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THEMA: Physik und Evolution

Physik und Evolution 31 Mai 2019 21:34 #52239

@ D.Rajic #52063
Hast Du ein Patent auf ein perpetuum Mobile? Wenn nicht: Glaubst Du dass auf der Erde andere physikalische Gesetze gelten als sonst im Universum? (Bitte dann nicht Newton erzählen). Also: Alles spricht dafür, dass die Gesetze der Thermodynamik gelten und immer gegolten haben. Da kann auch ein Herr Lesch nicht umschmeißen, falls er das so gemeint haben sollte.

Wer meint, er habe etwas erkannt, der weiß noch nicht, wie man erkennen soll.
1. Brief des Paulus an die Korinther 8, 2

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Physik und Evolution 31 Mai 2019 23:16 #52243

@Martin-O,
ich halte dich für einen klugen Kopf, der leider eine gewisse Tendenz hat für Argumentationen die Voraussetzungen zu wechseln.
Die Thermodynamik (hier natürlich der 2. HS) ist kein Gesetz, sondern ein Prinzip. Sie kennt durchaus Konstellationen, dass sowohl kein Fortschreiten für eine gewisse Dauer eintritt, wie auch, dass (da ein statistisches Prinzip) Reversibilität eintritt. Ursprünglich ist die Thermodynamik eher eine Ingenieurswissenschaft, die sich mit dem Wirkungsgrad von Dampfmaschinen auseinandergesetzt hat (Sadi Carnot). Wahrscheinlich würde ein Lehrbuch der Thermodynamik hier als ziemlich unsexy eingestuft werden. Hier ist sie sicher auch sehr gut empirisch untersucht, das stimmt. Abe auch hier als Prinzip und nicht Naturgesetz.
Die Extrapolation auf kosmische Maßstäbe ist eher ein spätes Ding. Die Hinterfragung ist auch kein Ding von mir, sondern durchaus von namhaften Physikern, die ich in dem Post schon genannt habe und stellvertretend sind. Diese Extrapolation ist letztlich ein Postulat. Von empirischer Untersuchung kann sicher keine Rede sein. Was das nun mit einem perpetuum mobile zu tun hat, erschließt sich mir nicht unmittelbar.


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Physik und Evolution 01 Jun 2019 20:42 #52254

@ D. Rajic
Du hast recht, es geht bei Entropie um Statistik. In kleiner Zahl gibt es da durchaus die Wahrscheinlichkeit, dass Entropie abnimmt. Ab einer gewissen Größenordnung ist das aber so gut wie ausgeschlossen. Und das Universum halte ich für groß und komplex genug, mit genügend Prozessen, bei denen Entropie zunimmt.
Wenn nichts geschieht, kann natürlich keine Entropie zunehmen. Aber sobald etwas in Bewegung kommt (wie bei einer Maschine), dann gibt es Reibung und deren Wärmeverteilung, also Entropiezunahme. Deshalb wird die Maschine auch irgendwann still stehen.
Da Videos anschauen nicht so mein Ding ist, weiß ich nicht, was Harald Lesch für Gründe angibt, dass die Entropie am Anfang maximal sein soll. Im Buch UWudL finde ich dazu nichts. Wenn Du mir den Link zu einem Video gibst, sehe ich mir auch an, ich bin gespannt.

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Physik und Evolution 02 Jun 2019 12:17 #52262

Martin-O,
deinem Wunsch komme ich gerne nach.
Lesch führt hier nicht aus, dass es Entropie nicht gibt (was ich ebenso wenig tue). Er erwähnt sie nicht einmal, sondern er gibt seiner Verwunderung Ausdruck, dass das Universum von einem hochsymmetrischen Zustand im (scheinbar fast) vollständigen Gleichgewicht sich in Strukturen entwickelt. Im weiteren, vorbereitenden Sinne so ab Minute 6:00 und im engeren Sinne so ab Minute 16.30.

Ich entnehme deinem Post, dass du mit Literatur mehr anfangen kannst. Da könnte ich dir Lee Smolin "Im Universum der Zeit" nahe legen. Er entwickelt so ab 265 ff., dass die Entropie keine adäquate Beschreibung für das Universum ist. Smolins eigene Entwicklung kommt so aus der Sicht des Block-Universums hin zu der Bewertung der Zeit als eigentlich schöpferisches Element. Er verwendet hier die Figur, dass das Universum interessanter wird und früher sozusagen langweiliger war. Ich denke, dass Smolin zeigen kann, dass er schon weiß, was Entropie ist, aber diese eben nicht für die Beschreibung des Universums dienlich ist.
In etwa die gleiche Kerbe schlägt Mullers "Zeit". Entropie ist tatsächlich schon da, aber sie wird von der Zeit vor sich her getrieben.
Meine Position noch einmal: Ich habe kein Problem mit Thermodynamik. Ich melde aber Zweifel an, dass sie als Postulat auf die Entwicklung des Universums übertragbar ist.


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Physik und Evolution 02 Jun 2019 20:55 #52276

@ D. Rajic
Danke für den Link (auch für den Literaturhinweis, aber ob ich das Buch kaufe, ist im Moment unwahrscheinlich).
Ich habe das Video so verstanden: Eigentlich ist am Anfang eine große Symmetrie, aber eine kleine Störung, aus der wir unsere Existenz verdanken.
Nun, alle Materie verdankt sich der kleinen Unsymmetrie zwischen Materie und Anti-Materie. Die kleinen Störungen der Symmetrie am Anfang bedingen Galaxien, Sterne usw. Diese kleinen Fehler sind in Wahrheit das, was unser Universum ausmacht. Diese Fehler auszugleichen ist das, was Entropie fleißig tut. Die große Symmetrie am Anfang in Ehren, aber die negiert nicht die Ferne vom Gleichgewichtszustand, die am Anfang da war und die die Existenz unseres Universums ausmacht.
So fasse ich das Video auf, das besagt zwar, dass die Entropie sehr hoch war, aber da ist eben noch Luft nach oben und von dieser Differenz „lebt“ das Universum.
Ich stimme Dir zu, dass Entropie als statistische Größe nicht im Götterhimmel im obersten Olymp anzusiedeln ist. Ich bin deshalb vorsichtig, Zeit durch Entropie zu definieren, Entropie ist höchstens ein Aspekt der Zeit, aber auch das ist ungenau. Ich gebe zu, dass ich in vorigen Posts an der Stelle ungenau war.
Mein Verständnis von Entropie bei kosmischen Zusammenhängen ist: Die Wahrscheinlichkeit, dass Entropie abnimmt, ist statistisch gesehen gegen Null bei so großen „Dingen“ wie dem Universum. Mehr will ich gar nicht sagen, keine Postulate über Zeit oder sonst was im Universum.
Es mag gute Beschreibungen des Universums geben, die ohne Entropie auskommen. Aber es gibt jede Menge Prozesse (zB thermischer Art), die sich einem Gleichgewichtszustand annähern. Ist es sinnvoll, das auszuklammern? Oder kann man das auch ohne Entropie beschreiben?
Ich bin mir nicht sicher, ob wir uns hier nur um Kaisers Bart streiten.

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Physik und Evolution 02 Jun 2019 21:07 #52279

Martin-O schreibt

Ich bin mir nicht sicher, ob wir uns hier nur um Kaisers Bart streiten.

Im Weiteren wäre es das. Mein Impetus war ja mit Postulaten vorsichtige zu sein bzw. immer zu wissen, dass es eins ist und immer Vorsicht geboten ist.


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Physik und Evolution 08 Jul 2019 18:52 #53813

Hi Leute,
um mal wieder etwas Leben ( ;) ) reinzubringen:

Martin-O schrieb: Zum einen: Die Erde ist durch die Sonnenenergie kein geschlossenes System. Zum andern: Leben kann Entropie exportieren und deshalb lokal vermindern. Aber die Zunahme der Entropie insgesamt ist nicht aufzuhalten.
Es gibt aber noch eine inner-evolutionäre Überlegung: Je komplexer ein Organismus, umso störanfälliger ist er. Höherentwicklung ist also ein Überlebensnachteil. Wird dies eigentlich von Biologen reflektiert?

Ja, das wird durchaus von Biologen reflektiert. So sind z.B. komplexere Organismen evolutionär gesehen fast immer viel jüngeren Datums, während weniger komplexe Lebewesen oft einen früheren Ursprung im Erdzeitalter haben. Auch auf Artebene ist das Phänomen bekannt: Hochspezialisierte Arten sind durch ihre oft komplexeren Strukturen anfälliger für Störungen (beispielsweise wenn die einzige Nahrungsquelle wegfällt, auf die sie spezialisiert sind). Generallisten haben es da oft einfacher. Aber im ENdeffekt kommt es immer auf die (Stabilität der) äußeren Bedingungen an.

DIe Entropiegeschichte habe ich jetzt einfach mal zur Kenntnis genommen bzw. interssiert verfolgt. Da sich da quasi so ein kleines Streitgespräch mit geringem Lösungsgehalt entwickelt hat, hier ein Vorschlag: Wir können auch statt der Entropie als thermodynamische Größe die quantenmechanische Unschärferelation als Grundlage betrachten. Die Evolution braucht ja auch eine gewisse (unauflösbare) Unsicherheit auf der kleinesten Ebene, nähmlich die Mutation, die sich dann über Generationen hinweg durch Selektion manifestiert (oder eben nicht).

Natürlich ist die Unschärferelation, wie alle andere physikalischen Grundlagen auch, die Voraussetzung für viele Prozesse im Universum. Doch speziell in Bezug zur Evolution findet man da wenig (oder irre ich?).

Finde auch den Eindwand interessante, dass das Universium, wie wir es kennen, das Ergebnis eines Evolutionsprozesses sein könnte (frei nach der Viele-Welten-Interpretation der QM bzw. Feynmans Aufsummierung der Möglichkeiten). Aber auch hier sind wir wohl schnell beim Spekulativen...

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Physik und Evolution 10 Jul 2019 22:57 #53899

baumeisterxxl schrieb: Hi Leute,
um mal wieder etwas Leben ( ;) ) reinzubringen:
Ja, das wird durchaus von Biologen reflektiert. So sind z.B. komplexere Organismen evolutionär gesehen fast immer viel jüngeren Datums, während weniger komplexe Lebewesen oft einen früheren Ursprung im Erdzeitalter haben. Auch auf Artebene ist das Phänomen bekannt: Hochspezialisierte Arten sind durch ihre oft komplexeren Strukturen anfälliger für Störungen (beispielsweise wenn die einzige Nahrungsquelle wegfällt, auf die sie spezialisiert sind). Generallisten haben es da oft einfacher. Aber im ENdeffekt kommt es immer auf die (Stabilität der) äußeren Bedingungen an.
DIe Entropiegeschichte habe ich jetzt einfach mal zur Kenntnis genommen bzw. interssiert verfolgt.

Ilya Prigogine hat sehr anschaulich bewiesen, dass Reduktion und Emergenz durchaus keine logischen Gegensätze sind und dass die Entstehung von Systemen mit emergenten Eigenschaften aus den Strukturen der tieferen Ebene heraus verständlich gemacht werden kann. Auf der einen Seite zwingt der 2. Hauptsatz der Thermodynamik die Entwicklung von Systemen in Richtung der Desorganisation (Entropiemaximum), auf der anderen Seite ist offensichtlich, dass trotzdem hochorganisierte Strukturen entstehen, die mit einer Zunahme der Ordnung einhergehen. Das kohärente strukturstabilisierende Verhalten ist charakteristisch für dissipative Systeme.

Prigogine zeigt, dass es nicht zwei irreduzible physikalische Beziehungen sind, sondern, dass ein Gesetz am Werke ist - nur einmal in Nähe des thermodynamischen Gleichgewichtes und das andere Mal fern davon.

Reduktionistisch ist die Theorie, weil sowohl Strukturvernichtung alsauch Strukturaufbau mit dem 2. HS d. TD beschrieben werden können, emergentistisch ist sie, weil sie neue Qualitäten - eben Morphogenese - einschließt. Es sind die dissipativen Strukturen fernab vom Gleichgewicht, wo Instabilitäten und Schwankungen keine Störungen des Systems darstellen, sondern Kristallisationspunkte neuer emergenter Eigenschaften und Strukturen bilden. Der Übergang zwischen den Ebenen wird durch Symmetriebrechungen bewerkstelligt,
Die Existenz von lebendigen oder komplexen Formen ist also nicht ein Widerspruch zum 2. HS d. TD, sondern im Einklang mit dem Entropiesatz. Entsprechende Randbedingungen und die nichtlineare chemische Kinetik erlauben fern vom Gleichgewicht den für die Stabilität notwendigen Energie- und Materialfluss von solchen Systemen als offene Systeme (Selbstorganisation, Autopoiese), ist aber nicht nur auf chemische Systeme beschränkt.

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Physik und Evolution 12 Jul 2019 14:14 #53922

Das geht in etwa in die Richtung, was ich in einem früheren Post gemeint hatte:

"In Bezug auf Prozesse, wie etwa die Evolution, kann die Entropie aber sehr wohl abnehmen. Durch sie bilden sich immer komplexere Zustände heraus, die ´geordneter´ sein müssen als der vorherige Zustand. Die Evolution reagiert quasi auf den Anstieg der Entropie um sie herum mit der Reduzierung der eigenen inneren Entropie."

Und das darüber schon einiges an Literatur vorhanden ist, ist natürlich umso besser!

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Physik und Evolution 22 Jul 2019 20:33 #54300

EIn anderer Gedanke in diesem Zusammenhang: Warum nicht Richard Dawkins´s Konzept vom "Selfish Gene" auch auf (Elemtar-)Teilchen anwenden? "The Selfish Particle": Elementarteilchen "nutzen" Elemente, Verbindungen, Moleküle, Organismen usw. lediglich, um in einem energetisch günstigen bzw. quantenmechanisch erlaubten Zustand zu überdauern. Sobald dieser Zustand zerfällt, "suchen" sich die Teilchen den nächsten günstigen Zustand.
Dabei ist der Antrieb der Teilchen natürlich kein instrinsisch gewollter, sondern rein thermodynamischer/quntenmechanischer Natur. Ähnlich wie Dawinks, bei dem die Gene die Mechanismen der Evolution zum Fortbestehen "nutzen" und damit quasi das Leben erst ermöglichen.

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Physik und Evolution 22 Jul 2019 22:10 #54305

Also, wenn ihr dem Thema gerecht werden wollt, dann müsst ihr euch mit den elementaren Aussagen der Physik beschäftigen, als da wären die SRT, die ART und die Quantenfeldtheorien und noch ein paar Basisgeschichten.
Im zweiten Fall steht an, was denn die Zeit mit den physikalischen Gegebenheiten macht, denn daraus folgt die Evolution, die ihrerseits wieder Gesetzmäßigkeiten folgt, die sich in Abhängigkeit vom zunehmenden Komplexitätsgrad bei Vorhandensein von Energie einerseits, aber generell abnehmendem Komplexitätsgrades im Allgemeinen zu erkennen gibt (2.Hauptsatz d. Thermodynamik, die Ordnung nimmt über alle Raumgebiete zeitlich stetig ab).

Erst dann ist man in der Lage, die Dinge richtig einzuordnen.

Viel Arbeit, ich weiß.

Thomas

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Physik und Evolution 20 Aug 2019 21:20 #55810

baumeisterxxl schrieb: Das geht in etwa in die Richtung, was ich in einem früheren Post gemeint hatte:
"In Bezug auf Prozesse, wie etwa die Evolution, kann die Entropie aber sehr wohl abnehmen. Durch sie bilden sich immer komplexere Zustände heraus, die ´geordneter´ sein müssen als der vorherige Zustand. Die Evolution reagiert quasi auf den Anstieg der Entropie um sie herum mit der Reduzierung der eigenen inneren Entropie."
Und das darüber schon einiges an Literatur vorhanden ist, ist natürlich umso besser!

Genauso ist es. Prigogine beschreibt es so:
Für offene Systeme fernab vom thermodynamischen Gleichgewicht gilt:

dS/dt = diS/dt + deS/dt wobei diS die "innere" Entropie eines System bedeutet und deS/dt den Entropiefluss.

Da es nun kein physikalisches Gesetz gibt, das das Vorzeichen von deS/dt festlegt, kann es auch negative Werte annehmen, was bedeutet, dass der Entropieexport die innere Entropie übersteigen kann, was wiederum bedeutet, dass im System Ordnung, also Struktur aufgebaut wird - alles im Einklang mit der Thermodynamik, allerdings immer fernab vom Gleichgewicht.
(Quelle: Ilya Prigogine, Grégoire Nicolis; Die Erforschung des Komplexen)]

Was ich besonders spannend finde, sind die Bifurkationsdiagramme, aber leider weiß ich nicht, wie man hier Bilder/Diagramme einfügt.

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Physik und Evolution 20 Aug 2019 21:25 #55811

Thomas schrieb: Also, wenn ihr dem Thema gerecht werden wollt, dann müsst ihr euch mit den elementaren Aussagen der Physik beschäftigen, als da wären die SRT, die ART und die Quantenfeldtheorien und noch ein paar Basisgeschichten.
Im zweiten Fall steht an, was denn die Zeit mit den physikalischen Gegebenheiten macht, denn daraus folgt die Evolution, die ihrerseits wieder Gesetzmäßigkeiten folgt, die sich in Abhängigkeit vom zunehmenden Komplexitätsgrad bei Vorhandensein von Energie einerseits, aber generell abnehmendem Komplexitätsgrades im Allgemeinen zu erkennen gibt (2.Hauptsatz d. Thermodynamik, die Ordnung nimmt über alle Raumgebiete zeitlich stetig ab).
Erst dann ist man in der Lage, die Dinge richtig einzuordnen.
Viel Arbeit, ich weiß.
Thomas

Hallo Thomas,
ich kann deine Anmerkung jetzt nicht so recht einordnen.
Was hat das Thema mit SRT, ART und QT zu tun?

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Physik und Evolution 21 Aug 2019 00:17 #55831

Tangens Alpha,

Naja, die Zeit, die in allen Theorien ihren Platz hat, aber unterschiedlich behandelt wird. Mal ist sie relativ und mal nicht.

Evolution ist Zeitabhängig!

Welche Rolle spielt die Zeit in der Physik, in ihren fundamentalen Theorien und welche Auswirkungen haben diese unterschiedlichen Zeitvorstellungen im Hinblick auf den Evolutionsbegriff.

Das war doch die Eingangsfrage.

Thomas

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Physik und Evolution 22 Aug 2019 22:30 #55967

Thomas schrieb: Tangens Alpha,
Naja, die Zeit, die in allen Theorien ihren Platz hat, aber unterschiedlich behandelt wird. Mal ist sie relativ und mal nicht.
Evolution ist Zeitabhängig!
Welche Rolle spielt die Zeit in der Physik, in ihren fundamentalen Theorien und welche Auswirkungen haben diese unterschiedlichen Zeitvorstellungen im Hinblick auf den Evolutionsbegriff.
Das war doch die Eingangsfrage.
Thomas

Jep! Hast Recht. Sorry, da habe ich mich von Prigogine etwas hinreißen lassen.

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