Kosmische Kalkulation Das Universum als Riesenrechner

Wenn das Weltall ein Computer wäre, dann hätte es bereits eine ganze Menge geleistet: Ein US-Physiker hat kalkuliert, wie viele Rechenschritte das Universum seit dem Urknall vollzogen hat.
Von Sabine Moser

Jede Veränderung in einem physikalischen System, so meinen Informationstheoriker, lässt sich auch als Berechnung betrachten. Wenn dieser Vergleich erlaubt ist, dachte sich wohl Seth Lloyd vom Massachusetts Institute of Technology, dann muss auch eine andere Frage gestattet sein: Was leistet das größte bekannte physikalische System, das Universum selbst?

Der Physiker hat nachgerechnet, wie viel Information das Weltall enthält, und wie viele Rechenschritte es seit seiner Entstehung durch den Big Bang vor schätzungsweise 14 Milliarden Jahren vollzogen hat. Die Ergebnisse, die Lloyd in der Fachzeitschrift "Physical Review Letters" veröffentlicht hat, bewegen sich naturgemäß in wahrhaft kosmischen Größenordnungen.

Nach den Kalkulationen des Forschers besitzt der hypothetische Riesenrechner nicht weniger als 1090 binäre Einheiten, die entweder den Zustand "0" oder "1" einnehmen können. Um den derzeitigen Zustand des Universums zu erreichen, müsste der kosmische Computer mit diesen Bits 10120 elementare Rechenoperationen ausgeführt haben.

Weshalb aber sollte man das Universum als Computer ansehen? Die Parallele wird nach Ansicht von Lloyd dann offensichtlich, wenn man die Welt aus Sicht der Quantenphysik betrachtet. Springt ein Teilchen von einem Quantenzustand in den nächsten, dann ist das vergleichbar mit einem Bit, das vom Informationswert "0" zu "1" schaltet.

Um von einem Zustand in den nächsten zu wechseln, wird Energie benötigt. Auf dieser Grundlage ermittelte der Physiker auch die Zahl der kosmischen Rechenschritte: Er schätzte die gesamte im Universum vorhandene Energie mit Hilfe von Einsteins Formel E = mc2. Aus dem ungefähren Alter und der Energiedichte im Weltall schloss Lloyd auf die nötigen Rechenoperationen.

Als Rechenschritte versteht der Wissenschaftler die Bewegungen oder Wechselwirkungen von Elementarteilchen wie Protonen, Neutronen, Elektronen oder Photonen. So gesehen ist das Universum damit beschäftigt, im Laufe der Zeit seine eigene dynamische Entwicklung zu errechnen: In dem Maße, wie die Kalkulation fortschreitet, spielt sich auch die Realität ab.

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