DAS UNIVERSUM IM UNIVERSUM

Journal: Philosophie Jetzt – Menschenbild, ISSN 2365-5062, 22.Sept. 2018
URL: cognitiveagent.org
Email: info@cognitiveagent.org

Autor: Gerd Doeben-Henisch
Email: gerd@doeben-henisch.de

 

SCHON ARG KLEIN

Der US-amerikanischen Astrophysiker Neil deGrasse Tyson sagt von sich in einem Hörbuch über das Universum, dass er beim Anblick der Sterne und Galaxien des Universums immer ganz positiv gestimmt wird. Darin zitiert er psychologische Untersuchungen, nach denen viele Menschen aber genau das Gegenteil empfinden: eine abgründige ‚Kleinheit‘, Unbedeutendheit, eine Verlorenheit, die sie niedergeschlagen macht, fast depressiv. Zwischen diesen beiden Extremen gibt es vermutlich viele Abstufungen und Varianten.

Klar ist nur, dass angesichts der räumlichen Größenverhältnisse und Entfernungen neben einem Staunen das Gefühl einer ‚Kleinheit‘ sicher nicht ‚unnatürlich‘ ist. Gemessen an den Größen und Entfernungen im Universum, selbst noch in unserer Heimatgalaxie Milchstraße, wirkt unser Sonnensystem, unsere Erde mit dem Mond, schon arg klein und unbedeutend. Ganz zu schweigen von uns Menschen, die da noch kleiner wie Staubkörner wirken.

KOGNITIVE TÄUSCHUNG

Diese Gefühle der Erhabenheit einerseits angesichts der unfassbaren Räume und der Unbedeutendheit andererseits können sich aber schnell wandeln, wenn man sich der Kleinheit und Komplexität des Biologischen zuwendet. Diese Komplexität ist allerdings unserem Auge zunächst verborgen. Die Sterne am Nachthimmel kann jeder sofort, sogar mit dem bloßen Auge sehen, die Zellen des biologischen Lebens hingegen sind nicht ohne weiteres sichtbar. Man braucht spezielle Verfahren und spezielle Geräte (z.B. Mikroskope), um sie sichtbar zu machen, um eine Vorstellung von ihren Strukturen und Dynamiken zu bekommen. Begibt man sich auf diesen Weg der Erkenntnis des ‚räumlich Kleinen‘ im ‚räumlich Großen‘, dann kann man entdecken, dass das scheinbar so winzige räumlich Kleine das räumlich Große in vielen Punkten um Dimensionen übertrifft. Streng genommen müsste man sagen, dass das räumlich Kleine eigentlich ein eigenes Universum ist, das das räumlich Große in Anzahlen, vor allem aber in puncto Komplexität, bei weitem zu überragen scheint.

GROBE ANNÄHERUNG

Um die Umrisse des ‚Universum im Kleinen‘ sichtbar zu machen, dazu im Vergleich zum ‚Universum im Großen‘, habe ich eine Reihe von Eckwerten zusammengestellt und mit einfachsten Rechnungen bearbeitet, die vielfach eine sehr grobe Vereinfachung/ Annäherung darstellen. Es wird sicher Experten geben, die diese Vereinfachungen verbessern können. Dennoch rechtfertigt sich dieses approximative Vorgehen dadurch, dass überhaupt einmal die Umrisse der Größe des sehr Kleinen sichtbar werden.

Es gab schon Vorläufer dieser Überlegungen. Die letzte findet sich unter der Überschrift: INFORMELLE KOSMOLOGIE. Teil 2. Homo Sapiens und Milchstraße.

MIKROBEN UND STERNE

Dem bloßen Auge bieten sich Sterne am Nachthimmel direkt dar, obgleich wir heute wissen, das die größere Zahl von Sternen dem bloßen Auge auch verborgen sind. Mit den modernsten Geräten und Berechnungsmethoden kommt man für die Zahl aller Sterne im beobachtbaren Universum ungefähr auf 2.200000e+23, also etwa 220000 x Milliarde x Milliarde x Milliarde.

Die Zahl der Mikroben auf der Erde zu berechnen ist äußerst schwierig, da sowohl die riesige Anzahl verschiedenen Arten von Mikroben wie auch ihre unterschiedlichen Verteilungen zu berücksichtigen sind. Ein Ansatzpunkt bietet das Volumen, das sie auf der Erde einnehmen können. Man findet Mikroben sowohl unter der Erdoberfläche (angenommen wurden hier bis 7 km), als auch oberhalb der Erdoberfläche (angenommen wurden hier ebenfalls bis 7 km). Als Verteilung von Mikroben innerhalb dieses Volumens wurde angenommen, dass sich ca. 41.5 Billionen (10^12) Mikroben in einem Kubikmeter befinden. Diese Schätzung müsste durch viele Proben an unterschiedlichsten Orten weiter abgeklärt werden. Bei dieser Annahme kommt man    auf die Zahl 2.963476e+32, also etwa 300 Millionen x Billionen x Billionen.

Damit gäbe es etwa 1.347034e+09 mal mehr Mikroben auf der Erde wie Sterne im Universum, also 1.3 Milliarden mal mehr Mikroben wie Sterne.

So vage diese Schätzungen im Moment sind, so verdeutlicht sie doch, dass wir es mit dem Biologischen mit einer neuen Art von Universum zu tun haben, das sich vor dem physikalischen Universum nicht verstecken muss!

Das Verhältnis zwischen Mikroben und Sternen wird noch krasser, wenn man berücksichtigt, in welchen räumlichen Verhältnissen sich dies abspielt. Die etwa 220000 x Milliarde x Milliarde x Milliarde Sterne im Universum benötigen ein Volumen von 3.568179e+80 m^3. Die erheblich größere Anzahl von Mikroben benötigen dagegen nur ein Volumen von 7.140905e+18 m^3, dies bedeutet der Platzbedarf der Sterne ist um das 4.996816e+61 fache größer als der der Mikroben. Anders ausgedrückt, das biologische Universum ist um das 4.996816e+61 fache verdichtet gegenüber dem physikalischen Universum.

MENSCHLICHE ZELLEN UND MIKROBEN

Es gibt etwa 2.670760e+08 mal mehr Mikroben wie menschliche Zellen auf der Erde, also 267 Millionen mal mehr (wobei die Zahl der Mikroben möglicherweise zu hoch angesetzt ist), doch sind die menschlichen Zellen in einem Körper in einer extrem komplexen Weise organisiert, für die es bislang kaum Modellvorstellungen gibt. Als Eckwerte mögen die Tatsachen dienen, dass die Gehirnzellen (Neuronen alleine ca. 80-90 Milliarden) untereinander extrem vernetzt sind; eine Zelle kann mehrere zehntausend Verbindungen haben. Zusätzlich kann eine Gehirnzelle aber auch über chemische Transmitter(moleküle) ‚quer‘ von zusätzlichen Signalquellen beeinflusst werden. Einzelne Körperzellen können über chemische Signale (Flüssigkeit, Blut..) mit vielen Milliarden anderen Zellen kommunizieren. So kann z.B. der Pilz candida albicans, der vorwiegend (aber nicht nur) im menschlichen Darm lebt, minderwertige Alkohole produzieren, die ins Blut abgegeben werden und dort einen Großteil der Körperzellen erreichen. Dies kann über Wochen und Monate zur vollständigen Vergiftung des ganzen Körpers führen.

MENSCH UND GALAXIEN

Hilfreich kann vielleicht auch ein direkter Vergleich Mensch und Galaxie bzw. Universum sein.

Zahlenmäßig ist die Zahl der Sterne in der Milchstraße mit 200 Milliarden (es gibt Schätzungen bis 400 Milliarden) verglichen mit der Zahl der Menschen auf der Erde mit 7.6 Milliarden (geschätzt für Mai 2018) deutlich höher, aber eben nur etwa 26 mal größer. Vergleicht man aber die Anzahl der Zellen eines einzelnen Menschen mit etwa 146 Billionen (10^12) mit den Sternen der Milchstraße, dann hat ein einzelner Mensch schon etwa 730 mal mehr Zellen wie die Milchstraße Sterne hat. Berücksichtigt man alle Menschen mit 146*10^12 x 7.6 * 10^9 Zellen, dann gibt es sogar 5.548D+12 mal mehr menschliche Zellen auf der Erde wie Sterne in der Milchstraße, also 5.5 Billionen mal mehr. Dies ist beeindruckend, nimmt man aber wieder das Volumen hinzu, dann kommt man wieder auf einen Verdichtungsfaktor, den man sich nicht mehr vorstellen kann; das Volumen der Milchstraße verglichen mit dem Volumen aller menschlicher Zellen ist etwa 1.025033e+61 mal größer, was umgekehrt besagt, dass es nicht nur 5.5 Billionen mal mehr menschliche Zellen als Sterne in der Milchstraße gibt, sondern diese viel größere Zahl an Zellen ist zugleich um den Faktor 6 Milliarden x Billion x Billion x Billion x Billion x Billion mal dichter gepackt als die Sterne in der Milchstraße. Zusätzlich muss man die unfassbar höhere Interaktionsdichte dieser Zellen mitdenken.

Verglichen mit den Sternen des ganzen Universums gibt es ’nur‘ 5 mal so viele menschliche Zellen (aller Menschen) wie Sterne im Universum. Immerhin, man kann einen Eindruck bekommen, dass die scheinbar so – räumlich – kleine Erde ein Hotspot ist, wo sich ein biologisches Universum entwickelt hat (und möglicherweise weiter entwickelt), das alles in den Schatten stellt, was wir vom physikalischen Universum her kennen.

GALAXIE MENSCH

Die mikrobiologische Sicht des Menschen steckt noch eher in den Anfängen. Doch kann man alleine von dieser Seite her (vgl. nochmals den Beitrag INFORMELLE KOSMOLOGIE. Teil 2. Homo Sapiens und Milchstraße) einen neuen Blick auf das System homo sapiens bekommen, speziell, wenn man das Thema ‚Bewusstsein – Unbewusstes‘ einbezieht.

Wie in der Diskussion zum wissenschaftsphilosophischen Verständnis der Psychoanalyse (zuletzt HIER) deutlich wurde, muss man davon ausgehen, dass systemtheoretisch das Unbewusste den weitaus größten Teil des Systems homo sapiens ausmacht und als solches auch das Bewusstsein in seinen Zuständen bestimmt, dass aber dennoch das Bewusstsein jener Punkt ist, von dem aus das System homo sapiens sich ‚orientiert‘. Bedenkt man jetzt, dass die Gehirnzellen (Neuronen und Gliazellen zusammen) nur etwa 0.1% des ganzen Körpers ausmachen, und bedenkt man ferner, dass das ‚Bewusstsein‘, das als eine Funktion des Gehirns angenommen werden muss, nur einen – noch nicht klar bestimmten Teil – des Gehirns ausmacht, und bedenkt man ferner, dass das Gehirn nur einen – noch nicht klar bestimmten Teil – des restlichen Körpers ‚wahrnimmt‘ bzw. ’steuert‘, dann muss man davon ausgehen, dass das ‚Unbewusste‘ einen ’sehr großen‘ – wie groß genau? – Anteil am System homo sapiens hat. Die Forschungen zum Bewusstsein stecken leider noch ziemlich in den Anfängen. Brauchbare Theorien sehe ich bislang nirgendwo.

ERGEBNIS

So grob alle Daten bislang sind, so deuten sich doch grundlegende Verhältnisse an, die ein entscheidendes Umdenken in der Erforschung der Natur verlangen. Insbesondere unser Bild vom homo sapiens, also von uns selbst, scheint radikal erneuerungsbedürftig. Sosehr mehr Mikrobiologie sicher wünschenswert und auch notwendig ist, eine ‚Gesamtsicht‘ verlangt erheblich mehr. Es müssen alle die einzelwissenschaftlichen Ergebnisse in einer Gesamttheorie zusammen geführt werden, und diese Gesamttheorie muss die bewusstseinsbasierte Innensicht einbeziehen, andernfalls ist sie wesentlich unvollständig. Das ‚Bewusstsein‘ – was immer es genau ist – ist wesentlich ein Phänomen der Natur, sogar ein sehr außerordentliches Phänomen, einzigartig im ganzen bekannten Universum, und so unglaublich großartig das gesamte Biologische Universum ist, so nimmt das Bewusstsein in diesem biologischen Universum eine Sonderstellung ein. Die Kodierungsleistung biologischer Systeme, die durch die molekülbasierte (DNA, RNA, Ribosom, …) Selbstreplikation eine bis heute nicht ganz enträtselte Funktionalität in die materiellen Strukturen aufblitzen lies, hat mit der Kodierungsleistung durch ein Bewusstsein eine weitere fundamentale Funktionalität entstehen lassen, die geeignet ist, das gesamte Universum auf sich selbst in völlig neuen Dimensionen und Geschwindigkeiten ‚abzubilden‘, deren Auswirkungen kaum abschätzbar sind. Die Entdeckung des Prinzips der Berechenbarkeit im Stil des mathematischen Konzept einer Turingmaschine kopiert diese biologischen Funktionen bis zu einem gewissen Grad und macht sie damit einer technologischen Realisierung zugänglich. Die ersten Auswirkungen dieser neuen Technologie in Kombination mit dem Gehirn erleben wir gerade, beschrieben mit dem Zeitgeist-Wort ‚Digitalisierung der Gesellschaft‘.

ANHANG

Text des kleinen Programms, mit dem gerechnet wurde. Es wurde mit der opensource Software ‚scilab‘ erstellt. Wer sich die Software herunterlädt, kann dies Programm direkt ausführen. Verbesserungswünsche sind herzlichst willkommen. Dieses Programm versteht sich nur als erster Denkanstoß.

//************************
// univuniv()
//
// scilab script. See www.scilab.org
//
// author: Gerd Doeben-Henisch
// First version: 20.Sept. 2018
// Last version: 22.Sept.2018
//
//************************************
//
// If not otherwise mentioned: data are taken from wikipedia DE|EN
//
//*************************************************
// BASIC IDEA
//
// Computing the proportions between the physical and the biological universe
//
// The physical universe will be looked at by the number of galaxies, the number
// of stars in a galaxie, and by the volume of galaxies.
//
//The biological universe will be viewed by the number of humans, the
// number of cells in humans, their volumes, the number of microbes
// on earth and their volume
//
// Finally the different numbers and volumes vill be compared
//
// These numbers are approximations to give a first idea
//
// Distances in Universe is 'kpc' := Kilo Parsec converted to meter
//
// The Milky way galaxy is seen as a zylindrical disc with diameter D=2r
// and a height h. The volume V is then the circle-area of the bottom
// multiplied with its height: V = pi * r^2 * h
//

//'*******************************************
// UNIVERSE
//

// 1 kpc in meter
METERKPC = 3.086e+19

// Estimates for numbers of galaxies in the universe vary between 2*10^11 and 2*10^12
GALAXNUMBERS = (2*10^11 + 2*10^12)/2

//Estimates of number of stars in the Milkyway vary between 100*10^9 and 400*10^9
STARSMILKYNUMBERS = 200*10^9

STARSUNIVNUMBERS = GALAXNUMBERS * STARSMILKYNUMBERS
GALAXMILKYDIAMETER = 30*10^3 * METERKPC
GALAXMILKYTHICK = 0.3*10^3 * METERKPC

//Since the universe has been expanding for 13.8 billion years, the comoving distance (radius) is now about 46.6 billion light-years
UNIVDIAMETER = 8.8*10^26 //in m
UNIVRADIUS = UNIVDIAMETER/2
UNIVVOLUME = 4/3 * %pi * UNIVRADIUS^3 //in m3

//*********************************************
// EARTH DIMENSIONS

//Diameter of earth in m

EARTHDIAMETER = 12.742 * 10^6
EARTHRADIUS = EARTHDIAMETER/2

//Volume inner sphere Vin. external sphere Vext
VOLUMEINNER = 4/3 * %pi * (EARTHRADIUS-7*10^3)^3
VOLUMEEXTERN =  4/3 * %pi * (EARTHRADIUS+7*10^3)^3
VOLUMEMICRO = VOLUMEEXTERN - VOLUMEINNER

//Depth of microbes in earth in m
DEPTHMICRO = 7*10^3

//Height of microbs in atmosphere in m
HEIGHTMICRO = 7*10^3

//Weight of 1 m3 garden soil in gram g
GARDENSOILGRAMQM = 8.3 * 10^5
//number of microbes  in 1 g garden soil: estimatesvary between 10 - 100*10^6
MICROSGRAMGARDEN = 50*10^6

//number of microbes  in 1 m3 garden soil
MICROSQMNUMBER = MICROSGRAMGARDEN * GARDENSOILGRAMQM

//number of microbs on earth
MICROSEARTHNUMBER =  MICROSQMNUMBER * VOLUMEMICRO

//'*******************************************
// HUMANS

// 1 liter = 0.001 m^3
// humans male ca. 85 liter
// humans female ca. 75 liter
// humans male-female ca. 80 liter

HUMANSNUMBER = 7.6*10^9 //May 2018
HUMANWEIGHT = 80 //Kg
HUMANVOLUME = 80 * 0.001 //m^3
CELLSHUMAN = (36 + 110) * 10^12
CELLALLHUMANSNUMBER = HUMANSNUMBER * CELLSHUMAN

//****************************************
// Brain

NEURONS = 80*10^9
RATIONEURONGLIA = 1/1
GLIAS = NEURONS * RATIONEURONGLIA
BRAINCELLS = NEURONS + GLIAS

//'*******************************************
// biouniverse()

//******************************************
// Computing the relations

function [DATE]=univuniv(GALAXMILKYDIAMETER, GALAXMILKYTHICK, GALAXNUMBERS, STARSMILKYNUMBERS, HUMANSNUMBER, HUMANVOLUME, CELLSHUMAN, CELLALLHUMANSNUMBER)
    
    DATE=date()
    
   // V = pi * r^2 * h
   // In cubic meter m^3
   //Volume of milkyway galaxy in m3
   GALAXMILKYVOLUME = %pi * (GALAXMILKYDIAMETER/2)^2 * GALAXMILKYTHICK
   mprintf('Volume m3 of MilkyWay Galaxy = %e\n',GALAXMILKYVOLUME)
   
  //Voulme of all humans in m3
   ALLHUMANSVOLUME = HUMANSNUMBER * HUMANVOLUME
   mprintf('Volume m3 of all Humans = %e\n',ALLHUMANSVOLUME)
   
   
   // Number of cells compared to number of stars
   PROPCELLSHUMANSSTARSMILK = CELLALLHUMANSNUMBER/STARSMILKYNUMBERS
   mprintf('Proportion number 1 human cells to number stars in milky way = %e\n',PROPCELLSHUMANSSTARSMILK)
      
   //Volume of all galaxies corresponding to number of humans
   VOLUMENEEDEDGALTOHUMANS = GALAXMILKYVOLUME * HUMANSNUMBER
   mprintf('Volume of Galaxies corresponding to 1 Human = %e\n',VOLUMENEEDEDGALTOHUMANS)
    
     
   //Proportion of volume of all humans to all needed galaxies
    PROPVOLNEEDEDGALTOHUMANS = VOLUMENEEDEDGALTOHUMANS/ALLHUMANSVOLUME
   mprintf('Proportion volume needed galaxies for all humans = %e\n',PROPVOLNEEDEDGALTOHUMANS)   
   
   //Volume microbes on earth Vmicro in m3
    mprintf('Volume microbes on earth Vmicro in m3 = %e\n',VOLUMEMICRO)   
    
    //Volume of universe in m3
    mprintf('Volume of universe in m3 = %e\n',UNIVVOLUME)   
    
    //Proportion Volume of universe in m3 to volume microbes
    mprintf('Proportion Volume of universe in m3 to volume microbes = %e\n',UNIVVOLUME/VOLUMEMICRO)   
    
    //Number of stars in the universe
    mprintf('Number of stars in the universe = %e\n',STARSUNIVNUMBERS)    
    
    //number of microbes on earth
     mprintf('number of microbes on earth = %e\n',MICROSEARTHNUMBER)    
    
    //Proportion stars in the universe and microbes on earth
      mprintf('Proportion microbes on earth  and stars in the universe = %e\n',(MICROSEARTHNUMBER/STARSUNIVNUMBERS))  
   
    //Number of cells of all humans
    mprintf('Number of cells of all humans = %e\n',CELLALLHUMANSNUMBER)
    
     //Proportion  volume of milkyway galaxy to volume of all human cells on earth  
      mprintf('Proportion  volume of milkyway galaxy to volume of all human cells on earth  = %e\n',(GALAXMILKYVOLUME/ALLHUMANSVOLUME))  
    
        //Proportion all human cells on earth to stars in the universe
      mprintf('Proportion all human cells on earth to stars in the universe = %e\n',(CELLALLHUMANSNUMBER/STARSUNIVNUMBERS))  
 
      //Proportion of all Microbes to all human cells 
      mprintf('Proportion of all Microbes to all human cells = %e\n',(MICROSEARTHNUMBER/CELLALLHUMANSNUMBER))   
      
    // Body and proportions

    //Percentage of brain cells of all body cells
    BRAINPERCENTBODY=BRAINCELLS/(CELLSHUMAN/100)
    mprintf('Percentage of Brain  within Body-Galaxy = %e\n', BRAINPERCENTBODY)

 
      mprintf('\n')
      
endfunction

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Über cagent

Bin Philosoph, Theologe, Kognitionswissenschaftler und hatte seit 2001 eine Vertretungsprofessur und ab 2005 eine volle Professur im Fachbereich Informatik & Ingenieurswissenschaften der Frankfurt University of Applied Sciences inne. Meine Schwerpunke ab 2005 waren 'Dynamisches Wissen (KI)' und 'Mensch Maschine Interaktion (MMI)'. In dieser Zeit konnte ich auch an die hundert interdisziplinäre Projekte begleiten. Mich interessieren die Grundstrukturen des Lebens, die Logik der Evolution, die Entstehung von Wissen ('Geist'), die Möglichkeiten computerbasierter Intelligenz, die Wechselwirkungen zwischen Kultur und Technik, der mögliche 'Sinn' von 'Leben' im 'Universum'. Ab 1.April 2017 bin ich emeritiert. Neben ausgewählten Lehrveranstatungen widme ich mich jetzt noch mehr den Themen des Blogs, ergänzt um Vorträge, Philosophiewerkstat, Philosophy-in-concert Events sowie einem wissenschaftlichen Buchprojekt. In der Zeit vor 2001 war ich Gründer, Kognitionswissenschaftler, Künstler, Philosoph und Theologe ...

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