort des Teilchens. Durch die Messung haben wir das Elementarteilchen gewissermaßen »festgenagelt«. An welchem Punkt wir es dabei finden werden, ist nicht vorherzusagen: Wiederholen wir das Experiment unter exakt gleichen Bedingungen, erhalten wir jedes Mal ein anderes Ergebnis. Nach vielen tausend gleichen Experimenten finden wir schließlich die Wahrscheinlichkeitsverteilung wieder, die von der Wellenfunktion vorgegeben ist.
Im Moment der Messung passiert also etwas, was nicht deterministisch ist – und das könnte die winzige Lücke sein, über die der freie Wille unsere Welt wieder betritt. Vielleicht kollabieren in unserem Gehirn auf atomarer Ebene Wellenfunktionen, und auf irgendeine ungeklärte Weise kann unser freier Wille beeinflussen, wie das passiert. Zugegeben: Hinweise, dass es so sein könnte, gibt es keine. Aber immerhin kann auch niemand das Gegenteil beweisen, da noch niemand im lebenden menschlichen Gehirn Quantenzustände erforscht hat.
Manche Physiker glauben sogar, dass der Kollaps der Wellenfunktion erst durch unser Bewusstsein verursacht wird. Möglicherweise kollabiert die Wellenfunktion in dem Moment, in dem wir mit unserem Bewusstsein die Überlagerungen der Möglichkeiten anschauen. Dann würde die Welt durch unser Bewusstsein erst erschaffen. Vielleicht ist das gleichbedeutend mit der »geistigen Kraft«, die manche im Menschen vermuten – eine Kraft, von der sie annehmen, dass sie jenseits der Kausalität steht und jenseits der Naturgesetze.
Andeutungen in diese Richtung gibt es ja in allen Religionen. Die Christen träumen vom Paradies, die Buddhisten von der Befreiung aus dem Rad der Wiedergeburten. Steht dahinter nicht die Vorstellung, den Menschen aus dem Zwang seines determinierten physischen Daseins zu erretten und ihn zu einem geistigen Wesen zu machen, das wirklich frei ist?
Doch was, wenn die Religionen Unrecht haben? Wenn es die Willensfreiheit wirklich nicht gibt? Wenn wir genauso determiniert sind wie jedes Atom? Ist dann unsere Zukunft wenigstens berechenbar?
Darauf gibt die Chaosforschung Antwort: nein. Sie untersucht Systeme, die vollkommen determiniert sind – und findet erstaunlicherweise, dass deren Entwicklung in der Zukunft dennoch nicht vorhergesagt werden kann. Bekanntestes Beispiel ist das Wetter: Ob es beispielsweise am 23. Juli 2084 in Berlin regnen wird – niemand kann es wissen.
Deterministische chaotische Systeme lassen sich durch eindeutige Formeln beschreiben; aus jedem Ausgangszustand berechnet sich ein bestimmter Folgezustand. Nur: Je weiter man in die Zukunft rechnet, desto riesiger wird der »Verstärkungsfaktor«, mit dem winzige Veränderungen der Ausgangssituation auf die Endsituation durchschlagen. Rechnet man weit genug in die Zukunft hinein, kann die Veränderung eines einzigen Atoms in der Ausgangskonstellation den Endzustand völlig umkrempeln. Unter solchen Bedingungen sind Vorhersagen nicht möglich: Der Flügelschlag eines Schmetterlings kann dazu führen, dass viel später irgendwo anders ein Wirbelsturm losbricht.
In einer Welt des deterministischen Chaos steht die Zukunft zwar fest, aber wir können sie nie im Voraus kennen. Unser Lebensweg wäre zwar durch das Schicksal festgelegt – aber jeder Versuch, ihn im Detail vorherzusagen, wäre prinzipiell zum Scheitern verurteilt.
Doch so chaotisch, wie es zunächst scheint, ist selbst das Chaos nicht: Sogar die Unordnung folgt einer inneren Ordnung. Rechnet man die Entwicklung chaotischer Systeme über lange Zeit nach, so entdeckt man »seltsame Attraktoren«. Das sind immer wieder auftretende Muster im eigentlich chaotischen Verlauf. Vorstellen kann man sich das am Beispiel eines Stöckchens, das irgendwo in einen Fluss geworfen wird. Welchen Weg es nehmen wird, ist nicht vorherzusagen: Es kann glatt »durchkommen«, es kann in einem Wirbel tausend Runden drehen, ehe es weitertreibt, usw. Doch solange es in Bewegung ist, folgt es einem Muster: Stöcke in Flüssen treiben stromabwärts.
Möglicherweise ist auch unser Schicksal ein solcher seltsamer Attraktor: Er beschreibt Fixpunkte, an denen wir früher oder später im chaotischen und nicht vorhersagbaren Leben vorbeikommen müssen, auch wenn wir noch nicht wissen, wann und auf welche Weise. So könnte es dann vielleicht doch möglich sein, unsere Zukunft wenigstens in groben Zügen vorherzusagen.
Wir wissen nicht, über welche Erkenntniswege man zu diesem Wissen gelangt: Dennoch könnte es prinzipiell möglich sein, vorherzusagen, dass die Schweizerin Simonne Pianto eines
Tages an einer indischen Palmblattbibliothek vorbeikommen wird. Doch eine Methode, ihre Zukunft ganz auszuleuchten, gibt es nicht.
Anscheinend müssen wir uns damit abfinden, dass unsere Zukunft determiniert ist – und wir keine Möglichkeit haben, sie vorher zu kennen. Seltsame Dinge folgen daraus: So könnte sich ein Mörder darauf hinausreden, seine Tat habe schon seit Anbeginn der Welt unausweichlich festgestanden. Daraufhin würde der Richter kontern, ebenso lange stehe sein Urteil fest.
Sollen wir also in Fatalismus verfallen? Genauso gut können wir weiterleben wie bisher und so tun, als hätten unsere Entscheidungen irgendeinen Einfluss. Oder wir »entscheiden« mit Augenzwinkern – im Wissen, dass sowieso alles schon feststeht und wir uns nicht gar so wichtig nehmen sollten. Das könnte das Geschenk des Determinismus sein: Gelassenheit.
Autor(in): Nicolai Schirawski
