Das nackte Gehirn im All

Alles, was Sie sehen, ist bloß Einbildung. In Wirklichkeit sind Sie bloß ein einsames Gehirn ohne Körper, das durch einen chaotischen Kosmos schwebt, durch bloßen Zufall entstanden ist und im nächsten Augenblick schon wieder verschwunden sein wird. Das ist kein depressiv-esoterischer Meditationstext, sondern ein wissenschaftliches Ergebnis aus der Thermodynamik.

Wenn Sie eine Schachtel voller Atome kräftig schütteln, wird sie danach höchstwahrscheinlich bloß wild herumfliegende Teilchen enthalten. Prinzipiell ist es auch möglich, dass sich die Atome rein zufällig zu einem großen Glas Erdbeerjoghurt zusammenfinden, aber die Chancen dafür sind ziemlich gering. Wenn Erdbeerjoghurt aber etwas so Besonderes ist, warum finde ich es dann in meinem Kühlschrank? Die Frage ist wissenschaftlich tiefgründiger als man glauben würde.

Warum sind wir da?

Der Wiener Physiker Ludwig Boltzmann dachte darüber nach, wie sich ein buntes Zufallsgewusel von vielen Teilchen benimmt. Aus statistischer Sicht ist unser Kosmos etwas ziemlich Bemerkenswertes. Auf ungefähr zehn hoch achtzig schätzt man die Anzahl der Atome im sichtbaren Universum. Dass sie sich zu Sternen, Menschen und Erdbeerjoghurt zusammengefügt haben, widerspricht eigentlich jeder statistischen Erwartung. Natürlich kann man argumentieren, das alles sei nicht zufällig in dieser Form entstanden, sondern ein Produkt einer langen kosmischen Entwicklung. Aber auch der Urknall selbst, eine extrem hohe Teilchenkonzentration an einem winzigen Punkt, ist statistisch betrachtet etwas höchst Unwahrscheinliches.

Doch überall wo der Zufall regiert, entstehen manchmal auch außergewöhnliche Strukturen, wenn man lange genug wartet. Wenn man eine Schachtel mit Atomen sehr oft schüttelt, bilden früher oder später einige Teilchen ein bemerkenswertes Muster. Wenn man unendlich viel Zeit hat, kommt jede Möglichkeit irgendwann mal an die Reihe, sogar Erdbeerjoghurt.

Boltzmann dachte daher, dass unser Universum bloß eine statistische Fluktuation in einem viel größeren, ewigen, vom Zufall regierten Kosmos sein könnte. Über unermesslich lange Zeitalter sind die Teilchen wirr und ungeordnet herumgeflogen, und eines Tages kam dann, was kommen musste: Irgendwo stießen sehr viele Teilchen zufällig so zusammen, das dabei versehentlich ein Universum entstand.

Das ist zwar ein erstaunlicher Zufall, aber wir sollten uns darüber nicht wundern. Wäre das nämlich nicht passiert, dann gäbe es uns nicht. Es kann also niemals jemanden geben, für den das Universum so wirr und ungeordnet aussieht, wie man das erwarten müsste. Denn wenn das Universum so aussähe, wie man das von einem durchschnittlichen Universum erwarten würde, dann könnte es niemanden geben, der es beobachtet. Die Tatsache, dass es hier Wesen mit Bewusstsein gibt, ist ganz zwangsläufig mit einem kosmischen Ausnahmezustand verbunden.

Das Universum: zu groß um wahr zu sein?

Die Frage ist aber: Warum ist das Universum dann so unsagbar groß? Dass sich zufällig etwas Kleines bildet ist nämlich deutlich wahrscheinlicher als die zufällige Entstehung von etwas Großem. Wenn also unser Universum schon Struktur aufweisen muss um Leben zu ermöglichen, dann würde man erwarten, dass diese Abweichung vom Erwartungswert so klein wie möglich ist. Wir würden vermuten, dass unser Universum gerade mal eben so viel Struktur und Ordnung aufweist, dass intelligentes Leben existieren kann. Dazu bräuchte man aber sicher nicht mehr als einen Planeten und die Sonne. Dass es ferne Sterne, ganze Galaxien und Galaxienhaufen gibt, erscheint in diesem Fall als exorbitante Verschwendung.

Wenn man diesen Gedanken konsequent zu Ende spinnt, dann kommt man zu einem ziemlich unerfreulichen Ergebnis: Die kleinstmögliche Fluktuation, die ein menschliches Bewusstsein hervorbringt, wäre nämlich ein nacktes Gehirn, irgendwo weit draußen in einem chaotischen Universum, das gerade eben vor einem Augenblick entstanden ist, zufällig so etwas wie die Illusion von Wahrnehmung und Erinnerung eingebaut hat, und sich im nächsten Augenblick wieder auflösen wird.

Man nennt ein solches Objekt „Boltzmann-Gehirn“. Dass in einem wirren, zufallsbestimmten Kosmos ein solches Boltzmann-Hirn entsteht ist unermesslich viel wahrscheinlicher, als dass der Zufall ein ganzes Universum ausspuckt. Man kann also argumentieren: Wenn man ein Lebewesen mit Bewusstsein ist, dann muss man aus statistischen Gründen davon ausgehen, ein Boltzmann-Gehirn zu sein. Aus Sicht der Thermodynamik ist es viel wahrscheinlicher, dass Sie sich die Welt bloß einbilden, als dass sich ein ganzes, riesengroßes strukturenreiches Universum aus einer zufälligen Fluktuation ergeben hat, um Sie hervorzubringen.

Ich will kein Boltzmann-Hirn sein!

Allerdings: Wenn ich ein Boltzmann-Gehirn bin und mir alles, was ich wahrnehme, bloß einbilde, dann habe ich in Wirklichkeit keine Ahnung von der Welt. Alle Naturgesetze, die ich im Kopf habe, sind dann ein bloßes Zufallsprodukt und damit absolut nutzlos beim Versuch, die Welt zu verstehen. Ich kann also auch der Zufallsmathematik und der Thermodynamik nicht vertrauen. Das bringt uns zu einer paradoxen Schlussfolgerung: Wenn ich davon ausgehe, kein Boltzmann-Gehirn zu sein, dann sagt mir die Wahrscheinlichkeit, dass ich doch ein Boltzmann-Gehirn sein muss. Wenn ich aber eines bin, dann muss ich die Argumente, mit denen ich zu diesem Schluss gelangt bin, sofort verwerfen.

Es gibt daher wohl keinen ernstzunehmenden Wissenschaftler, der tatsächlich davon ausgeht, ein Boltzmann-Gehirn zu sein. Wenn solche seltsamen Ungetüme in einer physikalischen Theorie vorkommen, dann können wir das als Hinweis interpretieren, dass wir über diese Theorie noch einmal gründlich nachdenken sollten. Vielleicht findet man ja eines Tages einen simplen Grund, warum unser Universum genau so aussieht, wie es sich uns heute präsentiert, ganz ohne die Notwendigkeit für abgründig unwahrscheinlichen Zufall.

Und sollte ich tatsächlich ein Boltzmann-Gehirn sein, das sich in wenigen Augenblicken wieder im thermodynamischen Äquilibrium des chaotischen Kosmos auflösen wird, dann wäre es doch erst recht schade, diese kurze Zeit mit einem derart unerfreulichen Selbstverständnis zu verbringen. Ein Boltzmann-Gehirn, das sich für Superman hält, ist thermodynamisch betrachtet nämlich auch nicht unwahrscheinlicher als ein Boltzmann-Gehirn, das sich für ein Boltzmann-Gehirn hält und sich darüber ärgert.

Florian Aigner ist Physiker und Wissenschaftserklärer. Er beschäftigt sich nicht nur mit spannenden Themen der Naturwissenschaft, sondern oft auch mit Esoterik und Aberglauben, die sich so gerne als Wissenschaft tarnen. Über Wissenschaft, Blödsinn und den Unterschied zwischen diesen beiden Bereichen schreibt er jeden zweiten Dienstag in der futurezone.