Big Bang zweiter Akt

Transkript

1 Harald Lesch / Jörn Müller Big Bang zweiter Akt Auf den Spuren des Lebens im All C. Bertelsmann

2 Inhalt Einleitung Das Handwerkszeug 17 Bei der Beschäftigung mit dem Universum stößt man allenthalben auf wahre Zahlenungetüme und immer wieder auf Begriffe aus der Physik. Kann man diese Zahlen handlicher machen, und was steckt hinter den physikalischen Größen? Keine Angst vor großen Zahlen 18 Winzig klein und riesengroß 19 Wie viel wiegt die Sonne? 21 Wenn zwei sich streiten: Schwerkraft und Zentrifugalkraft 23 Worum sich alles dreht 24 Von Wellen und Teilchen Was ist Leben? 29 Worin unterscheiden sich Lebewesen von unbelebter Materie, und wie schafft es das Leben, sich gegen den allgemeinen Trend in der Natur, Ordnung in Unordnung zu verwandeln, zu immer komplexeren Strukturen zu organisieren? Leben - ein physikalisches Phänomen 32 Energie schafft Ordnung 42 Im höchsten Maße unwahrscheinlich 48 Alles dreht sich im Kreis 49 Lebensinseln - abgeschottet und unabhängig 56

3 Der vererbte Bauplan Ein Fazit Die Bausteine des Lebens 69 Was weiß man von der Materie, den Protonen und Neutronen, den Atomen und den Molekülen, aus denen alle Lebewesen aufgebaut sind? 92 und nicht mehr 69 Ein kleines Sonnensystem 72 Nur drei Arten von Teilchen - und doch ein ganzer Zoo Was Moleküle zusammenhält 77 Ein atomares Nummernschild 79 Aus drei mach eins Die Entstehung der Materie 89 Die elementaren Bausteine der Materie entwickelten sich bereits Bruchteile von Sekunden nach Entstehung des Universums. Wie liefen die Prozesse ab, die zu den ersten Atomkernen führten? Theorie und Praxis 89 Modelle erklären die Welt 92 Die große Auslese 93 Kerne, Kerne, zunächst nur Kerne 95 Endlich richtiger Wasserstoff! Die Sterne entstehen 99 Sterne sind die Energiespender, ohne die es kein Leben gäbe. Doch wie konnte sich die ursprünglich im Universum nahezu gleichmäßig verteilte Materie zu den riesigen Gasbällen der Sterne»verklumpen«? Die schweren Elemente 105 Zunächst gab es im Universum nur Wasserstoff und Helium. Wie ' aber entstanden die schwereren Elemente bis hin zum Uran? Erste Schritte auf einem langen Weg 105 Die Masse macht's 108 Mal langsam - mal schnell 112 Der finale Knall 113 Auch Sterne verteilen Geschenke 114 Und was ist zwischen den Sternen? 116 Noch ein Fazit Biochemie und Ursprung des Lebens 124 Wie sehen die Moleküle aus, die das Leben zum Aufbau seiner Strukturen verwendet, welche Bedeutung hat das Wasser, und wie sind Zellen aufgebaut, die Elementarbausteine des Lebens? Hat man mittlerweile eine Vorstellung von der Entstehung des Lebens? Grundgesetze des Lebens 124 Biologie plus Chemie ist gleich Biochemie Ein magischer Saft 136 Fortpflanzung tut Not 140 Die Zellen 143 Warum der Sex erfunden wurde 152 Der Ursprung des Lebens 153 Wie alles begann 155 Big Bang - zweiter Akt 160 Wie alles sich zum Ganzen fügt

4 8. Leben im Sonnensystem 175 Dass es Leben auf der Erde gibt, erscheint uns selbstverständlich. Doch wie sieht es damit auf den anderen Planeten unseres Sonnensystems aus? Sind die Verhältnisse dort dazu angetan, Leben hervorzubringen? Die Erde, der blaue Diamant 176 Auch Gesteine fließen 183 Die Ritterrüstung der Erde 186 Nichts als Luft 189 Dem Licht zu nahe: der Merkur 193 Die heiße Lady Venus 194 Mars, der rote Zwerg 198 Jupiter und Saturn - verhinderter Kronprinz und Herr der Ringe 207 Uranus und Neptun - umgekippt und ziemlich stürmisch 210 Der kleine Unbekannte 211 Leben auf einem Gasplaneten 211 Fünf Monde und was dahinter steckt 213 Fazit Gesucht: Ein idealer Platz für das Leben 222 Welche Bedingungen müssen erfüllt sein, damit Leben auf einem Planeten entstehen kann? Das Leben stellt Bedingungen 225 Welcher Stern darf es denn sein? 227 Der ideale Kandidat: nicht zu schwer und nicht zu leicht 238 Auch Planeten fahren Karussell 244 Großer Bruder, hilf! 252 Nadeln im Heuhaufen 254 Und wieder mal ein Fazit Extrasolare Planeten 264 Leben, wie wir es kennen, kann sich nur auf Planeten um einen Stern entwickeln. Gibt es außerhalb unseres Sonnensystems noch andere Sterne mit Planeten, die unserer Erde ähnlich sind? Aus Staub geboren 264 Das Versteckspiel 269 Die Beute 277 Planetensysteme 282 Was wir unterschlagen haben 283 Wie sich belebte Planeten verraten Die Suche nach außerirdischem Leben 290 Wie wahrscheinlich ist außerirdisches Leben, wie wäre es zu entdecken, und wie könnte es aussehen? Wenn es tatsächlich noch andere intelligente Wesen geben sollte, warum haben wir sie bisher noch nicht bemerkt? Außerirdische Lebensformen und Intelligenz 290 SETI 295 Projekt OZMA 297 Eine einfache Gleichung 298 Suchstrategien 306 Genau hinsehen lohnt sich 314 Wo sind sie denn? 319 Außerirdische stellen sich vor 326 Keine übertriebenen Erwartungen bitte! Raumfahrt 338 Warum ist es so schwierig, mit einem Raumschiff durch das Universum zu einem anderen Stern zu reisen? Ein Ausflug zum Mars 340 Eine Gleichung, nach der sich Raketen richten 343 Welches Triebwerk soll es denn sein? 346 Exotische Projekte 349

5 Treibstoff: Antimaterie 354 Die Energie kommt per Post 357 Wenn der Treibstoff auf der Straße liegt 363 Captain Kirks Superantrieb 368 Zeitdilatation und Horizontverengung Maßanzug für einen Planeten Warum ist die Welt so, wie sie ist? 379 Wie sähe die Welt aus, wenn die Naturgesetze und die Regeln, nach denen die Prozesse im Universum ablaufen, geringfügig anders wären? Ausblick 404 Wird das Leben, wo immer es sich auch entwickelt haben mag, ewig währen, oder wird sich das Universum einst in einen für das Leben unwirtlichen Ort verwandeln? Anhang 409 A Eine kurze Geschichte des Lebens auf der Erde 409 B Internet-Adressen 419 C Literaturverzeichnis 421 D Boxenverzeichnis 428 Dank 429 Register 431 Abbildungsnachweis 441