Enrico Fermi - Geschichte

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Enrico Fermi

1901- 1954

Physiker

Der Physiker Enrico Fermi wurde am 29. September 1901 in Rom geboren. Er ist mit ziemlicher Sicherheit der größte italienische Wissenschaftler seit Galileo, der seine wichtigsten Beiträge zur Wissenschaft auf dem Gebiet der Kernreaktionen geleistet hat. 1942 gelang Fermi erfolgreich eine kontrollierte Kettenreaktion im ersten Nuklearstapel, den er an der University of Chicago baute.

Fermi, deren Frau Jüdin war, hatte Italien 1938 verlassen, als der Antisemitismus der Faschisten zunahm. Seine Rolle bei der Entwicklung von Atomwaffen setzte sich fort und er war tatsächlich in der Wüste von New Mexico anwesend, als die erste Atombombe gezündet wurde.

Fermi blieb bis zu seinem Krebstod an der University of Chicago als Professor für Physik.


Enrico Fermi

Enrico FermiSein Vater war Alberto Fermi und seine Mutter war Ida de Gattis. Ida war eine bemerkenswerte Person, die Tochter eines Armeeoffiziers. Sie machte eine Ausbildung zur Schullehrerin und unterrichtete die meiste Zeit ihres Lebens an Grundschulen. Sie war hochintelligent und hatte nach ihrer Heirat mit Alberto im Jahr 1898 den größten Einfluss auf ihre Kinder. Ida war 27 Jahre alt, als sie heiratete, aber ihr Mann Alberto war 41 Jahre alt. Er arbeitete für Eisenbahngesellschaften in verschiedenen Teilen Italiens, war aber 1888 nach Rom übersiedelt. In dem Jahr, in dem er Ida heiratete, wurde er zum Inspektor befördert, und am Ende seiner Karriere war er zu einer wichtigen Rolle in der damals staatseigenen Eisenbahngesellschaft aufgestiegen. Enrico war das dritte der Kinder seiner Eltern und hatte eine ältere Schwester Maria (geboren 1899) und einen älteren Bruder Giulio (geboren 1900). Nach damaligem Brauch wurde Enrico bis zu seinem 30. Lebensmonat von einer Krankenschwester außerhalb der Familie erzogen. Er wurde dann streng erzogen, obwohl die Familie nicht religiös war (was Albertos Familie verärgerte, die außer Alberto alle fromme Katholiken waren).

Die Aufnahme in die Scuola Normale Superiore in Pisa erfolgte durch ein Auswahlverfahren. Fermi legte die Prüfung am 14. November 1918 ab und verfasste einen Aufsatz zum vorgegebenen Thema Klangeigenschaften. In seinem Aufsatz leitete Fermi das System der partiellen Differentialgleichungen für einen Schwingstab her und verwendete dann die Fourier-Analyse, um sie zu lösen. Es wurde eher auf dem Niveau einer Doktorarbeit als einer Schulprüfung verfasst. Als der Prüfer Fermis Eintrag las, war er so erstaunt, dass er sich mit ihm verabredete und ihm sagte, dass er damit zweifellos den Wettbewerb gewinnen würde und dass Fermi ohne Zweifel ein berühmter Wissenschaftler werden würde.

In Pisa wurde Fermi vom Direktor des Physiklabors Luigi Puccianti beraten. Vielleicht sollten wir diese Aussage klarstellen, denn obwohl Puccianti nominell diese Rolle innehatte, räumte er ein, dass er Fermi wenig beibringen konnte, und häufig bat er Fermi, ihm etwas beizubringen. Bald veröffentlichte Fermi Papiere, seine ersten Sulla dinamica di un sistema rigido di cariche elettriche in moto traslatorio Ⓣ wird 1921 veröffentlicht. Einer weiteren Veröffentlichung im Jahr 1921 folgten im folgenden Jahr die wichtigsten seiner frühen Arbeiten, nämlich Sopra i fenomeni che avvengono in vicinanza di una lina oraria (Über die Phänomene, die in der Nähe einer Weltlinie auftreten). Diese Arbeit lieferte ein wichtiges Ergebnis über die euklidische Natur des Raumes in der Nähe einer Weltlinie in der Geometrie der Allgemeinen Relativitätstheorie. Fermi hat seine Doktorarbeit eingereicht Un teorema di calcolo delle probabilità ed alcune sue applicazioni Ⓣ an die Scuola Normale Superiore und wurde am 7. Juli 1922 geprüft. Laura Fermi schreibt über dieses Ereignis in [ 3 ] :-

Die Dissertation wurde in seinem . veröffentlicht Gesammelte Werke 1962. Nach der Promotion kehrte Fermi nach Rom zurück und begann dort mit den Mathematikern zu arbeiten, insbesondere Castelnuovo, Levi-Civita und Enriques. Er nahm auch Kontakt mit dem Direktor des Physiklabors auf. Im Oktober 1922 erhielt er ein Staatsstipendium, das ihm im ersten Halbjahr 1923 eine Zusammenarbeit mit Max Born in Göttingen ermöglichte. Anschließend wurde er im akademischen Jahr 1923/24 als Mathematiklehrer nach Göttingen berufen. Nachdem er den Sommer 1924 beim Wandern in den Dolomiten verbracht hatte, ging er nach Leiden, um bei Ehrenfest zu arbeiten. Er kehrte zu Beginn des Studienjahres 1924/25 nach Italien zurück und verbrachte dieses Studienjahr und das folgende als zeitweiliger Dozent für Mathematische Physik und Mechanik an der Universität Florenz. Zu diesem Zeitpunkt versuchte Fermi, seine Chancen auf eine akademische Karriere zu maximieren, und veröffentlichte eine große Anzahl von Artikeln. Er war enttäuscht, im Wettbewerb um den Lehrstuhl für mathematische Physik an der Universität Cagliari auf Sardinien gegen Giovanni Giorgi zu verlieren. Es ist erwähnenswert, dass sowohl Levi-Civita als auch Volterra Fermi unterstützten. Vielleicht war es gut, dass Fermi verlor, denn 1926 wurde ein weiterer Wettbewerb ausgeschrieben, diesmal für den Lehrstuhl für Theoretische Physik an der Universität Rom. Dieses Mal wurde Fermi, obwohl er für eine solche Position noch sehr jung war, von der Kommission berufen, die die außergewöhnliche Qualität seiner wissenschaftlichen Arbeit anerkennt.

In Rom begann Fermi mit dem Aufbau des bei seiner Ankunft überraschend kleinen Physikinstituts. Fermi heiratete Laura Capon am 19. Juli 1928. Sie hatten eine Tochter Nella geboren am 31. Januar 1931 und einen Sohn Giulio geboren am 16. Februar 1936. 1929 wurde er in die Accademia dei Lincei gewählt. Nun, das ist nicht ganz richtig, da Mussolini ihn ohne Wahl in die Akademie berufen hat. Sicherlich verdiente er die Ehre aus akademischen Gründen, aber man sollte nicht davon ausgehen, dass Fermi mit seiner Ernennung durch Mussolini den Faschismus unterstützte. Vielleicht ist es wahrscheinlicher, dass Mussolini das Gefühl hatte, dass er zumindest keinen politischen Gegner ernennt, weil Fermi ziemlich unpolitisch war. Die Ernennung zur Akademie verschaffte Fermi ein deutlich zusätzliches Gehalt. Seinen ersten Besuch in den Vereinigten Staaten machte er 1930, als er die University of Michigan in Ann Arbor besuchte. Er führte interessante Gespräche mit George Uhlenbeck, der aus Holland dorthin gezogen war, und Ehrenfest gesellte sich im Sommer dazu. Fermi hielt Vorlesungen über Quantentheorie.

1934 führte Fermi seine wichtigste Arbeit über die künstliche Radioaktivität durch Neutronen durch. Er hat dies veröffentlicht in Radioattività indotta dal bombardamento di neutron Ⓣ (1934) und in weiteren Aufsätzen Künstliche Radioaktivität durch Neutronenbeschuss (1934 , 1935) im Verfahren der Royal Society of London und Über die Absorption und Diffusion langsamer Neutronen (1936). Diese Arbeit führte zur Entdeckung der Kernspaltung und Experimentatoren konnten seine Ergebnisse nutzen, um neue Elemente zu schaffen. Fermi erhielt 1938 den Nobelpreis für Physik. Das Zitat besagt, dass die Auszeichnung ist:-

Ein weiteres wichtiges Papier, das 1935 von Fermi veröffentlicht wurde, war Sulla quantizzazione del gas perfetto monoatomico. In dieser Arbeit stellte er Fermi-Statistiken vor, die ein statistisches Modell des Atoms und des Kerns lieferten.

Im Sommer 1938 startete Mussolini plötzlich nach Hitler in Deutschland einen Feldzug gegen die Juden. Fermi war kein Jude, aber seine Frau war es, und obwohl seine beiden Kinder Katholiken waren, wurde die Situation der Familie unangenehm. Fermi beschloss, auf der Suche nach einer Stelle an Universitäten in den USA zu schreiben. Er tat dies unter absoluter Geheimhaltung, aus Angst, er könnte verhindert werden, wenn die Behörden von seinen Absichten erfahren würden. Er schrieb Briefe an verschiedene Universitäten und schickte sie alle in verschiedene Städte, um keinen Verdacht zu erregen. Er erhielt fünf Angebote und nahm das Angebot der Columbia University an. Die Verleihung des Nobelpreises war für die Familie eine wunderbare Gelegenheit, Italien zu verlassen und zur Verleihungszeremonie nach Stockholm zu reisen, um dann direkt in die USA zu reisen. Amüsanterweise musste Fermi eine Rechenprüfung bestehen, bevor er ein Visum für die USA erhielt. Am 2. Januar 1939 traf er mit seiner Familie in New York ein.

Fermis Arbeit an der Columbia University in Zusammenarbeit mit anderen Mitgliedern seines Teams zeigte bald mögliche Anwendungen seiner Forschung. George Pegram, Professor für Physik an der Columbia University, schrieb am 16. März 1939 an Admiral Hooper im Navy Department (siehe zum Beispiel [ 4 ] ) :-

Es dauerte eine Weile, bis die Dinge beim Uranprojekt in Gang kamen, aber am Tag vor Pearl Harbor im Dezember 1941 wurde durch Zufall die Entscheidung getroffen, größere Anstrengungen zu unternehmen. Das Projekt sollte an der University of Chicago durchgeführt werden, wobei dort verschiedene Gruppen, darunter Fermis Gruppe an der Columbia, zusammengeführt werden. Dies gefiel Fermi aus mehreren Gründen nicht besonders. Erstens war er sehr glücklich an der Columbia University, zweitens machte ihn das mehr zu einem Administrator und weniger zu einem Wissenschaftler, und drittens wurden Italiener, als die Vereinigten Staaten im Krieg mit Italien waren, als "feindliche Ausländer" eingestuft und es gab strenge Reisebeschränkungen innerhalb Amerikas auferlegt. Die Schwierigkeiten wurden jedoch überwunden und im Sommer 1942 war Fermi in Chicago. Am 2. Dezember 1942 gelang dem Team unter der Leitung von Fermi die erste kontrollierte Freisetzung von Kernenergie - es ist wohl nicht untertrieben zu sagen, dass eine neue Ära begonnen hat. 1944 wurde Fermi amerikanischer Staatsbürger und in diesem Jahr begann er, sich voll am Projekt Los Alamos zum Bau einer Bombe zu beteiligen. In Los Alamos hielt er verschiedene Kurse für die am Projekt beteiligten Wissenschaftler.

Nach Kriegsende entschied Fermi, dass er ins Universitätsleben zurückkehren wollte. 1945 nahm er das Angebot einer Professur an der University of Chicago an. In den nächsten Jahren forschte er, interessierte sich für den Ursprung der kosmischen Strahlung und arbeitete auch an der Pion-Nukleon-Wechselwirkung, um Fortschritte beim Verständnis starker Wechselwirkungen zu erzielen. Er unternahm viele Forschungsaufenthalte wie Los Alamos, das er jedes Jahr besuchte, die University of Washington (1947), die University of California in Berkeley (1948) und das Brookhaven National Laboratory (1952). Er nahm 1949 an einer Hochenergie-Physik-Konferenz in Como, Italien, teil. Dies war seine erste Reise zurück nach Europa seit seiner Abreise vor über zehn Jahren. Während dieser Reise hielt er auch Vorträge vor der Accademia dei Lincei, wobei Castelnuovo den Vorsitz führte.

Im Sommer 1954 kehrte Fermi nach Italien zurück und hielt eine Vortragsreihe in der Villa Monastero in Varenna am Comer See. Anschließend besuchte er eine Sommerschule in der Nähe von Chamonix in Frankreich. Mit Bergwanderungen und Sport versuchte er, seinem gewohnten energischen Lebensstil zu folgen. Er litt jedoch eindeutig an gesundheitlichen Problemen, die die Ärzte nicht diagnostiziert hatten. Zurück in Chicago diagnostizierten Ärzte Magenkrebs und eine Operation wurde durchgeführt. Er überlebte die Operation und kehrte nach Hause zurück. Er hatte seinen Freunden gesagt, dass er seinen Kurs über Kernphysik als seinen letzten Dienst an der Wissenschaft schreiben würde, wenn er lange genug verschont bliebe. Er hat es nur geschafft, eine unvollständige Inhaltsseite für den Kurs zu schreiben. Eugene Wigner schrieb:-


Enrico Fermi

Unter der Westtribüne der Squash-Courts der University of Chicago in Stagg Field befindet sich eine Gedenktafel. Darin heißt es: „Am 2. Dezember 1942 hat der Mensch hier die erste sich selbst erhaltende Kettenreaktion vollzogen und damit die kontrollierte Freisetzung der Kernenergie eingeleitet.“ Wie wurden die Squash-Courts der University of Chicago zum Schauplatz der ersten autarken nuklearen Kettenreaktion? Die Geschichte beginnt 1915 in Italien.

In diesem Jahr suchte in Rom ein 14-jähriger Junge, der über den Tod seines älteren Bruders trauerte, in Büchern Ablenkung. Als er den Campo de Fiori durchstreifte, stieß er auf zwei antike Bände der Elementarphysik. Unsere Welt sollte nie mehr dieselbe sein. Der Junge war Enrico Fermi, und er sollte der Mann werden, der 1942 die erste autarke nukleare Kettenreaktion an den Squash-Courts der University of Chicago durchführte.

Fermis Interesse an Physik war groß. Mit 19 trat er in die Universität von Pisa ein, wo er einigen Berichten zufolge kurz darauf begann, seine Lehrer zu unterrichten. Im zarten Alter von 25 Jahren wurde er Professor für Theoretische Physik an der Universität Rom. Im Jahr 1934 entdeckte Fermi beinahe die Kernspaltung – den Prozess, der bei der ersten Atombombe verwendet wurde –, als er Experimente zu den radioaktiven Umwandlungen durchführte, die sich ergaben, wenn verschiedene Elemente wiederholt mit Neutronen beschossen wurden. Fermi verpasste diese Gelegenheit jedoch, weil die Folie, mit der er seine Uranprobe bedeckte, zu dick war. Es blockierte die Aufzeichnung der Spaltfragmente und blieb unbemerkt. Obwohl Fermi die Spaltung nicht entdeckte, entdeckte er, dass das Hindurchleiten von Neutronen durch einen Lichtelement-Moderator wie Paraffin sie verlangsamte und wiederum ihre Wirksamkeit erhöhte. Diese Entdeckung war maßgeblich daran beteiligt, die Wärme zu erzeugen, die ein Kernreaktor zur Stromerzeugung benötigt. 1938 wurde Fermi für seine Arbeit der Nobelpreis verliehen.

Fermi reiste von Italien nach Schweden, um seine Nobelmedaille zu erhalten und kehrte nie nach Hause zurück. Italiens faschistisches und antisemitisches Klima beunruhigte ihn zunehmend. Wie viele europäische Wissenschaftler dieser Zeit verließ er Europa und ließ sich in den Vereinigten Staaten nieder, wo er eine Anstellung an der University of Chicago annahm. Andere an der Universität arbeiteten an der Atombombe. Fermis Aufgabe war es, einen Weg zu finden, die bei der Spaltung entstandene Kettenreaktion zu kontrollieren. Seine Antwort bestand darin, einen Kernreaktor zu bauen, den Fermi, dessen Englisch noch immer schlecht war, einfach "Haufen" nannte, damit er theoretisch ein neutronenabsorbierendes Material mitten in den Spaltungsprozess einbringen konnte, um seine Geschwindigkeit zu kontrollieren.

Im Dezember 1942 waren Fermi und sein Team bereit, ihren Reaktor zu testen. Aus Platzgründen wurde der „Stapel“ im Squash-Court der Universität aufgestellt. Der Test verlief nicht ohne Bedenken. Bis zu diesem Zeitpunkt basierten Fermis Vorstellungen über die Kontrolle der Spaltung ausschließlich auf Theorie, nicht auf Praxis. Wenn er sich irrte, könnte Chicago umgehauen werden. Die Prüfung begann. Zuerst wurden nur ein paar Stäbe entfernt. Allmählich zog Fermi mehr. Schließlich war es offensichtlich – Fermi und sein Team hatten eine sich selbst erhaltende Kernreaktion geschaffen – den ersten kontrollierten Energiefluss aus einer anderen Quelle als der Sonne. Eine verschlüsselte Nachricht teilte der Regierung diesen Erfolg mit: „Der italienische Seefahrer ist gerade in der neuen Welt gelandet.“


Unsere Geschichte

Argonne verfolgt seine Geburt von einer geheimen Mission – dem Manhattan-Projekt – zur Schaffung der ersten autarken Kernreaktion der Welt. Heute hat sich der anfängliche Auftrag des Labors, Atomenergie in Friedenszeiten zu finden, stark erweitert, da Forscher nach neuen Entdeckungen in den Bereichen Energie, Klima und Gesundheit suchen, die den amerikanischen Wohlstand und die Sicherheit fördern werden.

In seinem embryonalen Zustand als ​"Metallurgical Lab" konstruierte das Physikerteam, das Argonne hervorbringen sollte, Chicago Pile-1, das am 2. Dezember 1942 unter dem Stagg-Fußballfeld der University of Chicago kritisch wurde. Chicago Pile-1 war der Ort der weltweit ersten kontrollierten, sich selbst erhaltenden Kernreaktion. Da die Experimente in einer Großstadt als zu gefährlich erachtet wurden, wurden die Operationen an einen Ort in den nahe gelegenen Palos Hills verlegt und nach dem umliegenden Wald in ​"Argonne" umbenannt.

Am 1. Juli 1946 wurde das Labor offiziell als Argonne National Laboratory gechartert, um „kooperative Forschung in der Nukleonik“ durchzuführen, was es zum ersten nationalen Labor des Landes machte. Auf Ersuchen der U.S. Atomic Energy Commission – später bekannt als U.S. Department of Energy – begann Argonne mit der Entwicklung von Kernreaktoren für das friedliche Atomenergieprogramm des Landes. In den späten 1940er und frühen 1950er Jahren zog das Labor an einen größeren Standort in Lemont, Illinois, und richtete einen abgelegenen Standort in Idaho namens „Argonne-West“ ein, um weitere Nuklearforschung durchzuführen.

In schneller Folge entwarf und baute das Labor den Chicago Pile 3 , den ersten schwerwassermoderierten Reaktor der Welt, und den Experimental Breeder Reactor I, gebaut in Idaho, der eine Kette von vier Glühbirnen entzündete, um den weltweit ersten nuklear erzeugten Strom zu erzeugen 1951. Die Erkenntnisse aus den Argonne-Experimenten bildeten die Grundlage für die Konstruktionen der meisten kommerziellen Reaktoren, die derzeit weltweit zur Stromerzeugung eingesetzt werden, und fließen weiterhin in die Konstruktionen von Flüssigmetallreaktoren für zukünftige kommerzielle Kraftwerke ein.

Bei der Durchführung von geheimen Untersuchungen wurde das Labor stark gesichert, alle Mitarbeiter und Besucher brauchten Ausweise, um einen Kontrollpunkt zu passieren, viele der Gebäude wurden klassifiziert und das Labor selbst war eingezäunt und bewacht. Diese verführerische Geheimhaltung zog sowohl autorisierte – darunter König Leopold III. von Belgien und Königin Frederica von Griechenland – als auch nicht autorisierte Besucher an. Am 6. Februar 1951, kurz nach 1 Uhr morgens, entdeckten die Wachen von Argonne den Reporter Paul Harvey in der Nähe des 3,0 m hohen Zauns, dessen Mantel sich im Stacheldraht verhedderte. Bei der Durchsuchung seines Autos fanden die Wachen eine zuvor vorbereitete vierseitige Sendung, in der die Saga von seinem unbefugten Eindringen in eine klassifizierte "heiße Zone" detailliert beschrieben wurde. Er wurde wegen Verschwörung vor eine Grand Jury des Bundes gestellt, um Informationen über die nationale Sicherheit zu erhalten und an die Öffentlichkeit zu übermitteln, wurde jedoch nicht angeklagt.

Allerdings floss nicht die gesamte Nukleartechnologie in die Entwicklung von Reaktoren. Bei der Entwicklung eines Scanners für Reaktorbrennelemente im Jahr 1957 legte der Argonne-Physiker William Nelson Beck seinen eigenen Arm in den Scanner und erhielt eines der ersten Ultraschallbilder des menschlichen Körpers. Fernmanipulatoren für den Umgang mit radioaktiven Materialien legten den Grundstein für komplexere Maschinen zur Säuberung kontaminierter Bereiche, versiegelter Labors oder Höhlen. Im Jahr 1964 wurde der ​"Janus" -Reaktor eröffnet, um die Auswirkungen von Neutronenstrahlung auf biologisches Leben zu untersuchen und Richtlinien für sichere Expositionsniveaus für Arbeiter in Kraftwerken, Labors und Krankenhäusern zu erarbeiten. Wissenschaftler von Argonne leisteten Pionierarbeit bei einer Technik zur Analyse der Mondoberfläche mit Alphastrahlung, die 1967 an Bord der Surveyor 5 gestartet wurde und später Mondproben der Apollo-11-Mission analysierte.

Neben den nuklearen Arbeiten hat das Labor eine starke Präsenz in der Grundlagenforschung der Physik und Chemie erhalten und stark ausgebaut. 1955 entdeckten Chemiker der Argonne die Elemente Einsteinium und Fermium, die Elemente 99 und 100 des Periodensystems. 1962 stellten Laborchemiker die erste Verbindung des Edelgases Xenon her und eröffneten damit ein neues Feld der chemischen Bindungsforschung. 1963 entdeckten sie das hydratisierte Elektron, ein freies Elektron in einer Lösung und das kleinstmögliche Anion.

Im selben Jahr erhielt die Argonne-Forscherin Maria Goeppert Mayer für die Entdeckung des Kernschalenmodells den Nobelpreis für Physik. Diese Entdeckung gab den Wissenschaftlern einige der tiefsten Einblicke in den Charakter des Kerns und ebnete der Kernphysik in den nächsten Jahrzehnten einen neuen Weg.

Am 2. Oktober 1962 kündigte Argonne die Entwicklung von Xenontetrafluorid an, der ersten einfachen Verbindung von Xenon, einem Edelgas, das weithin als chemisch inert gilt. Die Schöpfung eröffnete eine neue Ära für das Studium chemischer Bindungen.

Auch die Hochenergiephysik machte einen Sprung nach vorn, als Argonne als Standort der 12 ausgewählt wurde. 5 GeV Zero Gradient Synchrotron, ein 1963 eröffneter Protonenbeschleuniger . Eine Blasenkammer ermöglichte es Wissenschaftlern, die Bewegungen subatomarer Teilchen zu verfolgen, während sie 1970 durch die Kammer sausten. Sie beobachteten zum ersten Mal ein fundamentales Teilchen namens Neutrino in einer Wasserstoffblasenkammer.

Unterdessen half das Labor auch bei der Konstruktion des Reaktors für das erste Atom-U-Boot der Welt, die U.S.S. Nautilus, die mehr als 513 550 Seemeilen (951 090 km) dampfte. Das nächste Kernreaktormodell war der Experimental Boiling Water Reactor, der Vorläufer vieler moderner Kernkraftwerke, und der Experimental Breeder Reactor II (EBR-II), der natriumgekühlt war und eine Brennstoffrecyclinganlage beinhaltete. EBR-II wurde später modifiziert, um andere Reaktordesigns zu testen, darunter einen schnellen Neutronenreaktor und 1982 das Integral Fast Reactor-Konzept – ein revolutionäres Design, das seinen eigenen Brennstoff aufbereitete, seinen Atommüll reduzierte und Sicherheitstests mit den gleichen Fehlern standhielt die die Katastrophen von Tschernobyl und Three Mile Island auslösten.

Argonne spezialisierte sich auf andere Bereiche und profitierte dabei von seiner Erfahrung in Physik, Chemie und Metallurgie. 1987 demonstrierte das Labor als erstes Labor erfolgreich eine bahnbrechende Technik namens Plasma-Wakefield-Beschleunigung, die Teilchen auf viel kürzere Distanzen beschleunigt als herkömmliche Teilchenbeschleuniger. Es kultivierte auch ein starkes Batterieforschungsprogramm, einschließlich der Erfindung eines revolutionären Kathodenmaterials in den 1990er Jahren, das länger hielt und mehr Energie speicherte als andere Batteriematerialien. Die Nickel-Mangan-Kobalt-Kathode ( NMC ) fand später ihren Weg in Elektrofahrzeuge von General Motors.

Nach einem großen Vorstoß des damaligen Direktors Alan Schriesheim wurde das Labor als Standort der Advanced Photon Source ausgewählt, einer großen Röntgenanlage, die 1995 fertiggestellt wurde und zum Zeitpunkt ihrer Gründung die hellsten Röntgenstrahlen der Welt produzierte Konstruktion. Das APS hat den Weg für die Erforschung von Proteinstrukturen geebnet, die zu mehreren Nobelpreisen in Chemie geführt haben, und es wurde verwendet, um alles von Batterien bis hin zu Käfern zu untersuchen.

Im Jahr 2003 gewann der Argonne-Materialwissenschaftler Alexei Abrikosov den Nobelpreis für Physik für seine Arbeiten zur Physik der kondensierten Materie, insbesondere mit Typ-II-Supraleitern, die bei der Herstellung von Elektromagneten verwendet werden, die starke Magnetfelder wie in MRT-Geräten erzeugen können.

Zu Beginn des 21. Jahrhunderts sah die Hauptmission der Argonne eine Abkehr von der Kernenergie und eine Diversifizierung in ein breiteres Spektrum von Energiearten und -speichern. Der ehemalige westliche Campus des Labors, Argonne-West, wurde 2005 zum Idaho National Laboratory.

Im nächsten Jahr, 2006, entwickelte Argonne eine weitere nationale Benutzereinrichtung, die Argonne Leadership Computing Facility (ALCF). Am ALCF haben Wissenschaftler mehrere Generationen von Supercomputern verwendet, um Modellierungs- und Simulationsexperimente von Materialien, Klima, Krankheiten und anderen Phänomenen und Substanzen durchzuführen. Zu diesen Supercomputern gehörten die 557-Teraflop-Intrepid, die 10-Petaflop-Mira, 15 . 6-Petaflop Theta und die kommende Aurora, die Argonnes erster Exascale-Supercomputer sein wird. In letzter Zeit sind künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen zu wichtigen Themen geworden, da Wissenschaftler nach neuen Wegen suchen, um die Genauigkeit und Geschwindigkeit ihrer Modelle von Systemen zu verbessern, die so klein wie Viren und so groß wie Galaxien sind.

Die ALCF war nicht die einzige Nutzereinrichtung, die Mitte der 2000er Jahre in Argonne ihren Betrieb aufnahm. Das Labor baute auch das Center for Nanoscale Materials, eines von fünf Nanoscale Science Research Centers in den USA. Die Forschung am CNM hat zur Entwicklung von allem geführt, von ultrananokristallinen Diamantfilmen für künstliche Netzhaut und Beschleuniger bis hin zu speziellen Schwämmen, die enorme Mengen an verschüttetem Öl aufsaugen können.

Im Jahr 2012 wählte das US-Energieministerium Argonne zur Leitung des Joint Center for Energy Storage Research ( JCESR ), einem DOE-Innovationszentrum in Argonne. Das Batterieprogramm von Argonne ist seit Jahrzehnten stark, hat aber von JCESR einen großen Wurf erhalten. In seiner ersten fünfjährigen Mission wurde JCESR damit beauftragt, die Kosten zu senken, die Energiedichte zu erhöhen, die Lebensdauer zu erhöhen und die Sicherheit von Elektrofahrzeug- und Netzspeicherbatterien zu erhöhen. JCESR wurde 2017 um weitere fünf Jahre verlängert, um die Erschwinglichkeit von Batterien sowohl für den Verkehr als auch für das Stromnetz zu verbessern.

Im Jahr 2020 wurde Argonne als wichtiger Akteur in den Quantenbemühungen des Landes identifiziert, als das Labor mit Q-NEXT ausgezeichnet wurde, einem primären Forschungszentrum für Quanteninformatik, das wie das JCESR ein Forschungszentrum für ein bestimmtes Thema bilden wird. Q-NEXT konzentriert sich auf die zuverlässige Steuerung, Speicherung und Übertragung von Quanteninformationen über Entfernungen, die so klein wie ein Computerchip oder so groß wie die Entfernung zwischen Chicago und San Francisco sein können. Um dieser Herausforderung zu begegnen, müssen neuartige Quantenmaterialien entwickelt und in Geräte und Systeme integriert werden, neue Klassen ultrapräziser Sensoren entwickelt und Verluste überwunden werden, die bei der Übertragung von Quanteninformationen über große Entfernungen auftreten.

In den ersten 75 Jahren seines Bestehens wurde Argonne zu einem Pionier in vielen Bereichen, von der Kernenergie über Computer bis hin zu Röntgenwissenschaften und Energiespeichern. Argonne hat ein stolzes Erbe an Entdeckungen, auf dem es heute und in Zukunft aufbaut.


Enrico Fermi

Enrico Fermi, von vielen als bezeichnet Vater oder Architekt der Atombombe, wurde am 29. September 1901 in Rom, Italien, geboren. Enricos Eltern waren Alberto und Ida de Gattis Fermi und er hatte zwei Geschwister.

Enrico war ein sehr neugieriges und kluges Kind, dessen angeborene Intelligenz es ihm ermöglichte, seine Altersgenossen in vielen Bemühungen zu übertreffen. Er hatte auch ein freundliches Auftreten und einen lustigen, schnellen Witz.

Enricos Mutter hatte einen großen Einfluss auf Enrico. Sie war eine sehr intelligente Person, die ihre Kinder ermutigte, sich bei allen Aufgaben, die sie haben, hervorzuheben. Sie war eine begabte Lehrerin und hatte daher das Talent und die Erfahrung, Enrico in Interessengebiete zu führen und ihn sanft dazu zu bringen, das zum Lernen und Erfolg erforderliche Wissen aufzunehmen.

Es wird angenommen, dass sich Enrico nach dem Tod seines geliebten Bruders Giulio, der starb, als Enrico erst 14 Jahre alt war, für Physik und andere naturwissenschaftliche Fächer interessierte viele Bücher und ermutigte ihn zum Lesen und Studieren.

Enrico war schnell von Physik total fasziniert. Er las so viele Bücher, wie er zu diesem Thema finden konnte, und entwarf und vervollständigte sogar zum Spaß eigene Experimente. Seine Eltern spürten seine Flucht vor Depressionen und ermutigten ihn ständig, mehr zu studieren und sein Interesse an Physik und anderen verwandten Wissenschaften zu erweitern.

Enricos intensives Interesse und seine harte Arbeit am Erlernen von Physik und anderen Wissenschaften zahlten sich aus, als wir ein Stipendium an der renommierten Universität Scoula Normale Superiore in Pisa, Italien, erhielten. Enricos Wissen und sein Engagement für sein Studium ermöglichten es ihm, seine Schulzeit schnell voranzutreiben. Er schloss sein Studium 1922 mit Auszeichnung ab und erhielt 1923 ein Rockefeller-Stipendium. Er erhielt auch die Gelegenheit, mehrere renommierte Wissenschaftler wie den berühmten Professor Max Born of Germany zu treffen und mit ihnen zusammenzuarbeiten.

Fermi heiratete 1928 Laura Capon aus einer hochangesehenen römisch-jüdischen Familie. Sie zogen einen Sohn, Guilio, und eine Tochter, Nella, auf. Ihre Familie war glücklich, liebevoll und nah.

Physik-Karriere blüht auf

Fermi wurde schnell ein bekannter und angesehener Physiker, der es ihm ermöglichte, seine Wissensbasis noch weiter auszubauen und seine Kenntnisse auf viele verwandte Bereiche auszudehnen. 1927 wurde er Professor für theoretische Physik an der Universität Rom, eine hoch angesehene Position.

Die unglaublichen und einzigartigen Leistungen, die Fermi in Physikstudien und Experimenten erbrachte, waren damals sowohl theoretisch als auch wissenschaftlich eine einzigartige Leistung, da die meisten wissenschaftlichen Experimente auf die eine oder andere Weise spezialisiert waren.

Fermis kritischste Arbeit begann in den frühen 1930er Jahren. Er entwickelte die Theorie des sogenannten Betazerfall. Fermi postulierte, dass neue Neutronen, die in ein Proton zerfallen, ein Elektron und ein Teilchen freisetzen, das er benannte Neutrino.

Fermi und seine Mitarbeiter untersuchten das Neutron und seine „Angehörigen“ dann intensiv, um die Auswirkungen der Verlangsamung der Neutronen und des Beschusses mit anderen Elementen zu verstehen.

Sie entdeckten, dass solche Experimente eine seltsame neue Einheit und einen seltsamen Prozess hervorbrachten, der die Tür öffnete, um zu verstehen, wie man die Atom und die Entdeckung, wie die Kernumwandlung in fast jedem Element stattfindet. Diese Arbeit führte zur Kernspaltung und zur Herstellung neuer Elemente, die nicht einmal Teil des traditionellen Periodensystems waren, das allen Wissenschaftlern bekannt ist.

Fermis Arbeit und Hingabe brachten ihm die Nobelpreis für Physik 1938. Seine Auszeichnung war „für seine Entdeckung neuer radioaktiver Elemente, die durch Neutronenstrahlung erzeugt werden, und für die Entdeckung von Kernreaktionen, die durch langsame Neutronen hervorgerufen werden”.

Umzug in die USA und Entwicklung der Atombombe

Während Fermi phänomenalen Erfolg hatte, versinkt Europa in Dunkelheit.

Das faschistische Italien unter Mussolini führte antijüdische Gesetze ein und begann, seine diktatorische Macht über das Land zu verstärken. Die Reise nach Schweden, um seinen Nobelpreis entgegenzunehmen, bot Fermi und seiner Familie eine großartige Gelegenheit, Italien zu verlassen und in die Vereinigten Staaten zu fliehen.

Fermi erhielt schnell eine Stelle als Professor für Physik an der New Yorker Columbia University. Er machte sich aggressiv an die Arbeit und entdeckte bald, dass durch die Verwendung von Uran-Neutronen, die bei der Spaltung von Uran emittiert werden, andere Uran-Atome gespalten werden und eine Kettenreaktion ausgelöst wird, die enorme Mengen an Energie freisetzt.

Die Kernspaltung wurde von Wissenschaftlern weltweit als ein mögliches Mittel erkannt, eine zerstörerische Energiequelle zu entwickeln und zu bauen, die als „Superbombe“ verwendet werden soll. Die großen Kriegsländer arbeiteten alle fieberhaft daran, eine potenzielle Bombe zu entwickeln, die ihnen helfen sollte, den derzeit laufenden Weltkrieg zu gewinnen.

Fermi wurde von der US-Regierung gebeten, bei der Entwicklung und dem Bau einer Bombe zu helfen, die möglicherweise zum Gewinn des Krieges verwendet werden könnte. Dringlichkeit war von größter Bedeutung, da bekannt war, dass Deutschland und Japan heimlich versuchten, eine Superbombe zu entwickeln, um sie gegen Amerika und ihre Verbündeten einzusetzen.

Fermi trat einem Eliteteam von Wissenschaftlern als Teil der Manhattan-Projekt. Fermi zog nach Chicago und begann an der University of Chicago mit den Plänen für den Bau dieser neuen Waffe. Er beaufsichtigte den ersten Schritt des Teams beim Entwurf und Bau eines „Atomhaufens“, einem Codewort für die Montage eines Kernreaktors.

Nach Tagen und Wochen harter Arbeit gelang dem Manhattan-Projektteam am 2. Dezember 1942 die erste selbsterhaltende Kettenreaktion der Geschichte, die die kontrollierte Freisetzung von Kernenergie ermöglichte.

Die Entwicklung der ersten Atombombe der Welt wurde von Fermi und seinem Team mit fieberhaftem Tempo vorangetrieben. Schließlich endete am 16. Juli 1945 das historische Manhattan-Projekt mit der erfolgreichen Explosion der ersten Atombombe im militärischen Testgebiet bei Alamogordo, New Mexico.

Die erfolgreiche Entwicklung der Atombombe ermöglichte es den Vereinigten Staaten, den verheerenden Krieg mit Japan endgültig und überzeugend zu beenden, indem sie die Atombombe auf die japanischen Städte Hiroshima und Nagasaki abwarfen. Mit Zehntausenden von Japanern, die durch die Bombenanschläge getötet und verletzt wurden, stimmte Japan der bedingungslosen Kapitulation zu.

Abschlussjahre und besondere Ehrungen

Nach dem Krieg trat Fermi der Fakultät der University of Chicago bei und setzte seine Arbeit mit Atomen fort, wobei er sich auf die Teilchen konzentrierte, die im Atomkern existieren. Er leitete und leitete ein Team an der Universität, das die Synchrozyklotron damals der mächtigste Atomsmasher der Welt.

Während dieser Zeit gründete die University of Chicago das Institute for Nuclear Studies, um Fermi und seine Wissenschaftlerkollegen zu ehren und das allgemeine Engagement der Universität und der brillanten Wissenschaftler für das friedliche Studium und die Weiterentwicklung der Kernenergie fortzusetzen. Dieses Institut heißt jetzt Das Institut Enrico Fermi.

Fermi gilt als einer der brillantesten Wissenschaftler der Geschichte, insbesondere auf dem Gebiet der Hochenergie- und Kernphysik. 1969 baute die US-Atomenergiekommission ein neues Labor in einem Vorort von Chicago. Zu Ehren von Fermi wurde/wird das Labor das Fermi Nationales Beschleunigerlabor. Es ist auch bekannt als FermiLab.

Enrico Fermi, Nobelpreisträger und Architekt des Atomzeitalters, starb am 28. November 1954 im Alter von 53 Jahren. Er litt an unheilbarem Magenkrebs und verbrachte die restlichen Monate vor seinem Tod in seinem Haus in Chicago. Die wissenschaftliche Gemeinschaft und die Nation betrauerten den Tod dieses historischen Mannes.


Enrico Fermi

Enrico Fermi (1901-1954) war ein italienischer Physiker und erhielt 1938 den Nobelpreis für Physik.

1942 zog Fermi ins Chicago Met Lab, wo er einen experimentellen Reaktorstapel unter dem Stagg Field an der University of Chicago baute. Die Bauarbeiten waren am 1. Dezember abgeschlossen und der Reaktor wurde am nächsten Tag kritisch. Im August 1944 ging Fermi als stellvertretender Direktor und wichtiger Berater nach Los Alamos.

Am Standort Hanford baute Fermi 1944 die erste Uranschnecke in den „B“-Pfahlreaktor ein, wie er es zwei Jahre zuvor für den ersten Stapel im CP-1-Reaktor getan hatte. Während des Reaktortests „B“ leitete Fermi den Betrieb. Seine akribischen Berechnungen, die auf einem Rechenschieber durchgeführt wurden, ermittelten, wie viel Uran den Reaktormessungen hinzugefügt werden musste, und bestätigten, dass seine Berechnungen erstaunlich genau waren.

Die Inbetriebnahme scheiterte jedoch, als sich der Reaktor von selbst abschaltete. John Wheeler stellte die Hypothese auf, dass sich während der Spaltung eine unbekannte Substanz bildet und die zur Aufrechterhaltung der Reaktion erforderlichen Neutronen absorbiert. Fermi stimmte Wheelers Erklärung sofort zu und begann mit ihm zusammenzuarbeiten, um das unbekannte Gift zu finden. Durch den Vergleich der Halbwertszeit verschiedener radioaktiver Gase mit der Zeit, in der der Reaktor ausfiel, konnten Wheeler und Fermi feststellen, dass die Problemsubstanz Xenon-135 war.

In Los Alamos war Fermi stellvertretender Direktor des Labors. Nach dem Trinity-Test bemerkte Fermi: „Mein erster Eindruck von der Explosion war der sehr intensive Lichtblitz und ein Hitzegefühl an den exponierten Körperteilen. Obwohl ich nicht direkt auf das Objekt blickte, hatte ich den vollen Eindruck, dass die Landschaft plötzlich heller wurde als bei Tageslicht.“

Als forschender Wissenschaftler nutzte Fermi die Gelegenheit, ein eigenes Experiment durchzuführen. Gerade als die Explosion einschlug, ließ er mehrere Zettel fallen. Nachdem Fermi ihre Verdrängung gemessen und eine schnelle mentale Berechnung angestellt hatte, erklärte er: „Das entspricht der Explosion, die von zehntausend Tonnen TNT erzeugt wird.“

Fermi beriet den Interimsausschuss bei der Zielauswahl und empfahl, die Bomben ohne Vorwarnung gegen ein industrielles Ziel einzusetzen.

1944 wurde Fermi amerikanischer Staatsbürger und nahm am Ende des Krieges eine Professur am Institute for Nuclear Studies der University of Chicago an, eine Position, die er bis zu seinem frühen Tod innehatte. Dort wandte er sich der Hochenergiephysik zu und leitete Untersuchungen zur Pion-Nukleon-Wechselwirkung. Er war auch Mitglied des Allgemeinen Beratungsausschusses der Atomenergiekommission.

Der Enrico Fermi Award, eine renommierte Wissenschafts- und Technologieauszeichnung der US-Regierung, trägt seinen Namen.

Wissenschaftliche Beiträge

1938 erhielt Fermi den Nobelpreis für Physik "für seine Demonstrationen der Existenz neuer radioaktiver Elemente, die durch Neutronenbestrahlung erzeugt wurden, und für seine damit verbundene Entdeckung von Kernreaktionen, die durch langsame Neutronen hervorgerufen werden". Seine Forschungen zum Beschuss von Elementen zur Herstellung spaltbarer Isotope waren entscheidend für den Erfolg des Manhattan-Projekts.

Weitere Informationen über Fermis wissenschaftliche Forschung und Leistungen finden Sie auf der Nobelpreis-Website.


Institutionen

Wichtige Positionen

Stellvertretender Direktor, Manhattan-Projekt.

Leiter, Physikgruppe und Direktor, Argonne Branch, Chicago Metallurgical Laboratory und stellvertretender Direktor, Los Alamos Laboratory.

Rijksuniversiteit te Leiden

Vereinigte Staaten. Amt für wissenschaftliche Forschung und Entwicklung. Metallurgisches Labor

Leiter, Physikgruppe und Direktor, Argonne Branch, Manhattan Project.

Dozent für Mathematische Physik und Mechanik.

Dozent für Physik und Professor für Theoretische Physik.

Universität von Chicago. Institut für Nuklearkunde

Berufliche Aktivitäten und Zugehörigkeiten

US-Atomenergiekommission

Mitglied, Allgemeiner Beirat.

Promotion in Physik (1922).

Stipendiat des italienischen Ministeriums für öffentliches Unterrichten.


Inhalt

Fermi war nicht der Erste, der diese Frage stellte. Eine frühere implizite Erwähnung stammt von Konstantin Tsiolkovsky in einem unveröffentlichten Manuskript aus dem Jahr 1933. [14] Er stellte fest, dass „Menschen die Anwesenheit intelligenter Wesen auf den Planeten des Universums leugnen“, weil „(i) wenn solche Wesen existieren, sie die Erde besucht hätten, und (ii) wenn solche Zivilisationen existierten, dann hätten sie uns ein Zeichen ihrer Existenz gegeben." Dies war kein Paradox für andere, die dies so verstanden, dass es keine ETs gibt. Aber es war eine für ihn, da er an außerirdisches Leben und die Möglichkeit der Raumfahrt glaubte. Daher schlug er die sogenannte Zoo-Hypothese vor und spekulierte, dass die Menschheit noch nicht bereit ist, dass höhere Wesen uns kontaktieren. [15] Dass Tsiolkovsky selbst möglicherweise nicht der Erste war, der das Paradoxon entdeckte, wird durch seine oben erwähnte Bezugnahme auf die Gründe anderer Menschen für die Leugnung der Existenz außerirdischer Zivilisationen nahegelegt.

1975 veröffentlichte Michael H. Hart als einer der ersten eine detaillierte Untersuchung des Paradoxons. [8] [16] : 27–28 [17] : 6 Er argumentierte, dass, wenn intelligente Außerirdische existieren und in der Lage sind, ins All zu reisen, die Galaxie in einer viel kürzeren Zeit als im Erdzeitalter besiedelt worden sein könnte . Es gibt jedoch keine beobachtbaren Beweise dafür, dass sie hier waren, was Hart "Fakt A" nannte. [17] : 6

Andere Namen, die eng mit Fermis Frage ("Wo sind sie?") verwandt sind, sind das Große Schweigen, [18] [19] [20] [21] und Silentium-Universi [21] (lateinisch für "Stille des Universums"), obwohl diese sich nur auf einen Teil des Fermi-Paradoxons beziehen, dass die Menschen keine Beweise für andere Zivilisationen sehen.

Ursprüngliche Unterhaltung(en) Bearbeiten

Im Sommer 1950 führten Fermi und seine Mitarbeiter Emil Konopinski, Edward Teller und Herbert York im Los Alamos National Laboratory in New Mexico ein oder mehrere zwanglose Mittagsgespräche. [12] [22]

Herb York erinnert sich nicht an ein früheres Gespräch, obwohl er sagt, dass es Sinn macht, wenn man bedenkt, wie alle drei später auf Fermis Ausbruch reagierten. Teller erinnert sich an sieben oder acht davon am Tisch, er erinnert sich also vielleicht an ein anderes vorheriges Gespräch. [12] [Anmerkung 1] [Anmerkung 2]

In einer Version diskutierten die drei Männer eine Flut neuer UFO-Berichte, während sie zum Mittagessen gingen. Konopinski erinnerte sich daran, einen Zeitschriften-Cartoon erwähnt zu haben, der zeigt, wie Außerirdische Mülleimer in New York City stehlen, [23] und wie er Jahre später schrieb: "Amüsanter war Fermis Kommentar, dass es eine sehr vernünftige Theorie sei, da sie für zwei verschiedene Phänomene verantwortlich ist." [12] [Anmerkung 3]

Teller erinnerte sich, dass Fermi ihn fragte: „Edward, was meinst du? Teller sagte: „10 – 6“ (eins zu einer Million). Fermi sagte: "Das ist viel zu gering. Die Wahrscheinlichkeit liegt eher bei zehn Prozent" (was Teller 1984 schrieb, war "die bekannte Zahl für ein Fermi-Wunder"). [12]

Beim Mittagessen rief Fermi plötzlich aus: "Wo sind sie?" (Erinnerung des Erzählers) oder "Fragen Sie sich nie, wo alle sind?" (Yorks Erinnerung) oder "Aber wo sind alle?" (Konopinskis Erinnerung). [12]

Teller schrieb: "Das Ergebnis seiner Frage war allgemeines Gelächter wegen der seltsamen Tatsache, dass, obwohl Fermis Frage aus dem klaren Blau kam, jeder am Tisch sofort zu verstehen schien, dass er über außerirdisches Leben sprach." [12] York schrieb: "Irgendwie wussten wir alle, dass er Außerirdische meinte." [Anmerkung 4] Emil Konopinski betonte jedoch nicht, dass er sofort wusste, dass Fermi sich auf mögliche Außerirdische bezog, sondern nur schrieb: "Es war seine Art, es auszudrücken, die uns zum Lachen brachte." [12]

In Bezug auf die Fortsetzung des Gesprächs schrieb York 1984, dass Fermi "eine Reihe von Berechnungen über die Wahrscheinlichkeit erdähnlicher Planeten, die Lebenswahrscheinlichkeit einer Erde, die Wahrscheinlichkeit von Menschenleben, den wahrscheinlichen Anstieg und die Dauer von hohen Technik usw. Er schloss auf der Grundlage solcher Berechnungen, dass wir schon längst und viele Male hätten besucht werden müssen.“ [12]

Teller erinnert sich, dass aus diesem Gespräch nicht viel herausgekommen ist, "außer vielleicht einer Aussage, dass die Entfernungen zum nächsten Aufenthaltsort von Lebewesen sehr groß sein können und dass wir, was unsere Galaxie betrifft, tatsächlich irgendwo in den Knüppeln leben, weit" aus dem Ballungsraum des galaktischen Zentrums entfernt." [12]

Fermi starb 1954 an Krebs. In Briefen an die drei überlebenden Männer, Jahrzehnte später, 1984, konnte Dr. Eric Jones aus Los Alamos jedoch das ursprüngliche Gespräch teilweise wieder zusammensetzen. Er teilte jedem der Männer mit, dass er eine einigermaßen genaue Version oder Zusammensetzung in den schriftlichen Bericht aufnehmen wolle, den er für eine zuvor abgehaltene Konferenz mit dem Titel "Interstellar Migration and the Human Experience" zusammenstelle. [12] [24]

Jones schickte zuerst einen Brief an Edward Teller, der einen Bericht aus zweiter Hand von Hans Mark enthielt. Teller antwortete, und dann schickte Jones Tellers Brief an Herbert York. York antwortete, und schließlich schickte Jones sowohl Tellers als auch Yorks Briefe an Emil Konopinski, der ebenfalls antwortete. Darüber hinaus konnte Konopinski später einen Cartoon identifizieren, den Jones als den Gesprächspartner fand, und damit helfen, den Zeitraum auf den Sommer 1950 zu fixieren. [12]

Das Fermi-Paradoxon ist ein Konflikt zwischen dem Argument, dass Ausmaß und Wahrscheinlichkeit dafür zu sprechen scheinen, dass intelligentes Leben im Universum verbreitet ist, und dem völligen Fehlen von Beweisen dafür, dass intelligentes Leben jemals irgendwo anders als auf der Erde entstanden ist.

Der erste Aspekt des Fermi-Paradoxons ist eine Funktion des Ausmaßes bzw. der großen Zahl: Es gibt geschätzte 200–400 Milliarden Sterne in der Milchstraße [25] (2–4 × 10 11 ) und 70 Sextillionen (7 × 10 .). 22 ) im beobachtbaren Universum. [26] Selbst wenn intelligentes Leben nur auf einem winzigen Prozentsatz von Planeten um diese Sterne herum vorkommt, könnte es immer noch eine große Anzahl von existierenden Zivilisationen geben, und wenn der Prozentsatz hoch genug wäre, würde es eine signifikante Anzahl von existierenden Zivilisationen in der Milchstraße hervorbringen . Dies setzt das Mittelmäßigkeitsprinzip voraus, wonach die Erde ein typischer Planet ist.

Der zweite Aspekt des Fermi-Paradoxons ist das Argument der Wahrscheinlichkeit: Angesichts der Fähigkeit des intelligenten Lebens, Knappheit zu überwinden, und seiner Tendenz, neue Lebensräume zu besiedeln, scheint es möglich, dass zumindest einige Zivilisationen technologisch fortgeschritten sind, neue Ressourcen im Weltraum suchen und kolonisieren ihr eigenes Sternensystem und anschließend umliegende Sternensysteme. Da es nach 13,8 Milliarden Jahren der Geschichte des Universums keine signifikanten Beweise für anderes intelligentes Leben auf der Erde oder anderswo im bekannten Universum gibt, gibt es einen Konflikt, der einer Lösung bedarf. Einige Beispiele für mögliche Lösungen sind, dass intelligentes Leben seltener ist als angenommen, dass Annahmen über die allgemeine Entwicklung oder das Verhalten intelligenter Arten fehlerhaft sind oder, radikaler, dass das derzeitige wissenschaftliche Verständnis der Natur des Universums selbst ziemlich unvollständig ist.

Das Fermi-Paradoxon kann auf zwei Arten gestellt werden. [Anmerkung 5] Die erste lautet: "Warum werden hier auf der Erde oder im Sonnensystem keine Außerirdischen oder ihre Artefakte gefunden?". Wenn interstellare Reisen möglich sind, selbst die "langsamen" Reisen, die fast in Reichweite der Erdtechnologie liegen, dann würde es nur 5 bis 50 Millionen Jahre dauern, um die Galaxie zu kolonisieren. [27] Dies ist im geologischen Maßstab relativ kurz, geschweige denn im kosmologischen Maßstab. Da es viele Sterne gibt, die älter als die Sonne sind und sich intelligentes Leben anderswo früher entwickelt haben könnte, stellt sich die Frage, warum die Galaxie nicht bereits kolonisiert wurde. Selbst wenn eine Kolonisierung für alle außerirdischen Zivilisationen unpraktisch oder unerwünscht ist, könnte eine groß angelegte Erforschung der Galaxie durch Sonden möglich sein. Diese könnten nachweisbare Artefakte im Sonnensystem hinterlassen, wie alte Sonden oder Hinweise auf Bergbauaktivitäten, aber keines davon wurde beobachtet.

Die zweite Form der Frage lautet: "Warum sehen wir anderswo im Universum keine Anzeichen von Intelligenz?". Diese Version geht nicht von interstellaren Reisen aus, sondern umfasst auch andere Galaxien. Bei weit entfernten Galaxien können die Reisezeiten den Mangel an außerirdischen Besuchen auf der Erde erklären, aber eine ausreichend fortgeschrittene Zivilisation könnte möglicherweise über einen erheblichen Bruchteil der Größe des beobachtbaren Universums beobachtbar sein. [28] Auch wenn solche Zivilisationen selten sind, deutet das Skalenargument darauf hin, dass sie irgendwann in der Geschichte des Universums existieren sollten Herkunft liegen im Bereich der menschlichen Beobachtung. Es ist nicht bekannt, ob das Paradox für die Milchstraße oder das Universum insgesamt stärker ist. [29]

Drake-Gleichung Bearbeiten

Die Theorien und Prinzipien der Drake-Gleichung sind eng mit dem Fermi-Paradox verbunden. [30] Die Gleichung wurde 1961 von Frank Drake formuliert, um ein systematisches Mittel zur Bewertung der zahlreichen Wahrscheinlichkeiten zu finden, die an der Existenz außerirdischen Lebens beteiligt sind. Die Gleichung wird wie folgt dargestellt:

Die Drake-Gleichung wurde sowohl von Optimisten als auch von Pessimisten verwendet, mit sehr unterschiedlichen Ergebnissen. Das erste wissenschaftliche Treffen zur Suche nach außerirdischer Intelligenz (SETI), an dem 10 Teilnehmer teilnahmen, darunter Frank Drake und Carl Sagan, spekulierte, dass die Zahl der Zivilisationen in der Milchstraße ungefähr zwischen 1.000 und 100.000.000 lag. [32] Umgekehrt verwendeten Frank Tipler und John D. Barrow pessimistische Zahlen und spekulierten, dass die durchschnittliche Anzahl von Zivilisationen in einer Galaxie viel weniger als eins beträgt. [33] Fast alle Argumente, die die Drake-Gleichung betreffen, leiden unter dem Overconfidence-Effekt, einem häufigen Fehler probabilistischer Überlegungen zu Ereignissen mit geringer Wahrscheinlichkeit, indem bestimmte Zahlen für Wahrscheinlichkeiten von Ereignissen geschätzt werden, deren Mechanismus noch nicht verstanden ist, wie die Wahrscheinlichkeit der Abiogenese bei ein erdähnlicher Planet, dessen aktuelle Wahrscheinlichkeitsschätzungen über viele hundert Größenordnungen variieren. Eine Analyse, die einen Teil der Unsicherheit berücksichtigt, die mit diesem Unverständnis verbunden ist, wurde von Anders Sandberg, Eric Drexler und Toby Ord [34] durchgeführt und schlägt „eine wesentliche ex ante Wahrscheinlichkeit, dass es in unserem beobachtbaren Universum kein anderes intelligentes Leben gibt".

Tolle Filterbearbeitung

Der Große Filter im Kontext des Fermi-Paradoxons ist alles, was "tote Materie" daran hindert, mit der Zeit zu expandierendem, dauerhaftem Leben gemäß der Kardashev-Skala zu führen. [35] [13] Das am häufigsten angenommene Ereignis mit geringer Wahrscheinlichkeit ist die Abiogenese: ein allmählicher Prozess zunehmender Komplexität der ersten selbstreplizierenden Moleküle durch einen zufällig auftretenden chemischen Prozess. Andere vorgeschlagene großartige Filter sind die Entstehung eukaryontischer Zellen [Anm. 6] oder der Meiose oder einige der Schritte, die bei der Evolution eines Gehirns mit der Fähigkeit zu komplexen logischen Schlussfolgerungen beteiligt sind. [36]

Die Astrobiologen Dirk Schulze-Makuch und William Bains, die die Geschichte des Lebens auf der Erde, einschließlich der konvergenten Evolution, untersuchten, kamen zu dem Schluss, dass auf jedem erdähnlichen Planeten Übergänge wie die sauerstoffhaltige Photosynthese, die eukaryotische Zelle, die Vielzelligkeit und die Werkzeugnutzung wahrscheinlich vorkommen genügend Zeit gegeben. Sie argumentieren, dass der Große Filter die Abiogenese, der Aufstieg der technologischen Intelligenz auf menschlicher Ebene oder die Unfähigkeit, andere Welten aufgrund von Selbstzerstörung oder Ressourcenmangel zu besiedeln, sein könnte. [37]

Es gibt zwei Teile des Fermi-Paradoxons, die sich auf empirische Beweise stützen – dass es viele potenziell bewohnbare Planeten gibt und dass Menschen keine Anzeichen für Leben sehen. Der erste Punkt, dass viele geeignete Planeten existieren, war zu Fermis Zeit eine Annahme, wird aber jetzt durch die Entdeckung gestützt, dass Exoplaneten häufig vorkommen. Aktuelle Modelle sagen Milliarden von bewohnbaren Welten in der Milchstraße voraus. [38]

Der zweite Teil des Paradoxons, dass der Mensch keine Hinweise auf außerirdisches Leben sieht, ist ebenfalls ein aktives Feld der wissenschaftlichen Forschung. Dies umfasst sowohl Bemühungen, einen Hinweis auf Leben zu finden, [39] als auch Bemühungen, die speziell darauf ausgerichtet sind, intelligentes Leben zu finden. Diese Durchsuchungen wurden seit 1960 durchgeführt, und mehrere sind im Gange. [Anmerkung 7]

Obwohl Astronomen normalerweise nicht nach Außerirdischen suchen, haben sie Phänomene beobachtet, die sie nicht sofort erklären könnten, ohne eine intelligente Zivilisation als Quelle zu postulieren. Zum Beispiel wurden Pulsare, als sie 1967 zum ersten Mal entdeckt wurden, wegen der präzisen Wiederholung ihrer Pulse kleine grüne Männer (LGM) genannt. [40] In allen Fällen wurden für solche Beobachtungen Erklärungen gefunden, die kein intelligentes Leben erfordern, [Anm. 8] ​​aber die Möglichkeit der Entdeckung bleibt bestehen. [41] Vorgeschlagene Beispiele sind der Asteroidenabbau, der das Aussehen von Trümmerscheiben um Sterne herum verändern würde, [42] oder Spektrallinien aus der Entsorgung nuklearer Abfälle in Sternen. [43]

Elektromagnetische Emissionen Bearbeiten

Die Radiotechnologie und die Fähigkeit, ein Radioteleskop zu bauen, werden als natürlicher Fortschritt für technologische Spezies angesehen [44] und theoretisch Effekte erzeugen, die über interstellare Entfernungen nachgewiesen werden könnten. Die sorgfältige Suche nach nicht-natürlichen Radioemissionen aus dem Weltraum kann zur Entdeckung außerirdischer Zivilisationen führen. Empfindliche außerirdische Beobachter des Sonnensystems würden beispielsweise aufgrund der Fernseh- und Telekommunikationsübertragungen der Erde ungewöhnlich intensive Radiowellen für einen G2-Stern bemerken. In Ermangelung einer offensichtlichen natürlichen Ursache könnten außerirdische Beobachter auf die Existenz einer terrestrischen Zivilisation schließen. Solche Signale könnten entweder "zufällige" Nebenprodukte einer Zivilisation oder bewusste Kommunikationsversuche sein, wie die Arecibo-Botschaft. Es ist unklar, ob "Leckage" im Gegensatz zu einem absichtlichen Leuchtfeuer von einer außerirdischen Zivilisation entdeckt werden könnte. Die empfindlichsten Radioteleskope der Erde, Stand 2019 [Update] , wären nicht einmal in einem Bruchteil eines Lichtjahres in der Lage, ungerichtete Funksignale zu erkennen, [45] aber andere Zivilisationen könnten theoretisch über eine viel bessere Ausrüstung verfügen. [46]

Eine Reihe von Astronomen und Observatorien haben versucht und versuchen, solche Beweise zu finden, hauptsächlich durch die SETI-Organisation. Mehrere Jahrzehnte der SETI-Analyse haben keine ungewöhnlich hellen oder sich bedeutungsvoll wiederholenden Funkemissionen ergeben. [47]

Direkte Planetenbeobachtung Bearbeiten

Die Erkennung und Klassifizierung von Exoplaneten ist eine sehr aktive Unterdisziplin in der Astronomie, und der erste möglicherweise terrestrische Planet, der in der bewohnbaren Zone eines Sterns entdeckt wurde, wurde 2007 entdeckt wie die Kepler- und TESS-Missionen) beginnen, erdgroße Planeten zu entdecken und zu charakterisieren und festzustellen, ob sie sich innerhalb der bewohnbaren Zonen ihrer Sterne befinden. Solche Beobachtungsverfeinerungen können es ermöglichen, besser abzuschätzen, wie häufig potenziell bewohnbare Welten sind. [49]

Vermutungen über interstellare Sonden Bearbeiten

Selbstreplizierende Sonden könnten in nur einer Million Jahren eine Galaxie von der Größe der Milchstraße erschöpfend erforschen. [8] Wenn auch nur eine einzige Zivilisation in der Milchstraße dies versuchen würde, könnten sich solche Sonden über die gesamte Galaxie ausbreiten. Eine weitere Spekulation über den Kontakt mit einer außerirdischen Sonde – eine, die versuchen würde, Menschen zu finden – ist eine außerirdische Bracewell-Sonde. Ein solches hypothetisches Gerät wäre eine autonome Raumsonde, deren Zweck es ist, außerirdische Zivilisationen aufzuspüren und mit ihnen zu kommunizieren (im Gegensatz zu von Neumann-Sonden, die normalerweise als rein explorativ beschrieben werden). Diese wurden als Alternative zu einem langsamen Dialog zwischen weit entfernten Nachbarn vorgeschlagen. Anstatt mit den langen Verzögerungen zu kämpfen, die ein Funkdialog erleiden würde, würde eine Sonde, die eine künstliche Intelligenz beherbergt, eine außerirdische Zivilisation aufsuchen, um eine Nahkommunikation mit der entdeckten Zivilisation durchzuführen. Die Ergebnisse einer solchen Sonde müssten noch mit Lichtgeschwindigkeit an die Heimatzivilisation übermittelt werden, aber ein Dialog zur Informationsbeschaffung könnte in Echtzeit geführt werden. [50]

Die direkte Erforschung des Sonnensystems hat keine Hinweise auf einen Besuch von Außerirdischen oder ihren Sonden ergeben. Eine detaillierte Erforschung von Gebieten des Sonnensystems, in denen es reichlich Ressourcen geben würde, könnte noch Beweise für die Erforschung durch Außerirdische liefern, [51] [52] obwohl das gesamte Sonnensystem riesig und schwer zu untersuchen ist. Versuche, hypothetische Bracewell-Sonden in der Nähe der Erde zu signalisieren, anzuziehen oder zu aktivieren, waren nicht erfolgreich. [53]

Sucht nach stellaren Artefakten Bearbeiten

Im Jahr 1959 beobachtete Freeman Dyson, dass jede sich entwickelnde menschliche Zivilisation ihren Energieverbrauch ständig erhöht, und er vermutete, dass eine Zivilisation versuchen könnte, einen großen Teil der von einem Stern produzierten Energie zu nutzen. Er schlug vor, dass eine Dyson-Kugel ein mögliches Mittel sein könnte: eine Hülle oder Wolke von Objekten, die einen Stern umschließen, um so viel Strahlungsenergie wie möglich zu absorbieren und zu nutzen. Solch eine astrotechnische Meisterleistung würde das beobachtete Spektrum des beteiligten Sterns drastisch verändern und es zumindest teilweise von den normalen Emissionslinien einer natürlichen Sternatmosphäre zu denen der Schwarzkörperstrahlung ändern, wahrscheinlich mit einem Peak im Infraroten. Dyson spekulierte, dass fortgeschrittene außerirdische Zivilisationen entdeckt werden könnten, indem man die Spektren von Sternen untersucht und nach einem solchen veränderten Spektrum sucht. [54] [55] [56]

Es gab einige Versuche, Beweise für die Existenz von Dyson-Kugeln zu finden, die die Spektren ihrer Kernsterne verändern würden. [57] Die direkte Beobachtung von Tausenden von Galaxien hat keine expliziten Hinweise auf künstliche Konstruktionen oder Modifikationen ergeben. [55] [56] [58] [59] Im Oktober 2015 gab es einige Spekulationen, dass eine vom Kepler-Weltraumteleskop beobachtete Abschwächung des Lichts des Sterns KIC 8462852 auf die Konstruktion der Dyson-Kugel zurückzuführen sein könnte. [60] [61] Beobachtungen im Jahr 2018 ergaben jedoch, dass das Ausmaß des Dimmens durch die Frequenz des Lichts variierte und auf Staub und nicht auf ein undurchsichtiges Objekt wie eine Dyson-Kugel als Ursache für das Dimmen zeigte. [62] [63]

Seltenheit des intelligenten Lebens Bearbeiten

Außerirdisches Leben ist selten oder nicht vorhanden Bearbeiten

Diejenigen, die denken, dass intelligentes außerirdisches Leben (fast) unmöglich ist, argumentieren, dass die Bedingungen für die Evolution des Lebens – oder zumindest die Evolution der biologischen Komplexität – selten oder sogar einzigartig auf der Erde sind. Unter dieser Annahme, die als Seltene-Erden-Hypothese bezeichnet wird, eine Ablehnung des Mittelmäßigkeitsprinzips, gilt komplexes vielzelliges Leben als äußerst ungewöhnlich. [64]

Die Hypothese der Seltenen Erden argumentiert, dass die Evolution der biologischen Komplexität eine Vielzahl zufälliger Umstände erfordert, wie etwa eine galaktische bewohnbare Zone, ein Stern und ein Planet(e) mit den erforderlichen Bedingungen, wie etwa eine ausreichende kontinuierliche bewohnbare Zone, der Vorteil von a riesige Wächter wie Jupiter und ein großer Mond, Bedingungen, die erforderlich sind, um sicherzustellen, dass der Planet eine Magnetosphäre und Plattentektonik hat, die Chemie der Lithosphäre, Atmosphäre und Ozeane, die Rolle von "Evolutionspumpen" wie massive Vereisung und seltene Bolide-Einschläge. Und vielleicht am wichtigsten ist, dass das fortgeschrittene Leben alles braucht, was zum Übergang von (einigen) prokaryontischen Zellen in eukaryontische Zellen, zur sexuellen Fortpflanzung und zur kambrischen Explosion geführt hat.

In seinem Buch Wundervolles Leben (1989), schlug Stephen Jay Gould vor, dass sich Menschen höchstwahrscheinlich nie entwickelt hätten, wenn das "Band des Lebens" auf die Zeit der kambrischen Explosion zurückgespult und ein oder zwei Optimierungen vorgenommen worden wären. Andere Denker wie Fontana, Buss und Kauffman haben über die selbstorganisierenden Eigenschaften des Lebens geschrieben. [65]

Außerirdische Intelligenz ist selten oder nicht vorhanden Bearbeiten

Es ist möglich, dass, selbst wenn komplexes Leben verbreitet ist, Intelligenz (und folglich Zivilisationen) dies nicht ist. [36] Während es Fernerkundungstechniken gibt, die vielleicht lebenserhaltende Planeten entdecken könnten, ohne sich auf die Zeichen der Technologie zu verlassen, [66] [67] kann keine von ihnen sagen, ob entdecktes Leben intelligent ist. Dies wird manchmal als "Algen vs. Alumnae"-Problem bezeichnet. [68]

Charles Lineweaver stellt fest, dass bei der Betrachtung eines extremen Merkmals bei einem Tier Zwischenstadien nicht unbedingt zu "unvermeidlichen" Ergebnissen führen. Zum Beispiel sind große Gehirne nicht „unvermeidlicher“ oder konvergenter als die langen Nasen von Tieren wie Erdferkeln und Elefanten. Menschen, Affen, Wale, Delfine, Tintenfische und Tintenfische gehören zu der kleinen Gruppe definitiver oder wahrscheinlicher Intelligenz auf der Erde. Und wie er betont, "hatten Delfine

20 Millionen Jahre, um ein Radioteleskop zu bauen, und haben es nicht getan." [36]

Periodisches Aussterben durch Naturereignisse Bearbeiten

Neues Leben könnte aufgrund von außer Kontrolle geratener Erwärmung oder Abkühlung auf ihren jungen Planeten normalerweise aussterben. [69] Auf der Erde gab es zahlreiche große Aussterbeereignisse, die die Mehrheit der lebenden komplexen Arten zerstörten, als das Aussterben der nicht-vogelartigen Dinosaurier das bekannteste Beispiel ist. Es wird angenommen, dass diese durch Ereignisse wie den Einschlag eines großen Meteoriten, massive Vulkanausbrüche oder astronomische Ereignisse wie Gammastrahlenausbrüche verursacht wurden. [70] Es kann sein, dass solche Aussterbeereignisse im gesamten Universum verbreitet sind und periodisch intelligentes Leben oder zumindest seine Zivilisationen zerstören, bevor die Spezies die Technologie entwickeln kann, um mit anderen intelligenten Spezies zu kommunizieren. [71]

Evolutionäre Erklärungen Bearbeiten

Intelligente außerirdische Spezies haben keine fortschrittlichen Technologien entwickelt Bearbeiten

Es kann sein, dass außerirdische Spezies mit Intelligenz zwar existieren, aber primitiv sind oder nicht den technologischen Fortschritt erreicht haben, der für die Kommunikation erforderlich ist. Zusammen mit nicht-intelligentem Leben wären solche Zivilisationen auch sehr schwer zu entdecken, [68] ohne einen Besuch durch eine Sonde, eine Reise, die mit der aktuellen Technologie Hunderttausende von Jahren dauern würde. [72]

Die Tatsache, dass in der Geschichte des Lebens auf der Erde nur eine Spezies eine Zivilisation entwickelt hat, die zur Raumfahrt und zur Funktechnologie fähig ist, lässt für Skeptiker die Vorstellung glaubhafter werden, dass technologisch fortgeschrittene Zivilisationen im Universum selten sind. [73]

Eine weitere Hypothese in dieser Kategorie ist die „Wasserwelt-Hypothese“. Laut David Brin: „Es stellt sich heraus, dass unsere Erde den äußersten inneren Rand der kontinuierlich bewohnbaren – oder ‚Goldlöckchen‘ – Zone entlangläuft. Und die Erde kann anormal sein. Es kann sein, dass wir, weil wir unserer Sonne so nahe sind, haben eine ungewöhnlich sauerstoffreiche Atmosphäre, und wir haben ungewöhnlich wenig Ozean für eine Wasserwelt. Mit anderen Worten, 32 Prozent der Kontinentalmasse können unter Wasserwelten hoch sein.“ [74] Brin fährt fort: „In diesem Fall ist die Evolution der Kreaturen wie wir, mit Händen und Feuer und all dem, mag in der Galaxis selten sein. In diesem Fall, wenn wir Raumschiffe bauen und uns auf den Weg machen, werden wir vielleicht viele, viele Lebenswelten finden, aber sie Wir sind alle wie Polynesien. Wir werden viele, viele intelligente Lebensformen finden, aber es sind alles Delfine, Wale, Tintenfische, die niemals ihre eigenen Raumschiffe bauen könnten. Was für ein perfektes Universum für uns, denn niemand würde es tun uns herumkommandieren können, und wir würden die Reisenden sein, die Star Trek Leute, die Raumschiffbauer, die Polizisten und so weiter." [74]

Es liegt in der Natur des intelligenten Lebens, sich selbst zu zerstören Bearbeiten

Dies ist das Argument, dass sich technologische Zivilisationen normalerweise oder ausnahmslos vor oder kurz nach der Entwicklung von Funk- oder Raumfahrttechnologie selbst zerstören können. Der Astrophysiker Sebastian von Hoerner stellte fest, dass der Fortschritt von Wissenschaft und Technik auf der Erde von zwei Faktoren angetrieben wurde – dem Kampf um die Vorherrschaft und dem Wunsch nach einem einfachen Leben. Ersteres führt potenziell zur vollständigen Zerstörung, während letzteres zu biologischer oder geistiger Degeneration führen kann. [75] Mögliche Mittel der Vernichtung durch große globale Probleme, bei denen die globale Vernetzung die Menschheit tatsächlich eher verletzlich als widerstandsfähig macht, [76] gibt es viele, [77] einschließlich Krieg, versehentliche Umweltverschmutzung oder -schäden, die Entwicklung der Biotechnologie, [78] synthetische Leben wie Spiegelleben, [79] Ressourcenknappheit, Klimawandel, [80] oder schlecht konzipierte künstliche Intelligenz. Dieses allgemeine Thema wird sowohl in der Fiktion als auch in der wissenschaftlichen Hypothese erforscht. [81]

1966 spekulierten Sagan und Shklovskii, dass technologische Zivilisationen entweder dazu neigen, sich innerhalb eines Jahrhunderts der Entwicklung interstellarer kommunikativer Fähigkeiten selbst zu zerstören oder ihre selbstzerstörerischen Tendenzen zu meistern und über Milliarden Jahre zu überleben. [82] Selbstvernichtung kann auch thermodynamisch betrachtet werden: Insofern das Leben ein geordnetes System ist, das sich gegen die Tendenz zur Unordnung behaupten kann, ist Stephen Hawkings „externe Transmission“ oder interstellare kommunikative Phase, in der Wissensproduktion und Wissensmanagement wichtiger als die Informationsübertragung durch Evolution kann der Punkt sein, an dem das System instabil wird und sich selbst zerstört. [83] [84] Hier betont Hawking die Selbstgestaltung des menschlichen Genoms (Transhumanismus) oder die Verbesserung durch Maschinen (z. B. Gehirn-Computer-Schnittstelle), um die menschliche Intelligenz zu verbessern und Aggression zu reduzieren, ohne die er impliziert, dass die menschliche Zivilisation zu dumm sein könnte gemeinsam ein zunehmend instabiles System zu überleben. Beispielsweise kann der Entwicklung von Technologien während der Phase der „externen Übertragung“, wie der Waffenisierung von künstlicher allgemeiner Intelligenz oder Antimaterie, nicht durch eine gleichzeitige Zunahme der menschlichen Fähigkeit begegnet werden, seine eigenen Erfindungen zu verwalten. Folglich nimmt die Unordnung im System zu: Global Governance kann zunehmend destabilisiert werden, was die Fähigkeit der Menschheit verschlechtert, die oben aufgeführten möglichen Mittel der Vernichtung zu handhaben, was zu einem globalen gesellschaftlichen Zusammenbruch führt.

Unter Verwendung ausgestorbener Zivilisationen wie der Osterinsel (Rapa Nui) als Modell, eine 2018 von Adam Frank . durchgeführte Studie et al. postulierte, dass der durch "energieintensive" Zivilisationen verursachte Klimawandel die Nachhaltigkeit innerhalb solcher Zivilisationen verhindern könnte, was den paradoxen Mangel an Beweisen für intelligentes außerirdisches Leben erklärt. Nach seinem Modell umfassen mögliche Folgen des Klimawandels einen allmählichen Bevölkerungsrückgang, bis ein Gleichgewicht erreicht ist, ein Szenario, in dem Nachhaltigkeit erreicht ist und sowohl die Bevölkerungs- als auch die Oberflächentemperatur sich einpendelt, und der gesellschaftliche Zusammenbruch, einschließlich Szenarien, in denen ein Kipppunkt überschritten wird. [85]

Ein weniger theoretisches Beispiel könnte das Problem der Ressourcenerschöpfung auf polynesischen Inseln sein, von denen die Osterinsel nur die bekannteste ist. David Brin weist darauf hin, dass es während der Expansionsphase von 1500 v. Er schreibt: "Es gibt viele Geschichten von Inseln, deren Männer fast ausgelöscht wurden - manchmal durch innere Unruhen und manchmal durch eindringende Männer von anderen Inseln." [86]

Es liegt in der Natur des intelligenten Lebens, andere zu zerstören Bearbeiten

Eine andere Hypothese ist, dass eine intelligente Spezies, die über einen bestimmten Punkt der technologischen Fähigkeiten hinausgeht, andere intelligente Spezies bei ihrem Auftreten zerstören wird, möglicherweise durch den Einsatz selbstreplizierender Sonden. Der Science-Fiction-Autor Fred Saberhagen hat diese Idee in seinem Berserker Serie, ebenso wie der Physiker Gregory Benford. [87]

Eine Spezies könnte eine solche Ausrottung aus Expansionsmotiven, Gier, Paranoia oder Aggression vornehmen. 1981 argumentierte der Kosmologe Edward Harrison, dass ein solches Verhalten ein Akt der Besonnenheit sei: Eine intelligente Spezies, die ihre eigenen selbstzerstörerischen Tendenzen überwunden hat, könnte jede andere Spezies, die auf galaktische Expansion bedacht ist, als Bedrohung betrachten. [88] Es wurde auch vorgeschlagen, dass eine erfolgreiche außerirdische Spezies ein Superräuber sein würde, ebenso wie der Mensch. [89] [90] : 112 Eine andere Möglichkeit beruft sich auf die "Tragödie der Gemeingüter" und das anthropische Prinzip: Die erste Lebensform, die interstellare Reisen erreicht, wird notwendigerweise (wenn auch unbeabsichtigt) Konkurrenten daran hindern, aufzutreten, und der Mensch ist einfach der Erste. [91] [92]

Zivilisationen senden nur für kurze Zeit erkennbare Signale Bearbeiten

Es kann sein, dass außerirdische Zivilisationen nur für kurze Zeit durch ihre Funkemissionen erkennbar sind, was die Wahrscheinlichkeit verringert, sie zu entdecken. Die übliche Annahme ist, dass Zivilisationen durch technologischen Fortschritt dem Radio entwachsen. [93] Es könnte jedoch auch andere Lecks geben, wie die von Mikrowellen, die verwendet werden, um Energie von Solarsatelliten zu Bodenempfängern zu übertragen. [94]

Zum ersten Punkt, in einem 2006 Sky & Teleskop Artikel schrieb Seth Shostak: „Außerdem wird der Funkverlust von einem Planeten wahrscheinlich nur schwächer, wenn eine Zivilisation voranschreitet und seine Kommunikationstechnologie besser wird. Die Erde selbst wechselt zunehmend von Rundfunk zu leckagefreien Kabeln und Glasfasern und von primitiven aber offensichtliche Trägerwellenübertragungen zu subtileren, schwer zu erkennenden Spread-Spectrum-Übertragungen." [95]

Hypothetisch betrachtet, könnten sich hochentwickelte außerirdische Zivilisationen jenseits des Rundfunks im elektromagnetischen Spektrum entwickeln und durch Technologien kommunizieren, die nicht von der Menschheit entwickelt oder verwendet wurden. Einige Wissenschaftler haben die Hypothese aufgestellt, dass fortgeschrittene Zivilisationen Neutrinosignale senden könnten. [96] Wenn solche Signale existieren, könnten sie von Neutrino-Detektoren nachgewiesen werden, die jetzt für andere Zwecke gebaut werden. [97]

Außerirdisches Leben kann zu fremd sein Bearbeiten

Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass menschliche Theoretiker unterschätzt haben, wie sehr sich außerirdisches Leben von dem auf der Erde unterscheiden könnte. Außerirdische können psychologisch nicht gewillt sein, mit Menschen zu kommunizieren. Vielleicht ist die menschliche Mathematik eng mit der Erde verbunden und wird nicht von anderem Leben geteilt [98] obwohl andere argumentieren, dass dies nur für abstrakte Mathematik gelten kann, da die mit der Physik verbundene Mathematik ähnlich sein muss (in den Ergebnissen, wenn nicht in den Methoden). [99]

Physiologie kann auch eine Kommunikationsbarriere verursachen. Carl Sagan spekulierte, dass eine außerirdische Spezies einen Denkprozess haben könnte, der um Größenordnungen langsamer (oder schneller) ist als der des Menschen. [100] Eine von dieser Spezies ausgestrahlte Nachricht könnte für den Menschen wie ein zufälliges Hintergrundrauschen erscheinen und daher unentdeckt bleiben.

Ein anderer Gedanke ist, dass technologische Zivilisationen ausnahmslos eine technologische Singularität erfahren und einen postbiologischen Charakter erlangen. [101] Hypothetische Zivilisationen dieser Art mögen drastisch genug fortgeschritten sein, um eine Kommunikation unmöglich zu machen. [102] [103] [104]

In seinem Buch aus dem Jahr 2009 schrieb der SETI-Wissenschaftler Seth Shostak: „Unsere Experimente [wie die Pläne, Bohrinseln auf dem Mars einzusetzen] suchen immer noch nach der Art von Außerirdischen, die Percival Lowell [Astronom, der glaubte, Kanäle auf dem Mars beobachtet zu haben, angesprochen hätte ]." [105]

Paul Davies stellt fest, dass vor 500 Jahren die bloße Idee, dass ein Computer seine Arbeit lediglich durch die Manipulation interner Daten verrichtet, möglicherweise überhaupt nicht als Technologie angesehen wurde. Er schreibt: "Könnte es eine Stille geben? höher Niveau . Wenn ja, würde sich diese „dritte Ebene“ niemals durch Beobachtungen auf der Informationsebene manifestieren, noch weniger auf der Materieebene. Es gibt kein Vokabular, um die dritte Ebene zu beschreiben, aber das bedeutet nicht, dass sie nicht existiert, und wir müssen offen sein für die Möglichkeit, dass außerirdische Technologie auf der dritten Ebene oder vielleicht der vierten, fünften operiert. Ebenen." [106]

Soziologische Erklärungen Bearbeiten

Kolonisation ist nicht die kosmische Norm Bearbeiten

Als Antwort auf Tiplers Idee von sich selbst replizierenden Sonden schrieb Stephen Jay Gould: „Ich muss gestehen, dass ich einfach nicht weiß, wie ich auf solche Argumente reagieren soll. Ich bin normalerweise verblüfft über die Gedanken und Errungenschaften der Menschen in verschiedenen Kulturen. Ich bin verdammt, wenn ich mit Sicherheit sagen kann, was eine außerirdische Intelligenzquelle tun könnte." [107] [108]

Außerirdische Arten haben möglicherweise nur einen Teil der Galaxie besiedelt Bearbeiten

Ein Artikel vom Februar 2019 in Populärwissenschaft stellt fest: „Für eine monolithische Superzivilisation könnte es unvermeidlich sein, über die Milchstraße zu streichen und ein vereintes galaktisches Imperium zu errichten, aber die meisten Kulturen sind weder monolithisch noch super – zumindest wenn unsere Erfahrung ein Leitfaden ist.“ [109]

Der Astrophysiker Adam Frank führte zusammen mit Co-Autoren wie dem Astronomen Jason Wright eine Vielzahl von Simulationen durch, in denen sie Faktoren wie die Lebensdauer der Siedlungen, den Bruchteil geeigneter Planeten und die Aufladezeiten zwischen den Starts variierten. Sie fanden heraus, dass viele ihrer Simulationen anscheinend zu einer "dritten Kategorie" führten, in der die Milchstraße auf unbestimmte Zeit teilweise besiedelt bleibt. [109]

In der Zusammenfassung ihres anhängigen Papiers heißt es: "Diese Ergebnisse unterbrechen die Verbindung zwischen Harts berühmtem 'Fakt A' (jetzt keine interstellaren Besucher auf der Erde) und der Schlussfolgerung, dass der Mensch daher die einzige technologische Zivilisation in der Galaxie sein muss." [110]

Außerirdische Arten leben möglicherweise nicht auf Planeten Bearbeiten

Einige Kolonisierungsszenarien sagen eine kugelförmige Expansion über Sternensysteme voraus, wobei eine fortgesetzte Expansion von den Systemen ausgeht, die gerade zuvor besiedelt wurden. Es wurde vermutet, dass dies zu einem starken Selektionsprozess unter der Kolonisierungsfront führen würde, der kulturelle oder biologische Anpassungen an das Leben in Raumschiffen oder Weltraumhabitaten begünstigt. Infolgedessen können sie auf das Leben auf Planeten verzichten. [111]

Dies kann zur Zerstörung terrestrischer Planeten in diesen Systemen zur Verwendung als Baumaterial führen und so die Entwicklung von Leben auf diesen Welten verhindern. Oder sie haben eine Ethik des Schutzes für "Kinderzimmerwelten" und schützen sie in ähnlicher Weise wie die Zoo-Hypothese. [111]

Außerirdische Arten können sich von der Außenwelt isolieren Bearbeiten

Es wurde vorgeschlagen, dass einige fortgeschrittene Wesen sich ihrer physischen Form entledigen, massive künstliche virtuelle Umgebungen schaffen, sich durch das Hochladen von Gedanken in diese Umgebungen versetzen und vollständig in virtuellen Welten existieren und das äußere physische Universum ignorieren. [112]

Es kann auch sein, dass intelligentes außerirdisches Leben ein "zunehmendes Desinteresse" an ihrer Außenwelt entwickelt. [90] : 86 Möglicherweise wird jede ausreichend fortgeschrittene Gesellschaft hochinteressante Medien und Unterhaltung entwickeln, lange bevor die Fähigkeit zur fortschrittlichen Raumfahrt vorhanden ist, wobei die Attraktivität dieser sozialen Einrichtungen aufgrund ihrer inhärenten reduzierten Komplexität dazu bestimmt ist, jeden Wunsch nach komplexe, teure Unterfangen wie Weltraumforschung und Kommunikation. Sobald eine ausreichend fortgeschrittene Zivilisation in der Lage ist, ihre Umwelt zu meistern und die meisten ihrer physischen Bedürfnisse durch Technologie befriedigt werden, werden verschiedene "Sozial- und Unterhaltungstechnologien", einschließlich der virtuellen Realität, postuliert, um die primären Triebkräfte und Motivationen dieser Zivilisation zu werden. [113]

Wirtschaftliche Erklärungen Bearbeiten

Mangel an Ressourcen, die benötigt werden, um sich physisch in der Galaxie auszubreiten Bearbeiten

Viele Spekulationen über die Fähigkeit einer außerirdischen Kultur, andere Sternensysteme zu kolonisieren, basieren auf der Idee, dass interstellare Reisen technologisch machbar sind. [ Zitat benötigt ] Während das gegenwärtige Verständnis der Physik die Möglichkeit einer Überlichtfahrt ausschließt, scheint es keine größeren theoretischen Hindernisse für den Bau "langsamer" interstellarer Schiffe zu geben, auch wenn die erforderliche Technik die gegenwärtigen Möglichkeiten erheblich übersteigt. Diese Idee liegt dem Konzept der Von-Neumann-Sonde und der Bracewell-Sonde als potenzieller Beweis für außerirdische Intelligenz zugrunde.

Es ist jedoch möglich, dass die gegenwärtigen wissenschaftlichen Erkenntnisse die Durchführbarkeit und die Kosten einer solchen interstellaren Kolonisation nicht richtig einschätzen können. Theoretische Barrieren sind möglicherweise noch nicht verstanden, und die benötigten Ressourcen können so groß sein, dass es unwahrscheinlich ist, dass sich irgendeine Zivilisation einen Versuch leisten könnte. Auch wenn interstellare Reisen und Kolonisation möglich sind, können sie schwierig sein, was zu einem Kolonisationsmodell auf der Grundlage der Perkolationstheorie führt. [114] [115]

Kolonisierungsbemühungen treten möglicherweise nicht als unaufhaltsamer Ansturm auf, sondern eher als ungleichmäßige Tendenz, nach außen zu "durchsickern", mit einer eventuellen Verlangsamung und Beendigung der Bemühungen angesichts der enormen Kosten, die damit verbunden sind und der Erwartung, dass Kolonien unweigerlich eine Kultur und Zivilisation ihrer eigenen entwickeln werden besitzen. Die Besiedelung kann daher in "Clustern" erfolgen, wobei große Bereiche zu jeder Zeit nicht besiedelt bleiben. [114] [115]

Es ist billiger, Informationen zu übertragen, als physisch zu erkunden Bearbeiten

Wenn ein Maschinenkonstrukt mit menschlichen Fähigkeiten, wie etwa durch Hochladen von Gedanken, möglich ist und wenn es möglich ist, solche Konstrukte über große Entfernungen zu übertragen und auf einer entfernten Maschine wieder aufzubauen, dann ist es möglicherweise wirtschaftlich nicht sinnvoll, die Galaxie zu bereisen Weltraumflug. Nachdem die erste Zivilisation die Galaxie physisch erkundet oder kolonisiert und solche Maschinen zur einfachen Erkundung geschickt hat, können alle nachfolgenden Zivilisationen, nachdem sie die erste kontaktiert haben, es billiger, schneller und einfacher finden, die Galaxie durch intelligente Gedankenübertragungen zu erkunden zu den Maschinen der ersten Zivilisation, die um den Faktor 10 8 -10 17 billiger sind als die Raumfahrt. Da jedoch ein Sternensystem nur eine solche entfernte Maschine benötigt und die Kommunikation höchstwahrscheinlich stark gerichtet ist, mit hohen Frequenzen und mit minimaler Leistung übertragen wird, um wirtschaftlich zu sein, wären solche Signale von der Erde aus schwer zu erkennen. [116]

Die Entdeckung außerirdischen Lebens ist zu schwierig Bearbeiten

Die Menschen haben nicht richtig zugehört Bearbeiten

Den SETI-Programmen liegen einige Annahmen zugrunde, die dazu führen können, dass Sucher vorhandene Signale übersehen. Außerirdische könnten zum Beispiel Signale mit sehr hoher oder niedriger Datenrate übertragen oder unkonventionelle (für den Menschen) Frequenzen verwenden, die es schwierig machen würden, sie von Hintergrundgeräuschen zu unterscheiden. Signale könnten von Sternensystemen außerhalb der Hauptreihenfolge gesendet werden, die Menschen mit niedrigerer Priorität suchen. Aktuelle Programme gehen davon aus, dass das meiste außerirdische Leben sonnenähnliche Sterne umkreist. [117]

Die größte Herausforderung ist die schiere Größe der Funksuche, die erforderlich ist, um nach Signalen zu suchen (die effektiv das gesamte beobachtbare Universum umspannt), die begrenzten Ressourcen, die SETI zur Verfügung gestellt werden, und die Empfindlichkeit moderner Instrumente. SETI schätzt zum Beispiel, dass mit einem so empfindlichen Radioteleskop wie dem Arecibo-Observatorium die Fernseh- und Radiosendungen der Erde nur in Entfernungen von bis zu 0,3 Lichtjahren wahrnehmbar wären, weniger als 1/10 der Entfernung zum nächsten Stern. Ein Signal ist viel leichter zu erkennen, wenn es aus einer bewussten, starken Übertragung besteht, die auf die Erde gerichtet ist. Solche Signale könnten in Entfernungen von Hunderten bis Zehntausenden von Lichtjahren detektiert werden. [118] Dies bedeutet jedoch, dass Detektoren auf einen geeigneten Frequenzbereich hören und sich in der Raumregion befinden müssen, in die der Strahl gesendet wird. Viele SETI-Suchen gehen davon aus, dass außerirdische Zivilisationen ein absichtliches Signal wie die Arecibo-Botschaft aussenden, um gefunden zu werden.

Um also außerirdische Zivilisationen anhand ihrer Funkemissionen zu erkennen, benötigen Erdbeobachter entweder empfindlichere Instrumente oder müssen auf glückliche Umstände hoffen: dass die Breitband-Funkemissionen der außerirdischen Funktechnologie viel stärker sind als die der Menschheit, dass eines der Programme von SETI auf die richtigen Frequenzen hört aus den richtigen Regionen des Weltraums oder dass Außerirdische absichtlich fokussierte Übertragungen in die allgemeine Richtung der Erde senden.

Die Menschen haben nicht lange genug zugehört Bearbeiten

Die Fähigkeit der Menschheit, intelligentes außerirdisches Leben zu entdecken, existiert nur für einen sehr kurzen Zeitraum – ab 1937, wenn man die Erfindung des Radioteleskops als Trennlinie nimmt – und Homo sapiens ist eine geologisch junge Art. Der gesamte Zeitraum der modernen menschlichen Existenz bis heute ist im kosmologischen Maßstab ein sehr kurzer Zeitraum, und Funkübertragungen werden erst seit 1895 verbreitet. Somit bleibt es möglich, dass der Mensch weder lange genug existiert noch sich ausreichend nachweisbar gemacht hat, um gefunden zu werden durch außerirdische Intelligenz. [119]

Intelligentes Leben ist vielleicht zu weit weg Bearbeiten

Es kann sein, dass es nicht-kolonisierende, technologisch fähige außerirdische Zivilisationen gibt, aber dass sie für eine sinnvolle wechselseitige Kommunikation einfach zu weit voneinander entfernt sind. [90] : 62–71 Sebastian von Hoerner schätzte die durchschnittliche Zivilisationsdauer auf 6.500 Jahre und die durchschnittliche Distanz zwischen den Zivilisationen in der Milchstraße auf 1.000 Lichtjahre. [75] Wenn zwei Zivilisationen mehrere tausend Lichtjahre voneinander entfernt sind, ist es möglich, dass eine oder beide Kulturen aussterben, bevor ein sinnvoller Dialog hergestellt werden kann. Menschliche Durchsuchungen können möglicherweise ihre Existenz erkennen, aber eine Kommunikation wird aufgrund der Entfernung unmöglich bleiben. Es wurde vorgeschlagen, dass dieses Problem etwas gemildert werden könnte, wenn Kontakt und Kommunikation über eine Bracewell-Sonde hergestellt werden. In diesem Fall kann mindestens ein Partner der Börse aussagekräftige Informationen erhalten. Alternativ kann eine Zivilisation einfach ihr Wissen aussenden und es dem Empfänger überlassen, was er daraus machen kann. Dies ist vergleichbar mit der Übertragung von Informationen von alten Zivilisationen in die Gegenwart, [120] und die Menschheit hat ähnliche Aktivitäten wie die Arecibo-Botschaft unternommen, die Informationen über die intelligente Spezies der Erde übertragen könnte, selbst wenn sie nie eine Antwort liefert oder keine Antwort liefert rechtzeitige Antwort, damit die Menschheit es erhält. Es ist möglich, dass Beobachtungssignaturen selbstzerstörter Zivilisationen entdeckt werden könnten, abhängig vom Zerstörungsszenario und dem Zeitpunkt der menschlichen Beobachtung im Verhältnis dazu. [121]

Eine verwandte Spekulation von Sagan und Newman legt nahe, dass, wenn andere Zivilisationen existieren und übertragen und erforschen, ihre Signale und Sonden einfach noch nicht angekommen sind. [122] Kritiker haben jedoch darauf hingewiesen, dass dies unwahrscheinlich ist, da es erfordert, dass der Fortschritt der Menschheit zu einem ganz besonderen Zeitpunkt stattgefunden hat, während sich die Milchstraße im Übergang von leer zu voll befindet. Dies ist ein winziger Bruchteil der Lebensdauer einer Galaxie unter normalen Annahmen, daher wird die Wahrscheinlichkeit, dass sich die Menschheit mitten in diesem Übergang befindet, im Paradox als gering angesehen. [123]

Einige SETI-Skeptiker mögen auch glauben, dass sich die Menschheit in einem ganz besonderen Zeitpunkt befindet. Konkret handelt es sich um eine Übergangszeit von keiner Weltraumgesellschaft zu einer Weltraumgesellschaft, nämlich der der Menschen. [123]

Intelligentes Leben kann verborgen sein Bearbeiten

Der Planetenwissenschaftler Alan Stern vertrat die Idee, dass es eine Reihe von Welten mit unterirdischen Ozeanen geben könnte (wie Jupiters Europa oder Saturns Enceladus). Die Oberfläche würde ein hohes Maß an Schutz vor Dingen wie Kometeneinschlägen und nahen Supernovae bieten und eine Situation schaffen, in der ein viel breiterer Bereich von Umlaufbahnen akzeptabel ist. Leben und möglicherweise Intelligenz und Zivilisation könnten sich weiterentwickeln. Stern sagt: „Wenn sie Technologie haben und sagen wir, sie senden oder sie haben Lichter der Stadt oder was auch immer – wir können sie in keinem Teil des Spektrums sehen, außer vielleicht im sehr niedrigen Frequenzbereich. [124] [125]

Kommunikationsbereitschaft Bearbeiten

Jeder hört zu, aber niemand sendet Edit

Außerirdische Zivilisationen könnten technisch in der Lage sein, die Erde zu kontaktieren, aber sie hören nur zu, anstatt zu senden. [126] Wenn sich alle oder sogar die meisten Zivilisationen auf die gleiche Weise verhalten, könnte die Galaxis voller Zivilisationen sein, die nach Kontakt suchen, aber alle hören zu und niemand sendet. Dies ist die sogenannte SETI-Paradoxon. [127]

Die einzige bekannte Zivilisation, die Menschheit, überträgt nicht explizit, abgesehen von ein paar kleinen Bemühungen. [126] Auch diese Bemühungen und sicherlich jeder Versuch, sie auszuweiten, sind umstritten. [128] Es ist nicht einmal klar, dass die Menschheit auf ein entdecktes Signal reagieren würde – die offizielle Politik innerhalb der SETI-Gemeinschaft [129] lautet, dass „[keine] Antwort auf ein Signal oder andere Beweise für außerirdische Intelligenz gesendet werden sollte, bis entsprechende internationale Konsultationen durchgeführt wurden“. geschehen". Angesichts der möglichen Auswirkungen einer Antwort [130] kann es jedoch sehr schwierig sein, einen Konsens darüber zu erzielen, wer sprechen und was sie sagen würden.

Kommunikation ist gefährlich Bearbeiten

Eine außerirdische Zivilisation könnte es als zu gefährlich empfinden, zu kommunizieren, entweder für die Menschheit oder für sie. Es wird argumentiert, dass, wenn sehr unterschiedliche Zivilisationen auf der Erde aufeinandergetroffen sind, die Ergebnisse für die eine oder andere Seite oft katastrophal waren, und das Gleiche könnte auch für den interstellaren Kontakt gelten. [131] Auch der Kontakt aus sicherer Entfernung kann zu einer Ansteckung durch Computercode [132] oder sogar Ideen selbst führen. [133] Vielleicht verstecken sich umsichtige Zivilisationen nicht nur aktiv vor der Erde, sondern auch vor allen anderen, aus Angst vor anderen Zivilisationen. [134]

Vielleicht ist das Fermi-Paradox selbst – oder das außerirdische Äquivalent davon – der Grund für jede Zivilisation, den Kontakt mit anderen Zivilisationen zu vermeiden, selbst wenn keine anderen Hindernisse existierten. Aus der Sicht einer Zivilisation ist es unwahrscheinlich, dass sie die ersten sind, die den ersten Kontakt aufnehmen. Daher ist es nach dieser Argumentation wahrscheinlich, dass frühere Zivilisationen beim Erstkontakt mit fatalen Problemen konfrontiert waren und dies vermieden werden sollte. Vielleicht schweigt also jede Zivilisation wegen der Möglichkeit, dass es für andere einen echten Grund dafür gibt. [18]

Erde wird bewusst gemieden Bearbeiten

Die Zoo-Hypothese besagt, dass intelligentes außerirdisches Leben existiert und das Leben auf der Erde nicht kontaktiert, um seine natürliche Evolution und Entwicklung zu ermöglichen. [135] Eine Variation der Zoo-Hypothese ist die Laborhypothese, bei der die Menschheit Experimenten unterzogen wurde oder wird, [135] [10] wobei die Erde oder das Sonnensystem effektiv als Labor dienen. Die Zoo-Hypothese kann an der Gleichförmigkeit des Motivfehlers scheitern: Es braucht nur eine einzige Kultur oder Zivilisation, um zu entscheiden, gegen den Imperativ im Erfassungsbereich der Menschheit zu handeln, um ihn aufzuheben, und die Wahrscheinlichkeit einer solchen Verletzung der Hegemonie nimmt mit der Zahl der Zivilisationen zu, [27] [136] tendiert nicht zu einem „Galaktischen Club“ mit einer einheitlichen Außenpolitik in Bezug auf das Leben auf der Erde, sondern zu mehreren „Galaktischen Cliquen“. [137]

Eine Analyse der Zwischenankunftszeiten zwischen den Zivilisationen in der Galaxie auf der Grundlage allgemeiner astrobiologischer Annahmen legt nahe, dass die ursprüngliche Zivilisation einen dominierenden Vorsprung gegenüber den späteren Ankömmlingen haben würde. Als solches könnte es festgestellt haben, was als bezeichnet wurde Zoo-Hypothese durch Gewalt oder als galaktische oder universelle Norm und das daraus resultierende "Paradox" durch einen kulturellen Gründereffekt mit oder ohne fortgesetzte Aktivität des Gründers. [138]

Es ist möglich, dass eine Zivilisation, die weit genug fortgeschritten ist, um zwischen Sonnensystemen zu reisen, die Erde aktiv besucht oder beobachtet, während sie unentdeckt oder unerkannt bleibt. [139]

Die Erde ist absichtlich isoliert (Planetariumshypothese) Bearbeiten

Eine mit der Zoo-Hypothese verwandte Idee ist, dass das wahrgenommene Universum ab einer bestimmten Entfernung eine simulierte Realität ist. Die Planetariumshypothese [140] spekuliert, dass Wesen diese Simulation so geschaffen haben könnten, dass das Universum leer von anderem Leben zu sein scheint.

Außerirdisches Leben ist bereits hier, unbestätigt Bearbeiten

Ein erheblicher Teil der Bevölkerung glaubt, dass zumindest einige UFOs (Unidentified Flying Objects) von Außerirdischen gesteuerte Raumfahrzeuge sind. [141] [142] Während die meisten von ihnen unerkannte oder falsche Interpretationen von alltäglichen Phänomenen sind, gibt es solche, die selbst nach der Untersuchung rätselhaft bleiben. Der wissenschaftliche Konsens ist, dass sie, obwohl sie unerklärt sind, nicht das Niveau überzeugender Beweise erreichen. [143]

Ebenso ist es theoretisch möglich, dass SETI-Gruppen keine positiven Entdeckungen melden oder Regierungen Signale blockieren oder die Veröffentlichung unterdrücken. Diese Reaktion könnte auf Sicherheits- oder Wirtschaftsinteressen durch die potenzielle Nutzung fortschrittlicher außerirdischer Technologie zurückgeführt werden. Es wurde vermutet, dass die Entdeckung eines außerirdischen Funksignals oder einer Technologie die höchstgeheimeste Information sein könnte, die es gibt. [144] Behauptungen, dass dies bereits geschehen sei, sind in der populären Presse verbreitet, [145] [146] aber die beteiligten Wissenschaftler berichten von der gegenteiligen Erfahrung – die Presse wird informiert und interessiert an einer möglichen Entdeckung, noch bevor ein Signal bestätigt werden kann. [147]

In Bezug auf die Idee, dass Außerirdische in heimlichem Kontakt mit Regierungen stehen, schreibt David Brin: "Die Abneigung gegen eine Idee gibt den Spinnern einfach wegen ihrer langen Verbindung mit Spinnern insgesamt zu viel Einfluss." [148]


War Enrico Fermi wirklich der „Vater des Atomzeitalters“?

Vor etwas mehr als 75 Jahren führte der Physiker Enrico Fermi am 2. Dezember 1942 ein berühmtes Atomexperiment unter dem Fußballfeld der University of Chicago durch. Das Experiment bewies, dass Kettenreaktionen ablaufen und verwendet werden könnten, um die Energie des Uranatoms in einem nachhaltiger Weg. Es ebnete auch den Weg für die Produktion von Plutonium. Ein neues Buch von David N. Schwartz, Der letzte Mann, der alles wusste: Das Leben und die Zeiten von Enrico Fermi, dem Vater des Atomzeitalters, untersucht den Wissenschaftler, dessen Durchbruch in diesem Monat vor 75 Jahren die Welt veränderte.

Was hat Sie als Sohn des Physik-Nobelpreisträgers Melvin Schwartz dazu bewogen, eine Fermi-Biografie zu schreiben?

Er war in meinem Haushalt immer ein Gesprächsthema. Im Jahr 2013 schickte mir meine Mutter einen Stapel Papiere aus dem Aktenschrank meines Vaters und einer davon war ein Aufsatz, den ein Kumpel von ihm über Fermis Jahre in Chicago geschrieben hatte. Oh, mein Himmel! Was für ein erstaunlicher Charakter. Ich sagte: "Ich werde gehen und eine Biographie von ihm abholen." Ich habe mir die Bibliothek angesehen und die letzte Biographie von Enrico Fermi war 1970. Die Welt der Physik verdankt Fermi in vielerlei Hinsicht wirklich viel. Also sagte ich: "Nun, warum nicht versuchen, eine neue Biografie zu schreiben, die all das berücksichtigt."

Welche Recherchen haben Sie für das Buch durchgeführt?

Meine Frau und ich verbrachten im Herbst 2015 einen Monat in Italien, um die Archive der Universität Rom zu durchsuchen, wo Fermi viele Jahre unterrichtete. Wir haben sechs oder sieben seiner lebenden Studenten und Kollegen interviewt – bemerkenswerte Menschen, die erstaunliche Erinnerungen an ihre Interaktionen mit Fermi hatten. Wir gingen auch zum Nationalarchiv in College Park, Maryland, wo ich viel Material durchwühlte. Ich habe mir seine FBI-Akte und seine Sicherheitsakten zur Hintergrundfreigabe angesehen. 

Der letzte Mann, der alles wusste: Das Leben und die Zeiten von Enrico Fermi, dem Vater des Atomzeitalters

Basierend auf neuem Archivmaterial und exklusiven Interviews legt The Last Man Who Knew Everything das rätselhafte Leben eines Koloss der Physik des 20. Jahrhunderts offen.

Warum hat er weiter an Atomwaffen gearbeitet?

Als im Januar 1939 aus Deutschland die Nachricht kam, dass das Uranatom gespalten sei, machten sich Physiker Sorgen, dass daraus eine Bombe gebaut werden könnte. Dann, Ende Sommer 1939, kam der deutsche Physiker Werner Heisenberg zu Besuch. Fermi versuchte ihn zu überreden, in die Vereinigten Staaten zu überlaufen, denn, er sagte: “Wenn du nach Deutschland zurückgehst,’musst du an einer Nuklearwaffe für die Nazis arbeiten, und das wäre schrecklich.” Heisenberg sagte , “Ich schulde meinem Land meine patriotische Pflicht. Ich werde nicht in die Vereinigten Staaten überlaufen.” Das hat Fermi wirklich erschüttert und er beschloss, weiterzumachen, denn wenn die Deutschen die Amerikaner schlagen, wäre das eine absolute Katastrophe.

Fermi war in Los Alamos, als er hörte, dass die USA Atombomben auf Hiroshima und Nagasaki abwarfen. Wie hat er auf diese Nachricht reagiert?

Es ist nichts aufgezeichnet. Die Reaktion seiner Frau war wahrscheinlich nicht überraschend. Sie war froh, dass der Krieg vorbei war, stolz auf die Rolle, die ihr Mann spielte, aber auch sehr traurig über die Zerstörung und die Bedrohung, die diese Art von Waffe für zukünftige Generationen darstellen würde.

Welche Auswirkungen hatte seine Rolle bei Atomwaffen auf sein Innenleben?

Er hat nie darüber gesprochen. Habe nie darüber geschrieben. Wir wissen nicht, was er davon hielt. Aber nach 1951 arbeitete er nie mehr für die Regierung.

David N. Schwartz (Ike Edeani)

Glauben Sie, dass es angesichts seiner Beiträge angemessen ist, dass er als “der Vater des Atomzeitalters” bekannt ist?

Wenn Sie denken, dass das Atomzeitalter mit der ersten anhaltenden Kettenreaktion begann, dann ist er der Vater des Atomzeitalters. Das ist keine Frage. Ist er der Vater der Atomwaffen? Ich denke, es gibt viele Leute, die dafür Verantwortung tragen. J. Robert Oppenheimer, sicherlich, und der Beitrag von Arthur Compton und Ernest Lawrence zum Manhattan-Projekt [dem Forschungsprojekt der US-Regierung, das die ersten Atombomben produzierte] ist immens. Lawrence erfand die wichtigsten Verfahren zur Urananreicherung. Ohne Oppenheimer wäre das Projekt einfach nicht zustande gekommen. Das Atomzeitalter ist ein weiter gefasster Begriff als nur die Atombombe. Das Atomzeitalter ist meiner Meinung nach der Moment, in dem der Mensch den Prozess der Energiefreisetzung aus dem Atomkern meistern konnte. Fermi war sicherlich der Vater davon.

Warum, sagen Sie, war Fermi "der letzte Mann, der alles wußte"?

Er trug zu praktisch allen Gebieten der Physik bei, von der Quantenphysik bis zur Teilchenphysik, von der Physik der kondensierten Materie bis zur Astrophysik. Er hat sogar Geophysik gemacht! Da sich die Physik inzwischen so spezialisiert hat, war er wirklich der letzte Mensch, der die gesamte Physik als integriertes Ganzes sehen konnte.

Wie war er?

Fermi hatte eine unglaublich sonnige Persönlichkeit und einen tollen Sinn für Humor. Leute, die ihn kannten, verliebten sich in ihn. Nach seinem Tod haben Kollegen eine Audioaufnahme mit dem Titel “To Fermi With Love” erstellt. Das sieht man bei anderen Wissenschaftlern einfach nicht.

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Dieser Artikel ist eine Auswahl aus der Dezember-Ausgabe des Smithsonian-Magazins


Enrico Fermi

Motivation des Preises: "für seine Demonstrationen der Existenz neuer radioaktiver Elemente, die durch Neutronenbestrahlung erzeugt werden, und für seine damit verbundene Entdeckung von Kernreaktionen, die durch langsame Neutronen hervorgerufen werden."

Das Neutron wurde 1932 entdeckt und erwies sich als leistungsstarkes neues Werkzeug zur Untersuchung von Atomen. Als Enrico Fermi schwere Atome mit Neutronen bestrahlte, wurden diese von den Atomkernen eingefangen, wodurch neue und oft radioaktive Isotope entstanden. 1934 entdeckten Fermi und seine Kollegen, dass bei der Verlangsamung von Neutronen, z.B. durch Paraffinabschirmung erhöht sich die Wechselwirkungsrate mit Kernen. Diese Enthüllung führte zur Entdeckung vieler bisher unbekannter radioaktiver Isotope

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MLA-Stil: Enrico Fermi – Fakten. Nobelpreis.org. Nobel Prize Outreach AB 2021. Mo. 21.06.2021. <https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1938/fermi/facts/>

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Zwölf Preisträger erhielten 2020 den Nobelpreis für Leistungen, die der Menschheit den größten Nutzen gebracht haben.

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Schau das Video: Hans Bethe - Writing a paper with Enrico Fermi 25158


Bemerkungen:

  1. Sevilin

    Meiner Meinung nach ist das Thema sehr interessant. Lassen Sie uns mit Ihnen in PM chatten.

  2. Maximus

    Die Krise ist nicht im Geschäft, die Krise ist in den Köpfen. Sogar Putin erkannte die Wirtschaftskrise, obwohl er sie vorher nicht erkannte, also gibt es etwas zu denken



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