Unsere Welt zu verstehen:  Chaostheorie Quantenphysik

 

 
Wie uns Chaostheorie und Quantenphysik
 
das Geheimnis des Lebens erklärbar machen
 
 
— eine Erkenntnis von Hans-Peter Dürr —

— hmsgnr080z

 
Dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik entsprechen passiert stets das Wahrheinlichere wahrscheinlicher. Da Zufall eher Unordnung denn sinnvolle Ordnung schafft, müsste die Summe aller Passierchen deswegen langfristig totale Unordnung schaffen. Wie also kann es dann dennoch zu Emergenz, speziell zu Leben kommen?
 
Diese Frage zu beantworten müssen wir nach Mechanismen suchen, die umgekehrt vom Wahrscheinlichen zum Unwahrscheinlichen führen — und hin zum Kreativen.
 
Das Schlüsselwort für den Weg dorthin heißt Instabilität.
 
 
Dürr erklärt das am Beispiel mechanischer Pendel:
 

Ein Pendel — man denke an das Pendel einer großen Schrankuhr — ist ein Gewicht festgemacht am Ende eines Stabes, der an seinem anderen Ende frei bewegbar aufgehängt ist. Wer das Pendel hochhebt, so dass das Gewicht senkrecht über dem Aufhängepunkt des Pendels steht, und dann löslässt, wird feststellen, dass nich vorhersagbar ist, nach welcher Seite es fallen wird — wie bei einer Schiffsschaukel, die am oberen Überschlagspunkt angekommen dort in ihrer Bewegung ganz langsam wird und sich dann aber doch entscheiden muss, da der Lage dort oben keinerlei Stabilität innewohnt.
 
Wohin das Pendel (oder die Schiffsschaukel) dann fällt, hängt davon ab, wie genau beim Stillstehen der Punkt senkrecht über dem Aufhängepunkt erreicht wurde. Je genauer er erreicht wurde, desto größeren Einfluss nehmen aus der Umgebung kommende Kräfte auf die Emtscheidung, wohin das Pendel fallen wird. Zum Beispiel die gravitative Anziehung, die ich als Nächststehender auf das Pendel in Richtung auf mich hin ausübe. Doch auch alles andere im Raum, in dieser Stadt, auf dieser Erde, ja im gesamten Weltall  k a n n  von Bedeutung werden.
 
 
Das heißt: Am obersten Schwingungspunkt angekommen wird das System praktisch nicht mehr prognostizierbar, da es mit dem gesamten Universum kommuniziert. Das Pendel erreicht dort prinzipiell unbegrenzte Sensibilität und reagiert so auf selbst noch die feinsten äußeren Einflüsse.
 
Dies ist der Chaospunkt des Pendels, der einer Wetterlage gleicht,bei der schon der Flügelschlag eines Schmetterlings einen Taifun auslösen kann.
 
 
Mehr noch: Selbst diese Freiheit ist noch denkbar dürftig im Vergleich mit ähnlichen, denn sie lässt sich leicht bis ins Unendliche hin erweitern, wenn wir in den Pendelstab ein, zwei, oder viele naehezu reibungslos arbeitende Kugelgelenke einbauen. Der Pendel wird dann zu einem Mehrfach-Pendel (zu etwas, das wir heute einen Chaos-Pendel nennen). Seine Bewegungen sind erratisch und prinzipiell nicht mehr berechenbar [da die daraus resultierenden Gleichungen aufgrund zahlreicher Singularitäten nicht mehr integrierbar sind].
 
Dennoch spiegelt solch chaotische Bewegung keineswegs totale Beliebigkeit oder den reinen Zufall wider, sondern ein hochkomplexes Zusammenspiel von Kräften.

Dürr argumentiert:

Das Lebendige gleicht im Grunde einem solchen Superchaos, denn im Gegensatz zum Unlebendigen, das in der Nähe von Gleichgewichtslagen angesiedelt ist, basiert das Lebendige i.W. auf   I n s t a b i l i t ä t e n  . Sie führen zu einer beliebig sensiblen Offenheit, die alles Verbindende und alle embryonal denkbaren Möglichkeiten von Emergenz ausloten kann und — genügend Zeit gegeben — auch wirklich ausloten wird.

 
Fassen wir zusammen: Mit nur einem einzigen Sensibilitäts/Instabilitäts-Punkt ist ein Pendel noch recht unlebendig. Dies aber wird anders, wenn wir Arretierungen herausziehen und so dem Pendel zunehmend mehr Freiheitsgrade — und damit   S e n s i b i l i t ä t s p u n k t e   — geben.
 
Aber all das ist noch klassische Physik, sozusagen ein "determinisches" Chaos, allein bestimmt durch in ihrer Extremität nicht begrenzte Sensibilitäten, die sich letzlich nicht mehr kontrollieren lassen. Viele Biologen hoffen, dass diese chaotische Offenheit ausreicht, höhere Entwicklungsstufen zu erreichen, d.h. Emergenzen zu bewirken, die Leben erklären könnten.
 
Dürr teilt diese Meinung nicht, denn er erkennt, dass es sich hier nicht um ein unkorreliertes Nebeneinander, sondern um ein höchst korreliertes Ineinander handelt.
 
Im Rahmen der Quantenphysik lässt sich in der Tat streng demonstrieren, dass bei den meisten Systemen unseres Alltags sich über eine Ausmittelung all der Billionen mal Billionen » Passierchen « mit hoher Genauigkeit die Verhältnisse der uns gewohnten Realität ergeben (der Realität also, wie klassische Physik sie uns durchaus zutreffend beschreibt).
 
 
 
Dürr sieht die lebendige Natur als das Ergebnis eines Plussummenspiels: Höhere Differenzierung ermöglicht höhere Flexibilität und bessere Anpassungsfähigkeit an sich ständig ändernde äußere Bedingungen und Umstände.
 
Gesellschaften mit zentralisierter oder gar totaler Herrschaft entwickeln im Gegensatz dazu mächtige, ja sogar übermächtige Aktionspotentiale. Die aber bieten nur kurzfristig Überlebensvorteile, da sie längerfristig an ihrer Einfalt, Starrheit und Unlebendigkeit zerbrechen.
 
Sehen wir hin: In knapp 4 Milliarden Jahren ist das Unwahrscheinlichste, das passieren konnte, tatsächlich passiert — und zwar deswegen, weil es immer wieder aus der Hoffnug gespeist wird, die ihre Begründung im potentiell Möglichen und der Allverbundenheit aller Quanten im Universum hat. Gut 3 Milliarden jahre haben wir als Mitspieler dieses Spiels erfolgreich miterlebt und gemeistert: Differenzierung durch Destabilisierung — aber immer verbunden mit einem kooperativen Zusammenspiel der Instabilitäten
 
entsprechend dem Paradigma des Lebendigen,
 
d a s   L e b e n   l e b e n d i g e r   w e r d e n   z u   l a s s e n  
 
 
Entscheidend ist, dass

• sich immer wieder erfolgreiche Strukturen in die nächste Zeitschicht hinüber retten können
   
• und durch Zufuhr von Energie immer wieder neue Chaospunkte entstehen: Bifurkationspunkte, die Möglichkeiten schaffen, welche hinsichtlich des ihnen innewohnenden Schöpfungspotentials prinzipiell unbegrenzt sind.

Nur die Regeln des Zusammenspiels — ob das destruktive Gegeneinander der Nullsumme oder das konstruktive Miteinander der Plussumme vorherrschen soll — scheinen dem Zufall überlassen zu sein.
 
 
 
Quelle: Kapitel 2 aus Hans-Peter Dürr: Auch die Wissenschaft spricht nur in Gleichnissen, Herder (2004)
 
Note: Der Begriff des "Passierchen" wird nur von Dürr benutzt: Gemeint ist jede Veränderung die eintritt, wenn eine einzige unzerlegbare Energieportion sich in Wirkung auflöst (d.h. ein Wirkungsquantum in Sinne Max Plancks erzeugt: eine Portion Wirkung wie es sie noch geringer nicht geben kann).
 
 
Dürrs Argumenatation scheint mir gut nachvollziehbar. Sie ist dennoch weit davon entfernt, uns verstehbar zu machen, warum in vielen biologischen Individuen eine Seele wohnt — mindestens aber der Drang, sich um die Überlebensfähigkeit direkter Nachkommen zu sorgen, solange die noch nicht für sich selbst sorgen können.
 
Und warum können z.B. Hunde echte Freundschaft für Menschen empfinden (und umgekehrt)? Oder Elephanten tief betroffen sein vom Tod eines ihrer Kälber?