Die Zukunft intelligenten Lebens im offenen Universum


Thomas Ahrendt, November 2011

Die Entwicklung des Universums - also seine Zukunft - ist von seiner Krümmung, das heißt von seiner Masse abhängig. Ist seine Dichte und damit seine Masse überkritisch, wird es wieder kontrahieren und eventuell in einer "Endsingularität" rekollabieren, da die durch Masse und Energie1 erzeugte Gravitation die Expansion umkehrt. Bei einer kritischen Dichte ist es flach, während es bei einer unterkritischen Dichte offen ist. Das Modell der flachen Raumzeit liegt genau auf der Grenze zwischen offener und geschlossener Raumzeit ; sie ist auch unendlich und expandiert ewig, aber die Ausdehnung nimmt stetig ab und geht asymptotisch gegen Null, während das offene Universum unendlich lange (also ewig) "wächst". Die natürliche Entwicklung des Universums2 - unter den Annahmen, dass uns die relevanten physikalischen Gesetze bekannt und zeitlich invariant sind - verläuft wie folgt:

Innerhalb von 1014 Jahren werden aus den gelben und roten, massearmen Hauptreihensternen durch Kontraktion und Abkühlung erst Weiße, dann Rote und letztlich Schwarze [Unter-]Zwerge. Sterne mit größerer Masse werden schneller zu Weißen [Unter-]Zwergen, Neutronensternen oder Schwarzen Löchern3. Parallel dazu werden sich die Planeten in < 1015 Jahren von ihren Sternen abkoppeln, soweit sie stellare Katastrophen [z.B. Supernovae] überstehen. Innerhalb von 1018 - 1019 Jahren werden sich 90 - 99% der Sterne durch gegenseitige Schwerkrafteinflüsse von den Galaxien abkoppeln, während ihre Zentralregionen in Schwarze Löcher kollabieren. Wie schnell der Kollaps vor sich geht, hängt von Aufbau und Zusammensetzung der Kernregion ab. Es ist mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit aber auch möglich, dass Planeten in ihre Sterne fallen, da ihr Bahnimpuls wegen der Abstrahlung von Gravitationswellen abnimmt, was allgemein für sich umkreisende Massen gilt. Sollte z.B. die Erde immer noch an die Sonne gekoppelt sein, während diese der Galaxis entkommt, wird die Erde nach 1020 Jahren mit ihr zusammenfallen4.


Die Sternenbahnen in einer Galaxie werden ebenfalls durch Gravitationsbremsstrahlung zerfallen5. Jedoch sollte die stellare Abkopplung mit 1019 Jahren dominieren, das heißt der Effekt der dynamischen Auflösung dominiert die Gravitationsbremsstrahlung; Vergleichbares gilt für die Planeten.
Als nächstes markantes Ereignis zerfallen die Schwarzen Löcher durch den "Hawking Prozess", der für Schwarze Löcher mit 1 Sonnenmasse 1064 Jahre und für galaktische Schwarze Löcher mit ca. 109 Sonnenmassen 10100 Jahre dauert. Am Ende wird jedes Schwarze Loch für einen Moment sehr hell6. Das kalte expandierende Universum wird für sehr lange Zeit durch sporadische "Feuerwerke" erhellt werden. Planeten u.ä. werden bis auf 0 K auskühlen und sich durch quantenmechanische Tunnelprozesse verflüssigen, die Atomanordnung wird variieren, indem sie Energiebarrieren durchtunnelt.

In einem Zeitraum von 1065 Jahren verhält sich jedes Felsstück wie eine Flüssigkeit und nimmt unter dem Einfluss der Gravitation Kugelform an. Aber auch am absoluten Nullpunkt laufen nukleare und chemische Prozesse ab, schwerere Elemente als Eisen werden durch Kernspaltung und Alphastrahlung zu Eisen zerfallen, leichtere Elemente werden zu Eisen fusionieren. Innerhalb von 101500 Jahren erzeugt gewöhnliche Materie nukleare Energie (z.B. Kernspaltung, Kernfusion). Nach 101500 Jahren liegt Materie fast nur in Form von leichten Eisensternen vor. Doch da Eisensterne nicht im niedrigsten Energiezustand vorliegen, werden sie in einen Neutronenstern-Zustand kollabieren, dazu müssen sie nur eine Potentialbarriere durchdringen. Schließlich wird dieser Prozess in (1010)76 Jahren7 abgeschlossen sein. Der Kollaps eines Eisensterns in einen Neutronenstern wird einen gewaltigen Energieausbruch in Form von Neutrinos und - viel weniger - Röntgen- und VIS-Photonen erzeugen. Auch nach (1010) 76 Jahren wird das Universum stellenweise aufblitzen.

Die lange Lebensdauer von Eisensternen8 trifft aber nur dann zu, wenn sie nicht schon vorher zu Schwarzen Löchern werden; dazu ist die Untermasse der Schwarzen Löcher entscheidend. Wenn kleine Schwarze Löcher möglich sind, kann ein kleiner Teil eines Sterns von sich aus - spontan durch den Tunneleffekt - in einer Schwarzes Loch kollabieren9 . Ob und wie schnell sich Neutronensterne usw. in Schwarze Löcher verwandeln, hängt von ihrer minimalen Masse ab. Ist diese gleich Null, existieren Schwarze Löcher mit beliebig kleiner Masse, zum Beispiel Elektronen, die dann sehr schnell zerstrahlen10. Entspricht die minimale Masse der Planck-Masse (2 * 10-5 g), verliert jedes Schwarzes Loch solange Masse, bis es diese erreicht hat, um sich dann in einem Strahlenblitz aufzulösen11 . In diesem Fall liegt ihre Lebensdauer bei (1010)26 Jahren. Ist die minimale Masse gleich der "quantenmechanischen Masse" (3 *1014 g), dann verdampft das Schwarze Loch nach (1010)52 Jahren. Die quantenmechanischen Masse ist die Masse des kleinsten Schwarzen Lochs, für das eine klassische, das heißt nichtquantenmechanische Beschreibung sinnvoll ist. Entspricht die Massenuntergrenze 4*1033 g (2 Sonnenmassen), existieren Schwarze Löcher (1010)76 Jahre, bevor sie verdampfen. Sollte das Massenminimum bei 2 Sonnenmassen liegen, bleiben Massen von planetarer Größenordnung und leichter für immer bestehen.

Wenn die kritische Masse 3 * 1014 g entspricht, werden Planeten nach (1010)52 Jahren verschwinden, während Massen mit bis zu mehreren 108 t stabil bleiben. Bei 2*10-5 g werden Objekte in der Größenordnung von Menschen nach (1010)26 Jahren verschwinden, aber Körper, die kleiner als 100 Mikrometer im Durchmesser sind, werden ewig existieren. Am wahrscheinlichsten scheinen 2*10-5 g zu sein, da die beiden größeren Grenzmassen nicht mit Hawkings Theorie der Strahlung Schwarzer Löcher übereinstimmen. Eine Massenuntergrenze gleich Null erscheint unplausibel, da Protonen sehr schnell zerfallen könnten, sofern sie instabil sind. Soweit wir uns die Zukunft vorstellen können, werden weiterhin Dinge geschehen, denn in der offenen Kosmologie hat die Geschichte kein Ende.

Ereignis Zeitdauer
(Jahre)
geschlossenes Universum 1011
Abkühlung leichter Sterne 1014
Abkopplung d. Planeten v.d. Sternen 1015
Abkopplung der Sterne v.d. Galaxien 1019
Bahnzerfall durch Gravitationsbremsstrahlung 1020
Zerfall Schwarzer Löcher durch Hawking-Prozess 1064
Materieverflüssigung bei 0 K 1065
Zerfall aller Materie zu Fe 101500
Kollaps v. Materie zu Schwarzen Löchern (Untergrenze 2*10-5 g) (1010)26
Kollaps v. Sternen zu Neutronensternen zu Schwarzen Löchern (Untergrenze ca. 2 Sonnenmassen) (1010)76


Doch was geht das uns an? Welche Rolle spielt die Menschheit, bzw. das Leben in dieser Entwicklung? Bleibt es auf die Rolle des passiven Beobachters beschränkt und ist dazu verdammt, sich dem kosmischen Schicksal teilnahmslos und ohnmächtig zu ergeben oder kann es aktiv in die Entwicklung eingreifen? Darf man über die Zukunft des Universums spekulieren, ohne den Einfluss von "Leben" zu berücksichtigen? Könnte Leben, das heißt (Selbst-)Bewusstsein sogar ein kosmologischer Faktor werden?

Freeman Dyson hält dies in seinem Buch "Zeit ohne Ende - Physik und Biologie in einer offenen Universum" sehr wohl für möglich. Nach seiner Ansicht ist es unmöglich, die weitreichende Zukunft des Universums zu berechnen ohne die Wirkung von Leben und Intelligenz12 zu berücksichtigen. Intelligentes Leben könnte dazu fähig sein, die physikalische Entwicklung des Universums zu seinen eigenen Zwecken zu steuern13!

Ausgehend von einem offenen Universum - ein geschlossenes ist ihm zuwider - beschreibt er, wie Leben, mithin Intelligenz in ihm unendlich (lange) über- und weiterleben kann. Eine flache Raumzeit (die Inflationsmodelle sprechen stark dafür) wäre nach seiner Ansicht für das Überleben von Leben und Intelligenz noch besser geeignet als ein offenes, hyperbolisches Universum, da es endlos auf der Kante zwischen Expansion und Kontraktion balanciert, diese Randlage ermöglicht intelligenten Wesen maximale Beeinflussung der großräumigen Bewegung von Materie. Hier hat es Zugriff auf ständig zunehmende Vorräte an Masse und Energie, das Überleben ist leicht und die Möglichkeiten für die intelligente Manipulation der Umwelt sind weitaus größer als in einer hyperbolischen Raumzeit. Sollte das Universum jedoch geschlossen sein, sieht Dyson nur dann einen Ausweg aus dem "Gebratenwerden"14 - egal wie tief wir uns in die Erde eingraben - wenn es uns gelingt, durch Umwandlung von Materie in Strahlung15 und die absichtliche Herbeiführung von Energieflüssen kosmischen Maßstabes das Universum "aufzubrechen", das heißt die Topologie der Raumzeit so zu ändern, dass nur ein Teil davon kollabiert und ein anderer ewig expandiert16.


Sollte das Universum also geschlossen sein, blieben uns noch - so Dyson - etwa 1010 Jahre für die Entwicklung und Erforschung derartiger Technologien17. Doch eine offene Kosmologie bietet einen erheblich größeren Raum für die Aktivitäten von Leben und Intelligenz. Horizonte erweitern sich in ihr unbegrenzt. Infolge eines kuriosen Zufalls18 ist der Himmel immer mit Galaxien gefüllt, egal wie weit wir in die Zukunft sehen. Während ihre scheinbaren Größen abnehmen, erscheinen ständig neue am Horizont, deren Licht durch die Expansion stark rotverschoben sein wird und doch wird der Himmel niemals leer und dunkel werden, wenn wir unsere Augen auf immer längere Wellenlängen einstellen können19. Dyson ist außerdem der Ansicht, dass das Universum nicht in einer Zustand permanenter physikalischer Ruhe gefrieren wird, während es expandiert und dadurch abkühlt, also stirbt das Universum auch nicht den Entropie- bzw. den Wärmetod. Er hält es im Gegenteil sogar für möglich und sehr wahrscheinlich, dass Leben im Sinne von technischer Intelligenz unbegrenzt existieren, weiterhin kommunizieren und Informationen über die ständig zunehmenden intergalaktischen Abstände übertragen kann - von einer Lebensform zur anderen.

Wenn Dysons Zukunftsvorstellungen zutreffen, ist die Welt der Physik, der Astronomie und der Mathematik unerschöpflich20, es wird sich immer Neues ereignen, neue Information wird eintreffen, neue Welten werden zu erforschen sein, und es wird einen sich ständig erweiternden Bereich von Leben, Bewusstsein und Gedächtnis geben. Wenn sich das irdische Leben auch zukünftig wie bisher entwickelt (106 Jahre für eine neue Art, 107 für eine neue Gattung, 108 für die Entstehung einer neuen Klasse, 109 für die eines Phylums und < 1010 Jahre für die gesamte Evolution), dann ist es unmöglich, irgendeine Grenze für die Lebensvielfalt festzulegen; was für Veränderungen könnten also in den nächsten 1010 Jahren geschehen21? Um eine mögliche Entwicklungsrichtung abzuschätzen, kommt es darauf an, ob:


Sollte "Materie" die Antwort sein, können Leben und Bewusstsein niemals von Fleisch und Blut, das heißt von der Biologie wegevolvieren und 2) und 3) müssten verneint werden. Kohlenstoff- Leben kann dann nur solange existieren, wie die Bedingungen dafür günstig sind, also flüssiges Wasser und freie Energie verfügbar sind. Aber auch dann ist die Lebensdauer begrenzt, da es nur einen endlichen Vorrat an freier Energie hat. Die Quellen der freien Energie, auf die Leben für seinen Stoffwechsel angewiesen ist, werden durch die fortschreitende Expansion22 schließlich erschöpft sein.

Sollte "Struktur" die Bewusstseins Grundlage sein, dann kann Leben jede nur mögliche materielle Verkörperung annehmen, die für seine Zwecke optimal ist und dann sind auch 2) und 3) positiv zu beantworten. Unter der Annahme, dass Materie gegenüber dem Kollaps in Schwarze Löcher nur dann stabil ist, wenn sie in mikrometergroße Staubkörner zerteilt wird, dann müsste der optimale Körper eine Art Wolke sein, eine weiträumige (u.U. mehrere AE große) Ansammlung von positiv und negativ geladenen Staubteilchen, selbstorganisierend und mit sich selbst über elektromagnetische Kräfte kommunizierend (also Fragment A mit Fragment B). Es wäre interessant, wie sie den Zustand des dynamischen Gleichgewichts aufrechterhält, den wir "Leben" nennen und wie sie einen Kollaps abwehrt - vielleicht über elektrische Ladungen? Das Skalengesetz bzw. die Skalenhypothese braucht Dyson, um quantitativ beschreiben zu können, wie sich Leben an eine kalte Umwelt ("Environment") anpassen kann und dabei unabhängig von jedweder materiellen Verkörperung bleibt.

Die biologische Skalenhypothese lautet: wenn wir ein Lebewesen bis auf quantenmechanische Zustände genau kopieren und wenn die Umwelt auf vergleichbare Weise kopiert worden ist, dann lebt die Kopie und ist subjektiv mit dem Original identisch23 , wobei all seine Lebensfunktionen verlangsamt ablaufen (Skalengesetz).

Das Skalengesetz trifft jedoch nicht auf die Änderung der Stoffwechselrate als Funktion der Temperatur zu, denn ändert z.B. eine Schlange ihre Temperatur, ändert sich ihre Stoffwechselrate nicht linear, sondern exponentiell. Das lineare Skalengesetz gilt für ein Ensemble von Schlangenkopien, wobei jede Kopie an eine verschiedene Temperatur angepasst ist. Es gilt nicht für eine spezielle Schlange mit variabler Temperatur.
Die 1. Folge der Skalenhypothese ist, dass das geeignete Zeitmaß, wie sie subjektiv von einem Lebewesen wahrgenommen wird, nicht die physikalische Zeit sondern die subjektive Zeit ist. 2., dass jedes Lebewesen durch eine Größe "Q" charakterisiert wird, die die Rate seiner Entropieproduktion pro subjektiver Zeit misst. Q stellt die Informationsmenge dar, die verarbeitet werden muss, um das Lebewesen am Leben (und bei Selbst - Bewusstsein) zu erhalten. Q ist gewissermaßen die "Komplexität" des Wesens, z.B. hat ein Mensch 1023 Bits und die menschliche Spezies insgesamt 1033 Bits - eine Zahl, aus der die Größenordnung für die materiellen Ressourcen hervorgeht, die für die Aufrechterhaltung einer intelligenten Gesellschaft benötigt werden. Unter der Annahme, dass das Lebewesen in der Wahl seiner Temperatur θ frei ist, kann es die Chancen für sein Überleben maximieren; es gibt aber 2 physikalische Beschränkungen für θ:

1.} muss diese größer sein als die der universellen Hintergrundstrahlung, die ihrerseits die minimale Temperatur einer Wärmesenke ist 24
2.} muss es einen physikalischen Mechanismus für die Abstrahlung der Überschusswärme geben, wahrscheinlich in Form von elektromagnetischer Strahlung.

Diese 2.} Beschränkung für die Temperatur einer dauerhaften Lebensform bedeutet, dass nicht mehr Energie verbraucht werden darf, als in den Raum abgestrahlt werden kann. Durch diese Beschränkung ergibt sich eine untere Grenze für θ: θ = (Q/N) *10-12 Grad25.

Das Verhältnis der Komplexität einer Gesellschaft zu den ihr zur Verfügung stehenden Elektronen kann nicht beliebig verkleinert werden, dieses beträgt z.Z. 10-9, wird aber mit Zunahme der geistigen Kapazität wohl eher zunehmen. Da nun der gesamte, einer Gesellschaft zur Verfügung stehende Energievorrat endlich ist, ist somit auch ihre Lebensdauer begrenzt, also ist die durch die biologische Skalenhypothese beschriebene Stoffwechselverlangsamung unzureichend, einer Gesellschaft unbegrenztes Überleben zu ermöglichen.

Und doch gibt es einen Ausweg: WINTERSCHLAF !!


Stoffwechselvorgänge laufen in den Zwischenphasen ab; während der Winterschlafperioden wird überschüssige Energie abgestrahlt. In seiner aktiven Phase befindet sich Leben in thermischem Kontakt mit seinem Strahler von der Temperatur θ. Befindet es sich im Winterschlaf, hat der Strahler auch die Temperatur θ, aber das Leben hat eine sehr viel geringere Temperatur, so dass der Stoffwechsel im Wesentlichen gestoppt ist. Wenn eine Gesellschaft einen Bruchteil g(t) ihrer Zeit aktiv und einen Bruchteil [1 - g(t)] mit Winterschlaf verbringt, dann sollten die Zyklen so kurz sein, dass g(t) und θ(t) kaum variieren. Dann hält das Leben dadurch mit dem Grenzwert für die ausgestrahlte Energie Schritt, indem es seinen Aktivitätszyklus proportional zu seiner Temperatur verringert. Durch den Winterschlaf ist es ihm möglich, seine 2 wichtigsten Ziele gleichzeitig zu erreichen: zum einen ist die subjektive Zeit unendlich, obwohl sich die biologischen Uhren verlangsamen und nur zeitweise während der universellen Expansion laufen, gibt es für die subjektive Zeit kein Ende! Zum anderen ist die für ein unbegrenztes Überleben benötigte Gesamtenergie endlich! Der für das unbegrenzte Überleben einer Gesellschaft mit unserer Komplexität benötigte Energievorrat - von jetzt an und für immer fortgesetzt - ist von der Größenordnung von 6*1037 erg; das entspricht der Energiemenge, die die Sonne in 8 Stunden abstrahlt. Die Energieressourcen einer Galaxie wären also ausreichend, eine 1024 mal komplexere Gesellschaft als die unsrige aufrechtzuerhalten.

Übrigens ist die Situation für ein geschlossenes Universum grundverschieden: Wenn Leben versucht, eine unendlich lange subjektive Zeit in einem geschlossenen Universum zu überleben, bleibt ihm nur eine endliche physikalische Zeit, wobei es seine Stoffwechselprozesse beschleunigt, während das Universum kontrahiert und die Temperatur der 3K-Strahlung aufgrund der Blauverschiebung steigt. Wenn die Temperatur des Lebens θ(t) bei θ gegen 0 nahe bei der Temperatur der Hintergrundstrahlung θR bleibt, dann ist die subjektive Zeit endlich, während die Stoffwechselrate unendlich wird. Leben benötigt unendlich viel Energie, um eine endliche subjektive Lebenszeit zu erreichen. Wenn θ(t) langsamer als θR gegen unendlich geht, bleibt die gesamte Ausdehnung der subjektiven Zeit endlich. Wenn θ(t) schneller als θR gegen unendlich geht, bleibt der Energiebedarf für die Stoffwechsel unendlich. Die biologischen Uhren können nie schnell genug laufen, um eine unendliche subjektive Zeit in ein endliches Universum zu quetschen.

Es bleibt unserer Fantasie überlassen, sich die Architektur einer an extrem tiefe Temperaturen angepassten Lebensform vorzustellen. Gibt es in Niedrigsttemperaturtiefsystemen funktionale Äquivalente für Muskeln, Nerven, Hand, Stimme, Augen, Ohren, Gehirn, Gedächtnis?


Ich sähe es gerne, wenn unsere Nachfahren nicht nur mit einer unendlich langen subjektiven Lebenszeit, sondern auch mit einem Gedächtnis von unendlich wachsender Kapazität ausgestattet wären, denn mit einem endlichen Gedächtnis unsterblich zu sein, ist höchst unbefriedigend, da man sonst früher oder später alle Spuren der eigenen Herkunft löschen muss, um für neue Erfahrungen Platz zu machen. Ein digitales Gedächtnis ist prinzipiell in seiner Kapazität auf die Zahl der für seine Konstruktion verfügbaren Atome beschränkt. Eine Gesellschaft mit endlichen Materialvorräten kann niemals ein digitales Gedächtnis mit einer, eine gewisse endliche Schranke überschreitenden Kapazität bauen, also kann es nicht den Ansprüchen einer Lebensform genügen, die unbegrenzt überleben will.

Für ein analoges Gedächtnis gibt es jedoch prinzipiell keine Kapazitätsgrenze, das aus einer festen Komponentenanzahl in einem expandierenden Universum besteht, z.B. kann der Winkel zwischen 2 Sternen als Element eines analogen Gedächtnisses verwendet werden. Dessen Kapazität ist gleich der Zahl der signifikanten Ziffern der Binärdarstellung des Winkels, bis auf die er gemessen werden kann. Wenn das Universum expandiert und die Galaxien und später die Sterne auseinander weichen, wächst die Zahl dieser Ziffern in der Winkeldarstellung logarithmisch mit der Zeit. Spektralfrequenzen können im Prinzip ebenfalls bis auf eine (log t) proportionale Zahl von Ziffern gemessen werden. Einer unsterblichen Zivilisation sollte es möglich sein, ihre Archive in einer analoges Gedächtnis mit einer mit (log t ) wachsenden Kapazität zu codieren. Ein solches Gedächtnis wird die Aquisitionsrate für ein unbegrenzt zu speicherndes neues Wissen sehr stark einschränken, aber wenigstens schließt es diese Art Speicherung nicht ganz aus.

Dyson hält es weiterhin für möglich, dass 2 weit voneinander getrennte Gesellschaften in einem offenen Universum mithilfe elektromagnetischer Signale miteinander kommunizieren können, auch wenn die Signale durch die Expansion stark rotverschoben sein werden, denn er ist der Ansicht, dass niedrige Frequenzen und schmale Bandbreiten die Zahl der empfangenen Photonen erhöhen.

Die Übertragung von Information dominiert die Übertagung von Photonen und wenn eine der Empfangsrate gleichgroße Bandbreite verwendet wird, lässt sich Information effektiv extrahieren. Die Informationsmenge, die von A nach B übertragen wird, nimmt trotz der Expansion (mit der Zeit) nicht ab, denn die Abstandsvergrößerung wird durch die Verringerung des Energieaufwands für jedes Photon und durch die Zunahme des Wirkungsquerschnitts des Empfängers bei abnehmender Bandbreite kompensiert. Man stelle sich nun den Sender als permanent auf den Empfänger gerichtet vor, wobei dieser wegen des Winterschlafs mit gewissen Unterbrechungen sendet.


Die Signal-Rausch-Abstandsbedingung bereitet zwar zu "frühen" Zeiten, wenn das Universum "klein" ist Schwierigkeiten, doch wird dies mit zunehmender Zeit und der Beruhigung des Universums aufgrund der Expansion und damit der Rotverschiebung immer leichter. Um also eine extravagante Energieverschwendung zu "frühen" Zeiten zu verhindern, sollte der Aktivitätszyklus anfänglich klein sein, später wird dieser dann immer länger sein, bis das Verhältnis = 1 sein wird; der Sender ist dann permanent aktiv. Die Gesamtzahl der von B empfangenen Bits wächst einerseits unbeschränkt, andererseits ist die vom Sender aufgewandte Energie endlich.

Es ist also prinzipiell möglich, für immer mit einer entfernten Gesellschaft in einem expandierenden Universum unter Nutzung einer endlichen Energiemenge zu kommunizieren, die von der Größenordnung von 109 Watt (W) pro Jahr ist. Eine Gesellschaft, der die Energievorräte eines sonnenähnlichen Sterns zur Verfügung stehen (≈1036 W pro Jahr), könnte leicht die Energie für eine permanente Kommunikation mit 1022 Sternen aufbringen, die sich im Bereich einer Rotverschiebung mit z = e-1 =1,718 relativ zueinander befinden26. Jedoch wäre die direkte Kommunikation zwischen 2 Gesellschaften mit großem Abstand wegen des exponentiellen Wachstums unzulässig teuer; maximal wäre η = 10 zulässig.

Es ist aber trotzdem leicht möglich, Informationen über größere Entfernungen als η = 10 ohne großen Energieaufwand zu übertragen, wenn nämlich mehrere Gesellschaften als Relaisstationen dienten, also die Signale empfangen, verstärken und weitersenden. Dadurch könnten Botschaften über beliebig große Entfernungen durch das Universum transportiert werden. Jede Gesellschaft im Universum könnte sich letztlich mit jeder anderen unterhalten. Da die Anzahl der Galaxien für einen gewissen Raumbereich mit der Zeit wächst, könnt es sogar ein ernstes Auswahlproblem geben. Je perfekter unsere technischen Mittel der Nachrichtenübermittlung werden, desto schwieriger wird es zu entscheiden, welche Verbindungen zu ignorieren sind.

Gewiss gibt Dyson zu, dass er keinen definitiven Beweis für seine Behauptungen hat, dass nämlich die Übertragung einer unbegrenzten Informationsmenge mit einem endlichen Energieaufwand möglich ist; dafür müsste er Sender und Empfänger detailliert nachbauen und beweisen, dass sie zu seinen Behauptungen fähig sind. Auch hat er sich keine Gedanken um die Hardware gemacht. Aber er hat gezeigt, dass ein System, dass sich gemäß seinen Spezifikationen verhält, wohl nicht den bekannten physikalischen Gesetzen und der Informationstheorie widerspricht!

Dyson ist also auf ein an Fülle und Komplexität unbeschränkt zunehmendes Universum gestoßen, das ein für immer fortdauerndes und damit unendliches Leben ermöglicht und das sich seinen Nachbarn - anderen Lebensformen - über unvorstellbare Abgründe von Raum und Zeit [z.B. (1010)1000 Lichtjahre] bemerkbar macht. Es gibt gute wissenschaftliche Gründe, für die ernsthafte Beschäftigung mit der Möglichkeit, dass Leben und Intelligenz dieses Universum erfolgreich für ihre eigenen Ziele umformen können und Bewusstsein somit zum dominierenden kosmologischen Faktor wird!

1E = mc2
2Also ohne Einwirkung intelligenten Lebens via Technologie.
3Je nachdem, wieviel Masse der Supernova-Rest hat; außerdem spielt der Entartungsdruck eine entscheidende Rolle.
4Ursprünglich wurde angenommen, daß die Erde in die Sonne fallen sollte, wenn sich diese in ihrem Rote-Riesen-Stadium befindet. Die Erde würde durch den Strömungswiderstand der ausgedehnten Korona abgebremst und schließlich in die Sonne fallen und verdampfen. In jüngerer Zeit hat sich jedoch ergeben, daß die solare Anziehungskraft dann abnimmt und sich dadurch die Erdbahn eventuell so sehr erweitert, daß sie zwar nicht in die Sonne spiralt, aber dennoch viel zu heiß für organisches Leben ist.
5Für die Milchstraße dauert dieser Prozeß etwa 1024 Jahre.
6Emission thermischer Strahlung, am Ende ein Gammablitz
7soll heißen: 10 hoch 10 hoch 76 Jahre
8Bis zu (1010)76 Jahre
9Schwarze Löcher entstehen üblicherweise durch Sternenkollapse im Rahmen einer Supernova, wobei die Implosionsenergie größer als der Entartungsdruck ist; es kommt dabei auf die Masse des SN-Restes an. Durch die Implosion wird der Sternenkern verdichtet und die Oberflächenschwerkraft erhöht. Übersteigt sie den Entartungsdruck, wird der SN-Rest ggf. zu einem Schwarzen Loch. Ein Stern kollabiert, wenn sein hydrodynamisches Gleichgewicht zwischen Gravitation {anziehend} und Strahlungs-u. Plasmadruck {abstoßend} gestört ist, was der Fall ist, wenn in dem Stern eine unterkritische bzw. keine Kernfusion mehr stattfindet. Hat sich ein Schwarzes Loch gebildet, wird es in kurzer Zeit den Sternenrest verschlucken.
10Am Ereignishorizont werden aus virtuellen Teilchen {Vakuumfluktuationen} reale Teilchen; die Energie dazu kommt aus dem Schwarzen Loch, das dadurch leichter wird. Da es "strahlt" {Hawking-Strahlung} besitzt es eine Temperatur und damit Entropie.
11Am wahrscheinlichsten sind Photonen, es können aber auch - mit immer geringerer Wahrscheinlichkeit - Teilchen, Moleküle, Schuhe, Planeten usw. sein. Jedoch ist noch nicht geklärt, ob sich Schwarze Löcher vollständig auflösen.
12Also den Einfluss technologischer Intelligenz
13Ganz wesentlich bei seinen Betrachtungen ist die Stabilität der Protonen, jedoch sagen die GUTs, die Großen Vereinheitlichende Theorien, eine Halbwertszeit von rund 1034 Jahren vorher.
14Wegen der Blauverschiebung
15Also Kernspaltung, Kernfusion, Annihilation von zum Beispiel Materie und Antimaterie oder magnetischen Monopolen; entgegengesetzter Prozeß ist die Paarerzeugung aus hochenergetischen Photonen, ihre Energie muß dann der doppelten Teilchenmasse entsprechen.
16Stichwort Designer-Raumzeiten: Wurmlöcher, Warpantrieb, Inflation. Die Topologie ließe sich etwa mit negativer Masse - keine Antimaterie! - beeinflussen, diese hätte abstoßende gravitative Wirkung.
17Zum Vergleich: welche technischen Möglichkeiten hatte die Menschheit vor z.B. 100 Jahren? Selbst wenn sich Technologie nur linear entwickeln sollte, ist meines Erachtens noch ein gewaltiges Potential vorhanden. Doch bisher entwickelt sich Technologie exponentiell - und das ergibt noch bessere Chancen. Und sollte sie - wenn auch nur kurzfristig - hyperexponentiell voranschreiten...das überschreitet jetzt auch meine Fantasie. Vielleicht sind nicht einmal mehr Menschen an diesem Prozeß beteiligt, sondern diese Entwicklung könnte sich verselbstständigt haben - KLs! Menschen sind eventuell irgendwann in der Zukunft einfach zu doof und es überschreitet ab dann unsere Fähigkeiten und Möglichkeiten?
18Oder wegen des Anthropischen Prinzips ?
19Das könnte irgendwann dazu führen, daß wir - drahtlos ?- an Radioteleskope angeschlossen sind und diese dann wegen der Auflösung auch über Interferenz zusammengekoppelt werden. Irgendwie bezweifle ich, daß wir Menschen noch lange Wesen aus Fleisch und Blut sein werden. Es ist wohl nur eine Zeitfrage, bis wir zu "Mischwesen" aus Biologie und Technologie werden. Vielleicht geben die "Borg" aus "Star Trek" eine gewisse rudimentäre Vorahnung?
20Das Gödelsche Theorem besagt folgendes: die Mathematik ist unerschöpflich, keine endliche Menge von Axiomen und Ableitungsregeln kann jemals die gesamte Mathematik umfassen.
21Intelligente Lebensformen könnten sich dann in Mega- und Gigajahren so sehr von uns unterscheiden, wie wir uns von den Mikroorganismen; vielleicht vergeht bis dahin aber nur wenig Zeit, wenn die -technische - Entwicklung exponentiell oder sogar hyperexponentiell verläuft. Eventuell reichen schon 100 bis 1000 Jahre bis zum "Homo Superior"- dem Hypermenschen; wir Menschen entsprächen dann biologischen Zellen, wie auch der Mensch als "Hyperzeller" aufgefaßt werden kann. Es wäre denkbar, daß sich - so die Annahme von der technologischen Singularität - Leben von Fleisch und Blut weg und hin zu intelligenten Computern oder zu bio-technologischen Synthesen, zu "Kyborgs" entwickeln wird.
22 und dadurch Abkühlung
23Das erinnert mich an das "Beamen" von Star Trek, das heißt an den Transporter - doch warum braucht dieser einen "Heisenberg-Kompensator" und Dyson nicht ?
24Die kosmische Hintergrundstrahlung ist mit rund 3 Kelvin z.Z.. etwa 100 mal niedriger als unsere Körperwärme.
25Temperaturskala egal; Q = 1033 Bits, N = 1042 Elektronen in der Erdbiosphäre.
26Dieser z-Faktor entspricht einer Kugel mit η < 1.

Literatur:
Freeman Dyson: "Zeit ohne Ende - Physik und Biologie in einem offenen Universum" - Brink mann & Bose 1989

Thomas Ahrendt
Winsen/A.
November 2011