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THEMA: Wie umfassend ist das Evolutionsprinzip eigentlich?

Wie umfassend ist das Evolutionsprinzip eigentlich? 26 Dez 2015 18:32 #1824

Hallo zusammen,
Hab mir gerade das Video von Hans Peter Fischer zum Thema Evolution angeschaut und kam zu dem Entschluss, das Gesagte noch ein wenig zu ergänzen.
Evolution heißt übersetzt Entwicklung. Darwin hat diesen Begriff zuerst in der Biologie eingeführt und dort auch beschrieben, wie die Entwicklung der Arten nach den Regeln Mutation und Selektion ablaufen sollte. So weit so schön. Brauchen wir auch gar nicht weiter vertiefen.
Ich meine, dass dieses Evolutionsprinzip auch für die unbelebte Welt Gültigkeit hat. Die flankierenden Rahmenbedingungen bilden die Naturgesetze und die Gleichheit der Elementarteilchen. Am Anfang gab es lediglich 70 Prozent Wasserstoff und 30 Prozent Helium. Diese Anfangsbedingungen zusammen mit den physikalischen Regeln führte in Sternen zu den Elementen. Die Sterne sind die Mutanten und Kräfte sorgen für die Selektion. Dieses Zusammenspiel führte auf dieser Ebene dazu, dass es inspäteren Sterngenerationen mit höherem Metallgehalt auch zur Entstehung von Planeten kam und dann gar zu solchen, auf denen die Natur dann das Experiment Leben starten konnte.
Nun sagt der zweite Hauptsatz der Thermodynamik, dass grundsätzlich alles einem höheren Grad von Unordnung zustreben sollte. Aber gerade die Evolution, betrachtet über einen sehr langen Zeitraum zeigt, dass wir es sehr wohl mit einer Zunahme an Komplexität zu tun haben. Es ist zwar noch wenig Material daran beteiligt, denn den Löwenanteil hat immer noch der Wasserstoff und das Helium. Aber trotzdem ist diese Komplexitätszunahme quasi der Gegenspieler der Entropiezunahme. Eine physikalische Beschreibung dieser Komplexitätszunahme gibt es bis heute nicht, da man in Physik die Dinge nur zerlegt und sie nicht aufbaut.
Man müsste mal darüber nachdenken, ob sich Komplexität physikalisch fassen lässt?
Viele Grüße
Thomas
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Wie umfassend ist das Evolutionsprinzip eigentlich? 27 Dez 2015 09:16 #1835

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Thomas schrieb:

. . .da man in Physik die Dinge nur zerlegt und sie nicht aufbaut.

So verhält sich das. Ein goldenes Wort. Besser kann man den Sachverhalt gar nicht darstellen.
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Ohne etwas wäre nicht einmal nichts

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Ohne etwas wäre nicht einmal nichts

Wie umfassend ist das Evolutionsprinzip eigentlich? 27 Dez 2015 10:30 #1836

Eine physikalische Zahl für Komplexität wäre interessant...
Leben hat zwar die möglichkeit, seine Komplexität zu erhöhen, im Gegenzug wandelt es dafür dauernd geordnete (chemische) Energie in ungeordnete (Wärmeenergie) um.
Ich stelle mir zu dem Thema 2 Fragen:

1. Ist die Evolution wirklich immer in der lage, die situationsbedingt überlebensfähigsten Lebewesen zu generieren? Ein Beispiel: Würden Beutetiere eine Eigenschaft aufweisen, die sie ungenießbar macht, hätten sie weniger Fressfeinde. Diese Eigenschaft haben sie aus dem einen Grund nicht, weil sich eine derartige Mutation nicht besser durchsetzt. Bei zB. Pilzen verhält sich das anders.

2. Wie gleichen Pflanzen ihre interne Enthropieabnahme aus? Sie wandeln ja Strahlung (hohe Enthropie ) in chemische Energie (niedrige Enthropie) um.

Lg

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Wie umfassend ist das Evolutionsprinzip eigentlich? 27 Dez 2015 13:45 #1838

  • Kinseher Richard
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Vorsicht - ein Fehler in der Argumentation!
Wenn Wasserstoff bzw. Helium verschmelzen entstehen zwar ´höher-atomige´ Elemente - dies widerspricht aber nicht den physikalischen Gesetzen. Denn durch diese Kernfusion wird Energie abgegeben und Elemente entstehen, die entsprechend energieärmer sind. D.h. die Entropie nimmt zu.

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Wie umfassend ist das Evolutionsprinzip eigentlich? 27 Dez 2015 14:17 #1839

Ja natürlich nimmt die Entropie zu bei Fusionsreaktionen. Es entsteht nicht nur Energie, sondern auch Neutrinos, die den Stern unmittelbar verlassen und zur Entropiezunahme ebenfalls beitragen. Aber trotzdem sind die höheren Elemente in ihrer Zusammensetzung und ihrer Funktionsweise deutlich komplexer als der Wasserstoff. Wenn sie dann Moleküle bilden, wird es gleich noch viel komplizierter und wenn dann auch noch Molekülverbände gebildet werden, kann man Einzelprozesse nicht mehr im Einzelnen kausal nachvollziehen. Dann müssen statistische Modelle herhalten, um deren Verhalten zu berechnen. Wenn wir jetzt den Schritt zum Einzeller machen, stoßen wir auf einen Komplexitätsgrad, den wir mit Mathematik nicht mehr charakterisieren können. Da gibt es einen schönen Satz: Ein Käfer ist schnell tot getreten und alle Professoren dieser Welt können ihn nicht mehr zum Leben erwecken. Grundlegend an der Betrachtung ist, daß man für die Zunahme des Komplexitätsgrades immer Energie braucht und zwar über lange Zeiträume. Ohne das Vorhandensein von Energie tut sich nichts. Wir können daraus auch schließen, daß im Universum, das ja in Zukunft immer kälter und damit energieärmer wird, irgendwann ein maximaler Komplexitätsgrad erreicht sein wird. Danach zerfallen alle diese Strukturen wieder und am Ende nähert sich alles dem absoluten Nullpunkt der Temperatur. Da sind vorher die Sterne erloschen und ausgekühlt und zum größten Teil hinter unserem Horizont verschwunden. Die interessante Frage, die sich stellt, ist die, wie lange noch kann das Universum komplexe Strukturen erzeugen und durch evolutionäre Prozesse zu immer komplexeren Strukturen führen.
Die Ausgangsstoffe sind dabei im ganzen Universum die gleichen, nämlich die 92 Elemente, angefangen vom Wasserstoff und am Ende steht das Uran mit der Kernladungszahl 92. Damit, mit den 4 Urkräften und mit der Zeit kann das Universum spielen. Setzen wir voraus, daß die Anzahl der Elemente gleich bleibt, also 92 und daß die 4 Urkräfte auch immer gleich bleiben und eben nicht zu vergessen die Evolutionszusammenhänge, also Mutation und Selektion, dann haben wir den gesetzten Rahmen.
Wenn wir eine zweite belebte Erde finden würden, dann könnten wir sehr schön sehen, was diese Spieler dort angerichtet haben.
viele Grüße
Thomas

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Wie umfassend ist das Evolutionsprinzip eigentlich? 27 Dez 2015 15:53 #1841

Thomas schrieb: Evolution heißt übersetzt Entwicklung. Darwin hat diesen Begriff zuerst in der Biologie eingeführt und dort auch beschrieben, wie die Entwicklung der Arten nach den Regeln Mutation und Selektion ablaufen sollte. So weit so schön. Brauchen wir auch gar nicht weiter vertiefen.
Ich meine, dass dieses Evolutionsprinzip auch für die unbelebte Welt Gültigkeit hat. Die flankierenden Rahmenbedingungen bilden die Naturgesetze und die Gleichheit der Elementarteilchen. Am Anfang gab es lediglich 70 Prozent Wasserstoff und 30 Prozent Helium. Diese Anfangsbedingungen zusammen mit den physikalischen Regeln führte in Sternen zu den Elementen. Die Sterne sind die Mutanten und Kräfte sorgen für die Selektion. Dieses Zusammenspiel führte auf dieser Ebene dazu, dass es inspäteren Sterngenerationen mit höherem Metallgehalt auch zur Entstehung von Planeten kam und dann gar zu solchen, auf denen die Natur dann das Experiment Leben starten konnte.


Bei dem Vergleich gibt es aus meiner Sicht einen wesentlichen Unterschied:

Bei der unbelebten Evolution haben die Anfangsbedingungen und die vier Grundkräfte einen direkten Einfluss auf das Ergebnis. In einem Universum mit dieser Größe, diesen Naturgesetzen und diesen Energiedichten müssen Galaxien, Sterne und Planeten entstehen. Die Frage ist nur wie im einzelnen sie sich manifestieren.

Bei der biologischen Evolution sind die entscheidenden Selektions-Parameter außerhalb des Systems: Klima (Temperatur, Niederschläge, ...), Lebensraum (Wasser/Luft, Zusammensetzung, Nährstoffreichtum, ...), Fressfeinde/Beute, ....

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Wie umfassend ist das Evolutionsprinzip eigentlich? 27 Dez 2015 16:48 #1844

Hallo ClausS,
natürlich gibt's im Universum Wetter. Wenn so eine Supernova explodiert macht die ein Wetter, daß es eine wahre Freude ist. Dieses Wetter sorgt dafür, daß neue Sterne gebildet werden. Die Schockfonten rasen ins All und verdichten an anderer Stelle die Materie wieder so, daß neue Sterne entstehen. Temperatur hat es da auch, für uns eher nicht verträglich und Fressfeinde, ich denke da an den Kanibalismus der schwarzen Löcher. Die neue Generation der Sterne hat etwas andere "Gene" als die alte. Es gibt wieder eine Vielzahl von Ausgangsmassen und chemischen Zusammensetzungen mit unterschiedlichen Lebenserwartungen und Endprodukten. Rudolf Kippenhahn hat mal gesagt, das sei wie bei uns Menschen: Je dicker, umso kurzlebiger. Schöner Vergleich.
Natürlich weiß ich, was du meinst. Es gibt natürlich Unterschiede zur biologischen Evolution. Die biologischen Systeme sind auch komplexer und leben in einer vergleichsweise komplizierteren Umwelt mit diffizileren Auslesemechanismen. Aber Prinzipiell meine ich, daß evolutionäre Mechanismen schon immer am Werk waren, sich nur etwas anders ausprägen, je nachdem, auf welcher Ebene gespielt wird.
viele Grüße
Thomas

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Wie umfassend ist das Evolutionsprinzip eigentlich? 27 Dez 2015 17:05 #1845

Gibt ein Stern seine Informationen weiter? Bei der evolution ist außerdem ein ganz anderer Grundgedanke: ein Lebewesen bekommt mehr Nachkommen, als nötig wäre. Diejenigen, deren Variationen von den Mutter/vatergenen sich als hilfreich erweisen, pflanzen sich eher fort.
Sterne pflanzen sich nicht fort. Die einzige Eigenschaft, die ihnen hilft, ihre information zu erhalten, wäre eine lange Lebensdauer, wie sie bei roten zwergen oder sternleichen vorhanden ist.
Um in diesem Universum als Objekt lange zu überleben, ist es also sinnvoll, wenig Masse oder Strahlung zu verlieren.

Demnach wird ein Großteil der kosmologischen Zukunft aus roten Zwergen, schwarzen Löchern und Neutronensternen bestehen, die in düsteren Galaxien ihr Dasein fristen.

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Wie umfassend ist das Evolutionsprinzip eigentlich? 27 Dez 2015 17:09 #1846

Heros schrieb: Gibt ein Stern seine Informationen weiter?


Ein Stern gibt einen Teil der schweren Elemente frei, die durch ihn entstanden sind. Ohne diese in Sternen erzeugten schweren Elemente gäbe es nur reine Gasplaneten aus Wasserstoff und Helium.

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Wie umfassend ist das Evolutionsprinzip eigentlich? 28 Dez 2015 23:48 #1856

Das ist tatsächlich sehr interessant...
Schwere Sterne sind kurzlebig und generieren viele schwere Elemente. Ohne schwere Elemente können meines Wissens nach leichte Sterne gar nicht entstehen.
Das heißt, in der Entwicklung unseres Universums gibt es erst viele schwere Sterne, die schnell in einer Supernova enden und aus deren Überresten sich dann leichte, langlebige
Sterne bilden.

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Wie umfassend ist das Evolutionsprinzip eigentlich? 29 Dez 2015 14:16 #1859

Heros schrieb: Das ist tatsächlich sehr interessant...
Schwere Sterne sind kurzlebig und generieren viele schwere Elemente. Ohne schwere Elemente können meines Wissens nach leichte Sterne gar nicht entstehen.
Das heißt, in der Entwicklung unseres Universums gibt es erst viele schwere Sterne, die schnell in einer Supernova enden und aus deren Überresten sich dann leichte, langlebige
Sterne bilden.


Leichte Sterne können auch ohne schwere Elemente entstehen. Die Größe eines Sterns (groß, klein oder gar nur Brauner Zwerg) hängt nur von der Beschaffenheit der Gaswolke ab.

Ohne schwere Elemente wären keine Gesteinsplaneten denkbar und auch kein Leben.

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Wie umfassend ist das Evolutionsprinzip eigentlich? 29 Dez 2015 14:23 #1860

Das Gas einer Wolke muss kühl sein, um zu kollabieren, und um abzukühlen braucht es schwere Elemente. Eine Wolke aus fast nur Wasserstoff kann also nur kollabieren, wenn die Gravitation sehr stark ist.
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Wie umfassend ist das Evolutionsprinzip eigentlich? 29 Dez 2015 16:28 #1861

Heros schrieb: Das Gas einer Wolke muss kühl sein, um zu kollabieren, und um abzukühlen braucht es schwere Elemente. Eine Wolke aus fast nur Wasserstoff kann also nur kollabieren, wenn die Gravitation sehr stark ist.


Vielen Dank, da habe ich etwas gelernt.

Scheint aber Ausnahmen zu geben, einen interessanten Artikel habe ich dazu gefunden: www.handelsblatt.com/technik/forschung-i...duerfte/4563668.html

Ein massearmer Stern im Sternbild Löwe besitzt weniger schwere Elemente als alle bisher beobachteten Gestirne. Nach aktuellen Theorien dürfte er eigentlich gar nicht existieren, schreiben Elisabetta Caffau von der Universität Heidelberg und ihre Kollegen im Wissenschaftsmagazin Nature. Ihr Fund könnte mehr über die Bedingungen im frühen Universum verraten und darüber, wie diese die Bildung der ersten Sterne beeinflussten.

Der leuchtschwache Stern mit der Katalogbezeichnung SDSS J102915 172927 ist wahrscheinlich mehr als 13 Milliarden Jahre alt und besitzt weniger Masse als unsere Sonne.


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Wie umfassend ist das Evolutionsprinzip eigentlich? 29 Dez 2015 17:37 #1864

Heros schrieb: Das Gas einer Wolke muss kühl sein, um zu kollabieren, und um abzukühlen braucht es schwere Elemente. Eine Wolke aus fast nur Wasserstoff kann also nur kollabieren, wenn die Gravitation sehr stark ist.


Was ausgezeichnet erklärt, warum die Sterne der ersten Generation so außerordentlich massereich waren.

Grüße
Udo

Das Verzichtbare ist nutzlos. J.F. Hingeklammert

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Das Verzichtbare ist nutzlos. J.F. Hingeklammert

Wie umfassend ist das Evolutionsprinzip eigentlich? 03 Jan 2016 00:14 #1955

Thomas schrieb: Nun sagt der zweite Hauptsatz der Thermodynamik, dass grundsätzlich alles einem höheren Grad von Unordnung zustreben sollte. Aber gerade die Evolution, betrachtet über einen sehr langen Zeitraum zeigt, dass wir es sehr wohl mit einer Zunahme an Komplexität zu tun haben. Es ist zwar noch wenig Material daran beteiligt, denn den Löwenanteil hat immer noch der Wasserstoff und das Helium. Aber trotzdem ist diese Komplexitätszunahme quasi der Gegenspieler der Entropiezunahme. Eine physikalische Beschreibung dieser Komplexitätszunahme gibt es bis heute nicht, da man in Physik die Dinge nur zerlegt und sie nicht aufbaut.
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Viele Grüße
Thomas


Selbstorganisation. Vielleicht ist die Fähigkeit zur Selbstorganisation eine Grundeigenschaft der Materie. Egal, auf welcher Stufe. Nicht alles lässt sich physikalisch erfassen. Bzw. vielleicht noch nicht.
Vielleicht liegt es an diesen kleinen Unregelmäßigkeiten, kleinste Schwankungen, die anwachsen und dadurch die gesamte Struktur verändern. Und wenn sich was verändert, dann geschehen Rückkoppelungen, entstehen Bifurkationen, und es entstehen neue komplexere Strukturen. Rückkoppelungen durch Resonanzen. Resonanz ist ja eine Form der Wechselwirkung.
Aber auch wenn man eine Struktur physikalisch genau erfassen könnte, also im nachhinein, wie sie entstanden ist – im vorhinein geht das nicht, die Natur ist im Grunde unvorhersagbar.
Das würde bedeuten, daß Unregelmäßigkeit, also genau das Chaos, zu komplexen Systemen führt.
Grüsse, Robbie

Q: Why is the universe here?
A: Where else would it be?

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