Bootstrapping a Civilization (Teil 1): make world

$ make world
make: *** No rule to make target 'world'.  Stop.

So ungefähr sieht das Problem aus, wenn eine technische Zivilisation verschwindet: Der Befehl ist noch da, das Makefile nicht.

Das Wissen wäre vermutlich nicht einfach weg. Es wäre nur über sehr viele Köpfe, Bücher und Rechner verteilt. Einer kann schweißen, eine andere kennt sich mit Landwirtschaft aus, irgendwo steht noch ein Lehrbuch über Elektrotechnik. Was fehlt, ist das ganze Zeug dazwischen: Lieferketten, Maschinen, Normteile, Werkstätten und Infrastruktur.

Diese Reihe versucht, daraus wieder ein Makefile zu bauen.

Hilfe kommt nicht

In Stirb klug gilt meistens eine unausgesprochene Annahme: Hilfe kommt irgendwann. Du musst lange genug durchhalten, Dich warm halten, Wasser finden, auf Dich aufmerksam machen – und irgendwann taucht jemand auf.

Auch bei einem Blackout geht man normalerweise davon aus, dass er irgendwann endet. Das Netz wird repariert, Treibstoff kommt wieder an, Geschäfte öffnen.

Hier gilt diese Annahme nicht.

Es kommt niemand.

Kein Rettungsdienst, kein Strom nach drei Tagen und kein LKW mit Ersatzteilen. Was fehlt, muss gefunden, getauscht oder selbst gemacht werden. Das eigentliche Problem beginnt beim Herstellen: Fast alles setzt etwas voraus, das ebenfalls erst entstehen muss.

Wie tief diese Abhängigkeiten reichen, hat Thomas Thwaites mit seinem Toaster Project ausprobiert. Ausgangspunkt war ein billiger Argos-Toaster für 3,94 Pfund. Thwaites zerlegte ihn und versuchte anschließend, seine Materialien möglichst weit zurück bis zu den Rohstoffen selbst zu beschaffen und zu verarbeiten.

Nach neun Monaten und 1.187,54 Pfund hatte er tatsächlich wieder etwas, das einem Toaster zumindest sehr ähnlich sah.

Ganz ohne Abkürzungen ging es auch bei ihm nicht. Gerade deshalb ist das Experiment für diese Reihe so passend: Selbst in einem Haushaltsgerät für ein paar Pfund steckt eine industrielle Infrastruktur, die man dem fertigen Produkt nicht ansieht.

Bootstrapping

Ein Compiler, der in seiner eigenen Sprache geschrieben ist, hat ein offensichtliches Problem: Irgendetwas muss ihn zum ersten Mal übersetzen.

Die Lösung heißt Bootstrapping. Bei einem normalen nativen GCC-Build wird der Compiler standardmäßig in drei Stufen gebaut. Zuerst übersetzt ein bereits vorhandener Compiler Stage 1. Damit wird Stage 2 gebaut, mit Stage 2 wiederum Stage 3. Anschließend werden die Objektdateien von Stage 2 und Stage 3 verglichen. Sie sollten identisch sein; sind sie es nicht, stimmt etwas im Bootstrap nicht.

Für den Wiederaufbau von Technik passt das als Bild ziemlich gut.

Mit einfachen Werkzeugen baust Du bessere Werkzeuge. Damit erreichst Du höhere Temperaturen, kannst genauer arbeiten oder Materialien verarbeiten, mit denen vorher nichts anzufangen war. Irgendwann werden aus Werkzeugen Maschinen, aus Maschinen wiederum die Werkzeuge für die nächste Stufe.

Natürlich ist nicht jedes Werkzeug wortwörtlich der „Compiler“ für das nächste. Die Abhängigkeiten funktionieren aber ähnlich. Bevor Du einen Generator wickeln kannst, brauchst Du Draht. Der setzt Metallurgie und ein Verfahren zum Drahtziehen voraus, und dafür ist wiederum passendes Werkzeug nötig.

Das Ziel der Reihe lautet deshalb:

vom ersten Tag nach dem Kollaps bis zum ersten Programm auf einem selbst gebauten Rechner.

Und zwar nicht nur als „Menschen haben irgendwann Eisen erfunden“-Überblick. Wenn wir etwas praktisch bauen oder herstellen, sollen Mengen, Temperaturen, Zeiten, Werkzeuge, Prüfmethoden und typische Fehler dabei stehen.

Das gilt auch für riskante Verfahren. Eine Beschreibung wird nicht automatisch sicherer, wenn die Hälfte der entscheidenden Informationen fehlt. Ausgelassen wird, was in erster Linie dazu dient, anderen zu schaden. Dazu weiter unten mehr.

Die eine Regel

Damit der Tech-Tree nicht irgendwann aus „und dann besorgst Du Dir eben …“ besteht, gilt eine feste Regel:

Jeder Teil darf nur voraussetzen, was ein früherer Teil bereits freigeschaltet hat.

Also kein „Nimm etwas Kupferdraht“ beim Generator, solange wir weder Kupfer verhüttet noch daraus Draht hergestellt haben.

Streng genommen ist der Tech-Tree dabei kein Baum, sondern ein Abhängigkeitsgraph. Ein kleines Python-Skript mit graphlib.TopologicalSorter berechnet daraus eine mögliche Reihenfolge der Artikel. Entsteht ein Zyklus – für A brauchen wir B, für B aber vorher A –, haben wir ein echtes Bootstrap-Problem. Dann muss der Plan geändert oder ein anderer Weg gefunden werden.

Eine Ausnahme gibt es: Restbestände.

Nach fast jedem denkbaren Kollaps verschwindet die bestehende Welt nicht schlagartig. Werkzeuge, Schrauben, Fahrzeuge, Bücher, Medikamente, Saatgut und kilometerweise Kupferleitung liegen zunächst noch herum. Einen funktionierenden Hammer nicht zu benutzen, nur weil wir ihn im Tech-Tree noch nicht selbst gebaut haben, wäre ziemlich albern.

Solche Abkürzungen bekommen deshalb ihren eigenen Abschnitt. Der eigentliche Technologiepfad darf von ihnen aber nicht abhängig sein. Irgendwann sind Ersatzteile aufgebraucht, Medikamente abgelaufen und die leicht erreichbaren Kupferkabel längst aus den Wänden gezogen.

Die Stages

Stage 0 ist noch kein eigentliches Bootstrapping. Erst einmal geht es darum, überhaupt in eine Lage zu kommen, in der ein Wiederaufbau möglich ist: überleben, herausfinden, wie groß die Katastrophe ist, und sichern, was später kaum noch zu ersetzen sein wird.

Grundlagen zu Kälte, Feuer oder Trinkwasser wurden bereits in „Stirb klug“ behandelt. Die entsprechenden Folgen werden hier verlinkt, statt dieselben Themen noch einmal von vorn aufzurollen.

Der Tech-Tree wird mit der Reihe wachsen. Die Stages geben nur die grobe Richtung vor.

Der langweilige Teil, der Leben rettet

Hochöfen, Dampfmaschinen und Relais machen auf einem Tech-Tree einiges her. Manche der wichtigsten Technologien sehen dagegen ausgesprochen unspektakulär aus.

Sauberes Trinkwasser zum Beispiel. Eine Latrine, die nicht den Brunnen verseucht. Händehygiene. Genug Nahrung. Später kommen Antisepsis, Impfungen, Medikamente und weitere medizinische Verfahren dazu.

Um 1800 lag die weltweite Lebenserwartung bei Geburt unter 30 Jahren. 2023 waren es 73,2 Jahre.

Ein großer Teil dieses Unterschieds hängt mit der früher enormen Kindersterblichkeit zusammen. Solche historischen Schätzungen sind zwangsläufig ungenau, doch für 1800 geht man davon aus, dass weltweit rund 43 von 100 Kindern ihren fünften Geburtstag nicht erreichten.

Das oft daraus gezogene Bild, Menschen seien damals einfach mit 30 tot umgefallen, ist trotzdem falsch. Wer die ersten gefährlichen Lebensjahre überstanden hatte, konnte deutlich älter werden. Auch danach waren die Überlebenschancen aber schlechter als heute. Infektionen, Mangelernährung, Verletzungen und Komplikationen bei Schwangerschaft und Geburt kosteten in einer Welt ohne moderne Medizin sehr viel häufiger das Leben.

Wie aktuell zumindest ein Teil dieses Problems geblieben ist, zeigt die WHO: Durchfallerkrankungen töten noch immer rund 443.800 Kinder unter fünf Jahren pro Jahr.

Viele dieser Erkrankungen lassen sich durch sauberes Trinkwasser, Sanitärversorgung und Hygiene vermeiden. Ist der Durchfall erst da, kann eine korrekt zusammengesetzte orale Rehydratationslösung verhindern, dass Wasser- und Elektrolytverlust selbst zur tödlichen Gefahr werden.

„Zucker und Salz gegen Durchfall“ ist dafür allerdings keine brauchbare Anleitung. Bei einer Rehydratationslösung kommt es auf die richtige Zusammensetzung an. Genau die gehört deshalb später in den entsprechenden Teil.

Ab Stage 1 bekommt jede Stage ein kleines Mortalitätsprofil: Woran starben Menschen auf diesem technologischen Stand besonders häufig? Welche dieser Gefahren kann unser bisheriger Tech-Tree bereits reduzieren, und gegen welche sind wir noch ziemlich machtlos?

Das ist für diese Reihe nützlicher als eine klassische Sterbetafel. Vor allem erinnert es daran, dass perfekt gegossene Bronze wenig hilft, wenn neben dem Brunnen die Fäkalien im Boden versickern.

Wie ein Teil aufgebaut ist

Jeder Teil beginnt mit einem kurzen Build-Log: Stage, Ziel und bereits verfügbare Voraussetzungen.

Danach folgt, soweit es zum jeweiligen Thema passt:

• Wozu? – welches Problem dieser Knoten löst.
• Voraussetzungen – was vorhanden sein muss, bevor wir anfangen können. Bei Bedarf kommen nutzbare Restbestände dazu.
• So geht's – der praktische Teil, mit den Informationen, die man zum Nachmachen tatsächlich braucht.
• Abnahmetest – woran wir erkennen, ob das Ergebnis funktioniert und brauchbar ist.
• Zeitreise-Check – welche Voraussetzungen historisch schon vorhanden waren und was offenbar trotzdem noch fehlte.
• Schaltet frei – welche späteren Knoten davon abhängen.
• Heute – Risiken, moderne Alternativen und die aktuelle Rechtslage.

Der Zeitreise-Check soll vor allem eines verhindern: technische Geschichte so zu erzählen, als hätte zwangsläufig eine Erfindung zur nächsten geführt.

Die Laufmaschine von Karl Drais von 1817 ist dafür ein schönes Beispiel. Sie bestand im Wesentlichen aus Dingen, die Handwerker schon lange bearbeiten konnten, vor allem Holz und einigen Metallteilen. Trotzdem tauchte ein nachweislich fahrtüchtiges einspuriges Zweirad erst im frühen 19. Jahrhundert auf.

Nur weil die nötigen Materialien vorhanden sind, kommt eben noch niemand automatisch auf die Idee, sie genau so zusammenzusetzen.

Was hier nicht drinsteht

Einige Äste des theoretischen Tech-Trees lassen wir absichtlich weg.

Keine Rezepte für Sprengstoffe und keine Anleitungen zur Herstellung von Betäubungsmitteln. Gefährliche Chemie kommt trotzdem vor, wenn wir sie für andere Technologien brauchen – Schwefelsäure für Bleiakkus zum Beispiel. Der Zweck entscheidet darüber, wie weit wir ins Detail gehen. Ist ein Stoff für den Wiederaufbau essenziell, beschreiben wir ihn vollständig, mit eigenem Abschnitt zur Sicherheit.

Jagd und Fangmethoden gehören zum Tech-Tree, mit vollständigen Bauanleitungen für Fallen, Speer und Bogen, denn ohne sie gibt es kaum Fleisch. Wer so etwas heute ausprobieren will, kann daraus aber keine allgemeine Erlaubnis ableiten. Jagd- und Fangrecht unterscheiden sich je nach Land und teilweise nach Region erheblich; einzelne Methoden sind verboten oder nur unter bestimmten Voraussetzungen zulässig.

Deshalb prüfen wir die Rechtslage dort, wo sie für einen Artikel eine Rolle spielt. Eine pauschale Regel für Deutschland, Österreich und die Schweiz wäre an der konkreten Stelle womöglich schon falsch oder unvollständig.

Medizin kommt dagegen ausdrücklich und ausführlich vor. Nur eben nicht nach dem Motto „Schimmel auf Brot, fertig ist das Penicillin“.

Zwischen einem Schimmelpilz, der einen antibiotisch wirksamen Stoff bildet, und einem brauchbaren Arzneimittel liegen eine Menge Arbeitsschritte: eine geeignete Kultur, sauberes Arbeiten, Gewinnung und Aufreinigung des Wirkstoffs, Prüfung, Lagerung und eine verlässliche Dosierung.

Wenn wir Penicillin behandeln, gehören diese Schritte deshalb mit dazu. Dasselbe gilt für Wundversorgung, Geburtshilfe oder die Zusammensetzung einer Rehydratationslösung. Der Sinn dieser Reihe besteht schließlich gerade darin, herauszufinden, wie etwas mit den bis dahin verfügbaren Mitteln tatsächlich gemacht werden kann – nicht nur festzustellen, dass Menschen es irgendwann einmal konnten.

Das bedeutet auch: Ein medizinischer Knoten bleibt gesperrt, solange uns dafür noch entscheidende Voraussetzungen fehlen. Wenn eine brauchbare Aufreinigung bestimmte Geräte, Chemikalien oder Messverfahren verlangt, müssen wir diese zuerst bauen oder herstellen.

Vor solchen Anleitungen steht ein deutlicher Warnhinweis. Dieses Wissen ist für das Szenario gedacht, das wir hier angenommen haben: eine Welt, in der es keine Ärzte, Apotheken, Krankenhäuser und keinen Rettungsdienst mehr gibt. Solange diese Infrastruktur existiert, ist eine selbst hergestellte Alternative keine Option. Wer es trotzdem versucht, spielt mit seinem Leben. Wie tödlich schon fehlende Hygiene bis heute ist, zeigt die WHO-Zahl weiter oben.

Auf wessen Schultern

Die Idee, technische Zivilisation einmal rückwärts auseinanderzunehmen, ist nicht neu.

Lewis Dartnell beschreibt in The Knowledge von 2014, welches Wissen nach einem Zusammenbruch beim Wiederaufbau nützlich wäre. Dazu gehört ausdrücklich auch die Übergangszeit, in der man zunächst von den Resten der industriellen Welt lebt.

Ryan North geht in How to Invent Everything von 2018 aus einer anderen Richtung an dieselbe Frage heran: Sein Leser ist ein gestrandeter Zeitreisender, der wesentliche Erfindungen möglichst früh in die Menschheitsgeschichte vorziehen möchte.

Und Primitive Technology zeigt praktisch, wie weit man mit Rohstoffen aus der Umgebung, einfachen Werkzeugen und sehr viel Zeit kommt. Gerade dort sieht man gut, wie viel Arbeit in Dingen steckt, die eine moderne Werkstatt nebenbei erledigt.

Diese Reihe setzt den Schwerpunkt etwas anders. Der Tech-Tree soll seine eigenen Abhängigkeiten ernst nehmen. Sie werden maschinell geprüft, und für jeden praktischen Knoten soll es einen Abnahmetest geben.

Am Ende soll make world zumindest nicht mehr an einer fehlenden Dependency scheitern.

Ausblick

Bevor wir den ersten Stein bearbeiten, müssen wir wissen, in welcher Welt wir überhaupt anfangen.

Teil 2 beschäftigt sich deshalb mit möglichen Ausgangslagen. Die Ursache des Zusammenbruchs ist keineswegs egal: Eine Pandemie hinterlässt andere Probleme als ein lang anhaltender Ausfall kritischer Infrastruktur, ein Krieg oder radioaktiver Fallout.

Für den Tech-Tree interessiert uns vor allem, was danach noch übrig ist. Wie viele Menschen gibt es noch, und welches Wissen bringen sie mit? Welche Infrastruktur lässt sich weiterverwenden? Welche Rohstoffe sind erreichbar? Und erlaubt die Umwelt überhaupt noch, langfristig an einem Ort zu leben und zu produzieren?

Erst wenn das geklärt ist, lohnt sich die Frage, welchen Knoten wir als ersten bauen.

Disclaimer: Diese Reihe vermittelt Grundlagenwissen für einen hypothetischen Zusammenbruch – kein Ersatz für Ausbildung, Fachleute, Ärzte oder Rettungsdienst. Viele der beschriebenen Techniken sind gefährlich, manche heute erlaubnispflichtig oder verboten; beachte die Rechtslage. Im echten Notfall gilt: Hilfe alarmieren – in der EU über 112.