Eine Neuinterpretation des Fermi-Paradoxons

Wir schreiben das Jahr 1950. Irgendwo, inmitten der Einöde New Mexicos der Vereinigten Staaten von Amerika, sitzen 4 Physiker vergnügt in der Kantine des Los Alamos National Laboratory. Ihr Mittagessen verkommt rasch zur Nebensache, während die vier Gentlemen aufgeregt über angebliche UFO-Beobachtungen, einen New-York-Times Cartoon und die technischen Chancen für überlichtschnelle Raumschiffantriebe diskutieren. Zumindest bei letzterem Thema kommen die Gesprächspartner darin überein, dass die technische Umsetzung in den nächsten Jahren wohl eher unwahrscheinlich sein dürfte. Man widmet sich nach dieser Resignation wieder den Speisen. Nach einigen Minuten des Essens und der Verschwiegenheit wird die Stille jedoch jäh durchbrochen, als der älteste der Wissenschaftler den Kopf hebt, über seinen Teller durch den Raum blickt und laut in die Runde fragt: „Where is everybody?“ (dt.: „Wo sind denn alle?“). Die Herren wissen augenblicklich, was mit dieser kontextfreien Frage gemeint ist und brechen in herzhaftes Gelächter aus.

Der Mann, der die – gleich nach dem Sinn des Lebens – womöglich interessanteste Frage der Menschheitsgeschichte artikulierte, war niemand geringeres, als der Nobelpreisträger Enrico Fermi; gemeinsam mit seinem Kollegen Leo Szilard Entwickler des weltweit ersten funktionsfähigen Kernreaktors während des Manhattan-Projekts.

Seine prägnante Frage ging dank Verbreitung durch den NASA Astronomen Carl Sagan seit Mitte der siebziger Jahre als sogenanntes Fermi-Paradoxon in die Geschichte ein. Dieses Paradoxon hinterfragt die Wahrscheinlichkeit nach dem Auftreten von außerirdischem, intelligentem Leben in unserer Galaxis. Anders gesprochen lautet die Frage: „Sind wir Menschen die einzige fortschrittliche Zivilisation in unserer Milchstraße? Und falls ja, warum ist dem so?“

In diesem Artikel möchte ich genau diese Frage unter Berücksichtigung gegenwärtiger Kenntnisse und Extrapolationen insbesondere unter Betrachtung der allgemeinen Technologieentwicklung aufklären.

Die Prämissen

Damit ein Paradoxon seinen widersprüchlichen Charakter ausspielen kann, müssen die zuvor gesetzten Prämissen immer zunächst als wahr anerkannt werden. Für das Fermi-Hart-Paradoxon sind dies die folgenden:

  • Unsere Sonne ist ein weitgehend gewöhnlicher Stern, von dessen Sorte es Milliarden weitere in der Galaxis gibt.
  • Wenigstens ein Bruchteil dieser Sterne verfügt über Planeten, welche der Erde in ihren physikalischen Eigenschaften ähneln und sich in der habitablen Zone befinden.
  • Die Entstehung von biologischem Leben ist im Universum nicht ungewöhnlich, sondern erfolgt unter passenden lokalen Bedingungen durch den Einfluss der Naturgesetze, insbesondere des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik und der Gravitationskraft im Rahmen universeller Evolutionsprinzipien quasi zwangsläufig.
  • Zumindest auf einem Bruchteil biotisch belebter Planeten entwickelt mindestens eine Spezies durch biologische Evolution eine hinreichend hohe Intelligenz, um schließlich technologische Entwicklung zu betreiben, welche irgendwann in stellarer Kommunikation und Raumfahrt mündet.
  • Auch ohne spekulative überlichtschnelle oder lichtschnelle Fortbewegung ist eine vollständige Erkundung der Galaxis beispielsweise durch Neumann-Sonden oder Stasis-Raumschiffe denkbar.
  • Eine Expansion über das eigene Sternensystem hinaus bleibt trotz einfacherer hypothetischer Verlockungen wie beispielsweise der Existenz innerhalb virtueller Welten bereits aus Gründen der Energieversorgung und Ressourcengewinnung recht wahrscheinlich.

Akzeptiert man nun diese Forderungen, was in Einklang mit den naturwissenschaftlichen Beobachtungen und Erkenntnissen derzeit kein großes Problem darstellt, so ergibt sich angesichts der räumlichen und zeitlichen Ausmaße der Galaxis/des Universums das Rätsel, dass demnach zwar viele hochentwickelte Zivilisationen existieren sollten, aber unsere bisherigen Beobachtungen und Untersuchungen beispielsweise im Rahmen des SETI-Projektes keinerlei Hinweise auf das Vorhandensein außerirdischen Lebens liefern.

Die außergewöhnliche Erde

Zur Lösung dieses Rätsels gibt es heute eine Mehrzahl an verbreiteten Argumenten. Die einfachste Antwort, bekannt als Argument der ungewöhnlichen Erde, verneint die Existenz von technisch hoch entwickelten Zivilisationen generell. Die Existenz unseres Planeten mit lebensfreundlichen Bedingungen sei demnach statistisch derart ungewöhnlich, dass es in der Galaxis keine weiteren erdähnlichen Planeten gibt. Diese Schlussfolgerung ergibt sich teilweise aus dem (philosophisch schwachen) anthropischen Prinzip und dem Kohlenstoffchauvinismus. Ein weiterer Grund für den starken Zuspruch dieses schwachen Arguments sind zudem religiöse Schöpfungsmythen und sonstige ideologisch begründete Dogmen. Spätestens seit der jüngsten Auswertung des Kepler-Teleskops durch die NASA ist bekannt, dass im Durchschnitt jeder Stern der Milchstraße über mindestens einen Planeten (vermutlich sogar noch mehr) als Trabanten verfügt. Unter den derzeit ca. 2000 bekannten extrasolaren Planeten befinden sich bereits mehrere, welche ihren Heimatstern in der habitablen Zone umkreisen. Zukünftige Beobachtungen werden deutlich zeigen, dass die Erde in ihrer hochspezifischen Form sicher ein seltener und individueller, aber kein völlig einzigartiger Planet ist. Dies ist bereits angesichts der Elementverteilung im Kosmos und der großen Anzahl Planeten sehr unwahrscheinlich. Eigentlich ist die seltene Erde nicht einmal ein formal legitimes Argument bezüglich der Frage, da bereits die Grundannahmen negiert werden.

Doomsday Argument

Das nächste beliebte Argument genoss besonders während des Ost-West-Konfliktes eine hohe Plausibilität. Es ist die Hypothese der Selbstzerstörung. Carl Sagan und Frank Drake gingen im letzten Jahrhundert davon aus, dass die Wahrscheinlichkeit der Vernichtung einer Zivilisation schon kurze Zeit nach Entwicklung der Radiokommunikation sehr groß sei. Anlass zu dieser Idee gab die zunehmende Gefahr eines globalen Atomkrieges im Zuge des US-Sowjet Rüstungswettlaufs, welcher eine Weile die Existenz unserer eigenen Spezies bedrohte. Obwohl der technologische Fortschritt auch in Zukunft das Potential zur Selbstzerstörung mit sich bringt, so lässt sich dennoch beobachten, dass die Menschheit in sozialer Hinsicht dahingehend Fortschritte erzielt, ihre Existenzchancen auch in Zukunft eher zu verbessern, als zu verringern (nicht zuletzt dank globaler Erfolge von Humanismus und Aufklärung). Mit zunehmender Existenzdauer erhöht sich damit insgesamt dank kultureller und ethischer Weiterentwicklung die Wahrscheinlichkeit für zukünftigen Selbsterhalt. Selbst wenn sich manchmal eine außerirdische Zivilisation selbst zerstören sollte, so ist es unwahrscheinlich, dass jede Gesellschaft besonders nach kurzer Zeit so enden würde. Ein eigener Totalgenozid ist spätestens ab einer kolonialen Aufteilung auf mehrere Planeten fast ausgeschlossen. So lässt sich das Paradoxon nur wenig plausibel erklären.

Die Zoo Hypothese

Eventuell ist die Milchstraße bereits vollständig erkundet oder gar besiedelt. Die uns umgebenden raumfahrenden Gesellschaften haben sich aber in einem Konsens darauf geeinigt, nicht mit geringer entwickelten Spezies in Kontakt zu treten, bis diese eine bestimmte Entwicklungsgrenze überschritten haben. Sie schotten ihre eigene Kommunikation willentlich vor uns ab. In Anlehnung an den Star-Trek-Entwickler Gene Roddenberry ist dies das Argument der Nichteinmischung oder „Obersten Direktive“. Angesichts des Umstandes, dass sich alle raumfahrenden Spezies der Umgebung auf eine Kontaktvermeidung einigen müssten fällt es schwer zu glauben, dass alle die gleiche Entscheidung treffen würden. Die kulturellen Differenzen zwischen verschiedenen Spezies dürften so groß sein, dass eine solche Abmachung nicht trivial wäre. Damit büßt dieses Argument an Plausibilität ein; es erinnert in seiner Darlegung ohnehin stark an die Postulierung transzendenter Ersatzgötter und hält Ockham´s Razor nicht stand.

Area 51

Der nächste Einwurf zum Fermi-Paradoxon ist mehr verschwörerischer Natur. Er besagt, dass eine Kontaktaufnahme längst erfolgt ist und unsere Regierungen die Entdeckung geheim halten. Diese Möglichkeit darf man getrost als unsinnig abstempeln. Eine so epochale Neuigkeit ließe sich nicht auf Dauer geheim halten. Insbesondere in Zeiten einer globalen Infonetzstruktur wäre auch das kleinste ernsthafte Indiz für einen solchen Fall in kürzester Zeit viral verbreitet. Selbst die jüngsten Geheimdienstoffenbarungen der bekannten Whistelblower Manning und Snowden haben keine Alien-Neuigkeiten aus Area 51 oder anderen nationalen Forschungslabors hervorgebracht, was der ultimative Beweis gegen diese Hypothese sein dürfte.

Kompression

Zuletzt wird manchmal angeführt, dass technisch weit entwickelte Spezies eventuell keine Kommunikation durch elektromagnetische Strahlung betreiben, weil innerhalb dieses Entwicklungsstadiums bereits eine Nachfolgetechnologie dafür bereit steht. Eine andere Möglichkeit wäre, dass die Nachrichten zu stark komprimiert sind, um sie von der kosmischen Hintergrundstrahlung zu unterscheiden. Auch hier gilt die Frage: wie wahrscheinlich ist, dass mehrere Zivilisationen alle zu dem gleichen Schluss kommen, unentdeckt bleiben zu wollen oder auf Basis gleicher Technologien zu kommunizieren? Je höher die Gesamtzahl anderer Gesellschaften in der Galaxis ist, desto geringer die Erklärungskraft dieses Arguments. Auch auf Erden gilt: moderne Technologien schwächen den Einsatz veralteter Methoden quantitativ stark ab, ersetzen sie aber selten vollständig, da immer einige Nutzungsnischen verbleiben.

Es zeigt sich, dass die populären Erklärungsversuche keineswegs als gute Argumente zur Lösung des Paradoxons dienen können. Zwar existieren noch weitere Abwandlungen dieser fünf Hauptannahmen, welche meist spekulativer soziologischer Natur sind, auch statistische Argumente gibt es des Öfteren, befriedigend und angesichts der Datenlage vollendet schlüssig sind sie, wie wir gesehen haben, nicht.

LoAR

Wie lässt sich also eine befriedigende Antwort auf dieses Rätsel finden, die zumindest bei gegenwärtigem Kenntnisstand rational nachvollziehbar ist und auf einer falsifizierbaren Basis aufbaut? Um die Antwort darauf zu finden, müssen wir zunächst etwas weiter ausholen und kurz die Hauptannahme dieses Modells betrachten. Hierbei handelt es sich um ein informationstheoretisches Konzept entwickelt in den 90er Jahren durch den einflussreichen amerikanischen Ingenieur, Futuristen und Technologiemagnaten Dr. Raymond Kurzweil, welches er in seinem Werk „The Sinularity Is Near“ (2005) detailliert beschreibt. Basierend auf vorhergehenden Studien u.a. von Carl Sagan, Vernor Vinge, Gordon Moore, Frank Tipler und unzähligen weiteren Analytikern entwickelte er ein mathematisches Modell namens „Law Of Accelerating Returns“, quasi eine informationstheoretische Verallgemeinerung von Moore´s Law aufbauend auf verschiedenen Paradigmenwechseln und technologischen Durchbrüchen seit Anbeginn der Menschheit. Das mathematische Ergebnis dieser Betrachtung ist eine Exponentialfunktion, welche die zeitliche Evolution informationsbasierter Prozesse beschreibt: W = exp (et); eine zeitlich doppelt exponentielle e-Funktion.

Gemäß diesem Graphen haben wir das Knie der Kurve heute bereits überschritten. Laut diesem Modell (falls es bis dahin noch Gültigkeit besitzen sollte) wird ungefähr in den Jahren 2045 – 2050 ein besonders steiler Anstieg dieser Funktion zu erwarten sein. Dies wird in Anlehnung an die Physik oft als Singularität bezeichnet, ab welcher der technologische Fortschritt so schnell von statten geht, dass er sich nur noch schwer mitverfolgen und kontrollieren lässt. Selbst wenn Kurzweils mathematisches Modell trotz seiner bisherigen Präzision von rund 87% über die vergangenen 20 Jahre hinweg nicht vollständig korrekt sein sollte, so lässt sich ein exponentieller Leistungsanstieg sämtlicher informationsverarbeitender Prozesse, einschließlich des globalen Energiebedarfs als deren Grundlage nicht übersehen. Je flacher der Graph, desto länger sind somit die hier geschilderten Zeiträume. Der prinzipielle Verlauf ändert sich jedoch nicht.

Auf Grundlage dessen geht Kurzweil davon aus, dass jede Zivilisation, die auf dem technischen Stand ist Radiowellen zu versenden angekommen ist, innerhalb der nächsten 200 – 300 Jahre zu einer Typ II Zivilisation (nach Kardaschow) wird, welche die gesamte Energie ihres Sternensystems gewinnt und dieses kolonialisiert hat (konservativere Schätzungen sprechen hier von bis zu 2200 Jahren, der präzise Wert ist aber unerheblich). Angesichts des Alters des Universums, der prognostizierten Anzahl Planeten darin und der relativ kurzen Entwicklungszeit intelligenter Lebewesen müsste es sehr viele solcher großen Zivilisationen geben, die uns weit voraus sind, dennoch haben wir nicht einmal in unserer Galaxis einen Hinweis auf die Existenz einer solchen. Sollte solch eine Zivilisation in der Milchstraße existieren, so hätte sie in recht kurzer Zeit (bis 7500 Jahre, konservative Annahme) die Galaxis als Typ III Zivilisation kolonialisiert oder zumindest erforscht und kartographiert. Das ist ganz offenbar nicht der Fall. Der plausibelste Grund dafür (abseits der klassischen Erklärungsversuche) ist die Annahme, dass eine so hoch entwickelte Spezies noch nicht existiert. Ray Kurzweil geht zwar davon aus, dass es viele bewohnte Planeten in der Galaxis gibt, aber keine Spezies davon bisher den Entwicklungsgrad der Menschheit erreicht hat und wir darum der galaktische Gipfel der biologischen Evolution seien. Ich halte diesen Rückschluss für überzogen und bin lieber vorsichtiger, aber es wäre realistisch, dass die fortschrittlichste Spezies zumindest im nähren galaktischen Sektor uns nicht um mehr als 200 – 300 Jahre technologisch voraus sein kann, da wir ihre Emissionen sonst wohl durch SETI oder anderweitig entdeckt hätten. Die Vorstellung, wir gehörten metaphorisch zu den Top 10 der entwickelten Zivilisationen der Milchstraße halte ich für akzeptabel und angesichts der derzeitigen Kenntnislage für hinreichend theoretisch begründet. Zugegebenermaßen kann man glatt zum Zyniker werden, wenn man den Fernseher einschaltet oder in die Zeitung sieht, den gegenwärtigen Zustand und die Geschichte der Menschheit betrachtet und danach behauptet, wir seien in galaktischem Maßstab hochzivilisiert, aber an dieser Stelle wären wir bei Douglas Adams und seiner eindringlichen Warnung vor frühzeitiger Resignation angesichts vermeintlicher Absurdität angelangt.

Ausblick

Sofern man sich aber bereit erklärt dieser Betrachtung mit dem Mangels besserer Alternativen angemessenen Grad an Akzeptanz zu begegnen, wird man sich in neuem Maße der Bedeutung und Verantwortung der eigenen Zivilisation unseres „Blauen Punks im All“ insbesondere in stellarem Maßstab bewusst. Vermutlich werden wir bereits innerhalb des nächsten Jahrzehnts dank besserer orbitaler Beobachtungs- und Analysemethoden auf zig tausende weitere Planeten stoßen und unter diesen im Rahmen der analytischen Möglichkeiten erste Hinweise auf extraterrestrisches Leben erhalten. Diese Vorstellung sollte uns darum nicht abschrecken oder gar an den eigenen gegenwärtigen Problemen verzweifeln lassen, sondern uns im Gegenteil ermuntern, den Widrigkeiten des Lebens vehement zu trotzen und unsere Lebensumstände weiter zu verbessern. Sollte sich in näherer Zukunft nämlich tatsächlich abzeichnen, dass der Menschheit eine technische und kulturelle Vorreiterrolle zumindest in einem winzigen Winkel des Universums beschieden ist, so wäre es heute unverzeihlich, unser großes Entwicklungspotential als Homo sapiens durch religiöse und politische Dogmen, Antiintellektualismus und Technologiefeindlichkeit, sowie rückständige und irrationale Weltanschauungen zu gefährden. Evolutionärer Humanismus und utilitaristische Ethik geben uns die Leitfäden für die Zukunft an die Hand. Nutzen wir sie als Chance und Werkzeug, sprichwörtlich nach den Sternen zu greifen. Biologisch, technisch, kulturell – menschlich.

In diesem Sinne,

A still more glorious dawn awaits, not a sunrise, but a galaxy-rise   – Carl Edward Sagan (1980)

 

J. M. K. , 19.06.2014

 

Quellen:

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Ein Gedanke zu “Eine Neuinterpretation des Fermi-Paradoxons

  1. Interessante Neuzusammenfassung bzgl. des „FERMI-Paradoxon“.
    Im Hinblick auf die aktuellsten Forschungsergebnisse durch die irdische Beobachtung stellen Sie ja richtiger Weise fest, dass mittlerweile nahezu jeder beobachtete Stern zumindest einen oder mehrere planetare Begleiter hat, einige davon augenscheinlich auch tatsächlich innerhalb der nach irdischen Maßstäben geltenden planetaren Zone.
    Für mich stellt sich in diesem Kontext jedoch eine ganz andere Frage, welche u. U. eine Teilerklärung für das Paradoxon ergeben könnte:
    Sehen das die „anderen“ genauso?
    Worauf möchte ich hinaus?
    „Per Zufall“ stellen wir durch unsere immer noch eingeschränkten Beobachtungsmöglichkeiten fest, dass es vielmehr „Supererden“ als erwartet gibt, sprich massereiche Gesteinsplaneten, oftmals in der „unsrigen“ habitablen Zone treten quasi als „neuer“ Planetentyp viel häufiger als gedacht auf.

    Es gibt nun m. E. zwei Möglichkeiten:
    Unsere Instrumente können Planeten von Erdgröße noch nicht (immer) erkennen.
    Die Wahrscheinlichkeit, dass es in der habitablen Zone eher „Supererden gibt, ist wahrscheinlicher,
    als dass es tatsächlich erdähnliche Planeten gibt.
    Für die zweite Lösung könnte der in der Wissenschaft postulierte Umstand sprechen, dass die Erde zunächst „anders“ war und nur durch die Kollision mit einem bis zu Marsgroßen Brocken unser „Doppelsystem“ Erde-Mond entstand.
    Dieses Ereignis, dass eine u. U. ursprünglich viel größere Urerde auseinandergerissen wurde und ein -ich nenne es mal- Doppelplanetensystem entstand, dürfte nun mal nicht ganz so häufig auftreten.
    Wir hätten also ein gewisses Alleinstellungsmerkmal – vielleicht sogar in dieser ganzen Galaxis.
    Die Häufung solch eines Ereignisses möge ein begnadeter Mathematiker berechnen.

    Nun stellt sich die nächste Frage:
    Bedarf es für (intelligentes) Leben ein solch eher ungewöhnliches Doppelplanetensystem wie Erde-Mond oder entwickelt sich auf vielen Planeten Leben, nur weil diese sich in „unserer“ habitablen Zone bewegen?
    Die Frage muss letztlich unbeantwortet bleiben, weil wir nur unseren Fall kennen.
    Aber, sollte für intelligentes Leben zwingend ein Doppelplanetensystem, wie wir es haben, erforderlich sein, dürften wir recht alleine zumindest in dieser Galaxis sein.

    Nun wird es für mich entscheidend:
    Wenn ein ganz normales Planetensystem eher häufiger eine Supererde im „wohligen Bereich“ hat und dort eher häufiger tatsächlich auch (intelligentes) Leben entsteht.
    Nach welchen Sternsystemen würde eine intelligente Rasse ihr Reiseziel suchen?
    Die Frage ist rhetorisch, so wie wir nach einem netten KLEINEN Planeten suchen…
    Lasst uns spekulieren:
    In den letzten 500 Mio. Jahren gab es vielleicht mehrere Alien-Rassen, die andere besuchen wollten (warum auch immer).
    Diese suchen stets nach den „üblichen“ verdächtigen Sonnensystemen (die sog. Von Neumann Sonden würden sogar auf Grund ihrer Robotik eine viel krassere Auswahl treffen).
    Wenn eine, wie bisher primär durch uns entdeckt, auf einer Supererde entstandene Zivilisation große Teile ihrer Ressourcen aufbraucht um „andere“ zu entdecken, wird diese Zivilisation aus meiner Logik heraus sich immer die lohnenden Ziele aussuchen.
    Unter Berücksichtigung obiger Überlegungen gehört das Sonnensystem schlichtweg nicht dazu.
    Die Aliens sind ans uns vorbeigeflogen.

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