Fortsetzung von "Entstehung der Parteien" Selbstmord als gesellschaftliches Phänomen Die 1897 veröffentlichte Studie „Le suicide“ – „Der Selbstmord“ des französischen Soziologen Émile Durkheim  (1858-1917) eröffnete bisher ungeahnte Einblicke. Ganz offenbar hing die Wahrscheinlichkeit, ob sich ein Mensch umbringt, entscheidend von Kriterien wie Nationalität, Ethnie, Religion, Geschlecht, Alter, Familienstand, Bevölkerungsdichte, Klima oder Jahreszeit ab. Selbst Wochentag und Uhrzeit spielten eine Rolle. So stellte Durkheim nüchtern fest, dass mehr Männer als Frauen, Protestanten als Katholiken, Alleinstehende als Verheiratete, Kinderlose als Eltern, Soldaten als Zivilisten oder Gebildete als Ungebildete den Freitod wählen. [i] É mile Durkheim Doch Durkheim beließ es nicht bei den statistischen Fakten – es ging ihm um die tiefer liegenden Ursachen. Suizid konnte kein psychologisches, sondern musste ein gesellschaftliches Phänomen sein. Anders ließen sich die länder-, konfessions-, geschlechts- oder schichtspezifischen Unterschiede der Selbstmordraten kaum erklären. Mit der Zeit destillierte Durkheim aus Daten und Hypothesen eine Typologie des Selbstmords: Protestanten etwa haben ein egoistisches Motiv. Obwohl beide Konfessionen Selbstmord verbieten, ist der Protestantismus individualistischer als der streng hierarchische und stärker integrierende Katholizismus. In weniger entwickelten Gesellschaften mit pantheistischen Religionen und knappen Ressourcen, aber auch in traditionsgebundenen modernen Staaten wie Japan, gibt es wiederum den altruistischen Selbstmord, dessen Ursachen nicht in der Vereinzelung, sondern, im Gegenteil, in einer zu wenig ausgeprägten Individualität zu suchen sind; zentrales Motiv ist es, anderen nicht zur Last zu fallen. [ii] Der anomische Selbstmord wird überall dort begünstigt, wo sich überkommene moralische Normen auflösen, insbesondere also in Zeiten des sozialen Wandels und des damit einhergehenden Verfalls traditioneller Ordnungen. Das führt überraschenderweise dazu, dass die Suizidhäufigkeit nicht nur während Wirtschaftskrisen, sondern auch in Phasen der Hochkonjunktur überdurchschnittlich hoch ist. Die Menschen leiden darunter, dass in guten Zeiten Bedürfnisse und Erwartungen stark ansteigen. Offenbar sind es Begrenzungen – sei es nach oben, sei es nach unten – die dem Menschen mentale Stabilität verleihen. [iii]   Eine neue Wissenschaft Mit seinem Ansatz befindet sich Durkheim ganz in der Tradition des Positivismus . Anders als Locke   oder Marx geht es ihm nicht darum, gesellschaftliche Tatbestände zu werten, sondern empirisch zu beschreiben und zu erklären. Keine einfache Aufgabe, denn die neue Wissenschaft der Soziologie  ist ein weites Feld: Soziale Tatbestände umfassen Beziehungen zwischen zwei Menschen ebenso wie kulturelle Unterschiede zwischen zwei Nationen. Zwischen diesen Extremen gibt es eine schier endlose Zahl von Einflussfaktoren, die erklären könnten, warum menschliche Gesellschaften so sind wie sie sind. Was die neue Wissenschaft auszeichnet, ist die Kombination natur- und geisteswissenschaftlicher Methoden. Ziel ist es, statistische Muster mit sozialem, kulturellem und historischem Beziehungswissen zu erklären. Je nach Betrachtungsgegenstand entsteht so eine Industrie- und eine Kriminalsoziologie, eine Soziologie der Marginalisierung, der Immigration, der ethnischen Gruppen, des Stadtlebens, der sozialen Schichten, der Geschlechter, der Paarbeziehungen, der Homosexualität, der Arbeitslosigkeit, der gesellschaftlichen Umgangsformen oder eben des Selbstmords. [iv]   Von der Gemeinschaft zur Gesellschaft Der   Nationalökonom und Philosoph Ferdinand Tönnies  (1855-1936) gilt als wichtiger Mitbegründer der deutschsprachigen Soziologie. In „Gemeinschaft und Gesellschaft“, 1887 erschienen, beschreibt er die beiden aus seiner Sicht grundsätzlichen Formen menschlichen Zusammenlebens: Mitglieder einer Gemeinschaft richten ihr Handeln an einem gemeinsamen, übergeordneten Zweck aus. Sie sehen sich – beispielsweise als Stämme, Klans, Dorfgemeinschaften oder Angehörige einer Religion – als Teil eines größeren Ganzen. Von einer Gesellschaft spricht Tönnies, wenn Menschen getrennt voneinander „im Zustande der Spannung gegen alle“ leben. [v]  In Gesellschaften bedienen sich Menschen anderer Menschen , um eigene Zwecke zu verfolgen, etwa mittels Unternehmen oder moderner staatlicher Strukturen. Es ist der Individualisierungsprozess, der aus Gemeinschaften Gesellschaften entstehen lässt. Gesellschaft voller Abhängigkeiten: Menschen in New York um 1900 Anfang der 1890er Jahre beschäftigte sich Durkheim in „Über soziale Arbeitsteilung“ mit der Frage, warum die Menschen in den westlichen Gesellschaften einerseits immer autonomer werden, andererseits aber immer mehr von der Gesellschaft abhängig sind. Den Grund für dieses Paradoxon sieht Durkheim in einer Veränderung der „sozialen Solidarität“. Der Gemeinsinn führt in traditionellen Gesellschaften (jene, die Tönnies als „Gemeinschaften“ bezeichnet) zu einer „mechanischen Solidarität“. Die Menschen teilen Anschauungen, Werte und Gefühle. Wer dagegen verstößt, wird durch ein repressives System hart sanktioniert. Moderne Gesellschaften üben hingegen eine „organische Solidarität“, deren Strukturen wesentlich differenzierter sind und bei denen Verträge und Arbeitsteilung   eine zentrale Rolle spielen, während gemeinsame Anschauungen und Werte in den Hintergrund treten. Dies ist typisch für die hochgradig spezialisierten Industriegesellschaften, die dem Einzelnen eine extreme Abhängigkeit aufzwingen. Der Individualismus   suggeriert dem modernen Menschen lediglich die Illusion von Unabhängigkeit. Das Großherzogtum Baden: nicht nur optisch, sondern auch konfessionell ein Flickenteppich Die Religionssoziologie möchten erklären, warum man reich wird „Das Territorium bietet, vom rauhen Waldgebirg zur fruchtbaren Tiefebene sich senkend, für die verschiedenen Berufe günstige Verhältnisse, und die ereignisreiche Geschichte der Landesteile mit ihren vielfachen Wechselfällen verleiht der Forschung einen besonderen Reiz“. [vi]  Mit diesen poetischen Worten beschreibt der Volkswirt Martin Offenbacher im Jahre 1900 das Großherzogtum Baden. Doch dann wird er sachlich. Im fünften Heft des vierten Bandes der „Volkswirtschaftlichen Abhandlungen der Badischen Hochschulen“ stellt der Autor die Ergebnisse seiner statistischen Forschungsarbeit „Konfession und soziale Schichtung“ vor. Offenbacher hat den südwestdeutschen Landstrich ausgewählt, weil hier Katholiken und Protestanten seit der Reformation   in einem eng verwobenen konfessionellen Flickenteppich nebeneinander leben . Seine detaillierten Auswertungen weisen nach, dass über alle Berufsgruppen, Gewerbe und Landesteile hinweg, die Protestanten den „unternehmenderen Teil“ der Bevölkerung ausmachen und „fast überall […] im Vorteil [sind], sei es, dass man die wirtschaftliche, sei es, dass man die gesellschaftliche Seite in den Vordergrund stellt.“ [vii] Erforschte den Geist des Kapitalismus: Max Weber Die Arbeit seines ehemaligen Studenten Offenbacher brachte den Mitherausgeber der „Volkswirtschaftlichen Abhandlungen“ ins Grübeln. Max Weber , 1864 in Erfurt geboren, hatte nach dem Studium der Rechtswissenschaften, Nationalökonomie, Philosophie und Geschichte und akademischen Stationen in Berlin und Freiburg 1896 eine Professur für Nationalökonomie in Heidelberg angetreten. Aus den wirtschaftsgeschichtlichen Betrachtungen, die Weber anstellte, entstand eine der bedeutsamsten soziologischen Theorien überhaupt. Sie erschien 1904 und 1905 in zwei Teilen unter dem Titel „Die protestantische Ethik und der Geist des Kapitalismus“.   Die Entzauberung der Welt Weber geht in seiner Untersuchung den tieferen Ursachen der epochalen Veränderungen nach, die sich ab 1500 in Europa vollzogen . Anders als Marx sieht er sie nicht in veränderten Produktionsweisen und Besitzverhältnissen, sondern in einer neuen Art zu denken. Dieses Denken leitet die „Entzauberung der Welt“ ein und ist ursächlich für unser unstetes, modernes Leben. Das statische, gottgegebene Fundament des Mittelalters   wurde durch eine neue Dynamik abgelöst, angetrieben vom Glauben an den Fortschritt und der Hoffnung auf eine bessere Zukunft. Entfesselt wurde dieser Wandel durch ein zunehmend rationales Verhalten der Menschen. Es äußert sich im methodischen wissenschaftlichen Arbeiten, der ständigen Suche nach Prinzipien und Mustern, dem Wunsch, alles zu hinterfragen und überall die Grenzen des Machbaren auszuloten. Das streng formale System, mit dem Musik aufgezeichnet wird, gehört ebenso dazu, wie eine immer komplexer werdende Architektur oder die Feststellung „Zeit ist Geld“. Solche Denkweisen waren den Menschen zuvor vollkommen fremd. Früher hatte man Zeit – nun hatte man Uhren.   Knechte im Dienste der Rentabilität: Arbeiter in einem Eisenwalzwerk Angstvoller Konsumverzicht Die  strenge, alles durchdringende rationale Zweckorientierung bleibt allerdings auf die westlichen Gesellschaften beschränkt. Das führt Weber zu der Frage, worin „die Ursachen für die occidentalen Sonderentwicklungen “ liegen, die den Aufstieg des Kapitalismus erklären. Gewinnstreben als solches ist es nicht – dieses liegt in der Natur aller Menschen. Das Wesen des Kapitalismus, sein Geist , kommt vielmehr in einer bestimmten Form von Erfolgsstreben zum Ausdruck, die Weber mit dem Begriff „Rentabilität“ beschreibt. Tatsächlich steckt in dem durchstrukturierten Räderwerk des Kapitalismus ein sehr irrationaler Aspekt. Liegt nicht der Zweck von Reichtum darin, ein gutes und entspanntes Leben führen zu können? Genau das aber verwehren sich die Kapitalisten. Arbeit und Mehrung des Reichtums scheinen im Kapitalismus Selbstzweck zu sein. Das Geld wird nicht, wie Adel und Klerus dies tun, konsumiert, sondern akkumuliert, um dann rentabilitätssteigernd reinvestiert werden zu können. Es ist diese merkwürdige Verbindung aus rationalem und irrationalem Verhalten, die das Handeln des entstehenden Bürgertums im nördlichen Europa bestimmt.   Die Macht der Religion Offenbachers empirische Studie liefert Weber den Schlüssel zur Erklärung dieses seltsamen Umstandes. Dass Kapitalismus und Protestantismus   gleichzeitig entstanden sind, ist für Weber kein Zufall. Zwischen rationaler Gewinnmaximierung   und protestantischem Berufsethos besteht ein enger Zusammenhang. Auslöser der neuen Dynamik war die Reformation, genauer eine besondere Variante des Protestantismus, der Calvinismus. Der französische Reformator Jean Calvin  (1509-1564) hatte Mitte des 16. Jahrhunderts die auf Augustinus   zurückgehende „ Prädestinationslehre “ wieder aufgegriffen, nach der das jenseitige Schicksal eines jeden Menschen – Himmel oder Hölle – bereits vor seiner Geburt festgelegt ist. Der Allwissende weiß von vornherein, wer ein gottgefälliges Leben führen wird. Die calvinistische Lehre wurde insbesondere durch ausgewanderte französische Hugenotten, die im katholischen Frankreich grausam verfolgt wurden, in die Niederlande, die Schweiz und nach Deutschland getragen. Auf den Britischen Inseln etablierte sich der Calvinismus in Form des Puritanismus . Spaßbremse: Jean Calvin Die Ungewissheit, ob man zu den Auserwählten gehört, lastete schwer auf den Calvinisten. Ein gottgefälliges, arbeitsames und sündenfreies Leben war Voraussetzung, aber noch keine Garantie für das Himmelreich. Diese psychologische Bürde ließ die Calvinisten nach Hinweisen Ausschau halten, die Rückschlüsse auf ihr jenseitiges Schicksal zuließen. Wohlstand   war ein solcher Fingerzeig Gottes. Gelangte man zu Reichtum, wies die Lebensführung in Richtung Paradies. Weber ist überzeugt, dass dieser Wunsch nach Selbstvergewisserung ein wichtiger Faktor bei der Entstehung des Kapitalismus im nördlichen Europa war. Die Mehrung des Wohlstands ergab sich fast zwangsläufig aus der Kausalkette von Konsumverzicht, Sparen und Reinvestieren. Erlösung war damit nicht mehr eine mystische göttliche Gnade, sondern ließ sich durch eine fleißig-asketische Grundhaltung erarbeiten. So entstand aus dem protestantischen Arbeitsethos der Geist des Kapitalismus. Weber stellt ausdrücklich fest, dass das neue Wirtschaftsmodell kein alleiniges „Erzeugnis der Reformation“ war; er weist darauf hin, „dass gewi sse Formen des kapitalistischen Geschäftsbetriebs notorisch erheblich älter sind“. [viii] Doch zweifellos kommt der protestantischen Ethik bei der Entstehung des Kapitalismus die zentrale Rolle zu. Die Erklärmacht von Webers Theorie ist beeindruckend. Die „Entzauberung der Welt“ fällt zusammen mit Tönnies Übergang von der Gemeinschaft zu individualistischen, am ökonomischen Erfolg ausgerichteten Gesellschaft. Sie erklärt die Wohlstandsverteilung des Großherzogtums Baden ebenso wie die heutigen, teils erheblichen Unterschiede beim Bruttoinlandsprodukt pro Kopf zwischen Nord- und Südeuropa, Nord- und Südamerika sowie die auffällige Asymmetrie bei der Vergabe von Nobelpreisen. [ix]  Auch wenn der Glaube im Alltag vieler Menschen in den protestantisch geprägten Ländern heute keine große Rolle mehr spielen mag, so bleiben wesentliche Teile des zugrundeliegenden Ethos für das Handeln weiterhin bestimmend. Weber begründete mit der „ Protestantischen Ethik“ die Religionssoziologie . In einer Reihe weiterer Aufsätze, die unter dem Titel „Die Wirtschaftsethik der Weltreligionen “ veröffentlicht wurden, weitete er seine Analyse auf Konfuzianismus, Taoismus, Hinduismus, Buddhismus und das antike Judentum aus. [x]   Für jede dieser Religionen möchte Weber nachweisen, warum sich aus ihnen heraus kein kapitalistisches System entwickeln konnte. Zwar durchliefen auch sie alle eine Phase der Rationalisierung, doch keine begünstigte in ihrem jeweiligen politisch-sozialen Kontext eine nüchtern-asketische Lebensführung. Der Konfuzianismus etwa ist für Weber Ausdruck einer „Beamtenmoral“, die die bestehenden Verhältnisse stabilisieren möchte und in Gewinnstreben vor allem die Gefahr sozialer Unruhen sieht. Als ein „Rationalismus der Ordnung“ ließ er für die Entwicklung des Individuums keinen Raum. Allein das Judentum stellt eine Ausnahme dar, denn es teilt eine wichtige Eigenschaft mit dem Christentum: Anders als die fernöstlichen Religionen, wenden sich die beiden monotheistischen Bekenntnisse nicht von der Unvollkommenheit der Welt ab, sondern möchten sie zum Besseren verändern.   Wann verhalten wir uns? Wann handeln wir? Die Transformationsmechanismen, die in die moderne Welt führen, sind auch das Leitmotiv von Webers   Handlungstheorie . Sie widmet sich dem Spannungsfeld von rationalem und irrationalem Handeln. Grundlage ist die Unterscheidung zwischen „Verhalten“ und „Handeln“. Verhalten charakterisiert Weber ganz im biologischen Sinn: Es ist durch Regelmäßigkeit gekennzeichnet, vollzieht sich unbewusst, ist aber stets im positivistischen Sinne erklärbar. Dem gegenüber ist Handeln immer absichtsvoll, also mit einem subjektiven Sinn verbunden. Es ist im Sinne Diltheys allenfalls verstehbar. Das konkrete Handeln eines Individuums bezeichnet Weber als „Lebensführung“. Wie rational oder irrational ein Individuum agiert, wird von einer Reihe sozialer Einflussfaktoren bestimmt. Zwischen den Extremen eines rein rationalistischen Kopfmenschen und einer von reiner Willkür getriebenen Person, finden sich vier weitere Grundtypen: Wer sich bei seinem Tun nach Zweck, Mitteln und Konsequenzen ausrichtet, handelt zweckrational; wer sich von ethischen, religiösen oder ästhetischen Überzeugungen leiten lässt, handelt wertrational; wessen Handeln von Emotionen  bestimmt wird, entspricht dem affektuellen Typus; wer Mustern folgt, die von anderen vorgelebt werden, handelt traditional . Die vier Typen finden sich beispielsweise anhand von Wählern illustrieren. Derjenige, der Parteiprogramme detailliert studiert, mit seiner Lebenssituation abgleicht und Wahrscheinlichkeitsüberlegungen darüber anstellt, welche Wahlversprechen auch umgesetzt werden, um schließlich die Partei zu wählen, die seine Kriterien maximiert, verhält sich zweckrational. Wertrational verhält sich, wer die Partei wählt, die seinem ethischen oder religiösen Weltbild am nächsten steht. Wer sich spontan nach einfachen Slogans auf Wahlplakaten richtet, handelt affektuell. Wer die Partei wählt, die auch schon seine Eltern gewählt haben, handelt traditional. Weber stellt klar, dass dies „Idealtypen“ sind; in der Realität ist unser soziales Handeln stets eine Mischung verschiedener Motive.   Webers Handlungstypen Auch Webers bekannte Unterscheidung zwischen Verantwortungsethikern und Gesinnungsethikern , knüpft an dieses Handlungsschema an. Sein 1919 gehaltener Vortrag „Politik als Beruf“ verbindet die Charaktere des zweckrationalen und des wertrationalen Entscheiders mit den beiden Grundpositionen der Moral. Der Verantwortungsethiker richtet sein Handeln an zweckrationalen, utilitaristischen Überlegungen aus; für ihn stehen die Konsequenzen seines Handelns im Mittelpunkt. Der Gesinnungsethiker hört mehr auf seine innere Stimme; sein Handeln ist primär an Werten orientiert und seine Ethik ist die des kategorischen Imperativs . Diese beiden Positionen stecken für Weber das Spannungsfeld ab, innerhalb dessen Politiker das rechte Maß finden müssen. Eine der einflussreichsten Schriften der Soziologiegeschichte Webers Handlungstypen lassen sich auch mit Tönnies‘ Unterscheidung zwischen Gemeinschaft und Gesellschaft in Verbindung bringen: Die Gemeinschaft beruht auf einem affektuellen oder traditionalen Gefühl. Eine Gesellschaft hingegen gründet auf zweck- oder wertrationalen Übereinkünften. Der Rationalismus, der die modernen westlichen Gesellschaften auszeichnet, bestimmt also nicht nur die Wirtschaft, er durchzieht vielmehr die gesamte Gesellschaft. Dies zeigt sich etwa in der Bürokratie und in einem immer komplexer werdenden Gesetzes- und Vertragswesen. Sie machen den Unterschied zu Machiavellis   chaotischem Feudalstaat deutlich: Der moderne Staat benötigt weder charismatische Führer noch traditionelle Erbmonarchen; seine Legitimität beruht auf Gesetzen, auf einer „legal-rationalen“ Autorität, letztlich dem Glauben an das System selbst. Ein Staatsdiener verrichtet seine Arbeit nicht wie ein mittelalterlicher Handwerker aufgrund überkommener Regeln, sondern führt aus, was die Gesetze und Vorschriften von ihm fordern. Gibt es eine neue Regel, folgt er dieser, ohne zu zögern. Bürokraten und Technokraten sind Spezialisten, die in eine klare Hierarchie eingebunden sind und auf der Basis von detaillierten Vorschriften bevorzugt schriftlich kommunizieren. Ein Sachverhalt wird nach einem fest vorgegebenem Schema bearbeitet und – anders als in vormoderner Zeit – ohne Ansehen der Person. Nach dieser Logik funktionieren Finanzämter, Gemeindeverwaltungen, Meldeämter, Katasterämter, Arbeitsämter, Gesundheitsämter, Prüfstellen, Staatsanwaltschaft und Polizei. Der moderne Staat ist ein Regelapparat, dessen Regeln den Herrscher ersetzt haben. Das macht die auf Gesetzen beruhende Bürokratie neben der charismatischen und der traditionalen Autorität zur dritten und jüngsten gesellschaftlichen Autoritätsform.   Die Rolle von Klassen, Ständen und Parteien Webers Arbeitseifer verdanken wir noch eine weitere bedeutsame Typologie. Mit seiner Schichtentheorie möchte er die Position eines jeden Individuums in der Gesellschaft durch drei Parameter bestimmen. Der erste Parameter sind die Klassen . Sie sind die wirtschaftliche Perspektive. Während Marx lediglich in Abhängigkeit vom Besitz der Produktionsmittel Bourgeoisie und Proletariat unterscheidet, differenziert Weber hier stärker. Es gibt Besitzende, eine besitzlose Intelligenz, ein Kleinbürgertum, also Handwerker und selbständige Bauern, und die Arbeiterschaft. Sie unterscheiden sich nicht nur hinsichtlich der Besitzverhältnisse, sondern auch bezüglich Aufstiegschancen und Erwerbsmöglichkeiten. Der zweite Parameter sind die Stände . Sie sind die soziale Ordnungsdimension. Man gehört etwa einem bestimmten Berufsstand an, der mit mehr oder weniger Prestige verbunden ist. Dazu gehört auch ein gewisser Lebenswandel und dass man bevorzugt mit seinesgleichen verkehrt. Die Stände sind daher ein traditionelles, stabilisierendes, oft aber auch lähmendes Element der gesellschaftlichen Ordnung. Der dritte Parameter schließlich sind die Parteien . Sie repräsentieren die Sphäre der Macht. Parteien sind institutionalisierte Interessengruppen, typischerweise in Form von politischen Parteien, aber auch Verbände oder Kirchen fallen unter diese Definition. Als Zweckbündnisse, manchmal nur auf Zeit geschlossen, verfolgen sie systematisch ein bestimmtes Ziel. Letztlich geht es darum, den Parteiführern eine Machtbasis zu sichern, mit der diese wiederum den Mitgliedern die Möglichkeit verschaffen, sachliche Ziele durchzusetzen oder persönliche Vorteile zu erlangen. [xi] Jedes Mitglied der Gesellschaft kann damit nun hinsichtlich wirtschaftlicher, sozialer und machtpolitischer Kriterien zugeordnet werden. Ein Pfarrer hat ein hohes soziales Prestige, gehört ob seiner Besitzverhältnisse allerdings einer niederen Klasse an, zugleich aber auch einer durchaus mächtigen „Partei“. Ein reicher Privatier, der sein Vermögen ererbt hat, gehört einer hohen Klasse an, verfügt aber nur über einen niedrigeren Status. Ein Beamter mit bescheidenem Einkommen kann wiederum mit beträchtlichen Machtbefugnissen ausgestattet sein. Reiche Unternehmer oder ehrgeizige Intellektuelle haben die Möglichkeit, das Prestige ihrer Klasse oder ihres Berufstands in politische Macht umzuwandeln. Die Breite seiner gedanklichen Ansätze macht Weber neben Durkheim zur zentralen Figur der neuen Wissenschaft von der Gesellschaft. Auf diesem Fundament werden die nun kommenden Soziologengenerationen aufbauen.   Den Blog entdecken   Wer mehr wissen will: Tönnies, Ferdinand (1935): „Gemeinschaft und Gesellschaft“, Buske. Weber, Max (1919): „Politik als Beruf“, Vortrag. Weber, Max (1922): „Wirtschaft und Gesellschaft“, Mohr. Weber, Max (1922): „Gesammelte Aufsätze zur Wissenschaftslehre“, Mohr. Weber, Max (1988): „Die Wirtschaftsethik der Weltreligionen“, Mohr. Weber, Max (2017): „Die protestantische Ethik und der „Geist“ des Kapitalismus“, Reclam. Durkheim, Émile (1897): „Le suicide : Étude de sociologie “, Félix Alcan Offenbacher, Martin (1900): „Konfession und soziale Schichtung“, Mohr. Lorenz, Ansgar/Ntemiris, Nektarios (2015): „Klassiker der Soziologie: Eine illustrierte Einführung“, Wilhelm Fink.   Anmerkungen: [i] Weitere Feststellungen waren unter anderem, dass sich in Ruhephasen – über Mittag und an Wochenenden – weniger Menschen umbringen und dass die Suizidrate in Friedenszeiten höher ist als während eines Krieges. [ii]  Dieses Verhalten ließe sich heute auch aus evolutionsbiologischer Sicht im Sinne des egoistischen Gens erklären. [iii]  In einer Fußnote erwähnt Durkheim noch einen vierten Typus, den fatalistischen Selbstmord. Er ist verbunden mit einer Perspektivenlosigkeit und der systematischen Unterdrückung natürlicher Triebe. Dazu zählt etwa der gemeinsame Selbstmord junger Liebespaare oder verzweifelter Sklaven. Durkheim misst dieser Form nur eine geringe praktische Bedeutung bei.   [iv] Auf den historischen Begründer der Soziologie als Wissenschaft, den Franzosen Auguste Comte werde ich nochmal in einem separaten Blog eingehen. [v]  Tönnies (1935) S.40. [vi]  Offenbacher (1900) S. 410. [vii]  Offenbacher (1900) S. 476. [viii] Weber (2017 ) S. 76. Zu den „notorisch“ älteren Formen gehört beispielsweise das Rechnungswesen. [ix]  Der amerikanische Soziologe Robert King Merton stellte 1938 die These auf, dass die naturwissenschaftliche Revolution der Aufklärung vor allem durch englische Puritaner und deutsche Pietisten getragen wurde. Tatsächlich sind sechs der zehn Länder mit den meisten zugesprochenen Nobelpreisen primär protestantisch geprägt. Sie repräsentierten nur rund 6% der Weltbevölkerung aber rund 83 % aller vergebenen Preise (Stand 2019). Den Vereinigten Staaten wurden bis 2010 insgesamt 305 Nobelpreise zugesprochen, allen lateinamerikanischen Staaten zusammen hingegen nur sechs.  [x] Seinen Plan, auch den Islam religionssoziologisch zu analysieren, konnte Weber nicht mehr realisieren. Er starb 1920, wahrscheinlich an den Folgen der Spanischen Grippe. [xi] Vgl. Weber (1922) Wirtschaft und Gesellschaft Kapitel 1, § 18.

Fortsetzung von: " Glaube als Wissenschaft – ein Überblick über die Philosophie des Mittelalters" Sinn, Verstand und letzte Gründe Für Europa war die Zeit um 1500 eine Epoche gewaltiger Veränderungen . Neben der Philosophie hatten auch Kunst, Architektur und Literatur die Antike wiederentdeckt. Neues Wissen musste nun nicht mehr rein theologisch , sondern zunehmend auch wieder logisch-rational oder empirisch gerechtfertigt werden. Der Kirche entglitt damit nach und nach ihr Monopol für Wahrheitsvermittlung und das Individuum rückte zunehmend in den Mittelpunkt der Betrachtungen. Eine wesentliche Rolle bei dieser Entwicklung spielte ein Augustinermönch und Professor der Theologie zu Wittenberg, der ab 1517 von sich reden machte. Martin Luther  war mit den Lehren des Aristoteles   und eines Wilhelm von Ockham  vertraut; am stärksten prägte ihn jedoch die Zwei-Reiche-Lehre seines Ordenspatrons Augustinus .  Luther gelangte zu der Überzeugung, dass Erlösung und ewiges Leben nicht durch gute Taten oder priesterliche Absolution erlangt werden können, sondern allein durch aufrichtigen persönlichen Glauben und Reue für begangene Sünden. Damit erhob er den einzelnen Menschen zur höchsten irdischen Instanz; ein Perspektivenwechsel, der den weiteren Verlauf der Weltgeschichte maßgeblich beeinflussen sollte. Während sich die neue Konfession innerhalb kurzer Zeit über fast ganz Nordeuropa ausbreitete, sollten noch mehr als 100 Jahre vergehen, bis es auch in der Philosophie zu einem vergleichbaren Aufbruch kam. In der ersten Hälfte des 17. Jahrhunderts sind die Philosophen auf der Suche nach Letztbegründungen ; das Wissen über die Welt soll von einem sicheren methodischen Fundament aus neu erarbeitet werden. Doch um diese Grundlage tobt ein heftiger Streit. Die mehr in der Tradition Platons  stehenden Rationalisten sind überzeugt, dass wir nur über unseren Intellekt zu wahrer Erkenntnis gelangen können. Für die eher aristotelischem Denken folgenden Empiristen hingegen ist der menschliche Sinnesapparat, sind schmecken, fühlen, riechen, hören und sehen, das wahre Fenster zur Welt . [i]   Drückte den philosophischen Reset-Knopf: der Franzose René Descartes Descartes verordnet der Philosophie einen radikalen Neustart Der französische Philosoph René Descartes  (1596-1650)   bezieht in dieser Auseinandersetzung eine radikal rationalistische Position; sie wird ihn zum Begründer der neuzeitlichen Philosophie machen. Descartes unterwirft sich dazu selbst einem konsequenten methodischen Zweifel: Meine Sinne können mich täuschen, die Welt um mich herum, aber auch Gott, können reine Einbildung oder ein Traum sein. In seinen „Meditationes de prima philosophia“ reißt Descartes Schritt für Schritt das Gebäude unserer vermeintlichen Gewissheiten ein. Ganz unten findet sich eine einzige sichere Erkenntnis, nämlich die, dass ich als denkendes Wesen existiere. Selbst wenn ich mich in allem täusche, so existieren doch wenigstens meine Gedanken – auch, wenn diese falsch sein sollten. Das ist das berühmte „ cogito ergo sum “. [ii]  Von dieser Ausgangsposition möchte Descartes nun schrittweise seine Erkenntnisse denkend zurückgewinnen. Dieses individualistische Ur- Axiom der Erkenntnistheorie   war der wichtigste Fortschritt seit fast 2.000 Jahren, ein fulminanter Neustart der Philosophie: Wissen ist im Denken verankert, dennoch darf nichts, was ich denken kann, als gegeben hingenommen werden – alles muss auf den Prüfstand. Die Gewissheit zu sein, gründet nicht mehr in Gott, sondern im Denken jedes einzelnen Menschen. Die von Descartes begründete Tradition des methodischen Skeptizismus und radikalen Rationalismus  wurde in den Niederlanden durch den jüdischen Philosophen Baruch de Spinoza  (1632-1677) weitergeführt, in Deutschland insbesondere durch Gottfried Wilhelm Leibniz  (1646-1716).   Leibniz - ein überaus vielseitiger Denker Die Briten denken anders Auf den Britischen Inseln entwickelte sich das Denken hingegen hauptsächlich in der empirischen Tradition von Bacon   und Ockham. Als  Begründer des modernen Empirismus gilt ein Nachfahre von Roger Bacon: Francis Bacon (1561-1626) war überzeugt, dass der Mensch die Natur nur beherrschen könne, wenn er ihre Gesetze versteht und seine diesbezüglichen Annahmen immer und immer wieder überprüft. Am deutlichsten formulierte später John Locke   (1632-1704) das empiristische Credo: „Unser Beobachten, entweder der äußern wahrnehmbaren Dinge oder der innern Vorgänge in unserer Seele   ist es, was den Verstand mit dem Stoff zum Denken versieht.“ [iii]   John Locke Gegen Descartes skeptische Grundhaltung sei, so Locke, grundsätzlich nichts einzuwenden, doch Quell aller Erkenntnis sind Erfahrung und unmittelbare Anschauung, nicht das reine Denken: „Nichts ist im Verstand, was nicht vorher in den Sinnen gewesen wäre“. Dieses Zitat Lockes kontert Leibniz mit der Bemerkung : „Nichts ist im Verstand, was nicht vorher in den Sinnen war, außer dem Verstand selbst.“ [iv]   Die Aufklärung dynamisiert das Denken Dieser erkenntnistheoretische Methodenstreit sollte sich als überaus fruchtbar für die Entwicklung der modernen Wissenschaften erweisen. Die Idee, dass grundsätzlich alles verstehbar ist und nicht nur göttliche Offenbarung, sondern auch Verstand und sinnliche Anschauung Erkenntnisquellen sein können, läutete Mitte des 17. Jahrhunderts das Zeitalter der Aufklärung   ein, eine neue Sicht auf die Welt, die bis heute den Kern wissenschaftlichen Denkens ausmacht. Der statische antike-mittelalterliche Kosmos wich einer dynamischen Vorstellung, in der der Leitstern der Vernunft der Menschheit den Weg zu Fortschritt und einer besseren Zukunft bereits im Diesseits weisen sollte. Das neue Denken führte zur Entdeckung zahlreicher Naturgesetze, die den technischen Fortschritt rasant beflügelten, aber auch zur Entstehung eines aufstrebenden Bürgertums , das für sich nun mehr Rechte forderte und die Privilegien adeliger und kirchlicher Autoritäten infrage stellte. Die Aufklärung war, wie Immanuel Kant  es später formulieren würde, „der Ausgang des Menschen aus seiner selbstverschuldeten Unmündigkeit.“ [v]   Diese Aufbruchsstimmung machte das 18. Jahrhundert zu einem goldenen Zeitalter der Philosophie. Individualismus   und die aus ihm resultierende Säkularisierung, die Saat von Luther und Descartes, begann nun zu keimen. Die beiden auffälligsten Sterne am aufgeklärten Philosophenhimmel waren David Hume  und Immanuel Kant  (letzterem werden wir den nächsten Artikel der Philosophie-Blogs widmen). Hume, der von   1711 bis 1776 lebte, ist der wichtigste Vertreter des britischen Empirismus . So, wie es dem Engländer Newton   gelang, die Physik in wenige einfache Formeln zu packen, möchte der Schotte Hume auf Basis einer kleinen Zahl gesicherter Grundlagen eine erkenntnistheoretisch fundierte „Menschenwissenschaft“ erschaffen.   Gibt es Kausalitäten? Hume widmet sich zunächst dem Informationsverarbeitungsprozess . Erkenntnis entsteht allein, indem Gedanken mit Wahrnehmungen gefüttert werden. Nur sie können das neue erkenntnistheoretische Fundament sein – keinesfalls aber die rein spekulative Metaphysik , die sich jeder empirischen Überprüfung entzieht. Ereignisse, die räumlich und zeitlich eng beieinanderliegen, nehmen wir als kausale Ursache-Wirkungsbeziehungen wahr. Dabei liegt der Zusammenhang allerdings keinesfalls in den Dingen selbst; vielmehr neigen wir dazu, die Kausalitäten  aufgrund unserer Erfahrungen in die Dinge hineinzuprojizieren. [vi]  Wir sehen in diesen Verbindungen Naturgesetze , ohne wirklich wissen zu können, ob der unterstellte ursächliche Zusammenhang auch tatsächlich besteht. Diese radikale Kausalitätskritik ist als Induktionsproblem  in die Philosophiegeschichte eingegangen. Die von Aristoteles beschriebene Methode, vom Besonderen auf das Allgemeine zu schließen, ist für Hume überaus problematisch. Wenn 99 Gläser, die zu Boden fallen, allesamt zerspringen, bedeutet das nicht, dass auch das hundertste Glas zerbrechen muss. Nicht einmal darauf, dass morgen die Sonne aufgehen wird, können wir uns absolut verlassen. Da sich Kausalitäten s elbst jeder Observation entziehen, können wir uns der wahren Natur eines Ursache-Wirkungs-Zusammenhangs nie sicher sein. Es ist allein die Gewohnheit, die uns an ihn glauben lässt; letztlich aber bleibt er eine nicht beweisbare Vermutung. Ein absolutes wissenschaftliches Fundament, lässt sich jedenfalls nicht darauf gründen. Seine Überlegungen legte Hume in dem 600 Seiten starken „A Treatise of Human Nature“ dar, dem „Traktat über die menschliche Natur “, das der 28-Jährige nach zehnjähriger Arbeit vollendete. Doch sein Versuch einer systematischen Analyse des menschlichen Erkenntnisapparats fand keinerlei Beachtung. Erst, als er elf Jahre später unter dem Titel „An Enquiry concerning Human Understanding“ eine grundlegend überarbeitete Version veröffentlichte, stellte sich der Erfolg ein. Wichtiger früher Religionskritiker: Baruch de Spinoza Humes Religionskritik Humes radikale Ablehnung der Metaphysik machte ihn zu einem frühen Religionskritiker . Bereits Spinoza hatte sich in einer 1670 veröffentlichten Schrift mit den offenbaren Widersprüchen biblischer Texte auseinandergesetzt. Spinoza hatte die Unstimmigkeiten damit erklärt, dass die Bibel   Menschenwerk sei, und nicht das Wort Gottes. Überhaupt erführe man über Gott selbst in der Bibel wenig, dafür aber umso mehr über Verhaltensregeln. Religion aber sei keine Voraussetzung für sittliches Verhalten. Hume ging in seiner Kritik noch wesentlich weiter. Er stand im Verdacht, Atheist zu sein, was ihn letztlich die Berufung zum Professor für Ethik an der Universität Edinburgh kosten sollte. Seine Abrechnung mit der Theologie ist radikal: Weder Gottes Existenz noch seine Güte oder Wunder könne in irgendeiner Form empirisch bewiesen werden. Auch mache die Religion aus den Gläubigen keine guten Menschen. Ganz im Gegenteil: Da sie auf ein besseres Leben im Jenseits hoffen, vergessen sie, bereits im Diesseits hierzu etwas beizutragen. Am Ende ist alle Religion eine Selbsttäuschung, die auf der Illusion aufbaut, der Mensch könne Gott gnädig stimmen und so Einfluss auf sein Schicksal nehmen.   Einer der wirkmächtigsten Philosophen des 18. Jahrhunderts: der Schotte David Hume Ein Beitrag zur Ethik Der bekannteste Beitrag des schottischen Philosophen zur Ethik   ist heute als „ Humes Gesetz “ bekannt: In ethischen Debatten darf grundsätzlich nicht vom „Sein“ auf das „Sollen“ geschlossen werden, da es sich dabei um zwei verschiedene Kategorien handelt. Anders gesagt: Aus Fakten ergeben sich keine Normen. Wenn es Gott gibt, bedeutet das nicht, dass man sich auch an seine Gebote halten muss. Genauso wenig lässt sich aus der Tatsache, dass Diebstahl bestraft wird, zweifelsfrei ableiten, dass Diebstahl schlecht ist.   Den Blog entdecken   Wer mehr wissen will: Descartes, René (1641) : „Meditationes de prima philosophia“. Michael Soly, Locke, John (2006) „Ein Versuch über den menschlichen Verstand“, Meiner. Leibniz, Gottfried Wilhelm (1996): „Neue Abhandlungen über den menschlichen Verstand“, Meiner. Hume, David (1739) „A Treatise of Human Nature“, Project Gutenberg-DE. Hume, David (1748) „An Enquiry concerning Human Understanding”, Project Gutenberg-DE. Rationalismus vs Empirismus (Slideshare, Englisch)   Anmerkungen: [i]  Es wäre eine unzulässige Verkürzung, Platon als Rationalisten und Aristoteles als Empiristen zu bezeichnen. Aristotles‘ Logik ist eine rein auf dem Verstand ruhende Betrachtung. Rationalismus und Empirismus eint zudem die skeptische, vom Individuum ausgehende Suche nach Letztbegründungen, die in der Antike keine Entsprechung hat.   [ii]  „Ich denke, also bin ich“. Den Ausdruck als solchen verwendet Descartes erst in einer späteren Schrift, dem 1637 veröffentlichtem „Discours“. Der Gedanke findet sich bereits bei Augustinus. Im „Gottesstaat“ schreibt er: „Selbst wenn ich mich täusche, bin ich. Denn wer nicht ist, kann sich auch nicht täuschen.“  [iii]  Locke (2006) 2. Buch, 1. Kapitel §2.  [iv]  Leibniz (1996). [v]  Kant (2009). [vi]  Eine Annahme, die durch die moderne Hirnforschung bestätigt wurde.

Fortsetzung von "Bewusstsein: Auf der Suche nach dem Geist" Wo befindet sich unsere Seele? Es gibt bis heute keine allgemein anerkannte Theorie, die die Dimensionen der menschlichen Seele   umfassend beschreibt. Den Kern eines aktuellen neurobiologisch fundierten Modells hat der Hirnforscher Gerhard Roth  skizziert. [i]  Demnach wird unsere Persönlichkeit zu wesentlichen Teilen durch die mittleren Schichten unseres Gehirns bestimmt, einem anatomisch nicht exakt definierten Bereich, der als limbisches System   bezeichnet wird. Diese Schichten sind, evolutionsgeschichtlich gesehen, also weder besonders neu, wie der Neokortex , noch besonders alt, wie unser Reptiliengehirn . Das limbische System Das Modell der menschlichen Seele von Gerhard Roth Die Funktionen der untersten Ebene dieses Systems sind hauptsächlich genetisch oder durch vorgeburtliche Einflüsse determiniert. [ii]  Hier ist unser „ Temperament “ verankert, das vegetativ-affektive Verhalten, das in grundlegenden Persönlichkeitsmerkmalen wie Selbstvertrauen, Kreativität, Offenheit, Zuverlässigkeit oder Risikoneigung zum Ausdruck kommt. Die Arbeitsweise dieses Gehirnteils ist nach der Geburt praktisch nicht mehr zu beeinflussen. Im mittleren Bereich des limbischen Systems findet sich das „Selbst“, die Ergebnisse unserer kindlichen Prägung . Es sind unbewusste Anteile von uns, die aufgrund von Erziehung oder Erfahrung unsere Emotionen  konditionieren. Untere und mittlere Ebene des limbischen Systems machen zusammen den Kern unserer Persönlichkeit aus. In der oberen limbischen Ebene ist das „Individuell-Soziale Ich“ angesiedelt. Hier sitzt jener Anteil, den wir durch sozial-emotionale Erfahrungen mit anderen insbesondere in der Jugend erlernt haben: Anerkennung, Freundschaft und Moral   und somit die wesentlichen Handlungsmuster und Regeln des Zusammenlebens. Dieser Teil von uns ist durch neue soziale Erfahrungen veränderbar und bestimmt zusammen mit den beiden unteren Ebenen unser Sozialverhalten .  Die vier Ebenen der Persönlichkeit nach Gerhard Roth  Das „Kognitiv-Kommunikative Ich“ als vierte und letzte Dimension unserer Persönlichkeit, befindet sich in der Großhirnrinde . Dieser Beitrag entsteht zuletzt und bleibt ein ganzes Leben lang entwicklungsfähig und formbar. Aus ihm entspringt unsere Ratio , unser Verstand: zweckorientiertes, planvolles Denken  und Handeln, systematische Problemlösung, Welterklärung und sprachliche Kommunikation , kurz, unser freier Wille . Haben wir einen freien Willen? Genau dieser freie Wille wurde 1979 infrage gestellt. Der amerikanische Physiologe Benjamin Libet  bat in seinem bekanntesten Experiment seine Probanden den Augenblick zu signalisieren, in dem sie bewusst die Entscheidung fällten, die Hand zu bewegen. Ben Libet stellte die Frage, ob wir einen freien Willen haben... Libet stellte fest, dass bereits rund eine halbe Sekunde vor dem bewussten Entschluss ein bestimmtes Aktionspotentia l   messbar war, das er als Bereitschaftspotential bezeichnete. Offenbar wurde das Handeln durch das limbische System angebahnt, bevor es ins Bewusstsein   drang. Daraus schlossen zahlreiche Wissenschaftler, dass das „Ich“ lediglich die Illusion hatte der Initiator zu sein und die Entscheidung zu diesem Zeitpunkt bereits unbewusst gefallen war. Libet selbst misstraute dieser Interpretation. Er stellte die These auf, dass der Wille nach der unbewussten Initiierung der Aktion während eines Zeitfensters von etwa ein bis zwei Zehntelsekunden ein bewusstes Veto einlegen kann, mit dem sich das Bereitschaftspotential überstimmen lässt. Eine Reihe von Experimenten, die in den folgenden Jahren hierzu durchgeführt wurden, konnten Libets Veto-These im Wesentlichen bestätigen. [iii]  Heute geht die Mehrheit der Neurowissenschaftler davon aus, dass wir uns grundsätzlich sehr wohl bewusst und frei gegen unsere natürlichen Eingebungen entscheiden können. Die Determinanten menschlichen Handelns bleiben dennoch überaus komplex. Wir reagieren auf Wahrnehmungen mit Gefühlen und überprüfen diese dahingehend, ob sie mit unseren Erfahrungen, Überzeugungen, moralischen Vorstellungen, Wünschen und Plänen vereinbar sind. Genetische und epigenetische Prädispositionen beeinflussen uns bei diesem Prozess genauso wie Kindheitserfahrungen, Erziehung, soziale Prägung und Kultur. Aber auch ein Text, den wir unmittelbar vor einer Entscheidung gelesen haben oder die Farbe des Zimmers, in dem wir uns gerade befinden, kann unser Verhalten mitbestimmen. Unser freier Wille ist nur ein Teil von uns und es gibt Vieles, was ihn vom geraden Weg abbringen kann. Auch wenn wir davon überzeugt sind, eine Entscheidung „selbst“ und „bewusst“ getroffen zu haben, liegen die tatsächlichen Motive oftmals im Verborgenen. Die Erklärungen, die wir uns im Nachhinein gerne zurechtlegen, müssen nicht unsere wahren Gründe sein. Was sind unsere Bedürfnisse? Abraham Maslow... Die Psychologie   geht davon aus, dass alle Menschen ungeachtet ihrer individuellen Unterschiede gemeinsame Grundbedürfnisse haben. Das hierarchische Modell des amerikanischen Psychologen Abraham Maslow  besagt, dass ein jeweils grundlegenderes Bedürfnis zuerst erfüllt sein muss, bevor wir uns dem nächsthöherstehenden Bedürfnis zuwenden. Zuunterst in dieser Bedürfnispyramide stehen elementare physiologische Notwendigkeiten wie Nahrung und Schlaf aber auch Fortpflanzung. Darüber steht das Bedürfnis nach Sicherheit, über dem wiederum der Wunsch nach sozialer Integration in menschliche Gemeinschaften steht. Ist dieses Bedürfnis gesichert, strebt der Mensch nach Anerkennung und schließlich nach Selbstverwirklichung. ...und seine berühme Pyramide Ein anderes bekanntes Modell, das der deutsche Psychotherapeut Klaus Grawe  entwickelt hat, geht davon aus, dass Menschen allgemein vier Grundbedürfnisse haben: Das Bindungsbedürfnis ist der Wunsch nach einigen wenigen engen, festen Bezugspersonen. Dem steht das Bedürfnis nach Kontrolle über das eigene Leben gegenüber. Hier ist bereits ein möglicher Konflikt mit dem elementaren Bindungswunsch angelegt. Das dritte Bedürfnis ist es, den eigenen Selbstwert zu erhöhen und zu schützen, wir wollen gewissermaßen mit uns selbst im Reinen sein. Das vierte Motiv ist es angenehme, lustvolle Situationen zu suchen und entsprechend unangenehme Situationen zu vermeiden. Grawes „ Konsistenztheorie “ macht deutlich, dass der Mensch sich in einem Spannungsfeld befindet, in dem er einerseits als soziales Wesen in die Gemeinschaft eingebunden sein will, sich andererseits als Individuum aber auch gegen diese Gemeinschaft abgrenzen möchte. [iv]      Den Blog entdecken   Wer mehr wissen will: Roth, Gerhard, Strüber, Nicole (2018) „Wie das Gehirn die Seele macht“, Klett-Cotta. Müller-Jung, Joachim (2017): “Die Festplatte für die Ewigkeit“ in: Frankfurter Allgemeine Zeitung Online vom 03.03.2017. Evolution of Consciousness - Vortrag von Nicolas Humphrey   Bildnachweise: Limbisches System Abraham Maslow Bedürfnispyramide    Anmerkungen: [i]  Vgl. Roth / Strüber (2018) S. 441 ff. [ii] Dazu gehört auch, dass sich epigenetische Prozesse der Mutter, die etwa durch Stresssituationen ausgelöst werden können, auf die Gehirnstruktur des noch ungeborenen Kindes auswirken. Die so erworbenen Persönlichkeitsmerkmale sind zwar angeboren, aber nicht ererbt. [iii] Vgl. Müller-Jung (2016). [iv] Das lateinische Wort Individuum bedeutet so viel wie „das, was nicht weiter geteilt werden kann“.

Fortsetzung von „Die Magie der Zahlen“     Die Königin der Mathematik „Die Mathematik ist die Königin der Wissenschaften und die Arithmetik die Königin der Mathematik“. Mit seinem Zitat weist einer der bedeutendsten Mathematiker aller Zeiten, Carl Friedrich Gauß  (1777-1855), der Kunst des Rechnens, die zentrale Rolle zu. Neben Zahlentheorie, Zahlensystemen und Verknüpfungsregeln gehört die Frage der Teilbarkeit zu den elementaren Betrachtungsgegenständen der Arithmetik . Euklid   war wohl der Erste, der erkannte, dass das ganze arithmetische System auf dem Fundament der Primzahlen  ruht. Primzahlen sind alle natürlichen Zahlen, die grösser als eins und nur durch eins und sich selbst teilbar sind, also 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29… Der „ Fundamentalsatz der Arithmetik “ besagt, dass jede positive ganze Zahl als ein Produkt von Primzahlen dargestellt werden kann. Die Zahl 18 ergibt sich beispielsweise als Verknüpfung der Primzahlen 2 und 3: 18 = 2 x 3 x 3. Genauso ergibt sich 9108 als das Produkt von 2 x  2 x 3 x 3 x 11 x 23. Das Besondere an diesem Gesetz ist, dass es für jede Zahl immer nur eine einzige Möglichkeit gibt, sich aus Primzahlen herzuleiten. 9108 kann nur aus der genannten Verknüpfung von 2, 3, 11 und 23 entstehen, es gibt keine andere mögliche Kombination. [i]  So wie die chemischen Elemente   die Bausteine aller Moleküle sind, sind Primzahlen die Grundlage aller in der Natur vorkommenden Zahlen . Das Mysterium der Primzahlen Seit der Antike versuchen die Menschen das geheimnisvolle Wesen primer Zahlen zu enträtseln. Schon Euklid wusste, dass ihre Menge unendlich groß sein muss. Sein Beweis war der folgende: Wäre die Anzahl der Primzahlen endlich, dürfte sich jenseits der letzten keine weitere Primzahl mehr finden lassen. Man kann sich nun eine Zahl Z vorstellen, die das Produkt aller endlichen Primzahlen +1 ist: Z = P1 x  P2 x P3 … x Pn +1. Wäre Z eine zusammengesetzte Zahl, müsste sie sich aufgrund des Fundamentalsatzes der Arithmetik restlos in Primfaktoren zerlegen lassen. Teilt man Z aber durch eine beliebige Primzahl, wird stets ein Rest von 1 übrigbleiben. Weil Z keine Primfaktoren hat, muss sie also definitionsgemäß eine Primzahl sein. Damit ist aber auch die Aussage, dass die durch P1x  P2 x P3 … x Pn dargestellte Reihe endlich ist, zwangsläufig falsch. Euklid demonstrierte seinen Gedankengang anhand der ersten drei Primzahlen: Wären 2, 3 und 5 alle existierenden Primzahlen, wäre Z = 2 x 3 x 5 + 1 = 31. 31 ist aber ebenfalls eine Primzahl, die in der vermeintlich „endlichen“ Reihe nicht enthalten ist. Eratosthenes von Kyrene , der rund 100 Jahre nach Euklid ebenfalls in Alexandria  lebte, fand eine einfache Methode, mit der sich Primzahlen systematisch ermitteln lassen. Man beginnt mit der ersten Primzahl 2 und markiert alle Vielfachen von ihr, die somit zwangsläufig zusammengesetzte Zahlen sind. Genauso verfährt man mit der 3. Die 4 muss nicht mehr beachtet werden, denn sie ist ein Vielfaches von 2. Für die 5 werden wiederum alle Vielfache markiert und so weiter.   Das Sieb des Eratosthenes macht schon für die ersten 100 Ziffern deutlich, dass die Primzahlen völlig willkürlich im Raum verteilt sind. Und so geht es auch jenseits der 100 weiter. Diese seltsame Musterlosigkeit hat die Mathematiker von Anfang an herausgefordert. Gibt es eine Formel, deren Ergebnis ausschließlich Primzahlen liefert? Wenn ja, so wurde sie bis heute noch nicht gefunden. ( Dem Schweizer Mathematiker Leonhard Euler verdanken wir die Formel x^2 + x + 41, die immerhin für die Zahlenreihe 0 bis 39 ausnahmslos Primzahlen generiert.)  Die einzig erkennbare Gesetzmäßigkeit ist die, dass der Abstand von einer Primzahl zur nächsten tendenziell grösser wird, so dass es zunehmend Schwierigkeiten bereitet, große Exemplare in der Tiefe des Zahlenraums aufzustöbern: Unter den ersten 100 natürlichen Zahlen finden sich 25 Primzahlen. Zwischen 101 und 200 gibt es nur noch 21, für die nächsten 100 schrumpft die Gruppe auf 16. 1793 stellte der 15-jährige Carl Friedrich Gauß fest, dass sich die abnehmende Primzahlendichte anhand einer Formel abschätzen lässt. An der grundsätzlichen Regellosigkeit der Primzahlenverteilung im Zahlenraum ändert dies allerdings nichts. So folgen die Primzahlenzwillinge 824633702441 und 824633702443 direkt aufeinander. Die elementaren Bausteine der mathematischen Ordnung scheinen selbst völlig ungeordnet zu sein, das Fundament der Arithmetik ist offenbar ein chaotisches Tohuwabohu. Und genau das macht die Primzahlen für die Kryptologie interessant. Die heutige Internetsicherheit beruht im Kern darauf, dass es sehr schwierig ist, sehr große Primzahlen zu finden. Durch die Multiplikation großer Primfaktoren können leicht gigantische Zahlen erzeugt werden; um den Code zu knacken, müssten die zugrundeliegenden Faktoren ermittelt werden. Selbst für die leistungsfähigsten der heute üblichen kommerziellen Rechner wäre dies mit einem mehrtausendjährigen Rechenaufwand verbunden (experimentelle Quantencomputer sind allerdings mittlerweile bereits in der Lage, diese Nuss zu knacken). Fände jemand eine eindeutige Formel für Primzahlen, würde dies über Nacht - auch ohne Quantencomputer) unsere gesamte Internetkryptographie aus den Angeln heben. Für Mathematiker wäre die Formel ein Traum – für den Rest der Menschheit ein Alptraum.     Die Zahlen werden grösser Der Umgang mit großen Zahlen war seit jeher eine Herausforderung. Als hilfreich erwies sich die Erkenntnis, dass sich auch die Multiplikation, ihrerseits eine verkürzte Additionen, mit Hilfe von Potenzen noch einmal verdichten ließ: 10 ∙ 10 ∙ 10 = 10^3. Der griechische Mathematiker und Ingenieur Archimedes von Syrakus (um 287-212 v.Chr.) bewies, dass sich Potenzen multiplizieren lassen, indem man ihre Exponenten addiert: 10^a ⋅ 10^b = 10^a+b: Also: 10^2 ∙10^3 = 10^5  anstelle von 100 ∙ 1.000 = 100.000. Das Wurzelziehen war wiederum nichts Weiteres als die Umkehr dieses Verdichtungsprozesses:  Die fünfte Wurzel aus 100.000 ist 10. In der Antike waren Größenordnungen, die mehrere Zehntausend überschritten, selten. (Die ägyptische Hieroglyphe für eine Million war auch das Symbol für den Gott der Unendlichkeit, Heh .) Das änderte sich, als in Europa im 16. Jahrhundert, Handel und Wissenschaften aufblühten. Da nun auch im Wortsinne astronomische Zahlen eine Rolle spielten, kam dem Rechnen mit Exponenten plötzlich praktische Bedeutung zu. Der schottische Mathematiker John Napier  (1550-1617) begann Anfang des 17. Jahrhunderts, Gleichungen im Stil von 10^3 =1.000 nach dem Exponenten aufzulösen und als Logarithmen darzustellen: der Logarithmus von 1.000 zur Basis 10 ist 3. Logarithmen sind also nichts anderes als Exponenten. Napier berechnete solche Logarithmen für alle gängigen Zahlen. So ergibt 10^2,994 beispielsweise die Zahl 987. Er veröffentlichte umfangreiche Tafeln, in denen man Logarithmen nachschlagen, addieren und das Additionsergebnis zurückübersetzen konnte. Das Produkt von 987 ∙ 113 ergibt sich dann als 10^2.994 + 2.053 = 10^5.047 = 111.429,453. Das Resultat ist kein exakter Wert, aber eine gute Näherung, die sich rasch und mit geringem Fehlerrisiko ermitteln lässt. Heute finden wir logarithmische Darstellungen vor allem noch in der Wissenschaft, etwa beim pH-Wert oder bei der bekannten Richterskala , die die Stärke von Erdbeben misst: Ein Erdbeben der Stärke sieben ist tausendmal stärker als ein Beben der Stärke vier. Zu einer Zeit, zu der es weder Taschenrechner noch Computer gab, erlaubte das Rechnen mit Potenzen schlicht und ergreifend viel Zeit zu sparen. (Der französische Mathematiker Pierre-Simon Laplace  (1749-1827) meinte sogar, dass sich durch Napiers Logarithmen die Lebenszeit der Astronomen verdoppelt habe.) Dies ist letztlich der Grund, warum wir uns auch heute noch in der Schule jahrelang mit kleinsten gemeinsamen Vielfachen, größten gemeinsamen Teilern, Kürzen von Brüchen und binomischen Formeln abmühen: In allen Fällen handelt es sich ursprünglich um historisch wichtige Verfahren, mit denen sich der Umgang mit den vier Grundrechenarten vereinfachen und lange Rechenwege abkürzen ließen. Noch heute können wir daraus lernen, in welchen Beziehungen die Zahlen zueinander stehen. Der großartige kleine Gauß Auf einen besonders schönen Rechentrick verfiel der siebenjährige (nach anderen Quellen neunjährige) Carl Friedrich Gauß, als sein Volksschullehrer – der wahrscheinlich nur ein bisschen Ruhe haben wollte – die Klasse aufforderte, die Zahlen von 1 bis 100 zu addieren. Gauß kam schon nach wenigen Minuten mit der richtigen Antwort: 5050. Er hatte erkannt, dass die erste und die letzte Zahl der Reihe, die zweite und die vorletzte, die dritte und die drittletzte und so weiter, zusammen jeweils 101 ergeben. Insgesamt gibt es 50 solcher Zahlenpaare. In ihrer allgemeinen Form lautet die Gaußsche Summenformel bis zur Zahl n aufaddiert: Für n =100 ergibt sich also:   Die Kette 1 + 2 + 3…+ 98 + 99 + 100 besteht, einschließlich der Operanden, aus 199 Zeichen (entsprechend mehr für größere Summen). Gauß‘ Formel reduziert den Zahlenbandwurm auf nur neun Zeichen, die uns umgehend zum Ziel führen. Die Arithmetik kann uns daher auch noch in Zeiten des Taschenrechners wichtige Kernkompetenzen vermitteln: Zusammenfassen, Vermindern, Reduzieren, Verdichten, Verallgemeinern. So erlaubt sie es uns, trotz zahlloser Bäume den mathematischen Wald nicht aus den Augen zu verlieren.   Den Blog entdecken     Bildnachweise File:Heh.svg - Wikimedia Commons   Wer mehr wissen will: Beutelspacher, Albrecht (2010): „Kleines Mathematikum“, C.H. Beck. Die Gauß-Anekdote https://www.americanscientist.org/article/gausss-day-of-reckoning https://www.youtube.com/watch?reload=9&app=desktop&v=cD9rI4wSc7o [i] Das ist auch das entscheidende Argument, warum die Eins heute allgemein nicht mehr als Primzahl gesehen wird, obwohl auch sie nur durch eins und sich selbst teilbar ist. Würde man sie zu den Primzahlen zählen, wäre die Eindeutigkeit der Primfaktorenzerlegung verloren:  4 ließe sich dann nicht nur als 2 · 2, sondern auch als 2 · 2 · 1 oder 2 · 2 · 1 · 1 darstellen.

Fortsetzung von "Ein Planet wird geboren" Neue Makromoleküle Das Leben entsteht sehr früh. Seine Anfänge liegen 3,8 Milliarden Jahren zurück, nur wenige hundert Millionen Jahre nach Entstehung der Erde . Niemand weiß, wie sich der Übergang von toten organischen Molekülen zum Lebendigen vollzieht. Doch was immer auch geschah, es waren keine anderen Kräfte im Spiel als jene, die den Kosmos bisher geformt   haben. Eine Handvoll Elemente, Sternenstaub längst verglühter Sonnen, beginnt miteinander zu kooperieren und jenseits der Chemie   einen neuen Weg zu beschreiten. Vielleicht in einem flachen Tümpel am Meeresufer, vielleicht in der Umgebung heißer Quellen am Grund des Ozeans, schaffen die Kräfte des Elektromagnetismus erstmals eine Kette sich selbst katalysierender Ribonukleinsäuren , eingehüllt in eine Mikrosphäre aus Proteinen. Eine Insel niedrigerer Entropie  ist entstanden. Die erste RNS  ist wahrscheinlich Henne und Ei zugleich: Ihre Basensequenzen können sowohl neue Moleküle herstellen als auch Informationen speichern. Mit der Zeit aber etabliert sich eine Arbeitsteilung: Nukleinsäuren  stellen Aminosäuren  her, die ihrerseits den Aufbau neuer Nukleinsäuren katalysieren. Die Entstehung des Lebens erfolgt nicht spontan; kein Sprung, sondern ein Prozess kleiner Schritte und fließender Übergänge. In dem Moment aber, in dem es der RNS zum ersten Mal gelingt, mit Hilfe der von ihr erzeugten Katalysatoren Kopien ihrer selbst herzustellen, hält die Natur den Schlüssel in der Hand, ihr bisher komplexestes Werk unsterblich zu machen: Nicht die vergängliche Struktur soll erhalten werden, sondern ihr Bauplan, festgehalten durch einen Code aus vier Zeichen. In das System ist ein Zufallsgenerator eingebaut, eine Instabilitätsmaschine, die neue Informationsvarianten erzeugt.   Der lange Weg zur ersten Zelle Viele Millionen Jahre lang begutachtet der neue Mechanismus die zahlreichen Aminosäuren. Immer, wenn ein zufällig entstandenes Protein Stabilität und Überlebenschancen des selbstreplizierenden Systems erhöht, erhöht sich auch die Wahrscheinlichkeit, dass es in den Informationsspeicher eingebaut wird. An Ende werden 22 Säuren den Selektionsprozess überstehen: Sie sind die Erfolgsrezepte für lebensfreundliche Proteine. Irgendwann ersetzt dann der Selektionsmechanismus die Proteinhülle durch eine flexible Lipidmembran. Die RNS gibt ihre Rolle als Hüterin des Bauplans an ein ähnliches Molekül ab, das sich aber aufgrund seiner größeren Beständigkeit besser zur Aufbewahrung von Information eignet: die DNS. Die RNS konzentriert sich fortan darauf, zwischen Idee und Form zu vermitteln, indem sie den für die Proteinherstellung notwendigen Informationstransport übernimmt. Aus einer lipidummantelten autokatalytischen Gemeinschaft von DNS , RNS und Proteinen, entsteht vor etwa drei Milliarden Jahren die erste Zelle , der Urahn aller lebenden Wesen auf unserem Planeten. 800 Millionen Jahre hat die Natur an diesem Prototyp gefeilt. Er ist der Ursprung des universellen genetischen Codes, den alle Lebensformen bis heute miteinander teilen. Mit der ersten Zelle vollzieht sich der Übergang von der chemischen zur biologischen Evolution . Schon bald werden sich die Einzeller  in die beiden Domänen der robusten Archaeen  und der empfindlicheren Bakterien  teilen. 200 Millionen Jahre lang vermehren sich beide Formen und optimieren dabei stetig ihre chemischen Abläufe. Die Energie, die sie zur Abwehr der Entropie benötigen, beziehen die Einzeller aus dem Abbau von Einfachzuckern . Diese Strategie führt das Leben vor etwa 2,8 Milliarden Jahren in seine erste große Krise: Die Kohlen­hydrat­vorräte der Urmeere sind leergefressen. Zahllose Einzeller verhungern. Von nun an wird der Kampf um knappe Ressourcen das Leben ständig begleiten.   Eine Katastrophe jagt die nächste Wer unter den veränderten Bedingungen überlebt, entscheidet der in die Replikationsmaschine eingebaute Zufallsgenerator. Und so weist ein Zufall den Weg aus der Energiekrise: Bestimmte Bakterien stellen unvermutet Pigmente her, mit deren Hilfe sich die Energie des Sonnenlichts in chemischen Bindungen speichern lässt. Die Einzeller können damit ihre Kohlenhydrate selbst herstellen – das Leben hat sich eine schier unerschöpfliche Energiequelle erschlossen. Doch die Erfindung der Photosynthese   trägt bereits den Keim der nächsten Krise in sich. Der Zuckeraufbau setzt Unmengen an Sauerstoff frei. Das Gas entweicht aus dem Meer und lässt den dünnen, festen Metallpanzer der Erdkruste zu Gestein verwittern. Zahlreiche Oxide werden ins Meer gespült und reichern es mit Salzen und Mineralien an. Nach etwa einer Milliarden Jahre ist der Korrosionsprozess abgeschlossen und der Sauerstoff beginnt sich in der Atmosphäre anzureichern. In über 20 Kilometern Höhe bildet er mit Hilfe ultravioletter Strahlen einen Ozonschild , der von nun an die lebensfeindlichen Spektralbereiche der Sonnenstrahlen von der Erdoberfläche fernhält. Die empfindlichen Einzeller in den Ozeanen aber sind auf das aggressive Gas, das sie selbst vom Kohlenstoff  befreit haben, nicht vorbereitet. Die Folge ist das wahrscheinlich größte Massensterben der Geschichte – fast alle bisher entstandenen einfachen Arten verschwinden wieder von der Bühne der Evolution. Erst in letzter Minute eröffnet der blinde Uhrmacher einen Ausweg: Mutationen haben Enzyme entstehen lassen, die die Zellgifte neutralisieren. Einige wenige Spezies können so der „ Großen Sauerstoffkatastrophe “ entkommen. Der Sauerstoff ist auch Ursache der nächsten Katastrophe. In der Atmosphäre verwandelt er große Mengen des starken Treibhausgases Methan in weniger wirksames Kohlendioxid und schwächt damit den Treibhauseffekt  stark ab. Die Folge ist eine drastische Abkühlung, die „ Huronische Eiszeit “, die für mehrere hundert Millionen Jahre große Teile der Erdoberfläche unter einem dicken Eispanzer verschwinden lässt. Allein die Dichteanomalie des Wassers verhindert, dass das Meer nicht bis auf den Grund zufriert und einige Arten überleben können, bis vor zwei Milliarden Jahren wahrscheinlich vermehrte vulkanische Aktivitäten die klirrende Frostperiode wieder beenden.    Die Entwicklung der Sauerstoffatmung Die davongekommenen heterotrophen Bakterien – sie können keine Photosynthese betreiben – finden in den folgenden Jahrmillionen einen Weg, den Elektronenhunger des Sauerstoffs für sich zu nutzen. Im Vergleich zu den bisherigen Gärprozessen lässt sich mit der Sauerstoffatmung   ein Vielfaches an Energie aus den Kohlenhydraten ziehen. Nach über einer Milliarde Jahre unentwegten Experimentierens verfügt das Leben nun endlich über ein effizientes Energieversorgungssystem.  Sklavenhalter Vor 1,8 Milliarden Jahren erscheint ein neuer Typ von Einzellern auf der Evolutionsbühne. Das Besondere an ihm ist seine Fähigkeit, andere Zellen versklaven zu können. Bestimmte, über die Membran aufgenommene Bakterien werden nicht mehr verdaut, sondern können ihren Stoffwechsel im Inneren ihres Prädators unbehelligt weiterbetreiben. Aus den so vereinnahmten Einzellern entwickeln sich Mitochondrien   und Plastide , die über eine eigene Membran und DNS verfügen. Das zwingt die Wirtszelle dazu, ihr eigenes Erbgut durch eine Zellkernmembran vor Vermischung mit der Fremd-DNS schützen zu müssen. Schon bald mutiert die Beziehung zu einer Symbiose, bei der kein Teil mehr ohne den anderen überleben kann. Die ersten Eukaryoten  sind entstanden. Der neue Zelltyp verfügt über autonome Reaktionsräume, in denen sich fortan Stoffwechsel- und Replikationsprozesse unabhängig voneinander organisieren lassen.   Ein neuer, revolutionärer Zelltyp Mit effizienter Energiegewinnung und arbeitsteiligen Organellen ausgestattet, sind die Eukaryoten zu Höherem berufen. Der Evolutionsmotor nimmt an Fahrt auf. Vor etwa 1,5 Milliarden Jahren trennen sich zum ersten Mal Tochterzellen nach der Teilung nicht mehr vollständig voneinander, sondern bleiben in kugeligen Verbänden zusammen: Die Vorläufer unserer heutigen Algen  haben die ersten Zellkolonien gebildet. Erstmals in über zwei Milliarden Jahren Entwicklung ist das Leben groß genug, dass es mit bloßem Auge sichtbar wäre – hätte es damals schon Augen gegeben. Größe sollte sich fortan als Selektionsvorteil erweisen; ein effektiver Schutz vor Fressfeinden und widrigen Umwelteinflüssen.   Schlüsselereignis Bedeutung Vor … Jahren Urknall Entstehung von Zeit, Raum und Materie 13,8 Mrd. Erste Atome Stabile Systeme aus Elementarteilchen und Grundkräften 13,7996 Mrd. Sterne Licht, Elemente schwerer als Helium, Galaxien 13,6 Mrd. Unser Sonnensystem Entstehung von Planeten und Monden 4,6 Mrd. Chemische Evolution Komplexe organische Moleküle auf der Erde 4,0 Mrd. Leben Beginn der biologischen Evolution 3,8 Mrd. Photosynthese Speicherung von Sonnenlicht; Lösung der ersten Energiekrise 2,8 Mrd. Sauerstoffatmung Effiziente Energiegewinnung durch vollständigen Zuckerabbau 2,0 Mrd. Eukaryoten Zellen mit getrennten Reaktionsräumen 1,8 Mrd. Vielzeller Arbeitsteilige Zellkolonien, Tod als Zwangsläufigkeit 1,5 Mrd. Sex Erhöhung der Variabilität, sexuelle Auslese 1,2 Mrd. Nervennetze Koordination komplexer Organismen 650 Mio. Wirbeltiere Innenskelett als überlegenes Bauprinzip 530 Mio. Landgang des Lebens Umgang des Lebens mit Gravitation und Trockenheit 480 Mio. Warmblütigkeit Umweltunabhängige Reaktionsbedingungen 200 Mio. Gattung Mensch Säugetiere mit Bewusstsein, Sprache und Kultur 2,3 Mio. Schlüsselereignisse der Naturgeschichte     Arbeitsteilung Doch die neue Komplexität schafft auch neue Probleme. Um überleben zu können, sind die Zellkolonien gezwungen, ihre Aktivitäten zu koordinieren. Dazu müssen Informationen beschafft, verarbeitet und weitergegeben werden. Die Lösung des Problems sind Stoffe, die in Abhängigkeit von Umweltereignissen chemische Signale in den Zellwänden erzeugen. Aus Adhäsionsmolekülen , ursprünglich mit der Aufgabe betraut, den Zusammenhalt der Kolonie sicherzustellen, entstehen Integrine, Signalübertragungsproteine, die sich zu Hormonen  und Neurotransmittern weiterentwickeln. Einige hundert Millionen Jahre später hat die Komplexität der Zellverbände soweit zugenommen, dass diese einfache Signaltechnik an ihre Grenzen stößt. Das Leben entdeckt, dass elektrische Ströme Informationen wesentlich rascher übertragen können. Die Grundlagen zur Entstehung von Nervensystemen sind gelegt.   Der Tod als Zwangsläufigkeit Längst sind die Zellkolonien zu Schicksalsgemeinschaften geworden. Das Prinzip der Arbeitsteilung, das innerhalb der Zelle bereits etabliert ist, wird nun auch zwischen den Zellen organisiert. Die DNS lernt, mit Hilfe des Gencodes, die Aktivitäten bestimmter Zellgruppen gezielt anzusprechen. Aus autotrophen und heterotrophen Mehrzellern gehen die ersten algen- und schwammartigen Pflanzen und Tiere hervor. Unzählige Einzeller sind bis zu diesem Zeitpunkt verhungert, zerplatzt, erstickt, wurden gefressen oder zerquetscht. Doch erst jetzt, mit den spezialisierten Zellverbänden, wird der Tod auch eine biologische Zwangsläufigkeit. Der Ausfall eines lebenswichtigen Gewebeverbands zieht unweigerlich das Absterben des gesamten Organismus nach sich. Von diesem „natürlichen“ Tod profitieren wiederum die Einzeller. Sie übernehmen die Aufgabe, das Werk der Entropie zu vollenden und als Destruenten alle Informationen, die die komplexen Lebensformen angehäuft haben, wieder auszulöschen.   Die Erfindung des Sex Vor etwa 1,2 Milliarden Jahren haben zwei Lebewesen zum ersten Mal miteinander Sex . Ein Schlüsselereignis der biologischen Evolution, denn die Rekombination der Erbanlagen zweier Elternteile wird sich rasch als wichtiger Vorteil im Überlebenskampf und mächtige Triebfeder bei der Entstehung neuer Arten etablieren. Mit der Keimzelle ist ein neuer Zelltyp entstanden. Sie kann den sterblichen Organismus verlassen, um durch die Vereinigung mit einer anderen Keimzelle irgendwo eine neue Zellkolonie zu gründen. Die Vorteile der neuen Fortpflanzungsstrategie haben allerdings ihren Preis: Fortan wird ein weiterer Selektionsfaktor, die sexuelle Auslese, die Beziehungen innerhalb der Arten massiv verkomplizieren.   Konstruktionsprinzipien In den folgenden Jahrmillionen entstehen und vergehen unzählige maritime Lebensformen; nur wenige Spezies bewähren sich auf Dauer. Mit der Zeit setzen sich bei den Tieren zwei grundlegende, symmetrische Bauprinzipien durch, die eine zielgerichtete Bewegung erleichtern: Ein einachsiges Prinzip, das ausgehend von wurmartigen Gebilden vor 550 Millionen Jahren die ersten Weichtiere hervorbringt, und ein mehrachsiges Prinzip, die Ahnen der heutigen Seesterne und Seeigel. Die Erde vor 540 Millionen Jahren Vor 540 Millionen Jahren ist die Erde ein Planet, der durch den Sauerstoff in vielerlei Hinsicht verändert wurde: Eine dichte Ozonschicht filtert die aggressiven Spektralbereiche des Sonnenlichts. In den unteren Schichten der Atmosphäre ist der Sauerstoffgehalt nach mehr als zwei Milliarden Jahren photosynthetischer Aktivität auf fast 20% angestiegen. Die Lichtstrahlen brechen sich an den Sauerstoffmolekülen, der Streuungseffekt lässt Himmel und Meer blau erstrahlen, während die dünne, von den Konvektionsströmen des Erdmantels pausenlos in Bewegung gehaltene Erdoberfläche rotbraun oxidiert ist. Im Meer hat der Sauerstoff die Entwicklung bizarrer matratzenartiger Wesen, plumper Mollusken, filigraner Seesterne und wimmelnder Würmer begünstigt, die – allesamt nackt und blind – gemächlich im Meeresschlamm nach Kleinstlebewesen wühlen. Ein einfache, fast gemütliche Nahrungskette, mit überschaubaren Spielregeln. Doch all dies soll sich schon bald dramatisch ändern…   Den Blog entdecken   Wer mehr wissen will: Ditfurth, Hoimar von (1976): „Der Geist fiel nicht vom Himmel“, Hoffmann und Campe. Das Buch entspricht sicherlich nicht mehr dem heutigen Stand der Forschung, ich erwähne es trotzdem, weil Hoimar von Ditfurth mit seinen Büchern und seiner Fernsehreihe "Querschnitt" damals mein Interesse für Naturwissenschaften geweckt hat.     Bildnachweis: Vorkambrisches Urmeer: Ediacaran biota ( pinterest.fr )

Fortsetzung von "Bausteine der Kommunikation" Wie wird man unsterblich? Seit etwa 100.000 Jahren können wir sprechen. [i]  Doch erst seit 5.000 Jahren sind wir in der Lage, das gesprochene Wort auch dauerhaft zu konservieren – eine Errungenschaft von kaum zu überschätzender Tragweite. Dank dieser Fähigkeit kennen wir heute noch die Gesetze des babylonischen Königs Hammurapi, die Geschichte Gilgameschs, die Gesänge Homers, die Bibel, die Lehren des Konfuzius, die rhetorische Brillanz eines Marcus Tullius Cicero, den Koran, das Nibelungenlied, die Dramen Shakespeares, Diderots Encyclopédie oder die revolutionären Ideen eines Karl Marx. Wörter, die nicht aufgezeichnet werden, sind unwiederbringlich verloren. Einstein hätte trotz aller Genialität seine Theorien nicht entwickeln können, wenn nicht zahllose Physiker und Mathematiker seit Jahrhunderten ihre Erkenntnisse aufgeschrieben hätten. Die Schrift ist ein Sieg über das Vergessen und den Tod – sie ist ein Stück Unsterblichkeit. Bildersprachen Der Wunsch, Gedanken für die nächsten Generationen zu bewahren, ist so alt wie das Denken   selbst. Der älteste Versuch, nach der Ewigkeit zu greifen, ist die Lyrik . Als Gedichte oder Gesänge lassen sich Mythen und Erzählungen über Jahrhunderte mündlich überliefern. [ii]  Dahinter steckt das neurobiologische Phänomen, dass mit Melodien, Rhythmen und Reimen versehene Geschichten vom Gehirn besser assoziiert und abgespeichert werden können. Ein Gemälde aus der Höhle von Lascaux Die ältesten bildlichen Zeugnisse der menschlichen Kultur sind die über 40.000 Jahre alten Höhlenbilder von El Castillo in Spanien; in der Höhle von Lascaux  in Frankreich, die 20.000 Jahre später bemalt wurde, finden sich bereits wahrscheinlich abstrakte Symbole. Mit Beginn der Sesshaftigkeit wurden die Bilder in den Dienst der immer komplexer werdenden Gesellschaftssysteme gestellt. Die steinzeitlichen Bildergeschichten vereinfachten sich mit der Zeit zu Piktogrammen . Im Fruchtbaren Halbmond   entstanden daraus um 3.400 v. Chr. die ersten echten Schriftsysteme : In Sumer  die Urform der Keilschrift , in Ägypten  fast zeitgleich die Hieroglyphen . [iii]   Von Südfrankreich an den Nil: Hieroglyphen als bildliche Ideogramme - später durch Phonogramme ergänzt. Die ersten überlieferten Texte sind langweilige Wirtschaftsprotokolle aus Uruk. Bei der Wiedergabe abstrakter Begriffe und Ideen, stießen die Piktogramme jedoch schnell an Grenzen. Einzelne Zeichen   begannen daher übertragene Bedeutungen anzunehmen. Das Symbol für Sonne stand nun auch für „Tag“, Mond für „Monat“, Fuß für „gehen“, Stern für „Gott“, ein Vogel für „klein“ oder „schwach“. Aus der Kombination von Symbolbildern ließen sich neue Bedeutungen schaffen: Die Zeichen für Wasser und Auge ergaben zusammen „weinen“. Mit Beginn der frühen Bronzezeit   hatten sich die Piktogramme so zu Ideogrammen  entwickelt, mit denen sich auch nichtdingliche Vorstellungen darstellen ließen. Während die ägyptischen Hieroglyphen überwiegend bildhaft blieben, entwickelte sich in Sumer ein Zeichensystem, bei dem die ursprünglich gegenständlichen Darstellungen mehr und mehr zu einer abstrakten Anordnung keilförmiger Striche wurde.   Die nächste Entwicklungsstufe: Laut- und Silbenschriften Vor etwa 4.000 Jahren vollzog sich in Ägypten dann der nächste bemerkenswerte Entwicklungssprung: Man begann den Ideogrammen  Laute zuzuordnen und sie somit zu Phonogrammen zu machen. Das neu entstandene Schriftsystem , eine Mischung aus Bildern und Lautsymbolen, funktionierte nach dem Prinzip eines Rebus, eines Bilderrätsels. Die Keilschrift war bereits wesentlich abstrakter als die ägyptische Bilderschrift Mit der Zeit wuchs der Anteil der Laute; die Phoneme   begannen die Schriftsysteme zunehmend zu durchdringen, so dass sich nun immer größere und komplexere Sinnzusammenhänge darstellen ließen. Der nächste logische Schritt waren Silbenschriften , bei denen ein Schriftzeichen mehrere aufeinanderfolgende Laute repräsentierte.   Die Erfindung des phonetischen Alphabets Vor 3.000 Jahren erfanden dann die Phönizier , im Gebiet des heutigen Libanon, das erste rein phonetische Alphabet . Jeder der 22 Buchstaben stand nun nur noch für einen einzelnen Lautwert – eine Idee von genialer Einfachheit . Das Phönizische konnte als semitische Sprache, wie heute noch das Arabische und Hebräische, auf die Darstellung von Vokalen verzichten, so dass die erste phonetische Schrift ein reines Konsonantenalphabet war. Im Osten verdrängte das aus dem phönizischen System hervorgegangene aramäische Alphabet  nach und nach die Keilschrift und wurde zur Grundlage der späteren arabischen und hebräischen Schreibsysteme. Über die weitreichenden Handelsbeziehungen der Phönizier verbreitete sich ihre revolutionäre Idee im gesamten Mittelmeerraum. So gelangte sie zunächst nach Kreta und von dort auf das griechische Festland. Die Griechen veränderten die Schriftsymbole leicht und ergänzten sie um Zeichen für ihre Vokale. Wer hat's erfunden? Phönizische Händler in der Vorstellung eines Künstlers aus dem 19. Jahrhundert. Die Entstehung der griechischen und lateinischen Schrift Damit war um 800 v. Chr. die erste Vollschrift entstanden, die alle grundlegenden Phoneme jeweils durch einen Buchstaben repräsentierte. Durch Kontakt mit den griechischen Kolonien im Süden Italiens übernahmen die Etrusker   das griechische Alphabet, wobei sie das Erscheinungsbild der Buchstaben erneut etwas modifizierten. Die Anpassung der etruskischen Schrift durch ihre Nachbarn, die Römer , führte zu unserem heutigen lateinischen Alphabet, das von Italien aus zunächst den größten Teil Europas und später im Zuge des Imperialismus weite Teile der Welt eroberte. Ein Ableger des griechischen Alphabets, die kyrillische Schrift , entwickelte sich später durch die Missionarstätigkeit griechischer Mönche zum Standardsystem für die süd- und ostslawischen Sprachgebiete. Das phönizische Alphabet und sein geschichtlichen Nachfolger. Das phönizische Aleph, das soviel wie Rind bedeutet, ist aus der stilisierten Darstellung eines Stierkopfs entstanden. Vom weltweiten Siegeszug phonetischer Alphabete blieb allein die chinesische Schrift ausgenommen, sie basiert bis heute primär auf Ideogrammen (aus ihr ist auch die japanische Kanji-Schrift und das koreanische Hanja hervorgegangen). Um den Preis, dass mehrere tausend Schriftzeichen gelernt werden müssen, erkauft sich das chinesische System den einzigartigen Vorteil, dass alle Schriftkundigen sich auch dann über Zeichen verständigen können, wenn sie selbst verschiedene Sprachen oder Dialekte sprechen. Chinesische Schrift: Wenn man sie mal gelernt hat, bietet sie einen unschlagbaren Vorteil Die heutige Verbreitung der verschiedenen Schriftsysteme - sie sind fast alle phonetisch Die Erfindung der Schrift: eine einzigartige Kulturleistung Innerhalb kurzer Zeit hatte sich die Schrift aus ihren Anfängen als Buchhaltungssystem zu einem Instrument entwickelt, mit dem sich der Zusammenhalt von Zivilisationen nicht nur administrativ, sondern auch kulturell begründen ließ. Auf Tontafeln, Papyrus, Pergament, Papier und elektronischen Datenträgern hallen längst gedachte Gedanken bis heute nach. Manche zeigen uns, dass Schreiben auch eine Kunst sein kann. Große   Literaten sind große Menschenkenner. In ihren Texten finden sich die ewigen Themen des Lebens – Liebe, Treue, Freundschaft, Feindschaft, Verrat, Sieg und Niederlage, das ganze merkwürdige Geflecht menschlicher Beziehungen. Manchmal zeigt uns Literatur die kleinen Dinge, vermeintliche Nebensächlichkeiten, die unserer Aufmerksamkeit entgangen sind. Die fast dreitausend Jahre alten Geschichten des Homer nehmen uns noch heute mit auf die Reise und ein dreizeiliges Haiku kann uns nachdenklich machen. Die Schöpfer großer Texte verschieben die Grenzen des Unsagbaren und lassen die Dinge in einem andern Licht erscheinen. Ihre Bilder bringen etwas in uns zum Schwingen. „Literatur beschreibt die Realität nicht nur, sie fügt ihr etwas hinzu.“ [iv] Den Blog entdecken   Bildnachweise: Höhlenbild von Lascaux  Keilschrift Heutige Verbreitung von Schriftsystemen Anmerkungen: [i] Atkinson, Quentin (2011) :  „Phonemic Diversity Supports a Serial Founder Effect Model of Language Expansion from Africa” in: Science Magazine. Nr. 332.; . 346–349 [ii] Der amerikanische Literaturforscher Joseph Campbell stellt in seinem Standardwerk „Der Heros in tausend Gestalten“ die Gemeinsamkeit zahlreicher mythischer Heldengeschichten heraus, die sich in Märchen, Religionen und antiken Heldenepen widerspiegeln. Apollo, Wotan, Buddha, Jesus, Siegfried, Beowulf, der Märchenprinz oder auch Harry Potter machen auf ihrem Lebensweg ähnliche Erfahrungen. Gesellschaften festigen ihren Zusammenhalt ganz offenbar durch gemeinsame Mythen, die nach bestimmten, stereotypen Mustern strukturiert sind. [iii] Ob beide Systeme unabhängig voneinander entstanden oder die Ägypter das sumerische System übernommen haben, ist umstritten. Die chinesische und die aztekische Schrift, die rund 2.000 beziehungsweise 2.700 Jahre später auftauchten, sind in jedem Fall unabhängige Erfindungen. [iv]  Ein Zitat von C.S. Lewis.

Fortsetzung von „Die Pioniere des Lichts (Teil 2)“ Mayer, Joule und von Helmholtz entdecken eines der wichtigsten physikalischen Gesetze Die Entdeckungen der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts hatten einige grundlegende Spielregeln der Energiewandlung offengelegt: Elektromotoren   machten Strom zu Bewegung, Generatoren   machten aus Bewegung Strom; Dampfmaschinen verwandelten Wärmeenergie in mechanische Arbeit   und in Batterien gepackte Säuren ließen   Elektrizität   fließen. Da dieses Wissen für die beginnende Industrielle Revolution   von großer praktischer Bedeutung war, begann man die zugrundeliegenden Prozesse systematisch zu untersuchen. Dabei zeigte sich, dass sich grundsätzlich jede Energieform unmittelbar in jede andere transformieren lässt, bis auf eine Ausnahme: Es war nicht möglich, Wärme  direkt in Strom zu verwandeln. Ganz offenbar spielte Wärme unter allen Energieformen eine Sonderrolle. Robert Mayer. Geboren und gestorben in Heilbronn In den 1840er Jahren stießen zwei Forscher bei ihren Betrachtungen der Energiewandlung auf eines der grundlegendsten Naturgesetze überhaupt. Fast zeitgleich und unabhängig voneinander, erkannten der deutsche Arzt Robert Mayer  und der englische Brauereibesitzer James Prescott Joule  die Unsterblichkeit der Energie: Sie lässt sich weder vernichten noch erzeugen. Energie ist einfach nur da. Sooft man sie auch wandelt, ihr Gesamtbetrag bleibt stets gleich. 1847 formulierte Hermann von Helmholtz  diese Einsicht in ihrer allgemeinen Form: Die Summe aller Energieformen bleibt in einem geschlossenen System konstant.   James Prescott Joule. Aus irgendeinem Grunde heißt die Einheit für Energie heute nicht Mayer . Thermodynamik als neue Disziplin Mit dieser Erkenntnis hatten Mayer, Joule und von Helmholtz ein neues physikalisches Spezialgebiet begründet, die Thermodynamik , die Lehre von den Gesetzen der Energiewandlung, und zugleich deren ersten Hauptsatz  definiert. Wie Geld   im Wirtschaftskreislauf ist Energie eine Verrechnungseinheit, mit der sich Beziehungen zwischen physikalischen Objekten quantifizieren lassen. Energie arbeitet ohne Unterlass; sie springt von einem Körper zum nächsten, verändert dessen Zustand und stört damit sein Gleichgewicht. Der von ihr „angefallene“ Körper möchte die Energie so schnell wie möglich wieder loswerden, um seinen ursprünglichen Zustand wiederzufinden. Die Energie zieht weiter und wechselt dabei immer wieder ihre Erscheinungsform. Was das eine Teilsystem verliert, wird durch ein anderes aufgenommen. Aldous Huxley setzte ihm in "Schöne neue Welt" ein Denkmal: Hermann von Helmholtz Stellen wir uns von Helmholtz‘ geschlossenes System  als ein hermetisch abgeschottetes Zimmer vor, in dem sich ein Billardspiel und ein Mensch befinden. Der Mensch stößt eine Billardkugel vom Tisch, hebt die zu Boden gefallene Kugel wieder auf und legt sie an die ursprüngliche Stelle zurück. Was ist aus thermodynamischer Sicht geschehen? Der Fall hat die Lageenergie der Kugel verringert. Dem Verlust an Lageenergie steht ein Gewinn an kinetischer Energie   gegenüber, der beim Fallen entsteht. Die Arbeit, die der Mensch verrichtet, um die Kugel aufzuheben und ihr die ursprüngliche Lageenergie wiederzugeben, entspricht wiederum der kinetischen Energie, die zuvor durch den Fall erzeugt wurde.   Die Sonderrolle der Wärme Bei all dem ist kein einziges Joule verloren gegangen. Sehen wir aber genau hin, ist die Summe der Lageenergieveränderungen und der Bewegungsenergien nicht exakt gleich. Auf ihrer Reise stößt die bewegte Kugel nämlich in jedem Augenblick gegen Aberbillionen Luftatome und versetzt sie in Aufruhr. Auch an der Stelle, an der die Kugel aufschlägt, werden die Atome   durch den Impuls  in Schwingungen versetzt. Luft und Umgebung des Aufschlagspunkts sind jetzt etwas wärmer als zuvor. Der Wandlungsvorgang hat als weitere Energieform auch Wärme  erzeugt. Dasselbe geschieht auch bei allen anderen Energietransformationen: Elektromotor, Generator, Dampfmaschine oder Stoffwechsel   erzeugen alle, gleichsam als Hintergrundrauschen, unvermeidbar das Nebenprodukt Wärmeenergie. Dabei steigt mit jeder weiteren Umwandlung der Wärmeanteil an der Gesamt-Energiebilanz weiter an. Der erste Generator: Die Faradaysche Scheibe verwandelt kinetische Energie in Elektrizität Wärme bedeutet letztlich, dass sich Atome und Moleküle schneller bewegen, dadurch auch öfter zusammenstoßen und die Richtung wechseln. Das führt mit der Zeit dazu, dass sich die Teilchen im Raum gleichmäßig verteilen. Diese Gleichverteilung möchte man auf den ersten Blick für eine Ordnung halten. Tatsächlich ist sie aber das genaue Gegenteil davon, denn in der Natur stellen nur ungleich verteilte Strukturen eine Ordnung dar. Geordnete Strukturen enthalten Information , das heißt, sie können innerhalb des betrachteten Systems einen Unterschied vermitteln. Die Gleichverteilung aber ist unterschiedslos; sie enthält damit auch keine Information. Geordnete Strukturen lassen sich nur mit Energieformen aufbauen, denen man eine Richtung geben kann. Genau diese Eigenschaft aber fehlt der Wärme. Sie breitet sich gleichzeitig in alle Richtungen aus und führt das System in einen gesichtslosen Zustand.   Ein Naturgesetz, das nicht deterministisch ist Rein theoretisch wäre es denkbar, dass sich alle Teilchen unter Wärmeeinfluss zufällig in die gleiche Richtung bewegen. Praktisch aber ist dies ausgeschlossen: Ein Liter Luft enthält ungefähr 2,5 x10^22 Moleküle. Eine räumliche Gleichverteilung ist dort, wo keine ordnende Kraft wirkt, einfach die wahrscheinlichste aller Anordnungsmöglichkeiten – so wie beim Würfeln am ehesten eine Gleichverteilung entsteht. Könnten wir uns nicht auf das Gesetz der großen Zahlen  verlassen, bestünde die Gefahr, dass uns rein zufällig die Luft ausgeht, wenn wir in der falschen Ecke des Raumes stehen. Geordnete Strukturen wie Galaxien, Gebirge oder Gänseblümchen befinden sich einfach in einem viel unwahrscheinlicheren Zustand, als der Rest des Universums . Im Universum nimmt das Chaos ständig zu Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik besagt daher, dass die Gesamtmenge an Unordnung in einem geschlossenen System mit der Zeit stets zunimmt und geordnete Strukturen über kurz oder lang immer nur zerfallen. Diese unumkehrbarere Entwicklung, die ein physikalisches System von der Ordnung zur Unordnung führt, wird als Entropie  bezeichnet. [i]  Es handelt sich nicht um ein deterministisches Naturgesetz, sondern um ein rein stochastisches Phänomen. Im zweiten Hauptsatz stecken drei für das Weltverständnis sehr grundlegende Dinge. Erstens gibt es im Universum eine allgemeine Tendenz zum Informationsverlust: Eine heiße Tasse Kaffee ist eine geordnete Struktur. Sie stellt eine Information dar, weil hier Energie an einem Ort in konzentrierter Form vorliegt. Mit der Zeit aber gibt die Tasse Wärme ab, bis sich Tassen- und Umgebungstemperatur einander angeglichen haben. Dies geschieht nur, weil es wahrscheinlicher ist, dass der Kaffee den Raum erwärmt als der Raum den Kaffee. [ii]  Mit der Angleichung an die Raumtemperatur geht Information verloren; Entropie misst das Ausmaß dieses Verlusts. In seinem letzten Stadium, dem Chaos , enthält das System keine Botschaften mehr.     Unsere Erde – ein offenes System Doch wie entstehen dann überhaupt geordnete Strukturen? Diese Frage führt uns zur zweiten Implikation des zweiten Hauptsatzes. Ordnung – und damit auch Information – setzt äußeren Zwang voraus. Man muss dem System externe, geordnete Energie zuführen, um die Anzahl willkürlicher Anordnungsmöglichkeiten zu reduzieren. Die dabei unterstellten geschlossenen Systeme   sind bei alledem nur ein Gedankenexperiment; in der Realität kann es sie allein schon deshalb nicht geben, weil überall im Universum die grenzenlose, nicht abschirmbare Gravitation   wirkt. Die Erde: ein offenes thermodynamisches System Auch unser Heimatplanet ist ein offenes System ; er kann nur deshalb komplexe Strukturen hervorbringen, weil ihm von außen Energie zugeführt wird. Wenn wir uns fragen, was den Menschen im Billardzimmer befähigt, die Kugel aufzuheben, stoßen wir auf eine interessante Kausalitätenkette: Unser Körper kann chemische Energie in kinetische Arbeit verwandeln; dies setzt wiederum voraus, dass wir zuvor Nahrung aufnehmen; handelt es sich dabei um tierische Nahrung, konnte das Tier dem Menschen seinerseits nur deshalb als Energiequelle dienen, weil es zuvor vielleicht Gras gefressen hat, um seine eigenen Strukturen aufzubauen; das Gras wiederum konnte nur wachsen, weil ihm das Sonnenlicht den Photosyntheseprozess ermöglichte. Menschen, Tiere  und Pflanzen  stellen Ordnung dar, weil sie ihre Moleküle durch aktive Energiezufuhr daran hindern, sich anderweitig anzuordnen. Am Anfang all dieser Strukturiertheit steht die Sonne. Letztlich ist es die von ihr abgestrahlte Energie, die es dem Menschen im Billardzimmer ermöglicht, sich gegen die Entropie zu stemmen und die Kugel aufzuheben. Um diese lokale Ordnung herzustellen, muss sich die Entropie an anderer Stelle vergrößern. Insgesamt nimmt das System Erde Sonnenenergie mit niedriger Entropie auf und strahlt sie mit höherer Entropie wieder ab. Von dieser Chaosdifferenz lebt unser Planet. [iii]   Das Wesen der Zeit Die dritte Implikation des zweiten thermodynamischen Hauptsatzes erklärt uns nicht weniger als das Wesen der Zeit . Der Marsch eines geschlossenen Systems in die Entropie ist unumkehrbar. Unumkehrbarkeit aber ist in der Physik etwas Besonderes, da sich ihre Vorgänge grundsätzlich allesamt umdrehen lassen: Filmt man die Schwingungen eines Pendels, so stellt sich der Vorgang, wenn man den Film rückwärts ablaufen lässt, exakt gleich dar. Die Chancen, dass die Luft den Kaffee in der Tasse wieder erwärmt oder dass sich die zerbrochene Kaffeetasse zufällig wieder von allein zusammenfügt, stehen hingegen ausgesprochen schlecht. [iv]  Das, was zwischen zwei Ereignissen vergeht, nennen wir Zeit. Einen Unterschied zwischen Vergangenheit und Zukunft gibt es nur, weil dazwischen Ereignisse liegen, die sich nicht mehr umkehren lassen und allein deshalb kennt die Zeit nur eine Richtung. Die Dinge der Welt sind vergänglich, weil es wenige Möglichkeiten gibt, einen Zustand zu erhalten, aber viele, ihn zu zerstören. Darum ist das Gestern verloren und nur deshalb wissen wir über die Gegenwart mehr als über die Zukunft. Die einzige Zeit, die wir tatsächlich kennen können, ist das auf einen Punkt zusammengezogene Hier-und-Jetzt. Im Philosophie-Blog haben wir gesehen , dass der Philosoph Augustinus von Hippo , ganz ohne Thermodynamik, bereits im 5. Jahrhundert zu derselben Erkenntnis kam. Das Perpetuum mobile ist eine Maschine, die den Energieerhaltungssatz gerne Lügen strafen würde...bis heute ohne Erfolg...  Sieg des Chaos Eine einzige künftige Gewissheit allerdings bleibt: Das Universum wird gnadenlos der völligen Gesichts- und Geschichtslosigkeit zustreben. Denn der Kosmos ist ein geschlossenes System; seine kontinuierliche Expansion erweitert unablässig die Möglichkeiten der Unordnung. Die winzigen strukturierten Inseln, die gerichtete physikalische Kräfte in dem Tohuwabohu geschaffen haben, können nicht darüber hinwegtäuschen, dass die Entropie in jedem Augenblick in einem unvorstellbar größeren Ausmaß zunimmt als alle Ordnung. Alles strebt zur Gleichförmigkeit bis, wie von Helmholtz es formulierte, endlich „vollständiger Stillstand aller Naturprocesse von jeder nur möglichen Art“ eintritt. [v] Mit diesem Stillstand wird auch die Zeit zu ihrem Ende kommen. Ein deprimierender Gedanke.   Den Blog entdecken   Wer mehr wissen will: Helmholtz, Hermann von (1854): „Über die Wechselwirkung der Naturkräfte und die darauf bezüglichen neuesten Ermittlungen der Physik“, Vortrag.   Bildnachweise: Symbolbild „Chaos“   Anmerkungen: [i] Der Entropiebegriff wird häufig missverstanden; er hat beispielsweise nichts mit einem Garten zu tun, in dem sich das Unkraut ausbreitet. Tatsächlich verringern die Pflanzen als geordnete Strukturen die Entropie. [ii] Eine alternative Formulierung des zweiten Satzes der Thermodynamik lautet daher: „Wärme geht nicht von allein von einem kälteren Körper auf einen wärmeren Körper über“. [iii]  Neben der Sonnenenergie geht ein kleiner Teil der verfügbaren Energie auf unserem Planeten auch auf Erdwärme und die Gravitationskraft des Mondes zurück. [iv] Die Unumkehrbarkeit erklärt auch, warum Zeitreisen in die Vergangenheit unmöglich sind: Der heutige Zustand der Welt erklärt sich aus einer Kette unzähliger Dinge, die geschehen sind (oder durch noch mehr Dinge, die nicht geschehen sind). Für eine Zeitreise in die Vergangenheit müsste man in der Lage sein, das gesamte Universum in einen Zustand zu versetzten, der einmal zu einem früheren Zeitpunkt geherrscht hat. Dies bedeutet aber auch, dass man sämtliche Erlebnisse und Erfahrungen, die man seit diesem Moment gemacht hat, wieder verlieren müsste – andernfalls wäre es möglich, den Lauf der Geschichte rückwirkend zu beeinflussen. Letzteres würde zu nicht aufzulösenden Widersprüchen führen – etwa, wenn man den Vater vor der eigenen Zeugung umbringen würde. Wenn man eine solche Zeitreise unternähme, würde man also gar nichts davon merken. Wäre es möglich seine eigene Erfahrung in die Vergangenheit zu transportieren, würde man die eigene Existenz vernichten. [v] Helmholtz (1854) S. 25.

Fortsetzung von: "Von der Explosion der Arten bis zum Ende des Neogen"    Meister der Raumbeherrschung Eine der Säugetierordnungen, die sich im Paläogen herausgebildet hat, sind die Primaten ,   vegetarische Gruppentiere, die ihr Leben auf Bäumen verbringen. Der innere Finger ist den anderen Fingern gegenüberliegend angeordnet, so dass sich Äste gut umklammern lassen. Während ihr Geruchssinn hinter dem vieler anderer Säugetiere zurückbleibt, ist das räumliche Sehvermögen hoch entwickelt: Wie bei Raubtieren sind die Augen vorne angeordnet, so dass sich die beiden Blickfelder überschneiden. Dadurch lassen sich Dimensionen, Entfernungen und Bewegungen von Objekten erfassen, ohne dass dabei der Kopf bewegt werden muss – eine für Baumbewohner außerordentlich hilfreiche Fähigkeit. Die Primaten sind Meister der Raumbeherrschung. Die ostafrikanischen Bruchlinien Ein folgenreicher geologischer Wandel Der Kontinentalbruch in Ostafrika   hat im Laufe der Jahrmillionen einen stellenweise bis zu mehreren hundert Kilometer breiten Graben geschaffen. An seinen Rändern sind hohe Gebirge entstanden, an denen sich nun die von Westen heranziehenden Wolken abregnen. Östlich des Grabens setzt dadurch ein Klimawandel ein; die tropischen Regenwälder weichen nach und nach einer ausgedehnten Savannenlandschaft. Der Zufall will, dass sich die Affen , Angehörige einer Primaten-Untergruppe, nun auf beiden Seiten des Grabens in unterschiedlichen Ökosystemen  wiederfinden. Im Osten versiegen nach und nach die herkömmlichen Nahrungsquellen; die dort lebenden Affen müssen lernen, mit den neuen Gegebenheiten zurecht zu kommen. Die trockene Savannenlandschaft zwingt sie auf der Suche nach den seltener werdenden Baumfrüchten, immer weitere Strecken zu gehen. So kommt es allmählich zu einer Anpassung an ein Leben auf dem Boden. Die evolutionären Mechanismen belohnen Mutationen, die aus dem Greiffuß einen Lauffuß werden lassen. Becken und Beinmuskulatur werden kräftiger, die Beinknochen ordnen sich kraftsparend unterhalb des Rumpfes an. Die weitreichendsten Folgen aber hat der Umbau der gekrümmten Wirbelsäule: Wenn sie sich mühsam aufrichten, können die Savannen-Affen in den Graslandschaften den Überblick behalten – ein gewichtiger Vorteil in einem Ökosystem, in dem es vor Raubtieren nur so wimmelt. Doch der aufrechte Gang ist keine naheliegende Strategie und der Aufwand für den anatomischen Umbau gewaltig. Die neue Gangart begünstigt zunächst die Entwicklung einer ersten Biegung des Rückgrats nach vorne; doch der Oberkörper bleibt dabei instabil, er hat Tendenz, nach vorne zu kippen. Eine zweite Biegung, diesmal nach hinten, gleicht dies wieder aus: Die Wirbelsäule hat nun eine doppelte S-Form angenommen. Wie eine Feder dämpft sie die Erschütterungen des aufrechten Gangs, so dass sich die neue Bewegungsart nicht nachteilig auf das empfindliche Gehirn auswirkt. Eine neue Gattung entsteht Vor 4,5 Millionen Jahren besiedelt die Vormenschengattung des Australopithecus  weite Landstriche im Osten und Süden Afrikas. Sein Gehirn ist im Verhältnis zum Körper mit 500 cm3 auffallend groß. Wie alle Affenarten lebt er in Gruppen und ist in der Lage, Stöcke als einfaches Werkzeug zu gebrauchen. Seine Ernährung hat er notgedrungen weitgehend von weichen Baumfrüchten auf härtere Nahrungsquellen wie Nüsse, Wurzeln und Knollen umgestellt. Rekonstruktion des Australopithecus  afarensis Zwei Millionen Jahre später hat sich aus dem Australopithecus die neue Gattung „Homo“  entwickelt. Ihre frühesten Vertreter sind der zeitgleich lebende Homo rudolfensis , benannt nach seiner Fundstelle am afrikanischen Rudolfsee, und der Homo habilis , der „geschickte Mensch“. Die neue Gattung unterscheidet sich vom Australopithecus durch ein weniger stark hervorspringendes Kinn und ein um bereits 25% größeres Gehirn. Menschen sind die ersten intelligenten Designer im Lebensbaum, ihr Erscheinen ist das bislang jüngste Schlüsselereignis der biologischen Evolution   und zugleich der Beginn der kulturellen Evolution .   Die ersten Menschen können aus Steinen Faustkeile zurechtschlagen – es ist der Beginn der Altsteinzeit . Die Nahrungspalette hat sich erweitert: Homo ist vom Vegetarier zum Allesfresser mutiert. Er ist noch kein geschickter Jäger, daher ist Aas die wichtigste Proteinquelle. Energieeffizienz als Motor der kulturellen Evolution Mit Homo ergaster , dem „arbeitenden Mensch“, betritt vor etwa 1,9 Millionen Jahren die nächste Menschenart die Bühne der Vorgeschichte . Sein Gehirn weist bereits ein Volumen von rund 900 cm3 auf, verbunden mit deutlich verbesserten kognitiven Fähigkeiten. Statt bloßer Faustkeile fertigt Ergaster Steinmesser und Steinäxte an. Die neue Art versteht sich zudem auf einen effizienten Umgang mit Energie : Homo ergaster in einer Nachbildung des American Museum of Natural History Die Anordnung der Oberschenkelknochen direkt unter dem Becken ermöglicht einen kraftsparenden Gang. Vor allem aber hat sich der Mensch das Feuer  als Energiequelle erschlossen. Zwar kann er es noch nicht selbst entzünden, doch er ist in der Lage, es zu zähmen und zu bewahren. Das Feuer wärmt nachts die Sippe und vertreibt Raubtiere. Noch wichtiger aber ist, dass sich mit ihm auch harte pflanzliche Nahrung und zähes Fleisch weichkochen lässt. Komplexe Zucker   und Proteine können nun wesentlich besser verwertet werden. Im Laufe der Jahrhunderttausende führt die weichere Nahrung zu einer Verkürzung des Darmtraktes, der sich nun kaum noch um schwer zu verwertende Rohkost kümmern muss; Zähne und Kaumuskulatur bilden sich zurück. Die durch die effizientere Ernährung gewonnene Energie wird in das Wachstum des Gehirns investiert. Erstmalig ist ein neuer Evolutionsmechanismus wirksam geworden: Eine erworbene Kulturtechnik  hat Auswirkungen auf die weitere anatomische Entwicklung einer Gattung. Aus dem Homo ergaster geht relativ rasch eine neue Menschenart hervor, der Homo erectus , der „aufrechte Mensch“. Sein Gehirn wird mit der Zeit ein Volumen von über 1200 cm3 erreichen. Den größten Teil seiner Körperbehaarung hat er verloren; seine Temperatur reguliert er über zahlreiche, am ganzen Körper verteilte Schweißdrüsen. Seine Fähigkeit, schwitzen zu können ermöglicht Erectus ausdauernde Streifzüge durch die ostafrikanischen Savannen. Erectus kann Feuer selbst entfachen, Werkzeuge und Waffen herstellen und betreibt eine planvolle Jagd. In der Nahrungskette  hat er sich damit beträchtlich nach oben gekämpft: Der Mensch ist vom Aasfresser zum gefürchteten Räuber geworden. Homo erectus: Rekonstitutionsversuch des Turkana-Boys Ein ganz besonders soziales Wesen Die neue Gattung hat eine Fortpflanzungsstrategie entwickelt, die sich deutlich von der anderer Primaten unterscheidet. Der Zeitpunkt des weiblichen Eisprungs ist für Artgenossen nicht mehr sichtbar, der Dimorphismus zwischen den Geschlechtern hat sich reduziert – deutliche Zeichen für eine Abkehr von der Promiskuität. Mit dem Gehirn ist auch der Schädelknochen gewachsen, Geburten sind dadurch zu einem beträchtlichen Risiko geworden. Die Homo-Arten bringen daher, im Vergleich zu anderen Säugetieren, Frühgeburten zur Welt. Die Jungen bleiben lange von ihren Eltern abhängig, die sexuelle Reife setzt erst spät ein. Die Zeit bis dahin wird benötigt, um die überlebenswichtig gewordenen Kulturtechniken zu erlernen. Kollektive Kinderbetreuung, Bewahrung des Feuers, Herstellung von Waffen und Gerätschaften oder gemeinsame Jagd erfordern soziale Kompetenz und eine differenzierte Kommunikation. Wissen muss weitergegeben, Pläne müssen abgestimmt, soziale Beziehungen gepflegt werden. Eine kleine anatomische Veränderung erweist sich hierfür als hilfreich: Kehlkopf und Zungenbein, ursprünglich für die Koordination von Atmen und Schlucken zuständig, senken sich ab; zusammen mit dem verkleinerten Gebiss und der reduzierten Kaumuskulatur sind damit die Voraussetzungen für eine kontrollierte Lautbildung geschaffen: Bestimmte Stellungen von Lippen und Zunge kombiniert mit Schwingungen der Stimmbänder im Kehlkopf ermöglichen es nun nuancierte Töne zu erzeugen. Schlüsselereignisse der Naturgeschichte 13,8 Milliarden Jahre lang haben Naturgesetze  und evolutionäre Zufälle immer höher aggregierte Formen von Materie entstehen lassen. Ihre bisher komplexeste irdische Errungenschaft, das menschliche Gehirn, durchläuft in nur wenigen hunderttausend Jahren eine spektakuläre Entwicklung, während der sich sein Volumen fast verdoppelt. Im Wettbewerb der Organe um die Versorgung mit knapper Energie, hat der Mensch auf das zentrale Nervensystem   gewettet. Sein hoch entwickeltes Gehirn befähigt ihn nun, Probleme nicht mehr allein durch Ausprobieren, sondern auch durch Nachdenken, durch die Analyse von Ursache-Wirkungs-Zusammenhängen, zu lösen. Das Vermögen, Alternativen zu erkennen, zu bewerten und dann zu entscheiden, ist zum evolutionären Alleinstellungsmerkmal der neuen Gattung geworden. Out of Africa Bereits kurz nach seinem Erscheinen, vor 1,8 Millionen Jahren, verlässt Homo erectus seinen angestammten Kontinent. Langsam, über einen Zeitraum von 500.000 Jahren, erobert er ganz Südasien, gelangt bis nach China und Indonesien. Teile einer zweiten Auswanderungswelle wenden sich nach Norden, erreichen Kleinasien und das eiszeitliche Europa, wo aus dem Erectus die neue Art des Neandertalers  hervorgeht. [i] Verbreitungsgebiet von Erectus und Neandertaler und anschließende Ausbreitung von Sapiens Vor 300.000 Jahren taucht in Afrika eine neue Menschenart auf. Wie der Neandertaler ist auch sie aus dem Erectus hervorgegangen, doch schlanker gebaut und mit einem noch größeren Gehirn ausgestattet. Diese Affenart wird sich selbst später in aller Bescheidenheit den Namen Homo sapiens , der „weise“ oder „vernünftige“ Mensch geben. Er   unterscheidet sich nur in einem Prozent seiner Gene von den Menschenaffen, mit denen er sechs Millionen Jahre zuvor noch einen gemeinsamen Vorfahren hatte. Hier beginnt, so möchten wir meinen, unsere eigene Geschichte. Aber das stimmt nicht. Wir sind Kinder des Urknalls . Unser Abenteuer hat bereits vor Milliarden Jahren begonnen.   Unser nächster Verwandter: ein Schimpanse: Mit ihm teilen wir 99% unserer Gene Mit diesem Blogbeitrag endet die Artikelserie „Geschichte des Universums“ Die Fortsetzung erfolgt in der Artikelserie „Geschichte der Menschheit“   mit dem Beitrag „Vom Anfang bis zum Beginn der Antike“   Den Blog entdecken   Wer mehr wissen will: Krause, Johannes / Trappe Thomas (2020): „Die Reise unserer Gene“, Ullstein. Krause, Johannes / Trappe Thomas (2021): „Hybris" Darwin Charles (1982) „Die Abstammung des Menschen“, Kröner.   Bildnachweise: Schimpanse Ostafrikanischer Grabenbruch Homo ergaster Australopithecus Skelett   Australopithecus Kopf Homo erectus     Anmerkungen: [i]  Ob es sich beim Neandertaler tatsächlich um eine eigene Art oder eine Unterart des Erectus handelt, ist umstritten. Als asiatische Erectus-Unterarten gelten insbesondere der Peking-Mensch, der Denisova-Mensch und der Java-Mensch.

Fortsetzung von „Das Fenster zur Welt: Wie funktioniert unser Nervensystem“?   Die Fahrt der Beagle Am 2. Oktober des Jahres 1836 ging die fünfjährige Weltreise des Vermessungsschiffs HMS Beagle in Falmouth, Cornwall zu Ende. Der junge Naturforscher, der an diesem Tag von Bord ging, würde später diese Reise als das bei weitem wichtigste Ereignis seines Lebens bezeichnen – trotz seiner dauernden Seekrankheit und trotz des schwierigen Charakters des Kapitäns, mit dem er sich während der ganzen Zeit die Kajüte geteilt hatte. Nun trugen die Seeleute seine zahlreichen Kisten an Land. Sie enthielten die Schätze, die er auf vier Kontinenten zusammengetragen hatte: Gesteinsproben, Fossilien, Schildkrötenpanzer, Felle, gepresste Pflanzen und seltsame Tiere in Spiritusgläsern – genug, um ein Dutzend Wunderkammern auszustatten. Dazu zahllose Skizzen und Notizbücher. Es würde Jahre dauern, bis er alles gesichtet, geordnet und katalogisiert haben würde. Die HMS Beagle vor der südamerikanischen Küste Der Name des jungen Mannes war Charles Darwin . Seine Notizbücher sollten sich mit der Zeit als der wichtigste Schatz herausstellen. Sie quollen über vor außergewöhnlichen Beobachtungen und Gedankensplittern. Da waren etwa die Knochen eines unbekannten Huftiers – halb Kamel, halb Elefant – die er in Südamerika entdeckt hatte. Oder die Finken auf den abgelegenen Galapagosinseln im östlichen Pazifik. Vögel, so unscheinbar, dass Darwin sie zunächst fast übersehen hätte. Bei näherer Betrachtung zeigte sich, dass ihre Schnäbel von Insel zu Insel auffällige Unterschiede aufwiesen. Wie ließen sich all diese Merkwürdigkeiten erklären? Charles Darwin im Jahre 1840 Darwin brauchte 23 Jahre, um seine Gedanken zu ordnen und zu Papier zu bringen. Erst 1859 erschien sein Buch mit dem etwas umständlichen Titel „Über die Entstehung der Arten durch natürliche Zuchtwahl oder die Erhaltung der bevorzugten Rassen im Kampf ums Dasein”. Es wurde über Nacht zu dem wohl einflussreichsten Werk der Wissenschaftsgeschichte. Eine zentrale Welterklärungstheorie Darwins revolutionärer Blick auf das Leben bildet heute neben Newtons Mechanik ,  der Relativitäts-   und der Quantentheorie den vierten grundlegenden Pfeiler naturwissenschaftlicher Welterklärung. Wie Newton, Einstein und den Teilchenphysikern ist es auch Darwin gelungen, etwas zu erfassen, was sich zuvor jeder Beobachtung entzogen hatte. Keine okkulten Kräfte oder unvorstellbar große oder kleine Maßstäbe diesmal, sondern unbeschreiblich lange Zeiträume. „Es ist, als ob man einen Mord gesteht“ schrieb Darwin bereits 1844 an einen Freund. Der ehemalige Theologiestudent hatte mit seiner Evolutionslehre nicht nur an einem kirchlichen Dogma gerührt, sondern auch das bisherige Menschenbild infrage gestellt. In der folgenden, heftig geführten gesellschaftlichen Debatte musste sich Thomas Huxley , einer der prominentesten Verteidiger der darwinschen Thesen, vom anglikanischen Bischof Samuel Wilberforce  die spöttische Frage gefallen lassen, ob er denn großväterlicherseits oder großmütterlicherseits vom Affen abstamme. Die Kreationisten in der Defensive Unsere enge Verwandtschaft mit anderen Primaten  mag uns heute offensichtlich erscheinen, doch noch Mitte des 19. Jahrhunderts war die allgemeine Überzeugung die, dass alle Lebensformen das Ergebnis eines in der Genesis beschriebenen, erst wenige tausend Jahre zurückliegenden einmaligen Schöpfungsakts waren. Der englische Bischof James Ussher  hatte dies 1650 anhand der Bibel sogar genau ausgerechnet: Der letzte Akt, die Erschaffung der Landtiere und des Menschen, vollzog sich am 23. Oktober 4004 v. Chr. – und zwar um neun Uhr morgens. Seitdem hat sich keine Lebensform mehr verändert. Dass der Artenvielfalt zwingend ein intelligenter Schöpfer zugrunde liegen muss, hatte zudem ein weiterer englischer Bischof, William Paley , im Jahre 1802 einleuchtend gerechtfertigt. In seiner Schrift „Natural Theology“ hatte er die Vorstellung von Gott als einem „Uhrmacher“ eingeführt: Von einer auf einem Feld gefundenen Uhr, so die Argumentation, würde niemand annehmen, dass sie zufällig entstanden sei. Daher müssen auch all die wunderbaren Lebewesen mit ihren perfekt aufeinander abgestimmten Funktionseinheiten das Ergebnis eines planvollen Aktes sein. Nach der Veröffentlichung seiner Theorie wurde Darwin Opfer polemischer Attacken Dass dem Leben ein unintelligentes Design zugrunde liegen sollte, war nicht nur für englische Bischöfe eine Provokation: Die meisten Menschen haderten damals mit der Vorstellung, nicht mehr das krönende Werk eines Schöpfergotts zu sein. Zudem noch in verwandtschaftliche Nähe zu den Affen gerückt zu werden empfanden viele Zeitgenossen schlicht als Nestbeschmutzung. [i] Missverständnisse Umgekehrt gab es unter den Menschen, die die neue These mit Begeisterung aufnahmen, auch jene, die Darwin missverstanden oder missverstehen wollten: Zu verführerisch war die Idee, den „ Kampf ums Dasein “ (ein Begriff, den später erst der englische Soziologe Herbert Spencer  prägte) auf die menschliche Gesellschaft zu übertragen. Aus dem „Überleben des am besten Angepassten“ wurde so schnell das „Recht des Stärkeren“. Kein Wissenschaftler ist so oft und so gründlich falsch interpretiert worden wie Darwin – ein Grund mehr, die tatsächlichen Aussagen seiner Theorie etwas genauer zu betrachten. Die Indizien mehren sich Bereits zu Beginn des 19. Jahrhunderts hatten sich die Indizien gemehrt, die gegen das kreationistische Weltbild sprachen. Da waren die Fossilien ausgestorbener Arten (von der Kirche rasch zu Opfern der Sintflut erklärt) und die bemerkenswerten Unterschiede bei Flora und Fauna auf den verschiedenen Kontinenten. Anatomen waren frappierende Ähnlichkeiten im Bauprinzip verschiedener Lebewesen aufgefallen. So sind bei der Grabschaufel des Maulwurfs, dem Flügel der Fledermaus, der Flosse der Meeresschildkröte und der Hand des Menschen die Knochen in der gleichen relativen Lage zueinander angeordnet. Ende des 18. Jahrhunderts hatte zudem der Schotte James Hutton  die moderne Geologie  begründet. Wenn Flüsse, die pro Jahr höchstens einen Millimeter Gestein abtragen, kilometertiefe Schluchten schaffen konnten, musste die Erde älter als 6.000 Jahre sein. Das Bauprinzip der Fünffingerigkeit ( Pentadactylie) bei den meisten Säugetieren Wenn eine langsame geologische Evolution vorstellbar war, warum nicht auch eine biologische? Der Franzose Jean-Baptiste de Lamarck  war der Erste, der 1809 eine solche Entwicklungstheorie vorschlug. Nach seiner Überzeugung war die Vielfalt der Arten sowohl das Ergebnis eines allen Lebewesen innewohnenden Vervollkommnungstriebs als auch das Resultat einer formenden Umweltkraft. Demnach haben Giraffen einen langen Hals, weil sie ihn bei der Futtersuche permanent strecken, um Blätter von den Bäumen fressen zu können. Die erworbenen Eigenschaften werden dann, so Lamarcks These, an die nächste Generation weitergegeben. Jean-Baptiste de Lamarck schuf die erste neuzeitliche Evolutionstheorie. Die moderne Genetik wird später zeigen, dass er gar nicht so falsch lag Der Kampf ums Dasein als Leitmotiv All diese Fakten und Thesen kombinierte Darwin mit seinen eigenen Beobachtungen. Das Ergebnis war ein völlig neues Denkgebäude für die Biologie. [ii]  Ausgangspunkt von Darwins Überlegungen war die Bevölkerungstheorie des Ökonomen Thomas Malthus, der zufolge sich die Menschen schneller vermehren, als für ihren Erhalt notwendig ist, während gleichzeitig die Nahrungsmittelproduktion mit dieser Entwicklung nicht Schritt halten kann. Darwin übertrug diesen Gedanken auf die gesamte belebte Natur: Das Leben ist geprägt durch den immerwährenden Kampf aller Beteiligten um knappe Nahrungsressourcen. Das tägliche ATP   ist keine Selbstverständlichkeit; es geht rau zu: Klima, Hunger und Fressfeinde erzeugen einen unerbittlichen Konkurrenzdruck. Dieser Wettbewerb ist das Leitmotiv der Evolutionstheorie. Darwin hatte bemerkt, dass die Angehörigen einer Art, die einen bestimmten Lebensraum bewohnen, sich untereinander nicht völlig gleichen. Sie unterscheiden sich hinsichtlich kleiner Details bei Aussehen und Verhalten, ein Phänomen, für das er den Begriff „ Variabilität “ prägte. Der Lebensraum, in dem sich die Population  aufhält, ist seinerseits durch eine bestimmte Kombination von Einflussfaktoren, wie Klima, Nahrungsangebot, Fressfeinde oder Populationsdichte gekennzeichnet, die die konkreten Lebensbedingungen der Individuen prägen. Das Leben passt sich nicht an - es wird angepasst Darwins Grundannahme war, dass die einzelnen Populationsmitglieder unterschiedlich gut mit ihrer Umgebung zurechtkommen. Wer aufgrund der natürlichen Variabilität über Eigenschaften verfügt, die zufällig im vorhandenen Lebensraum einen Vorteil darstellen, hat eine höhere Überlebenswahrscheinlichkeit. Darwin bezeichnete dieses Prinzip als das „Überleben des am besten Angepassten“ („ survival of the fittest “). Mit dem statistischen Überlebensbonus  erhöht sich auch die Wahrscheinlichkeit, dass die vorteilhafte Disposition an die nächste Generation weitergegeben werden kann. Der zu erwartende größere Fortpflanzungserfolg führt dazu, dass die besser angepassten Exemplare auf Dauer die weniger passend ausgestatteten Individuen verdrängen. Unpassende Eigenschaften und der damit verbundene statistische Malus führen über kurz oder lang zum Aussterben der Abweichler. Nicht angepasst zu sein, kommt einem Todesurteil auf Raten gleich. Den Auswahlmechanismus, der die am besten angepassten Individuen bevorzugt, bezeichnete Darwin als „ natürliche Selektion “. Letztlich passen sich Arten nicht der Umwelt an – sie werden angepasst. Wie funktioniert die natürliche Selektion? Der Selektionsmechanismus stellt sicher, dass sich in einem gegebenen Lebensraum langfristig meist nur gut adaptierte Populationen finden. Eigenschaften und Umweltbedingungen passen zueinander. Sind die Umweltparameter stabil und ist die Art gut angepasst, besteht wenig Anlass für Veränderung. Die Umwelt wirkt dann als stabilisierender Faktor, da Abweichungen nur Nachteile brächten – der Grund, warum Quastenflosser und Haie heute nicht wesentlich anders aussehen als vor vielen Millionen Jahren. Ändert sich der Rahmen aber, sind die Folgen oftmals dramatisch, insbesondere, wenn der Wandel plötzlich erfolgt. Gegenüber drastischen Umgestaltungen ihres Lebensraums, etwa durch Naturkatastrophen oder raschen Klimawandel , sind viele Arten nicht besonders tolerant. Der Weg der Evolution ist daher mit unzähligen ausgestorbenen Spezies gepflastert. [iii]  Eine Überlebensperspektive bietet dann wieder allein die Variabilität, sofern die neue Eigenschaft unter den veränderten Bedingungen einen Vorteil darstellt. Der Selektionsmechanismus  ist tatsächlich Bischof Paleys Uhrmacher. Ein Schöpfer, der allerdings nicht planvoll vorgeht, sondern blind und chaotisch zufällige Kombinationen schafft und sie in der Welt zur Bewährung aussetzt. Die Evolution muss nicht wissen, wie eine Maschine funktioniert, um eine Maschine zu bauen. Wir haben keine gegenüberliegenden Daumen, damit wir uns besser an Ästen festhalten können, sondern wir können uns besser an Ästen festhalten, weil die Daumen gegenüberliegen. Der Ausleseprozess erfolgt über viele Generationen, so langsam, dass er die Illusion von Beständigkeit der Lebensformen erweckt und uns dazu verleitet, das Langsame mit dem Ewigen zu verwechseln. Alles, was dem Fortpflanzungserfolg nicht dienlich ist, wird früher oder später gnadenlos verworfen. Hat sich aber eine neue chemische Reaktionskette, ein Organell , ein Gewebeverbund oder ein Verhaltensmuster bewährt, wird es genauso konsequent beibehalten. Die Evolution ist ein sehr konservativer Mechanismus, der eine bewährte Errungenschaft nie abschafft, sondern allenfalls anpasst oder erweitert. Deshalb ist unserer Sauerstoffatmung   noch immer der uralte anaerobe Energiegewinnungsprozess vorgeschaltet. Und nur so konnte sich über Milliarden Jahre hinweg aus einer lichtempfindlichen Zelle der optische Wunderapparat Auge entwickeln. Die Entwicklung strebt auch nicht nach einem Optimum oder einer Reißbrettlösung, sondern gibt sich mit dem zufrieden, was unter den gegebenen Umständen gut genug ist. Die ungeschickte Anordnung von Luftröhre und Speiseröhre ist ein Design, das mitunter tödliche Folgen haben kann und heutigen Industriestandards nicht gerecht wird. Für die Evolution aber hat sie sich als ausreichend erwiesen. [iv]   François Jacob , ein französischer Medizin-Nobelpreisträger drückte es so aus: „Die Evolution ist ein Bastler, kein Ingenieur.“ Wie neue Arten entstehen Die bisherigen Mechanismen erklären, warum manche Arten aussterben und andere überleben. Sie erklären nicht, wie neue Arten entstehen. Darwin erkannte, dass die entscheidende Rolle hierbei die Geographie spielt. Natürliche Barrieren können Populationen auseinanderreißen. Es kann sein, dass Vertreter einer Spezies sich auf eine abgelegene Insel verirren oder geologische Veränderungen evolutionäre Schlagbäume errichten, indem sie Landbrücken zerstören, Gebirge auftürmen, Wüsten bilden oder Flüsse in ein anderes Bett zwingen. Mit der neuen Umgebung verändert sich auch der Selektionsdruck : Ein anderes Klima, andere Nahrungsquellen, andere Fressfeinde. Der Anpassungsprozess der isolierten Population an die aktuellen Gegebenheiten führt nach und nach zu einer Entfernung von der Ursprungsform. Eine der zahlreichen Arten aus der Gruppe der Darwinfinken Genau das hatte Darwin auf den Galapagosinseln  beobachtet. Die von ihm vorgefundenen 14 verschiedenen Finkenarten, mit ihren auffällig unterschiedlichen Schnabelformen, waren das Ergebnis einer Anpassung an das jeweilige lokale Futterangebot. Individuen, deren zufällig modifizierter Schnabel beim Knacken inselspezifischer Pflanzensamen einen kleinen Vorteil bot, hatten etwas bessere Chancen sich fortzupflanzen. Selbst wenn die Erfolgsaussichten nur minimal grösser waren, langfristig führten sie dazu, dass die weniger angepassten Formen verdrängt wurden. Eine neue Art ist dann entstanden, wenn die Abweichungen so groß geworden sind, dass sich die jeweiligen Angehörigen gespaltener Populationen nicht mehr untereinander fortpflanzen können oder wollen. Pferde und Esel gehören deshalb verschiedenen Arten  an; man kann sie zwar kreuzen, die hybriden Maulesel und Maultiere können jedoch selbst keine Nachkommen mehr zeugen. Löwen und Tiger hingegen können in Gefangenschaft zwar gemeinsame fortpflanzungsfähige Nachkommen haben, in der freien Wildbahn wurde allerdings ihre Paarung noch nie beobachtet. Daher gelten auch sie als unterschiedliche Arten. Es ist nicht klar, was eine Art eigentlich ist Arten sind Abstammungs- und Fortpflanzungsgemeinschaften. Doch der Begriff ist merkwürdig unscharf. Die Übergänge sind durch den graduellen Adaptationsprozess naturgemäß fließend. Darwin selbst verzweifelte fast an dem Versuch, Rankenfußkrebse zu klassifizieren und auch heute streiten sich die Biologen vielfach, ob nun tatsächlich zwei verschiedene Arten vorliegen oder nicht. Das Konzept der Arten scheint dem menschlichen Kategorisierungsbedürfnis näherzustehen, als der biologischen Realität. Eine weitere wichtige Erkenntnis Darwins war, dass auch die von den Menschen seit Jahrtausenden praktizierte Tier- und Pflanzenzucht ein Selektionsmechanismus ist, lediglich mit dem Unterschied, dass diesmal menschliche Nutzenvorstellungen die natürlichen Selektionskriterien ersetzen. Individuen, deren Eigenschaften dem Züchter einen Vorteil versprechen – höherer Getreideertrag, dichtere Wolle oder überdurchschnittliche Milchleistung – werden bevorzugt und dürfen sich fortpflanzen. Durch die zielgerichteten Eingriffe läuft der Auswahlprozess wesentlich schneller ab. Wir müssen uns bei domestizierten Pflanzen und Nutztieren daher häufig anstrengen, um Ähnlichkeiten mit den ursprünglichen Wildformen zu finden: Chihuahua und Dänische Dogge sind beide Nachfahren des Wolfes – alle drei sind Angehörige derselben Art Canis lupus. Die beträchtlichen Unterschiede bei Aussehen und Charakter haben sich innerhalb weniger tausend Jahre herausgebildet – für evolutionäre Maßstäbe kaum mehr als ein Wimpernschlag. Tier- und Pflanzenzucht ist Evolution im Zeitraffer. Die Geschichte des Lebens - eine Familiensaga Wenn die evolutionären Kräfte von Anfang an wirksam waren – so eine weitere Überlegung Darwins – müssen sämtliche Arten auf einen gemeinsamen Vorfahren zurückgehen. Die Evolution ist demnach ein Baum mit einem Stamm und vielen lebenden und noch mehr abgestorbenen Ästen und Zweigen. Ganz gleich ob Kamel, Känguru, Kolibri, Karpfen, Kakerlake, Kapuzinerkresse oder Kolibakterium: Im Stammbaum findet sich früher oder später ein gemeinsamer Ahne. Die nächsten Verwandten des Menschen in diesem genealogischen Geäst sind die Affen, mit den Schimpansen als unseren direkten Cousins. Mit dieser Abstammungslehre ließen sich nun auch Merkwürdigkeiten der menschlichen Anatomie wie Steißbein, Blinddarm und spitze Eckzähne erklären: Sie sind Relikte einer gemeinsamen Deszendenz, Überbleibsel von Körperteilen, die durch eine veränderte Umgebung ihre ursprüngliche Funktion verloren haben. Alter Schwede: Carl von Linné Der große schwedische Naturforscher Carl von Linné  hatte bereits im 18. Jahrhundert für tausende von Arten einen Klassifizierungsvorschlag vorgelegt. Aus Linnés Einteilung von Flora und Fauna in rund 30 verschiedene Klassen entstand mit der Zeit eine differenzierte Taxonomie mit Unterarten, Arten, Gattungen, Unterfamilien, Familien, Überfamilien, Ordnungen, Klassen, Unterstämmen, Stämmen und Reichen. [v] Tatsächlich erwiesen sich die Kriterien, die Linné und seine Jünger für ihre Systematisierungen herangezogen hatten, im Nachhinein vielfach als Ausdruck verwandtschaftlicher Beziehungen: Die Evolutionslehre hatte aus der Taxonomie eine große Familiensaga gemacht.   Die großen evolutionsgeschichtlichen Abstammungslinien Unintelligentes Design Obwohl sie immer komplexere Formen hervorbrachte, war Darwin überzeugt, dass die Evolution keinen Plan verfolgt. Sie hat weder Richtung noch Ziel und strebt daher auch nicht nach etwas „Höherem“. Und da es kein Ziel gibt, gibt es auch kein Ende. Alles ist im Fluss, der Wandel ist das Beständige; sämtliche Spielarten des Lebens sind nur Übergangsformen, vorläufige Ergebnisse eines unablässigen, zufälligen Experimentierens der Natur mit ihren Kreaturen. So führt eine direkte Linie von der Urzelle zum Homo sapiens  – und auch dieser ist letztlich nur eines unter vielen aktuellen Versuchsmodellen. Nichts in der Biologie ergibt Sinn... „Nichts in der Biologie ergibt einen Sinn, außer im Licht der Evolution.“ Dieser Satz bringt die Macht der Evolutionstheorie auf den Punkt. Darwins Lehre wirft Licht auf die grundlegenden Gesetze des Lebens:   Die Evolution möchte, dass das Leben überlebt. Aus dieser Perspektive lassen sich Molekularbiologie,   Zelllehre , Physiologie , Botanik ,  Zoologie ,  Genetik ,  Ökologie und Verhalten  erklären. Die Phänomene der Biologie sind Werkzeuge und Strategien, mit denen das Leben versucht, den Selektionsmechanismen zu trotzen. Die Evolutionstheorie lehrt uns, woher wir kommen und wie wir zu dem wurden, was wir sind. In diesem Sinne ist die Biologie eine historische Wissenschaft; sie beschäftigt sich mit Kreaturen, die ihre eigene Vergangenheit gewissermaßen mit sich herumtragen. [vi] So stellte sich der Zeichner G. Avary 1876 die menschliche Abstammungslinie vor So wie Newton  das 17. Jahrhundert zum Zeitalter der Physik und Lavoisier  das 18. Jahrhundert zum Zeitalter der Chemie machten, machte Darwin das 19. Jahrhundert zum Zeitalter der Biologie. Seine Bedeutung liegt darin, dass er als Erster wissenschaftlich erklären konnte, warum es uns gibt. [vii] Die fantastischen Geschöpfe der Evolution verleiten uns, in alldem rückwirkend einen Sinn zu suchen. Das ist ein sehr menschliches Bedürfnis. Doch diesen Sinn gibt es nicht. Dies war nach der kopernikanischen Wende   die zweite große Kränkung, die unsere Selbstgewissheit hinnehmen musste: Der Mensch lebt weder im Zentrum des Universums, noch ist er die Krönung der Schöpfung. Er ist lediglich das zufällige Ergebnis eines natürlichen Ausleseprozesses. Für ein entscheidendes Argument seiner Theorie hatte Darwin allerdings keine Erklärung: Wie entsteht unter den Individuen jene Variabilität, die über Wohl und Wehe ihrer Art entscheidet? Um diese Frage zu beantworten, werden wir in nächsten Biologie-Blog   noch einmal in die mikroskopische Welt der Biomoleküle abtauchen.     Den Blog entdecken   Wer mehr wissen will: Darwin, Charles (2008): „Die Entstehung der Arten“, Nikol. Darwin Charles (1982) „Die Abstammung des Menschen“, Kröner. Darwin, Charles (2016): „Die Fahrt der Beagle“, Theiss Smith, John Maynard / Szathmáry, Eörs (1998): „The Major Transitions in Evolution”, Oxford University Press. Smith, John Maynard / Szathmáry, Eörs (1999): „The Origins of Life. From the Birth of Life to the Origin of Language” Oxford University Press. Dawkins, Richard (1996): „Das egoistische Gen“, Rowohlt. Wuketits, Franz (2013) „Zum philosophischen Vermächtnis von Konrad Lorenz” in: Erinnerungen an Konrad Lorenz. Zeitzeugen zu Werk und Mensch. Rötger, Antonia (2001) „Die Evolution ist kein Naturgesetz“ in: Die Welt Online vom 28.05.2001. Neffe, Jürgen (2017): „Darwin: Das Abenteuer des Lebens", Penguin.   Bildnachweise: Die Fahrt der Beagle  Prinzip der Fünffingrigkeit   Anmerkungen: [i] Eine Polemik, die bis heute anhält. Nach einer Umfrage des Gallup Instituts aus dem Jahre 2012 glauben nur 16% aller US-Amerikaner uneingeschränkt an die Richtigkeit der Evolutionstheorie, während 46% sich zum Kreationismus bekennen. Kreationisten sehen in der Artenvielfalt das Ergebnis eines willentlichen, intelligenten Designs durch einen Schöpfergott. [ii] Der englische Naturforscher Alfred Russel Wallace war unabhängig von Darwin zu denselben Schlüssen gekommen; Darwin sah sich dadurch gezwungen seine eigene These sehr kurzfristig zu veröffentlichen. [iii]  Schätzungen zufolge sind über 99% aller Arten, die jemals die Erde bevölkerten, heute ausgestorben. [iv] Vgl. Eörs Szathmáry in Rötger (2001). [v]  Die hier vorgestellte Hierarchie ist nur eine von mehreren Klassifizierungsmöglichkeiten. Die Taxonomie ist bis heute von einem großen Durcheinander und umfangreichen Lücken geprägt. So sind von den schätzungsweise auf der Erde lebenden neun Millionen Arten bisher nur rund 15% erfasst und klassifiziert worden. [vi]  Vgl. Wuketits (2013). S. 4. [vii]  Vgl. Dawkins (1996) S. 20.

Fortsetzung von "Was ist Philosophie?" Die ersten Naturwissenschaftler Der erste Philosoph soll der Legende nach Thales von Milet gewesen sein. Einer Anekdote zufolge fiel er nachts, ganz in die Betrachtung der Sterne versunken, in einen Brunnen. Sehr zur Belustigung seiner Sklavin – sie hielt ihrem Herrn vor, dass er zwar die Dinge am Himmel verstehen möchte, darüber aber die Welt vor seinen Füßen vergessen habe. Aus heutiger Sicht müssen wir allerdings anerkennen, dass die Gedanken der vermeintlich lebensfremden Philosophen die Geschichte der Menschheit ganz wesentlich geprägt haben. Platon zufolge beginnt alle Philosophie mit der „Verwunderung“ über die Welt. Diese Verwunderung nahm – zumindest für das Abendland – um das Jahr 800 v. Chr. auf der zerklüfteten und kargen griechischen Halbinsel ihren Anfang. Hier waren nach und nach zahlreiche kleine Stadtstaaten entstanden. In den folgenden Jahrhunderten gründeten sie zunächst in Kleinasien, dann im Süden Italiens und schließlich im gesamten Mittelmeer- und Schwarzmeerraum zahlreiche Kolonien. In einer dieser Siedlungen, der kleinasiatischen Stadt Milet, soll Thales zu Beginn des 6. vorchristlichen Jahrhunderts gelebt haben. Er dürfte wohl kaum der eingangs beschriebene Hans-guck-in-die-Luft gewesen sein. Nach dem Wenigen, was von ihm überliefert ist, war er eher praktisch veranlagt, weitgereist, aber auch der Lokalpolitik seiner Heimatstadt verbunden. Thales von Milet gilt gemeinhin als der erste Philosoph Thales steht für eine neue Art zu denken, die damals in der griechischen Welt um sich griff. Man gab sich nicht mehr damit zufrieden, die wundersamen Erscheinungen der Welt durch das Wirken mächtiger Götter zu erklären, sondern wollte den Dingen auf den Grund gehen. Von nun an konkurrierte der Logos mit dem Mythos. Thales war überzeugt, dass der Ursprung von allem im Wasser liegt: Das Land ruhe auf dem Wasser, aber auch die Nahrung und die Samen aller Lebewesen seien feuchter Natur. Dies ist die vielleicht erste uns bekannte naturwissenschaftliche Theorie – was Thales wiederum zum Ersten uns bekannten Philosophen machen würde. Anaximander , ein Schüler des neugierigen Mileters, widersprach seinem Meister. Er sah den Ursprung von Allem im Apeiron, einer spirituellen Kraft, die der Materie ihre Gesetze einhaucht. Anaximander gilt auch als der Schöpfer der ersten bekannten Evolutionstheorie , denn er bezeichnete die Fische als Vorfahren der Menschen und behauptete eine schrittweise Entwicklung von alten zu neuen Lebensformen. Für seinen Schüler Anaximenes  war hingegen die Luft der Urstoff, aus dem alles entstand. Drei Philosophen, drei Meinungen. So stellte sich Raffael im 16. Jahrhundert den Pythagoras vor Die ionische Aufklärung , ein neues Denken in Ursachen und Wirkungen, hatte in der griechischen Welt einen Stein ins Rollen gebracht. Um 530 v. Chr. gründete Pythagoras  in der süditalienischen Kolonie Kroton eine sektenartige Gemeinschaft, die erste bekannte philosophische Denkschule. Ein wesentlicher Teil des Kultes der Pythagoreer war die Überzeugung, dass sich die Natur durch Zahlen offenbare. Harmonische Zahlenverhältnisse sind Ausdruck einer kosmischen Ordnung, deren Verständnis den Weg zu einem glücklichen Leben weist. Kein Wunder also, dass die Entdeckung irrationaler Verhältnisse die Glaubensgemeinschaft in eine tiefe Krise stürzte. Heraklit , aus dem kleinasiatischen Ephesos, rund drei Jahrzehnte nach Pythagoras geboren, liebte es, seine Lehren vorwiegend in geheimnisvollen Sentenzen zu verbreiten, die ihm bereits in der Antike den Beinahmen „der Dunkle“ eintrugen. Seiner Ansicht nach liegt der Ursprung der Dinge im Feuer. Bekannter aber ist er für seine Überzeugung, dass die Ordnung der Welt auf einer stetigen Abfolge von Werden und Vergehen beruht. „Panta rhei“ – „alles fließt“ – so wurde seine Lehre später zusammengefasst. Für Heraklit ist die Welt nicht wie bei den Pythagoreern Harmonie, sondern gründet, ganz im Gegenteil, auf einem permanenten Konflikt, den verfeindete Prinzipien miteinander austragen. Dieser Kampf ist „der Vater aller Dinge“. Und weil die Gegensätze alles in Bewegung halten, können wir auch „nicht zweimal in denselben Fluss steigen“. Mit Heraklit hält erstmals das dialektische Denken, das Denken in Gegensätzen, Einzug in die Philosophie – eine Idee, die bis heute nachwirkt. Parmenides , aus der süditalienischen Kolonie Elea, war überzeugt, dass nicht Wandel, sondern ein ewiges und unveränderliches Sein die Welt regiert – die erste uns bekannte Auseinandersetzung mit der Ontologie, der Grundlage der Metaphysik. Das Seiende mag seine Bauteile neu anordnen und sich uns damit nach außen immer wieder anders darstellen, die zugrundeliegenden Elemente aber sind stets dieselben. Den Zugang zum Seienden erhalten wir, so Parmenides, über unser Bewusstsein. Das Ding, das gedacht werden kann und der Gedanke, der es erzeugt, sind ein und dasselbe. Etwas, was es nicht gibt, können wir auch nicht in Gedanken fassen. Umgekehrt muss alles, was gedacht werden kann auch existieren. Neben der Ontologie finden wir bei Parmenides somit auch die Anfänge des Denkens über das Denken – eine Unterscheidung zwischen der Welt und dem sie betrachtenden Subjekt. Spätmittelalterliche Darstellung des Schöpfers der Vier-Elementen-Lehre Empedokles , um 490 v. Chr. in der sizilianischen Stadt Akragas geboren, kombinierte die Ursprungs-Theorien von Thales, Anaximenes und Heraklit zu der bekannten Vier-Elemente-Lehre, nach der die Welt aus Wasser, Feuer, Luft und Erde besteht – eine Vorstellung, die endgültig erst im 18. Jahrhundert durch Lavoisier  widerlegt werden sollte. Weniger bekannt, aber für die Geschichte der Philosophie nicht weniger bedeutsam, ist sein mystisch-religiöses Weltbild. Wahrscheinlich war Empedokles während seiner Jugend ein Anhänger der Orphiker, einer insbesondere in den italienischen Kolonien einflussreichen religiösen Strömung, die sich auf den mythischen Sänger Orpheus berief. Kern des orphischen Glaubens war, dass die Seele nach dem Tod weiterlebt – einer der Ursprünge des L eib-Seele-Problems . Empedokles entwickelte daraus eine Reinkarnationslehre, bei der die Seele nach dem Tod in einen anderen Körper – Mensch, Tier oder Pflanze – wandert. In Empedokles‘ Universum kämpfen zwei Kräfte unablässig miteinander: Die Liebe vermag die Elemente für eine gewisse Zeit zu vereinen, bis der Hass sie wieder trennt. Nach einer Weile unterliegt der Hass jedoch wiederum der Liebe. Daher existieren alle zusammengesetzte Stoffe nur auf Zeit, eingebunden in einen von Liebe und Hass angetriebenen ewigen Kreislauf, dessen einzige Konstante lediglich die vier ursprünglichen Elemente sind. Auch die unsterblichen Seelen sind in diesem Zirkel gefangen. Einigen gelingt es durch ein tugendhaftes Leben aus dem Kreislauf auszubrechen und so zur zeitlosen Seligkeit im Kreise der Götter aufzusteigen. Der um 460 v. Chr. in Thrakien geborene Demokrit  führte einen Gedanken ein, dem eine ähnlich lange Karriere beschieden sein sollte, wie dem Leib-Seele Problem. Zusammen mit seinem Lehrer Leukipp  schuf er die Vorstellung von der Existenz kleinster, ewig währender Teilchen. Sie sind der Urstoff aller Materie und damit Ursache aller Ereignisse der dinglichen Welt. Demokrit wird das Zitat zugeschrieben: „Nur scheinbar hat ein Ding eine Farbe, nur scheinbar ist es süß oder bitter; in Wirklichkeit gibt es nur Atome und leeren Raum. Alles andere ist Meinung.“ Diese Einsichten, die erstaunlich nahe an unserem heutigen wissenschaftlichen Weltverständnis sind, machen Demokrit zum Vater des Materialismus, einer rein gegenständlichen Welterklärung.   Der Mensch im Mittelpunkt Um 450 v. Chr. waren auf dem griechischen Festland mit Theben, Korinth, Sparta und Athen einige größere Stadtstaaten entstanden. In ihren immer komplexer werdenden Gesellschaften wuchs der Bedarf an pragmatischeren Welterklärungen, als jenen, die die Philosophen bisher anzubieten hatten. Die Sophisten kamen dieser neuen Nachfrage entgegen. Sie zogen als Wanderlehrer durch die Lande, um gegen Bezahlung Rhetorik und Philosophie zu unterrichten. Anders als bei Thales, Heraklit, Parmenides, Empedokles und Demokrit steht nun nicht mehr die Natur, sondern der Mensch im Zentrum der Betrachtung. Der Mensch ist nach Protagoras , dem wichtigsten Vertreter der neuen Lehre, „das Maß aller Dinge“. Ihre anthropozentrische Perspektive verbanden die Sophisten mit einer Skepsis gegenüber den althergebrachten Autoritäten. So meinte Protagoras: „Was die Götter angeht, so ist es mir unmöglich, zu wissen, ob sie existieren oder nicht, noch, was ihre Gestalt sei“. (Hundert Jahre zuvor hatte ein gewisser Xenophanes bereits gespottet, dass wenn wir Pferde und Ochsen fragten, wie ihre Götter aussehen, diese Pferde- und Ochsengestalt hätten.) In dem Maße, in dem man die Götter aus der Verantwortung entließ, fiel diese nun den Menschen zu. Einige Sophisten proklamierten erstmals die unerhörte Idee, dass alle Menschen frei und gleich seien, dass sie also weder versklavt werden können noch, dass Einzelne besondere Rechte in Anspruch nehmen dürfen. Derlei Anmaßungen, die das religiöse und weltliche Establishment infrage stellten, waren nicht ungefährlich, denn für Blasphemie und Rebellion konnte die Todesstrafe verhängt werden. Die Denker aus den griechischen Kolonien und die Sophisten bezeichnen wir heute als Vorsokratiker. Auch wenn sich bei ihnen noch viel Mythisches findet, so trugen sie doch dazu bei, einfachen Glauben nach und nach durch den Logos zu ersetzen. Damit schufen sie das Fundament der abendländischen Philosophie. Damals entstand jenes kritische Denken, auf dessen Basis wir heute noch Wissenschaft betreiben. In nur 150 Jahren war der Keim einer neuen Weltsicht entstanden, die die westlichen Gesellschaften bis heute so stark prägt, dass wir sie leichtsinnigerweise für selbstverständlich halten.   Der methodische Zweifel des Sokrates Nachdem Athen Anfang des 5. vorchristlichen Jahrhunderts zum politischen und kulturellen Zentrum Griechenlands aufgestiegen war, folgte mit dem langen Peloponnesischen Krieg (431 bis 404 v. Chr.) gegen den Rivalen Sparta der Niedergang. Nach dem Sieg Spartas etablierte sich eine Terrorherrschaft Athener Oligarchen, der über 1.000 politische Gegner zum Opfer fielen. Während die politische Bedeutung Athens zunehmend schwand, sollten drei Männer die klassische griechische Philosophie hier zu ihrem Höhepunkt führen. Sokrates , der Erste dieses Dreigestirns, wird manchmal gerne als älterer, leicht verwahrloster Sonderling dargestellt, der tagein tagaus über die athenischen Plätze zog und seine Mitbürger in verwirrende Gespräche verwickelte. Was Tapferkeit sei, fragte er etwa. Führte sein Gesprächspartner standhafte Soldaten an, entgegnete Sokrates, dass auch Menschen, die sich auf das Meer hinauswagen, oder Armut, Krankheit und Schmerzen trotzen, tapfer seien. Schlug sein Gegenüber Beharrlichkeit als Definition vor, wandte Sokrates ein, dass dann auch dumme Sturheit Tapferkeit wäre. So beraubte er seine Gesprächspartner nach und nach aller vermeintlichen Gewissheiten. Seine skeptische Fragetechnik, mit der er hinter dem Besonderen das Allgemeine suchte, bezeichnete Sokrates als Mäeutik, als Hebammenkunst. So stellte sich der Maler Jaques-Louis David im 18. Jahrhundert den Tod des Sokrates vor Offenbar war diese Form ungefragter Geburtshilfe bei den meisten Athenern nicht besonders populär. 399 v. Chr. wurde Sokrates der „Gotteslästerung“ und „Verderbung“ der Jugend angeklagt. Der Philosoph hätte sich der drohenden Todesstrafe wohl entziehen können – bei Reue erfolgte meist eine Umwandlung in Exil oder eine Geldstrafe. Doch er zog es vor, den Schierlingsbecher zu leeren und als Märtyrer der freien Rede zu sterben. Sokrates, so urteilte der römische Staatsmann Cicero  fast vierhundert Jahre später, habe die Philosophie vom Himmel auf die Erde geholt. Anders als seine Vorgänger, die selbstbewusst umfassende Welterklärungstheorien verkündeten, meldete Sokrates überall methodischen Zweifel an: Unsere vermeintlichen Gewissheiten, so hat er uns gelehrt, stehen auf tönernen Füßen.   Wer mehr wissen will: Maor, Eli (1989): „Dem Unendlichen auf der Spur“, Springer. Bertrand Russell (2012): „Philosophie des Abendlandes”, Anaconda.

Fortsetzung von "Atomare Allianzen" Eine bemerkenswerte Persönlichkeit Antoine Laurent de Lavoisier war studierter Jurist, Rechtsanwalt, Präsident der französischen Akademie der Wissenschaften, Mitglied der Royal Society, auf eigene Rechnung arbeitender Steuereintreiber, Leiter der staatlichen Pulvermagazine und während der französischen Revolution auch Abgeordneter. Es war sein Steueramt, das ihn zuerst zu einem reichen Mann machte und ihm später zum Verhängnis wurde (Am 8. Mai 1794 wurde Lavoisier in einem Schauprozess zum Tode verurteilt und noch am gleichen Tage hingerichtet.) Einfluss und Geld waren für Lavoisier aber nur Mittel zum Zweck: Seinen Reichtum investierte er stets in die bestmögliche Laborausstattung, die sich zu seiner Zeit finden ließ. Seine Frau Marie teilte seine Leidenschaft und es war das größte Glück der beiden, zusammen chemische Experimente durchzuführen. Lavoisier war fasziniert von der Wandelbarkeit der Stoffe und besessen von der Idee, die Einsatz- und Ausbringungsmengen seiner Versuche genauer zu erfassen, als je ein Mensch zuvor. Antoine Laurent de Lavoisier Seine Akribie führte zur Entdeckung einer ganzen Reihe grundlegender chemischer Naturgesetze . Wie Newton hatte auch Lavoisier die Gabe, bei alltäglichen Vorgängen genauer hinsehen zu können als andere. Für jedermann war offenbar, dass Feuer Materie vernichtet – der Raub der Flammen ließ stets nur ein kleines Häuflein Asche zurück. Diesen Schwund schrieb man im 18. Jahrhundert dem Phlogiston  zu, einer unsichtbaren Substanz, von der man annahm, dass sie aus dem brennenden Stoff entwich. Wie Äther und elektrisches Fluidum war auch das Phlogiston der Versuch, ein rätselhaftes Naturphänomen mit einer logischen Hypothese zu erklären. Sein pedantisches Nachmessen führte Lavoisier jedoch zu einer äußerst überraschenden Erkenntnis: Die von ihm untersuchten Verbrennungsrückstände hatten nicht an Masse verloren, sondern zugenommen! Ursache der Gewichtszunahme konnte nur ein Bestandteil der Luft sein. Lavoisier bezeichnete ihn als „ Oxygenium “, „Säure-Erzeuger“, da er irrtümlicherweise davon ausging, dass dieser Stoff auch Säuren entstehen lässt – diese Fehleinschätzung sollte dem Oxygenium später auch seinen deutschen Namen „ Sauerstoff “ einbringen. Lavoisiers Hinrichtung am 8. Mai 1794   Die Entdeckung des Massenerhaltungssatzes Lavoisier wollte es ganz genau wissen. Er ließ einen großen Glaskolben anfertigen, mit dem sich die Luft für sein nächstes Verbrennungsexperiment hermetisch abschließen ließ. Mithilfe einer für die damalige Zeit außerordentlich präzisen Waage gelang es dem wissbegierigen Franzosen nachzuweisen, dass die Gewichtszunahme des Verbrennungsrückstands exakt dem Gewichtsverlust des Luftspeichers entsprach. „Nichts geht verloren, nichts entsteht, alles wird verwandelt“. So fasste Lavoisier seine Erkenntnis zusammen. Er hatte nicht nur das Prinzip der Oxidation , der Aufnahme von Sauerstoff durch einen Reaktionspartner entdeckt, sondern zugleich auch ein fundamentales Naturgesetz: das Gesetz der Massenerhaltung . Ein Dreivierteljahrhundert sollte vergehen, bis Hermann von Helmholtz eine analoge Erhaltungsregel auch für die Energie formulierte ; weitere 60 Jahre, bis Einstein  auf die Äquivalenz von Masse und Energie stieß. [i] Von den vier antiken Elementen   galt am Ende des 18. Jahrhunderts nur noch Wasser als nicht weiter zerlegbar. Lavoisier begrub auch diese Vorstellung. Henry Cavendish , der Ermittler der   Gravitationskonstante , hatte bei einem seiner Experimente Wasser bereits in seine Bestandteile zerlegt; die wahre Natur seiner Entdeckung war ihm jedoch entgangen; er hielt das leicht entzündliche Gas, das bei der Wasserspaltung entwich, für die langgesuchte Feuersubstanz Phlogiston . [ii]  Lavoisier konnte nachweisen, dass Cavendishs Stoff ebenfalls ein Element war, dem er die griechische Bezeichnung „Hydrogenium“, „Wassererzeuger“ gab – später als „Wasserstoff“ eingedeutscht. Der Franzose hatte damit nicht nur der Phlogistontheorie ein Ende bereitet, sondern auch – ohne es zu wissen – den wahren Erzeuger von Säuren entdeckt. Zudem hatte er ein weiteres fundamentales Naturgesetz aufgezeigt: Wasser konnte aus seinen Bestandteilen sowohl erzeugt als auch wieder in dieselben zerlegt werden – chemische Reaktionen   waren also grundsätzlich umkehrbar. Der Naturforscher Henry Cavendish Oxidation und Protolyse – die beiden zentralen Reaktionstypen Durch Reaktionen werden Stoffe aggregiert oder wieder zerlegt. Die Verbindungen schaffen die uns vertraute makroskopische Welt, in der Newtons Gesetze ihre Gültigkeit haben. Den Atomen  und Molekülen geht es dabei immer nur darum, mittels Reaktionen von außen aufgenommene Energie abzugeben und so verlorene Stabilität wieder zurückzugewinnen. Zwei Reaktionstypen – Oxidation  und Protolyse  – kommt in der Natur eine so zentrale Bedeutung zu, dass wir sie näher betrachten müssen. In beiden Fällen steht je eine der Komponenten des von Lavoisier enträtselten Wassers im Mittelpunkt. Oxidation verwandelt blitzendes Eisen in unansehnlichen Rost, lässt Schießpulver explodieren, Holz zu Asche werden, verbrennt Wasserstoff zu Wasser und erlaubt es uns zu atmen. Seine besonderen reaktiven Fähigkeiten verdankt der Sauerstoff seiner Elektronenkonfiguration: Sauerstoff steht im Periodensystem in der zweiten Periode und der sechsten Hauptgruppe , also ziemlich weit rechts oben. Er verfügt somit über acht Elektronen, davon sechs Valenzelektronen. Somit fehlen ihm nur zwei Elektronen, um auf seiner Valenzschale die energetisch optimale Elektronenkonfiguration   des Neons zu erreichen. Die Natur des Sauerstoffs ist daher die eines Elektronen-Räubers: Es fällt ihm leichter, zwei fremde Ladungsträger einzufangen, als sechs eigene abzugeben.   Welche Elektronen können reagieren? Allerdings stehen nicht alle Valenzelektronen auch tatsächlich für chemische Reaktionen zur Verfügung. Die Anzahl der Elektronen, die Bindungen mit anderen Atomen eingehen können, wird als Wertigkeit bezeichnet. Am einfachsten lässt sich dies anhand der Elemente der zweiten Periode erklären. Für die ersten vier Hauptgruppen entspricht hier die Wertigkeit genau der Anzahl der Valenzelektronen. Kohlenstoff ist somit vierwertig, kann also vier Bindungen eingehen. In der so genannten „Lewis-Schreibweise“ wird dies durch vier Punkte dargestellt. [iii]   Die Wertigkeiten der zweiten Periode in der Lewis-Schreibweise In der fünften Hauptgruppe haben sich allerdings bereits zwei der fünf Valenzelektronen aus Stabilitätsgründen miteinander gepaart (in der Lewis-Schreibweise durch einen Strich symbolisiert). Stickstoff bietet damit nur noch drei Elektronen auf seiner äußersten Schale für Reaktionen an. Sauerstoff, das nächste Element, hat bereits zwei gebundene Elektronenpaare, seine Wertigkeit beträgt somit nur noch zwei. Fluor, Nummer sieben in der Gruppe, hat mit drei Paaren nur noch ein freies Elektron. Beim letzten Element der Periode, Neon, sind alle acht Außenelektronen gepaart – der quantenmechanische Grund, warum Edelgase so gut wie nie reagieren. Während sich bei den Hauptgruppenelementen  die Wertigkeit in der Regel direkt aus dem Periodensystem ablesen lässt, können die Nebengruppenelemente  aufgrund der komplexeren quantenmechanischen Konstellationen verschiedene Wertigkeiten annehmen. So kann Eisen sowohl zwei- als auch dreiwertig sein.   Rost als Beispiel Mit dem Wissen um Wertigkeiten, Lavoisiers Massenerhaltungssatz und etwas Algebra  können wir nun betrachten, was geschieht, wenn Eisen rostet: Zunächst paart sich ein dreiwertiges Eisenatom mit einem zweiwertigen Sauerstoffatom. Es entstehen zwei Bindungen, das dritte Eisenelektron aber geht leer aus. Ein zweites Sauerstoffatom kümmert sich um den Einzelgänger, doch nun bleibt das zweite Sauerstoffelektron übrig. Es wird wiederum durch ein zweites Eisenatom eingefangen, das aber seinerseits zwei freie Elektronen zurücklassen muss. Erst im folgenden Schritt geht die Gleichung auf: Ein drittes Sauerstoffatom nimmt sich der beiden verbliebenen Eisen-Einzelgänger an. Mit diesen sechs Bindungen, dem kleinsten gemeinsamen Vielfachen der Wertigkeiten von Eisen und Sauerstoff, sind die Stabilitätswünsche beider Partner erfüllt. Die Bindungen des Eisenoxids Die Glücksformel für die beiden bindungswilligen Elemente lautet also Fe 2 O 3 . Zwei Eisenatome können mit drei Sauerstoffatomen eine dauerhafte Verbindung eingehen. Ist Wasser der Sauerstofflieferant, lautet die vollständige Reaktionsgleichung: 2 Fe + 3 H 2 O ⇆ Fe 2 O 3 + 3H 2 . Da nichts verloren gehen kann, muss sich die Anzahl der Atome auf der linken und der rechten Seite der Gleichung stets entsprechen. Rechts entstehen daher neben einem Rostmolekül auch noch drei Wasserstoffmoleküle. [iv] Oxidiertes Eisen Oxidationen laufen stets nach einem grundlegenden Muster ab, der Redoxreaktion. Der Reaktionspartner, in unserem Beispiel das Eisen, wird oxidiert, indem er seine freien Elektronen an den Sauerstoff abgibt. Der Sauerstoff wird durch die Aufnahme der Elektronen in der Fachsprache der Chemiker „reduziert“. Ursprünglich wurde die Oxidation nur mit Sauerstoff in Verbindung gebracht; heute ist sie allgemeiner definiert: Eine Oxidation ist eine Abgabe von Elektronen; eine Reduktion deren Aufnahme. Neben Sauerstoff können also auch andere räuberische Elemente – die Verdächtigen stehen im Periodensystem typischerweise rechts – dem Reaktionspartner Elektronen entwenden. Der Vorgang lässt sich aber auch umdrehen. Liest man die Reaktionsgleichung 2 Fe + 3 H 2 O ⇆ Fe 2 O 3 + 3H 2 von rechts nach links, betrachtet man die Umkehrreaktion: Jetzt wird Wasserstoff oxidiert und Eisen reduziert, das Metall erhält seine beiden freien Valenzelektronen zurück, aus Rost und Wasserstoff entstehen wieder reines Eisen und Wasser.   Die Redoxreihe Oxide sind auf unserem Planeten die am häufigsten anzutreffende Stoffklasse. Erdkruste und Erdmantel bestehen fast ausschließlich aus Allianzen der Metalle Silizium, Magnesium, Eisen, Kalzium und Aluminium. Zusammen mit dem allgegenwärtigen Sauerstoff ergeben sie die große Vielfalt der Gesteine. Da die Elemente unterschiedliche Elektronegativitäten aufweisen, ist auch ihre Bereitschaft zu oxidieren unterschiedlich stark ausgeprägt. Je „unedler“ ein Metall, umso leichter gibt es Elektronen ab. Sortiert man sie nach dieser Abgabewilligkeit, lassen sich Metalle in eine Reihenfolge, die so genannte Redoxreihe bringen. Die unterschiedliche Korrosionsneigung macht man sich bei dem so genannten Galvanischen Element   zu Nutze: Zwei voneinander getrennte Oxidations- und Reduktionsräume werden mit Metallen unterschiedlicher Elektronegativität bestückt und über Leiter miteinander verbunden. Die Elektronen wandern dann über den Leiter vom unedleren zum edleren Metall, um es zu reduzieren; mit anderen Worten: es fließt Strom . Auf diesem Prinzip beruhen sämtliche Batterien  und Akkumulatoren . [v] Redoxreaktionen laufen fast immer exotherm ab, das heißt, sie setzen mehr Wärmeenergie frei, als ursprünglich notwendig war, um die Reaktion auszulösen. [vi]  Wie wir noch sehen werden, ist dies der Grund, warum alle größeren Lebewesen die Oxidation zur Grundlage ihrer Energieerzeugung gemacht haben. So wie in der klassischen Physik ein bestimmter Schwellenwert überschritten werden muss, um die Trägheit eines Körpers zu überwinden und ihn zu beschleunigen, muss auch die Aktivierungsenergie einen Mindestwert erreichen, der die Atome heftig genug aufeinanderprallen lässt, damit eine Reaktion in Gang kommen kann. Wie schnell die Reaktion dann verläuft, hängt von Bedingungen wie Temperatur, Druck, Form und Konzentration der eingesetzten Stoffe ab. Eine wichtige Rolle spielen hierbei Katalysatoren . Katalysatoren sind Stoffe, die die Reaktionsgeschwindigkeit erhöhen, indem sie den Bedarf an Aktivierungsenergie herabsetzen, ohne selbst Teil der Reaktion zu werden. Sie erreichen dies, indem sie die Bindungskräfte der Einsatzstoffe schwächen und so den energetischen Initialaufwand verringern. Auch von diesem Prinzip machen die komplexen Reaktionsketten des Lebens mittels Enzymen  – sie sind nichts anderes als Bio- Katalysatoren  – reichlich Gebrauch.   Reaktiver Wasserstoff Der zweite fundamentale Reaktionsmechanismus ist die Protolyse . Bei ihr steht die andere Wasserkomponente, der Wasserstoff, im Mittelpunkt. Wasserstoff ist in mehrfacher Hinsicht das merkwürdigste aller Elemente. Er stellt nicht nur das älteste, kleinste und leichteste aller Atome dar, sondern verfügt auch über eine einzigartige Anatomie: Im Normalfall besteht Wasserstoff nur aus einem Proton und einem Elektron, ist also im Gegensatz zu allen anderen Elementen nicht mit Neutronen bestückt. Wenn ein Wasserstoffatom sein einziges Elektron verliert, bleibt daher lediglich ein einsames, nacktes Proton zurück. Dieser Einzelgänger ist der zentrale Akteur der Protolyse: Er moderiert das in der Natur wichtige Wechselspiel zwischen Säuren  und Basen . Betrachten wir dazu die folgende Reaktionsgleichung:     Hier verbindet sich Chlorwasserstoff (HCl) mit Wasser. Das Chlor bemächtigt sich dabei des Wasserstoffelektrons, es entsteht ein negativ geladenes Chlor-Ion (Cl-), während das Proton das Wasser zu positiv geladenem Oxonium (H 3 O+) auflädt. Damit ist HCl definitionsgemäß eine Säure und H3O+ eine Base. Säuren sind also ganz allgemein Stoffe, die im Zuge einer chemischen Reaktion Wasserstoffprotonen auf einen anderen Stoff, die Base, übertragen. Säuren spenden Protonen, Basen empfangen sie; die Protolyse ist der Übertragungsvorgang. Die Beziehungen zwischen korrespondierenden Säure-Base-Paaren sind neben den Redoxvorgängen das zweite grundlegende Reaktionsprinzip der Natur. Ursprünglich waren Säuren definiert als alle Stoffe, die in wässrigen Lösungen H 3 O+- Ionen bilden. Auch diese Betrachtung wurde inzwischen verallgemeinert. Nach heutiger Lesart können außer Wasser auch andere Stoffe die Rolle des Protonenempfängers übernehmen. Lieferant kann hingegen stets nur Wasserstoff sein – nur er kann einzelne positive Ladungsträger bereitstellen. Lavoisiers Labor   Was genau ist eigentlich der pH-Wert? Eine Säure ist umso aggressiver, je mehr Protonen sie enthält. Ihr Elektronenhunger macht Wasserstoff-Ionen zu regelrechten Piranhas. Um die Stärke einer Säure zu bestimmen, muss man die Anzahl der Raubfische im Becken zählen: Wenn sich unter zehn Millionen Wassermolekülen ein H 3 O+-Ion befindet, ist die Lösung definitionsgemäß „neutral“. Mathematisch entspricht das einem Verhältnis von 1/10^-7. Multipliziert man den Exponenten im Nenner mit minus eins, erhält man die dimensionslose Zahl 7. Dieser negative dekadische Logarithmus ist nichts anderes als der pH-Wert . Er drückt die Konzentration von H 3 O+-Ionen im Wasser aus. Ist der pH-Wert kleiner als 7 (die H 3 O+-Konzentration somit grösser), ist die Lösung sauer; Werte grösser 7 kennzeichnen eine Base. [vii] Das Säuren-Basen-Wechselspiel ist allgegenwärtig; wir finden es selbst auf unserer Hautoberfläche: Mit einem pH-Wert von 5,5 verfügt die Haut über einen natürlichen Säureschutzmantel, der Bakterien abwehrt. Gewöhnliche Seife hingegen ist mit einem pH-Wert von 9 basisch. Beim Waschen wird der Säureschutzmantel zerstört; unsere Haut wird verletzlich und muss die Schutzschicht in den folgenden Stunden erst mühsam wieder aufbauen. Getrennt befeuern die beiden räuberischen Elemente Sauerstoff und Wasserstoff Oxidation und Protolyse; vereint bilden sie das universelle Lösungsmittel Wasser, Heiratsvermittler zahlloser chemischer Reaktionen. Daher ist es auch keine Überraschung, dass Wasser Hauptbestandteil aller Lebewesen ist. Was dies konkret bedeutet, werden wir das nächste Mal im abschließenden Kapitel der Chemie-Blogs behandeln…     Den Blog entdecken   Wer mehr wissen will: Bodanis, David (2001): „E = mc2 A Biography of the World´s Most Famous Equation”, Pan.   Bildnachweise: Lavoisiers Labor   Anmerkungen: [i] Vgl. Bodanis (2001) S. 27-36. [ii] Carl Wilhelm Scheele, der Entdecker des Sauerstoffs, unterlag einem ähnlichen Irrtum. Er bezeichnete die von ihm isolierte Substanz als „Feuerluft“, ohne deren elementaren Charakter zu erkennen. [iii] Wie wir später noch sehen werden, macht diese Eigenschaft den Kohlenstoffs zum wichtigsten Element des Lebens. [iv] Zählt man einzelne Atome und Moleküle, wird ihre Anzahl vor das Elementsymbol geschrieben; betrachtet man das Mengenverhältnis innerhalb eines Moleküls, nimmt man die kleine tiefgestellte Zahl. [v] Die Redoxreihe lässt sich auch um Nichtmetalle erweitern. In diesem Fall spricht man von der elektrochemischen Spannungsreihe. Im Biologiekapitel werden wir sehen, dass letztere bei oxidativen Stoffwechselprozessen eine zentrale Rolle spielt. [vi]  Im umgekehrten Fall der endothermen Reaktion ist die freigesetzte Energie geringer als die anfängliche Aktivierungsenergie. Endothermen Reaktionen fehlt es somit an Schub, daher kommen sie rasch zum Stillstand. [vii]  Die aggressive Schwefelsäure der Autobatterien hat einen pH-Wert von ungefähr 1. Natronlauge, die Brezeln Farbe und Geschmack verleiht, hat bei 3%iger Konzentration im Wasser einen Wert von 14 und ist somit eine sehr starke Base. Eine 30%ige Natronlauge hat dann aufgrund der logarithmischen Darstellung „nur“ einen pH-Wert von 15.

Fortsetzung von „Wie wir lernten, die großen Zahlen zu lieben“   Idee und Form Das griechische Wort „ Mathematik “ lässt sich etwas diffus mit „Wissen“, „Studieren“ oder auch „Lernen“ übersetzen. Geometrie  bedeutet im Griechischen hingegen schlicht „Landvermessung“ – ein für die Vermittlung von Weltbildern besonders nützlicher Begriff. Die Geometrie ist die anschaulichste aller mathematischen Disziplinen und kommt zudem ganz ohne Zahlen aus. Die Vermessung der Welt war schon immer ein Thema Auch der Ursprung der Geometrie liegt in den frühen Flusskulturen. Sie standen vor der Notwendigkeit, Acker- und Weideland nach den jährlichen Überschwemmungen neu aufteilen zu müssen. Die mathematischen Techniken, die damals an Euphrat, Nil, Indus und Gelbem Fluss entstanden, finden bis heute bei Architekten, Ingenieuren und Landvermessern Anwendung. Mit der Zeit offenbarten sich den Ackerbauern   bestimmte Muster. So fanden sie heraus, dass zwei quadratische Felder mit einer Länge von jeweils 30 und 40 Schritten, zusammen genauso viel Arbeit machen, wie ein Feld mit einer Länge von 50 Schritten. Abermals waren es die Griechen, die den Fragen der Landvermessung als Erste systematisch nachgingen. Den Punkt, Anfang aller Geometrie, definierte Euklid   als „das, was keine Teile hat“. Bewegt sich der dimensionslose Punkt durch den Raum, lässt er Linien, Dreiecke, Kreise, Quadrate, Kugeln oder Dodekaeder entstehen. Wie die Zahl „i“ oder die Unendlichkeit haben auch diese geometrischen Figuren keine Entsprechung in der realen Welt. Doch darum geht es auch nicht. Es geht um die „Idee“ des Kreises, um die Vorstellung eines Konstrukts bei dem sämtliche Punkte denselben Abstand zum Mittelpunkt haben – auch wenn sich in der Natur nichts findet, was diese Bedingung genau erfüllen würde. Für die Griechen waren die perfekten Flächen und Körper Ausdruck kosmisch-göttlicher Ordnungsprinzipien, die unveränderlich und zeitlos in jedem Winkel des Universums ihre Gültigkeit haben – eine Vorstellung, die, wie wir noch sehen werden, in der Philosophie Platons   eine zentrale Rolle spielt. Der geheimnisvolle Kreis Von Euklid sind eine Reihe geometrischer Aufgaben überliefert, zu deren Lösung er keine anderen Hilfsmittel zuließ als Lineal und Zirkel. Einige dieser antiken Herausforderungen mussten über 2.000 Jahre auf eine Lösung warten: Erst 1882 gelang Ferdinand von Lindemann  der Beweis der Unmöglichkeit der Quadratur des Kreises , der Nachweis, dass sich aus einem Kreis allein mit den beiden von Euklid genehmigten Werkzeugen kein Quadrat mit identischem Flächeninhalt konstruieren lässt. Ein besonderer Coup gelang bereits 1796 dem achtzehnjährigen Carl Friedrich Gauß, als er allein mit Lineal und Zirkel ein gleichmäßiges Siebzehneck konstruierte. Später konnte Gauß zeigen, dass es einen Zusammenhang zwischen der Konstruierbarkeit von regelmäßigen Polygonen und den Fermatschen Primzahlen  gibt. Damit hatte er eine weitere unter den zahlreichen Verbindungen zwischen Geometrie und Zahlentheorie   aufgedeckt. [i] Gleichmäßiges Siebzehneck: konstruierbar nur mit Lineal und Zirkel Von weitem ähnelt ein Siebzehneck   bereits einem Kreis, der geometrischen Figur, die die Menschen über die Jahrtausende hinweg wohl am meisten beschäftigt hat. Die Annäherung an die geheimnisvolle Kreiszahl  (3,141592…), das Verhältnis von Kreisumfang zu Kreisdurchmesser, vollzog sich in mehreren Etappen. Das Buch der Könige beschreibt ein Wasserbecken im Jerusalemer Tempel, dessen Durchmesser 10 Ellen betrug und von dem die Schrift berichtet, dass eine Schnur von 30 Ellen es rings umspannen konnte. [ii]  Der Papyrus Rhind   bezifferte das Verhältnis mit  = 3,1605, eine deutliche Verbesserung gegenüber der biblischen drei. [iii]  Archimedes vermutete schließlich als Erster, dass es sich bei  um eine irrationale Zah l   handeln könnte. Dem Versuch, dies zu widerlegen, widmete der Brite William Shanks  Mitte des 19. Jahrhunderts 15 Jahre seines Lebens, während denen er die ersten 700 Stellen der Zahl berechnete. (Tragischerweise unterlief ihm dabei an Stelle 528 ein Fehler.) Doch weder Shanks noch irgendein Computer konnten bislang ein Muster entdecken. Bis heute bleibt  eine irrationale Zahl, bei der jede neue Nachkommastelle eine Überraschung darstellt. Und so müssen wir es wohl hinnehmen, dass wir nie ganz genau wissen können, wie groß ein Kreis tatsächlich ist.  Geometrie ist häufig irrational Irrationale Zahlen begegnen uns in der Geometrie regelmäßig. Die europäische Norm für Schreibpapier entspricht einem Breite-zu-Länge-Verhältnis von 1 zu √2. Auch hier versteckt sich also der Satz des Pythagoras . Die Proportion stellt sicher, dass jedes Mal, wenn das Blatt in der Mitte gefaltet wird, die Beziehung von Breite zu Länge erhalten bleibt. Eine ganz besondere Rolle spielt auch die irrationale Zahl Φ. Als ihr Entdecker gilt der italienische Mathematiker Leonardo Fibonacci , der zu Beginn des 13. Jahrhunderts das Wachstumsmuster von Kaninchenpopulationen untersuchte. Fibonaccis Interesse an einer mathematischen Beschreibung tierischer Populationsdynamiken war Vorbote eines neuen Denkens. Mit wachsendem Interesse an wissenschaftlichen Fragen fiel auch der Mathematik eine neue Rolle zu: Mehr und mehr offenbarte sie sich nun als naturphilosophische Denksprache. Fibonacci nach einer Darstellung aus dem 19. Jahrhundert Bei der Fibonacci-Folge  ergibt sich die nächste Zahl, indem man die beiden jeweils vorangegangen natürlichen Zahlen addiert, also 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89 … Je weiter die Zahlenfolge fortschreitet, umso mehr nähert sich der Quotient der jeweils letzten beiden Zahlen der Zahl Φ = 1,6180339887… Die Fibonacci-Zahlen finden sich nicht nur beim Kaninchennachwuchs: Gänseblümchen haben stets 34 oder 55, manchmal auch 89 Blütenblätter. Auch bei Sonnenblumen, Tannenzapfen, Ananasfrüchten, Schneckenhäusern, den Verzweigungen der Bronchien oder dem Größenverhältnis von mittleren zu seitlichen Schneidezähnen des Menschen finden wir die Zahl Φ. Offenbar handelt es sich um ein allgemeines Wachstumsmuster der Natur.      Der „Goldene Schnitt“ in Natur und Kultur  Fibonaccis Zahl begegnet uns allerdings nicht nur in der Natur, sondern auch dort, wo sich der Mensch seine Umwelt selbst erschafft. Denn ganz offenbar empfinden wir das irrationale Verhältnis von 1:1,618…als ausgesprochen ästhetisch. Unter der Bezeichnung „ Goldener Schnitt “ begegnet es uns in der Architektur der Cheops-Pyramide, bei Flaggen, im Pentagramm und bei modernem Industriedesign. Dass Natur und Kultur denselben Mustern folgen, überrascht weniger, wenn wir bedenken, dass unsere Naturwahrnehmung tiefe Spuren in der menschlichen Seele   hinterlassen hat. Die Natur prägt seit Jahrmillionen unseren Sinn für Schönheit und Harmonie. [iv]  Auch unserer Vorliebe für Symmetrien  macht das deutlich: In einer von Schwerkraft geprägten Welt versprechen sie Stabilität, während Asymmetrien uns meist suspekt sind. Daher weisen nicht nur die allermeisten Lebewesen, sondern auch fast alle von Menschenhand geschaffenen Objekte klare Symmetrieachsen auf. Descartes begründet die analytische Geometrie Eine erste entscheidende Erweiterung des klassischen Lineal-und-Zirkel-Horizonts verdanken wir dem französischen Philosophen und Mathematiker René Descartes  (1596-1650). Descartes war der Erste, der Linien, Flächen und Räume systematisch mit Zahlen verband und damit die analytische Geometrie begründete. In dem nach ihm benannten kartesischen System  kann mithilfe von x-, y-, und z-Achsen jedem Punkt auf einer Ebene oder im Raum eine Koordinate zugeordnet werden, die seine Position eindeutig bestimmt. Damit war es nun auch möglich, geometrische Figuren in Form von Gleichungen zu beschreiben – eine Verbindung, die die Schlagkraft der Mathematik beträchtlich erhöhte. Philosoph und Mathematiker: René Descartes Die Zerstörung Euklids Die wirkliche Revolution der Geometrie vollzog sich jedoch erst im 19. Jahrhundert. Gauß, der Ungar János Bolyai  und der Russe Nicolai Lobatschewski  entdeckten nach und nach, dass Euklid und seinen Jüngern wichtige Teile der Raumlehre bislang verborgen geblieben waren, dass es nicht nur eine, sondern verschiedene Geometrien gibt. [v]  Denn für gekrümmte Flächen, wie die Oberfläche einer Kugel, sind die klassischen Axiome   der Raumbeschreibung nicht mehr gültig: Eine Gerade ist auf einer gebogenen Fläche nicht mehr die kürzeste Verbindung zwischen zwei Punkten; zwei Geraden, die am Äquator noch parallel verlaufen, schneiden sich an den Polen; die Summe der Innenwinkel des so entstandenen Dreiecks beträgt mehr als 180°. Die Entdeckung der nichteuklidischen Geometrie  erschütterte eine über 2.000 Jahre währende vermeintliche Gewissheit, denn Euklid   galt nun nur noch unter bestimmten, einschränkenden Bedingungen. Das alte Fundament war kollabiert, das Gebäude einer Geometrie gewölbter Flächen und gekrümmter Räume musste auf der Basis neuer Axiome errichtet werden.  Bernhard Riemann: Gedankenspiele mit ungeahntem Nutzen Entscheidende Beiträge hierzu kamen von Bernhard Riemann . 1854 stellte er in Anwesenheit des greisen aber tief beeindruckten Carl Friedrich Gauß seine „Hypothesen, welche der Geometrie zugrunde liegen“ vor. Riemann entwarf hierin eine Vision, wie sich im kartesischen Koordinatensystem nicht nur dreidimensionale, sondern auch Räume mit beliebig vielen Dimensionen darstellen lassen. "Die unglaubliche Wirksamkeit der Mathematik in den Naturwissenschaften" Riemann selbst und seinen Zeitgenossen galten solche Überlegungen als theoretische Gedankenspiele ohne praktischen Nutzen. Doch rund 60 Jahre später erkannte Albert Einstein  in Riemanns Geometrie vieldimensionaler Räume das Werkzeug, das ihm die korrekte Beschreibung der allgemeinen Relativitätstheorie  ermöglichen würde. Hier begegnen wir einem weiteren großen Geheimnis der Mathematik: Logisch-philosophische Spielereien entpuppen sich Jahrzehnte, manchmal erst Jahrhunderte später als höchst nützliche Welterklärungswerkzeuge: Der von Leibniz erfundene Binärcode  gibt heute den Computern den Takt vor; die ursprünglich zweckfreie Zahlentheorie ist heute Grundlage der Internetsicherheit; Ingenieure können ohne imaginäre Zahlen nicht mehr arbeiten und Fibonaccis Folge enträtselt universelle Wachstumsmuster. Der Physik-Nobelpreisträger Eugene Wigner  bezeichnete dieses Phänomen als „die unglaubliche Wirksamkeit der Mathematik in den Naturwissenschaften“. Beschreibt die heutige theoretische Mathematik also die Physik der Zukunft? Können wir gar, wie Leibniz es formulierte, durch sie „einen erfreulichen Einblick in die göttlichen Ideen gewinnen"? [vi]   Die Frage nach dem Wesen der Mathematik – Natur oder Geist, Entdeckung oder Erfindung – bleibt weiter offen.   Den Blog entdecken   Wer mehr wissen will: Beutelspacher, Albrecht (2010): „Kleines Mathematikum“, C.H. Beck. Simon, Max (1909): "Geschichte der Mathematik im Altertum", Cassirer   Anmerkungen:   [i] Die Fermatschen Primzahlen sind Zahlen, die der Bedingung = +1 gehorchen, wobei n eine ganze Zahl  sein muss. Bis heute sind ist nur von den Zahlen 3, 5, 17, 257 und 65537 bekannt, dass sie diese Bedingung erfüllen. [ii]  1. Könige 7,23-26. [iii]  Die vielleicht schönste Näherungsformel fand Gottfried Wilhelm Leibniz :   [iv]  Auf ein bestechend einfaches und schönes Verhältnis wies zuerst Archimedes hin: Bei gleicher Höhe und Breite beträgt das Verhältnis der Volumina von Kegel, Kugel und Zylinder genau 1:2:3. [v] Vgl. Hofstadter (2018), S. 21. [vi] Leibniz (1996) S. 271 f. Vgl. dazu auch Enzensberger (1998).