Raum und Zeit entstehen aus Licht

Am Anfang war das Bit

"Geschrieben steht: Im Anfang war das Wort!
Hier stock ich schon! Wer hilft mir weiter fort?
Ich kann das Wort so hoch unmöglich schätzen,
Ich muß es anders übersetzen..."

(Berühmte Szene aus Goethes Faust)

Die Theorie der binären Logik ist mehr als 300 Jahre alt. Für den Schöpfer, dem deutschen Mathematiker Gottfried Wilhelm Freiherr von Leibniz, bedeutete sie eine göttliche Offenbarung. Schließlich hatte Gott die Welt in 7 Tagen erschaffen, was sich im dualen Zahlensystem als dreimal Eins ohne die teuflische Null darstellt. Leibniz, der glaubte seine Theorie könnte die gesamte Menschheit zum Christentum bekehren, hatte bereits den ersten Computer erdacht, eine Art mechanischer Rechner, der mangels Technik für die nächsten 300 Jahre nur reine Theorie blieb.

Als Konrad Zuse kurz vor Beginn des Zweiten Weltkrieges schließlich im Wohnzimmer seiner Eltern den ersten Computer gebaut hatte, war an den handlichen Taschenrechner noch nicht zu denken. Der Transistor lag noch in weiter Ferne, und so verwand der Bauingenieur die ihm vertrauten mechanischen Schalter. Zuse war sein erster Job zu langweilig geworden. Die eintönige Tätigkeit als Statiker bei den Henschel Flugzeugwerken müsse doch zu automatisieren sein, und so machte sich Zuse, besessen wie Edison, an die Arbeit. Zuse arbeitete völlig unabhängig und hatte eine bahnbrechende Idee.

Die Digitalisierung!

Der englische Mathematiker Charles Babbage hatte bereits 100 Jahre zuvor die theoretischen Grundlagen, für die Zuse sich nicht interessierte, ausgearbeitet, jedoch fehlte die praktische Umsetzung. Es wurde oft gefragt, ob Babbages Maschinen funktioniert hätten, wenn sie gebaut worden wären.

Wahrscheinlich eher nicht!

1938 war Zuses erstes Meisterstück, die Z1, der erste mittels Lochstreifen programmierbare Rechner endlich fertig. Im Gegensatz zu allen anderen, die krampfhaft am Dezimalsystem festhielten, hatte Zuse auf das Bit gesetzt. Als Ingenieur suchte Zuse nicht die mathematisch perfekte Lösung, sondern gab sich mit einer "ziemlich richtigen" Lösung zufrieden. Pi war keine unendlich lange Zahl, sondern maximal 3,14. Die binäre Logik erfordert 2 Zustände "0" und "1". Ein Relais konnte zwei Zuständen leicht einnehmen. Entweder war es "offen" oder "geschlossen". Doch so schön die Idee war, sie bedeutet mindestens 2000 Relais.

Der reine Wahnsinn!

Außerdem verursachten die Rechenmaschinen einen Heidenlärm und nahmen mehr Raum ein als eine ganze Schulklasse.

Sein Freund Schreyer, Spezialist für Hochfrequenztechnik gab ihm einen guten Tip, den er erst für einen Witz seines bekanntermaßen humorvollen Kameraden, der später eine Professur in Rio de Janeiro annahm, gehalten hatte.

Die Röhrentechnik!

Röhren schalteten etwa 1 Millionen mal schneller. Doch jeder, der sich mit Röhren auskannte, sagte ihnen, daß 2000 zusammengeschaltete Röhren, die sie für ihren Rechner brauchten, niemals funtionieren würden. Der Energieverbrauch wäre gigantisch.

Als ihnen von jeder Seite nur unverständiges Kopfschütteln entgegengebracht wurde, faßten die beiden einen festen Entschluß: Von nun an würden sie sich mit Angaben über die Möglichkeiten, die elektronische Rechner einmal besitzen würden, zurückhalten!

Die Nazis interessierten sich auch nicht für Zuses nächste Rechenmaschinen, die Z2 und Z3, für die Zuse das erste Schachprogramm schreiben sollte und der Krieg hielt Zuse in seinem Bestreben, seinen Rechner zu verbessern, unerfreulicherweise auf. Schreyer konnte ihm auch nicht mehr helfen. So trat das deutsche Computer-Genie praktisch ohne finanzielle Mittel in Wettstreit mit Bletchley Park, der englischen Wissensfabrik, die erfolgreich an der Entschlüsselung der deutschen Enigma arbeitete und der amerikanischen Wissenschaftselite. Seine Computer schusterte er aus herumliegenden Teilen zusammen.

Die erste Enigma, die die Deutschen für ebenso unknackbar hielten wie die Engländer die Titanic, war bereits 1927 beim polnischen Zoll abgefangen worden. Von nun an beschäftigte sich der geniale Rejewski mit der Geheimwaffe. Schnell erkannte er, daß der Spruchschlüssel zweimal am Anfang stand. Diese Erkenntnisse zusammen mit dusseligen Fehlern bei der praktischen Verwendung der Zauberkiste machten die Enigma knackbar. Prinzipiell konnte man in den Nachrichten ein "HEILHITLER" oder "KEINEBESONDERENVORKOMMNISSE" erwarten. Das machte die Entschlüsselung einfacher. Polen schickte alle Informationen über die Rätselmaschine unverzüglich an England, das sich bald auch mit der Entschlüsslung der Enigma intensiv beschäftigte.

Bei der Enigma handelte es sich um eine Rotormaschine mit 3 bis 4 Scheiben, auf denen willkürlich das Alphabet und Ziffern eingraviert waren. Der Grundschlüssel, der 8 Trillionen Kombinationen zuließ, steckte in der Auswahl der verschiedenen Rotoren und ihrer Anordnung. Beeindruckt durch diese Zahlenspielereien galt die Enigma als todsicher!

Doch der theoretisch mögliche Schlüsselraum wurde in der Praxis bei weitem nicht ausgeschöpft. Zudem hatte der Erfinder Korn in die Enigma, bei der erstmalig der elektrische Strom ins Spiel kam, einen folgenschweren Fehler eingebaut. Kein Buchstabe konnte bei der Verschlüsselung in sich selbst übergehen, weil dies einen Kurzschluß hervorgerufen hätte.

1937 konnte der Tagesschlüssel in 20 Minuten ermittelt werden. Schließlich arbeiteten über 10.000 Menschen in England im Bletchley Park an der Entschlüsslung geheimer deutscher Nachrichten. Und selbst als der erfolgsverwöhnte Wüstenfuchs Rommel, Hitlers Lieblingsgeneral, seine erste große Schlacht in Nord-Afrika gegen Montgomery verloren hatte, der den Angriff scheinbar erwartet hatte, glaubte der deutsche Sicherheitsdienst nicht daran, daß die Enigma geknackt worden sei. Mürbe geworden durch die Aussichtlosigkeit seiner Situation kehrte sich Rommel von Hitler, der "Durchhalten bis zum letzten Mann" befohlen hatte, schließlich ab. In argloser Naivität hatte der berühmte General fest daran geglaubt, seinen Führer von der Sinnlosigkeit seines Tuns überzeugen zu können. Als dem Wüstenfuchs schließlich Verrat vorgeworfen wurde, suchte er nochmals seine Ehefrau und seinen 15 jährigen Sohn auf, um sich für immer zu verabschieden. Hitler hatte ihm für seinen "Freitod" im Gegenzug ein prächtiges Heldenbegräbnis und eine großzügige Versorgung seiner Familie in Aussicht gestellt, um den Schein zu wahren. Das Gift tötetet Rommel schnell und zuverlässig und der bissige Geruch war sogar bei der Bestattung noch wahrnehmbar.

Als die Z4 nach jahrelanger Arbeit endlich fertig war, war auch der Krieg vorüber. Der Krieg hatte alle Vorgängertypen zerstört, doch die Z4 war Zuse geblieben. Nach Kriegsende interessierten sich die Amerikaner, insbesondere Universitäten und die NASA für das ratternde Ungetüm, das eines Tages nicht mehr rechnen wollte. Doch der Fehler war bald gefunden. Es handelte sich um eine Wanze, englisch "Bug". Klar, daß man von nun an, wenn der Rechner ausfiel, jedes Mal an eine Wanze dachte, und das hat sich bis heute nicht geändert.

Ganze 26 Jahre dauerte die Bearbeitung Zuses Patentantrag für die Z3, der 1967 wegen

"mangelndem Erfindungsreichtum"

von einem Richter endgültig abgelehnt wurde. Schließlich war die Z3 und Zuses Programmiersprache inzwischen völlig veraltet.

Als IBM später den ersten Rechner für den persönlichen Gebrauch baute und die Röhren durch Transistoren ersetzt hatte, machte Big Blue einen milliardenschweren Fehler. Sie sicherten sich weder ausreichend die Rechte an der Hardware noch an dem Betriebssystem.

Niemand nahm die Dinger bei IBM wirklich ernst!

Alles entsteht aus Licht

--------------------Das Windows-Gebet-------------------

Windows Unser,

im Rechner, geheiligt seien deine Fenster. Dein Crash komme. Dein Wille geschehe, wie in 95 so in 2000. Unser tägliches Update gib uns heute. Und vergib uns unsere Linuxpartition, wie auch wir vergeben die Treiberbugs. Und führe uns nicht in den Bluescreen, sondern erlöse uns von DLL-Versionskonflikten. Denn dein ist das RAM und die Festplatte und die CPU-Zeit in Ewigkeit.

Control-Alt
Delete.

Bit ist die Abkürzung für Binary Digit, was soviel heißt wie Zweizahl. Ein Bit ist die kleinste Informationseinheit und trägt die einfache Information "Ja" oder "Nein", "0" oder "1", "Licht" oder "Dunkelheit". Trotzdem ist es möglich aus dieser kleinsten Einheit höherwertigere Informationen zu bilden.

8 Bit ergeben ein Byte. Mit einem Byte können 2^8 = 256 Zustände und damit das ganze Alphabet mit Zahlen und Sonderzeichen kodiert werden. Eine logische "1" könnte beispielsweise als ein Lichtimpuls übertragen werden.

Als Licht bezeichnet man im allgemeinen nur einen kleinen Bereich des Spektrums elektromagnetischer Wellen. Prinzipiell sind die Grenzen jedoch ohnehin fließend, so daß ich der Einfachheit halber diese Unterscheidung für die folgende Betrachtung nicht mache und elektromagnetische Wellen prinzipiell als Licht bezeichne.

Energie und Masse sind gleichwertig. Das behauptet die berühmte Formel von Einstein (E=m c2). Gemäß dieser Formel entspricht die Masse eines Protons der Bewegungsenergie eines Elektrons, nachdem es 1 Giga Volt durchlaufen hat. Deshalb spricht man davon, daß ein Proton eine Masse von 1 GeV (Giga Elektronen Volt) besitzt. Auf unterster Ebene der Elementarteilchen kann die Umwandlung von Energie in Materie nachgewiesen werden.

Bei Gammastrahlung handelt es sich um eine elektromagnetische Welle äußerst kurzer Wellenlänge, die in elektrischen oder magnetischen Feldern nicht abgelenkt werden kann. Dringt ein Photon bis in unmittelbare Kernnähe vor, verwandelt sich Gammastrahlung bei entsprechend großer Energie in ein Elektron-Positron-Paar. Prinzipiell kann man sagen, daß, wenn Materie aus Licht entsteht, sie paarweise als Materie und Antimaterie entsteht.

Umgekehrt zerstrahlt Materie zu Licht, wenn Materie und Antimaterie zusammentreffen. Auf diese Weise soll unser gesamtes Universum entstanden sein. Nachdem sich aus einem Lichtblitz eine gewaltige Menge von Materie und Antimaterie, auch als Ursuppe bezeichnet, gebildet hat, ist ein kleiner Teil, nämlich unser Universum, übriggeblieben, als es zu einer "kleinen" Asymmetrie kam.

Bild: Beim Zusammenprall von Materie und Antimaterie entsteht ein Lichtblitz.

Aus einem winzigen Materiekern, der kleiner als ein Proton war, hat sich unser Universum auf die derzeit gigantische Größe aufgebläht. Die dabei entstandene positive Energie soll sich mit der negativen Energie der Antimaterie gerade zu Null aufheben. Wissenschaftler sind natürlich auf der Suche nach der entsprechenden Menge Antimaterie des Paralleluniversums, wurden bisher aber noch nicht fündig. Antimaterie an sich wurde bereits nachgewiesen.

Licht ist eine besondere Form der Materie. Sozusagen der 5. Aggregatzustand, nämlich reine Energie.

Die Menschen haben den Blitzen schon immer eine mystische Bedeutung zugeschrieben. Sie hielten sie für Zeichen des Zorns der Götter. Wurde ein Mensch vom Blitz getötet, war dies der direkte Weg ins Himmelsreich. Blitze entstehen durch meist negativ aufgeladene Wolken die Spannungen untereinander oder zur Erde von einigen Millionen Volt aufbauen können. Bei solchen Feldstärken wird jedes Material leitend. Für einen kurzen Augenblick im Millisekundenbereich werden leicht Stromstärken von über 100.000 Ampere frei. Dadurch können Temperaturen von mehreren 10.000 Grad Celsius erreicht werden. Das ist um ein Vielfaches heißer als die Sonnenoberfläche.

Bäume explodieren bei einem Blitzeinschlag durch den plötzlichen Anstieg der Temperatur des in ihnen gespeicherten Wassers wie Bomben. In den USA entstehen jedes Jahr etwa 75.000 Waldbrände durch Blitzeinschlag. Die Folgen bei einem Blitzeinschlag sind für einen Menschen verheerend. In den USA sterben etwa 100 Menschen pro Jahr durch einen Blitzeinschlag. Etwa 30% der vom Blitz getroffenen Menschen überlebt jedoch. Dies liegt an dem glücklichen Umstand, daß der elektrische Widerstand des Menschen recht hoch, ca. 1000 Ohm, ist und der Blitz immer den für ihn leichtesten Weg nimmt. Oft gleitet er am menschlichen Körper nur entlang, um direkt neben ihm ins Erdreich einzuschlagen. Wenigstens sieht dies so aus. Schaut man genau hin, sieht man, daß der Blitz in Wirklichkeit aus beiden Richtungen zusammenwächst, um sich in der Mitte zu treffen.

Der Blitz verursacht starke magnetische Felder, die durch ihre Induktionswirkungen hohe Spannungen in elektrischen Leitungen hervorrufen und angeschlossene elektrische Geräte zerstören können. Am besten schützen Sie sich gegen Blitzeinschlag übrigens, wenn Sie Ihren Nachbar bitten, einen Blitzableiter zu montieren. Dann ist die Gefahr, daß der Blitz bei Ihnen einschlägt, ziemlich gering. Es gibt Wissenschaftler, die den Blitz als Schlüsselelement für der Entstehung von Leben, ansehen. Denn durch die hohe und plötzliche Freisetzung von Energie wird wahrscheinlich Materie geboren.

Als Gott am ersten Tag das Universum erschuf, verwand er offenbar Einsteins Formel, wie es in der Schöpfungsgeschichte geschrieben steht. Der Herr erschuf die Erde, indem er Masse mit Licht multiplizierte.

Fazit
Licht kann in Materie umgewandelt werden und umgekehrt!