Die schönsten Atome der Welt

Seit jeher beobachtet der Mensch (und seine Vorfahren) die Natur. Und wohl schon immer mit Ehrfurcht. Im Laufe der Zeit hat er ihre Regelmäßigkeiten erkannt und sie in Form von für sie geltenden „Naturgesetzen“ festgehalten. Dabei hat sich sein Beobachtungsradius stetig weiter geöffnet und sich auf immer weitere Entfernungen erstreckt. Auch das Weltall ist schließlich Natur.

Dieses Beobachten und aus ihm zu lernen findet wohl nie ein Ende. Die heutige Wissenschaftstheorie hat es noch nicht einmal zufriedenstellend geschafft, den Begriff des Naturgesetzes exakt und einheitlich festzulegen. Sie ist sich lediglich einig darüber, mit Naturgesetzen alle beobachteten und beobachtbaren Regelmäßigkeiten und Vorgänge der Natur zu beschreiben, einschließlich derer, die bisher noch nicht entdeckt oder beschrieben wurden. Für sie alle gilt, dass der Mensch sie zwar beobachten, nicht aber nach seinem Willen beeinflussen kann.

Offensichtlich sind Naturgesetze universell und zeitunabhängig. Demzufolge sind sie auf das gesamte Universum in jedem seiner Entwicklungsstadien anwendbar. Es gibt bis heute keine Beobachtung, die diese Annahme in Frage stellen würde. Dies umfasst immerhin einen Beobachtungszeitraum von 13,5 Milliarden Jahren, also zurück bis zu dem Zeitpunkt, als aus der Singularität Materie, Raum und Zeit entstanden.

Trotz des Unfassbaren, das wir beobachten können, ist die innere Struktur der Natur äußerst harmonisch und abgestimmt. Ja, geradezu banal und einfach. Die Komplexität ergibt sich erst aufgrund ihrer Wiederholung und Kombinationsvielfalt. Betrachten wir dazu das, was wir berühren und anfassen können: Materie. Schon als kleiner Junge habe ich mich gefragt, wie oft man etwas teilen kann, bis schließlich nichts mehr übrig bleibt. Ich bin dieser faszinierenden Frage so intensiv nachgegangen, dass ich bereits in jungen Jahren über Atome Bescheid wusste. Bleiben wir bei diesem Erkenntnisgrad: jede Materie besteht aus Atomen. Ein Naturgesetz. Es gibt unterschiedliche Atome – große, kleine, leichte, schwere – aber jedes Atom ist eindeutig beschreibbar, weil es wiederum aus eindeutigen Bausteinen mit eindeutigen Eigenschaften besteht. Materie, die nur aus gleichen Atomen besteht, bezeichnen wir als Element. Gold besteht nur aus Goldatomen und Sauerstoff nur aus Sauerstoffatomen. Es kann demzufolge nur so viele Elemente geben, wie es unterschiedliche Atome gibt. Also: wieviele Elemente gibt es in der Natur, also hier auf der Erde und im gesamten Weltraum? – Nicht zu beantworten? Doch. Man kann es ausrechnen. Es kann nur begrenzt wenige unterschiedliche Atome geben. Nach heutigem Wissensstand sind es 118. Und diese Zahl – 118 – ist es, die mich von klein auf die Natur mit ganz besonderen Augen sehen ließ: alles, was zu sehen ist, ist eine Kombination aus 118 unterschiedlichen Atomen!

118. Auf unserer Erde sind es sogar noch weniger: Nur 94, genau genommen 83. Nur 83 Elemente sind primordial, also stabil und zerfallen nicht radioaktiv in andere Elemente. Die übrigen 11 kommen auf der Erde nicht (mehr) natürlich vor. Die Bemühungen der Evolution erstrecken sich also darauf, diese 83 Elemente so zu Molekülen zu kombinieren, dass Leben dadurch ermöglicht wird. Mit dem Tod beginnt dann ein gigantischer Recycling-Prozess – alles wird wiederverwertet.

118. Woher weiß man das? Weil man den Bauplan der Atome kennt. Das Periodensystem ist nach ihm organisiert. Es listet die Elemente 1 (Wasserstoff) bis 118 (Oganesson) nach ihrem Gewicht und chemischen Eigenschaften auf. Zu meiner Schulzeit hatte es noch Lücken. Es gab also noch Elemente, die nicht entdeckt waren, von denen man aber wußte, dass es sie gibt. Erst 2015 wurde die letzte noch fehlende Lücke geschlossen. Nicht primordiale Elemente wurden dabei lediglich für den Bruchteil einer Sekunde (15 Stellen nach dem Komma) künstlich erzeugt, ehe sie wieder zerfallen sind.

„Unendlich“ mag nach all den Naturbeobachtungen nach wie vor ein Maß für die Ausdehnung sein, Materie ist hingegen ernüchternd einfach. Aber nicht, wie sie entsteht. Wo kommen all die Atome für sie her? Hier betreten wir die Aura des Unerklärlichen. Weil Menschen aber Antworten bevorzugen, spricht die Religion vom Modell der Schöpfung und die Astrophysik von dem des Urknalls. Wie bei Modellen so üblich, erklären sie nur einen Teil des Ganzen und kommen schnell an ihre Grenzen. Aber den einen helfen sie zu glauben und den anderen zu zweifeln.

Albert Einstein war von der Harmonie der Naturgesetze und ihrem lückenlosen komplexen Ineinandergreifen so ehrfürchtig faszieniert, dass er eine überlegene Vernunft als Verursacherin nicht ausschließen wollte. Er entwickelte den Begriff der kosmischen Religion, um sein religiöses Gefühl der Bewunderung einordnen zu können. Er bezeichnete sich selbst als tief religiösen Ungläubigen.

Auch das Bild stellt lediglich 83 unterschiedliche Elemente dar. Irgendwo im Süden sind sie in dieser Form zu finden. Dort, wo das Wasser noch kristallklar ist und sich mitten im Wasser eine Untiefe gebildet hat, auf der dieser und weitere Steine zu finden sind. Und weil die Natur alles verwertet, hat sie den Platz des sichtbaren Steins optimal verwendet, um sich in voller Pracht zu präsentieren.

Alles in allem, ein überaus gelungener Einsatz vieler der 83 benötigten Atomsorten. So, wie sie aber miteinander kombiniert wurden, sind es für mich die schönsten Atome der Welt!

Zu diesem Bild gibt es auch eine Entstehungsgeschichte unter Die schönsten Atome der Welt