Social Criticism

(German) Was ist Entropie?

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Menschen glauben gerne, “Ordnung” sei eine göttliche Eigenschaft. Tatsächlich aber strebt das Universum jederzeit hin zu einem Zustand grösstmöglicher Unordung. Oder versteckt sich hinter Zufall und Chaos doch wieder eine grössere Ordnung? Die Wissenschaft kennt den Begriff “Entropie”, der, vereinfacht gesagt, beschreibt, das ein System immer das Bestreben hat, sich von einem Zustand der Ordnung zu einem Zustand der grösstmöglichen Vielfalt und Komplexität hin zu entwickeln. Was können wir daraus ableiten?

En·tro·pie

Substantiv [die]

Tendenz zu immer grösserer Unordnung.

Physik: Grad der Unumkehrbarkeit eines Vorganges.

Chemie: Maß für die Unordnung.

 

Oops – du hast beim Lesen dieses Artikels gerade mit deinem Ellenbogen deine Kaffeetasse auf den Boden befördert. Physikalisch gesehen hast du also Energie von deinem Ellenbogen auf die Tasse übertragen und damit einen komplexen Prozess in Gang gesetzt, der letztendlich darin gipfelt, das sich dein Senseo-Kapselkaffee auf dem Läufer ausbreitet.

Doch dann passiert etwas Unglaubliches: der heiße Kaffee auf dem Teppichboden kühlt sich plötzlich ab. Die dadurch frei werdende Energie nutzt der Kaffee, um wieder zurück in Richtung Tasse zu fließen, welche sich ebenfalls abkühlt und mit dem Kaffee zusammen wieder auf den Tisch fliegt. Unmöglich? Nun, energetisch gesehen keinesfalls. Gehen wir davon aus, dass sich sowohl Kaffee als auch Tasse um 70°C abkühlen, so entspricht – grob geschätzt – die dabei frei werdende Energie dem 1000fachen derjenigen Energie, die nötig wäre, um wieder auf den Schreibtisch zu “fliegen”. Möglich wäre es also.

Aber es ist unwahrscheinlich. So unwahrscheinlich, dass es seit Bestehen des Universums noch nirgends im Universum passiert ist. Es muss also neben der Energie noch eine andere Größe geben, die den “Lauf” des Universums bestimmt. Diese Größe nennt man Entropie.

Jedes Kind weiss, das es leichter ist, etwas in Unordnung zu bringen, als es wieder aufzuräumen.

Entropie hat etwas mit der Anzahl an “Möglichkeiten” zu tun. Entropie beschreibt die Komplexität eines Systems. Nehmen wir mal ein Kartenspiel als Beispiel. Kurz nach dem Auspacken ist das Kartendeck noch schön geordnet. Alle Siebener liegen noch schön beinander, alle Achter usw. Der Zustand des Decks ist also noch geordnet -und besitzt demnach noch eine sehr niedrige Entropie. Und dann fangen wir mal an, zu mischen. Und je mehr wir die Karten mischen, desto geringer werden die Chancen, das wir den ursprünglichen Zustand des Decks nur durch Mischen je wieder herstellen können.

Wie viele Möglichkeiten der Ordnung gibt es bei einem Kartenspiel? Richtig -exakt eine. Nämlich dann, wenn alle Karten, wie eben kurz nach dem Auspacken, noch geordnet nach ihrer Zahl liegen. Und wie viele Möglichkeiten der Unordnung gibt es? Unglaublich viele. Genau gesagt 2 Billiarden 753 Billionen 294 Milliarden 408 Millionen 504 640 in unserem Beispiel mit den 32 Spielkarten.

Jedes Kind weiss, das es leichter ist, etwas in Unordnung zu bringen, als es wieder aufzuräumen. Deshalb sehen die meisten Kinderzimmer ja auch aus, wie Sau. Deutsche Kinderzimmer liefern also den Beweis: Entropie (also “Unordnung”) scheint ein natürlicher Prozess des Universums zu sein.

Da in einem anfänglich gut geordneten System durch innere Prozesse die Ordnung nur abnehmen kann, wird diese Interpretation des Entropiebegriffs umgangssprachlich häufig dadurch umschrieben, dass Entropie ein „Maß für Unordnung“ sei. Allerdings ist Unordnung kein physikalischer Begriff und hat daher auch kein physikalisches Maß.

Die durch die Entropie entstehende “Unordnung” ist nur eine scheinbare.

Das Prinzip der Entropie können wir auch an einem Baum gut erkennen. Angefangen vom Stamm verzweigt er sich in verschiedene, grosse Äste. Diese wiederrum in kleinere Zweige. Und die wiederrum in noch kleinere Äste. Auch nach unten, zu den Wurzeln hin, nimmt die Entropie des Baumes ebenfalls immer weiter zu. Auch hier wird aus einem einfach Stamm eine erst überschaubare Zahl dickerer Wurzeln, die sich immer mehr und mehr verzweigen, bis sie ein fast undurchdringliches Geflecht bilden.

Doch die durch die Entropie entstehende “Unordnung” ist nur eine scheinbare. Denn auch der Prozess der Entropie hält sich natürlich exakt an wohldefinierte Naturgesetze. Das, was wir Menschen also als Unordnung wahrnehmen oder empfinden ist in Wahrheit eine “Ordnung höherer Komplexität”. Genauso wie der “Zufall” eigentlich auch kein Zufall ist, sondern einfach nur ein Prozess, dessen Ursachen so komplex sind, das wir sie gerne mit dem simplen Begriff “Zufall” vereinfachen.

Besser ausgedrückt strebt das Universum also nicht in Richtung “Unordnung”, sondern vom Zustand grösstmöglicher Einfachheit hin zu einem Zustand grösstmöglicher Vermischung und Komplexität. Es ist, als würde das Universum ständig seine eigenen Grenzen austesten wollen, um zu sehen, ob nicht doch noch irgendeine Kombination aus irgendwelchen Dingen noch nicht probiert wurde.

Auch wir stehen, in jeder Hinsicht, in direktem Austausch mit dem Universum, das uns umgibt. Wir nehmen entropiearme Stoffe auf (z.B. Zucker und Fett) und geben diese in deutlich komplexerer Form (als Kohlendioxyd in unserer Atemluft, durch Schweiss, Körperwärme, Speichel, Ausscheidungen usw. ) wieder an unsere Umgebung ab, sind also Teil des entropischen Prozesses.

Die Entropie nimmt demnach immer zu oder bleibt konstant. Sie ist aber in jedem Fall unumkehrbar.

Damit wird in die Physik geschlossener Systeme ein Zeitpfeil eingeführt, denn bei wachsender Entropie sind thermodynamische Prozesse in geschlossenen Systemen unumkehrbar (oder irreversibel). Reversibel (umkehrbar) wäre ein Prozess nur dann, wenn die Entropie konstant bliebe. Das ist aber bloß theoretisch möglich. Alle realen Prozesse sind irreversibel.

Drei Dinge sind also gewiss:

  1. Das Mass an Entropie (also Komplexität) im Universum wird immer um ein enorm Vielfaches höher sein, als das der (scheinbaren) Ordnung.
  2. Das Universum strebt von Grund auf von einem Zustand der Ordnung zu einem Zustand der Vielfalt und Komplexität.
  3. In jedem realen (also nicht rein theoretischem) System sind Prozesse unumkehrbar. Entropie strebt stets in eine Richtung: hin zur Komplexität.

Witzigerweise erleben wir weltweit, und vor allem in Europa, gerade das verzweifelte Bemühen einiger Individuen, krampfhaft am Zustand der “Ordnung” festhalten zu wollen. Besonders deutlich zeigt sich das bei den Mitläufern der Pegida-Bewegung, verbitterten alten Männern und Sachsen. Da letztere quasi in einem geschlossenen System aufgewachsen sind, stehen sie der Entropie ziemlich ratlos und perplex gegenüber. Das ist nachvollziehbar. Wer aus einem äusserst überschaubaren System mit wenig Komplexität kommt, wie eben unsere ostdeutschen oder älteren Mitbürger, der empfindet erst einmal Angst und nackte Panik, wenn er merkt, das sein System sich nach und nach von einem Zustand vermeintlicher Ordnung in etwas viel komplexeres und unüberschaubareres verwandelt.

Auch unser preussisches genetisches Erbe wehrt sich gerne mit alle Kraft gegen die Entropie, denn das deutsche Motto war doch schon immer “Ordnung muss sein!” (hier bitte im beamtisch-zackigen Befehlston lesen).

Aber keine Angst, Peggy, Kevin oder Helmut-Gustav: es ist ein völlig natürlicher Prozess. Es entspricht dem Wesen der Natur und des gesamten Universums, das alles im Laufe der Zeit eben immer komplexer wird, sprich: die Entropie des Systems also immer weiter zunimmt.

Diktaturen und Kommunisten: an der Entropie zerbrechen sie alle.

Nun wissen wir auch, warum Diktaturen und kommunistische Systeme sich in der Vergangenheit nie wirklich lange halten konnten und (Gott sei dank) auch immer eine Utopie bleiben werden: weil solche stark vereinfachten, auf reiner Theorie basierenden und künstlich reglementierten Systeme einfach auf Dauer dem Druck der natürlichen Entropie nicht standhalten können. Alles entwickelt sich weiter -also vom Einfachen hin zum Komplexen. Dikatur und Kommunismus aber tragen dem keine Rechnung. Im Gegenteil, sie versuchen sich mit aller Kraft gegen diese Entwicklung zu stemmen, ein starres, unveränderliches System zu erzwingen. Und daran zebrechen sie alle ausnahmslos. Als z.B. die Volksrepublik China sich diesem Schicksal bewusst wurde, tat sie das richtige, um den drohenden Untergang ihres kommunistischen, entropiearmen Systems aufzuhalten und öffnete sich für die Marktwirtschaft, einem höchst entropischem System, und bewies so wenigstens ein Minimum an Flexibilität -für Kommunisten eine wirkliche Glanzleistung. Hut ab.

Aber: Entropie ist nicht automatisch unser Feind. Sie sorgt dafür, das wir das Leben in seiner gesamten Vielfalt und all seinen Kombinationsmöglichkeiten kennenlernen. Die Natur verabscheut Homogenität. Sie ist langweilig, bietet keinen Raum für Evolution. Wer sich dem Prinzip der Entropie nicht stellen kann oder will und stattdessen krampfhaft am Bewährten festhält, wird immer wieder erleben, wie sein sorgsam aufgebautes Kartenhaus einstürzt.

Entropie lehrt uns also: entweder man nimmt sie hin, passt sich an und überlebt (der gute alte Darwin hatte eben doch recht) -oder man stellt sich quer und stirbt aus. Wer sich gegen den Strom der Natur stellt, zebricht daran. So einfach ist das.

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Mike vom Mars Blog - mike-vom-mars.comAuthor: Mike vom Mars
A couple of years ago, Mike emigrated from his home planet to Earth to study and examine the human species. His findings offer a deep insight into the nature of human beings and their strange society.


 
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Recent Comments

  1. Im Zusammenhang mit der Frage von Zuwanderung muss ich immer wieder an die Entdeckung der Dissipative Strukturen des Nobelpreis Ilya Prigogine denken und frage mich ob das Prinzip nicht auch auf Staaten anwendbar ist und sehe da sogar die USA in dieser Hinsicht als ein Beispiel. Das hat er entdeckt:
    Systeme die an Ordnung immer mehr zunehmen, die immer Komplexer statt einfacher werden, können so das Entropiegesetzt Lügen strafen – solche Systeme die wir auch lebende Organismen nennen, können sich in der unwirklichen, zum Chaos tendierenden Welt behaupten, ja können in ihr sogar vorzüglich gedeihen, weil sie „offene Systeme sind“

    Offen heißt: Diese Systeme stehen in einem regen Energie- und/oder Materieaustausch mit ihrer Umgebung.

    Dissipative Strukturen

    Für seine Theorie: Dissipative Strukturen erhielt Ilya Prigogine, Professor für Physikalische Chemie in Brüssel 1977 den Nobelpreis.

    vor Prigogine gab es folgende wissenschaftliche Auffassung:

    Jedes geschlossene System strebt maximale Entropie, maximale Ungeordnetheit zu.
    Überall wo Energie umgewandelt wird, geht zwar Energie nicht verloren (Energieerhaltungsgesetzt) aber die frei verfügbare Energie nimmt ab.

    Wenn diese freie nicht mehr nutzbare Energie abnimmt, so sagen die Physiker, dann nimmt Entropie zu. Ein nicht mehr umkehrbarer „irreversibler“ Prozess, der mit dem Urknall begonnen hat und mit dem Kältetod des Universums enden wird.

    Kann aber in so einer unwillkürlichen Welt, Leben mehr sein wie Zufall oder Wunder sein?

    Ein Wunder wird das Leben wohl immer sein, doch hat seit Prigogine dieses Wunder, dass trotz der Tendenz des Kosmos zu immer mehr Ungeordnetheit und Chaos auf der Erde so etwas wie Leben entstehen kann, einiges von seiner Rätselhaftigkeit verloren.

    Er hat herausgefunden:

    Systeme die an Ordnung immer mehr zunehmen, die immer Komplexer statt einfacher werden, können so das Entropiegesetzt Lügen strafen – solche Systeme die wir auch lebende Organismen nennen, können sich in der unwirklichen, zum Chaos tendierenden Welt behaupten, ja können in ihr sogar vorzüglich gedeihen, weil sie „offene Systeme sind“

    Offen heißt: Diese Systeme stehen in einem regen Energie- und/oder Materieaustausch mit ihrer Umgebung.

    Zwar sind auch offene, lebende Systeme nicht frei von Entropie, auch in ihnen gibt es Unordnung und Zerfall. Aber sie haben geschlossenen, „toten“ Systemen eines voraus; sie können ihre selbst erzeugte Entropie, in ihrer Umgebung verteilen. (lat. dissipari)
    Und umgekehrt: Sie tanken aus der relativen Unordnung, der Umgebung neue Ordnung, bauen zum Beispiel aus einfachen Molekülen (Nahrung) funktionierende hochkomplexe Strukturen (Nervensystem) auf.

    Prigogines Arbeit ging von physikalisch-chemischen Reaktionen aus: z.B. von spontan oszillierenden chemischen Reaktionen, Reaktionen, die in oft sichtbaren Zeitintervallen zwischen zwei Zuständen hin und herpendeln. („chemische Uhren“)

    Dissipative Strukturen erhalten sich nicht durch ständiges Ungleichgewicht, sie sind Ungleichgewicht, sind Offenheit gegenüber ihrer Umwelt, sind permanente Neuordnung.

    Was an ihnen stabil erscheint ist eine Art optische Täuschung. Hinter ihrer scheinbaren Stabilität verbergen sich oft höchst dynamische Prozesse. Selbst die als extrem Stabil angesehene DNS befindet sich in ständiger Bewegung, Auflösung und Neubildung. Alles lebendige, erneuert sich ständig: ist jeweils (nur)Durchgangsstation.

    So ist die Stabilität der Dissipative Strukturen eine Meta-Stabilität. Sie ist die Stabilität der Veränderung. Sie ist die schöpferische Antwort eines Energieflusses, auf Herausforderungen der Umwelt. Bleibt diese Antwort aus dann stirbt diese Dissipative Struktur.

    Bis hierhin sind es zwei Merkmale die überlebensfähige Dissipative Strukturen auszeichnen:

    1. Ihre Offenheit gegenüber ihrer Umwelt
    2. Ihr Ungleichgewicht.

    Energie und Stoffe müssen fließen können. Isolation und Erstarrung sind für Dissipative Strukturen tödlich.

    Doch gibt es noch eine dritte Gefahr: zu großer Druck von außen.

    Die innere Organisation einer Dissipative Strukturen bleibt nur erhalten so lange ihre
    „Fluktuation“, der Durchfluss von Energie und Stoff, sich in bestimmten Grenzen halten: Dann kann wie Peter Russel in seinem Buch schreibt das System „auch geringen physischen (oder psychischer) Schaden ertragen, ja auf Grund seiner selbstorganisierenden Natur sich sogar „heilen.“

    Übersteigt jedoch, die Fluktuation bestimmte Grenzwerte, treibt sie das System in die Instabilität. In diesem Zustand kann es zusammenbrechen; es kann aber auch in eine neue Organisationsebene übergehen. Mit andern Worten, ein Dissipative System ist in der Lage, auf größerer Fluktuation mit der (durch die) Umgebung mir Evolution zu reagieren.

    An diesem kritischen Punkt an dem der Durchfluss von Energie und Materie so wie die Entropie des Systems ihre Spitzenwerte erreichen, kann das Ergebnis eine Reorganisation und ein neues Regime dynamischer Stabilität sein.

    Vorausgesetzt das System überlebt diese Turbulenz, diesen Phasenübergang. Dann hat das System sich selbst transzendiert, hat sich sprunghaft in eine neue Ordnung begeben, (geflüchtet…….)

    Ob es in dieser Umgebung, lebensfähiger ist oder nicht, wird sich dann erst herausstellen.

    Auch Menschen, sind so etwas wie sehr weit entwickelte Formen von Dissipative Strukturen

    Zusatz:

    Gleiches gilt für Menschliche Gesellschaften, deren Zelle der einzelne Mensch ist. Dieses sind die seltsamsten und instabilsten Formen von Dissipative Strukturen.

    Prigogine zeigt nun, das in der Nähe bestimmter Grenzwerte das Gesetz der großen Zahl nicht mehr gültig ist. – Unter bestimmten Umständen können individuelle Verhaltensweisen eine Ausschlaggebende Rolle für das Gesamtverhalten des Systems spielen

    Kleine isolierte oder bisweilen verfolgte Gruppen können eine Neuordnung hervorbringen, welche die gesamte Gesellschaft grundlegend verändern.

    Aus der Zeitschrift Trentwende 9-10/84

  2. In der Physik wird Entropie als ein „Maß für Unordnung“ angesehen. In (vielen) offenen Systemen nimmt diese Unordnung immer mehr zu.

    Es gibt aber auch gegenläufige Prozesse in denen die entstandene Unordnung zu neuen komplexeren (Ordnung) Systemen führen kann.

    Und bestehende Systeme können durch Entropie auch auf eine höhere Ebene von Ordnung gebracht werden.

    Es gibt auch Dissipative Strukturen, die durch einen minimalen Anstoß einer kleinen (zufällig entstandenen) geordneten Einheit ihre Ordnung auf viel größeres System übertragen können.

    Das spanende daran ist, dass man diese Gesetzmäßigkeiten teilweise auch auf anderen Gebieten als der Physik beobachten kann.

    So könnte man in der aktuellen Politik die AFD als solch eine Dissipative Strukturen ansehen, aber man kann auch den Widerstand der Mitteldeutschen gegen zuviel Entropie (offenes Land mit zu starken nicht verkraftbaren Außeneinflüssen) damit erklären.

    Weil wir Menschen nicht gegen die Naturgesetzte ankommen, müssen wir sie für uns nutzen. Die Entropie (offenes Land mit starken schwer zu verkraftbaren Außeneinflüssen) kann niemand verhindert, sie kann lediglich etwas aufgehalten werden. Wenn es uns aber nicht gelingt, eine komplexere höhere Ordnung herzustellen (zu installieren) werden die Staaten und Staatenbünde, die wir jetzt sehen zerfallen.

  3. Mike-vom-Mars

    Dem kann ich nur zustimmen.

    Natürlich beschreibt der Mensch mit seinem begrenzten Verständnis Entropie als "Unordnung" oder "Chaos". Da Entropie aber IMMER Naturgesetzen unterliegt, handelt es sich in der Tat um eine ORDNUNG. Sie folgt eben nur nicht immer dem Willen des Menschen.

    Demzufolge ist es im Grunde der Mensch, der mit seiner (sogenannten) "Ordnung" Chaos in das natürliche Geschehen bringt. Die Natur versucht dann eben, die höhere, natürliche Ordnung wieder herzustellen. Das Grunprinzip des Universums ist eben der Kräfteausgleich, die Harmonie.

    Es ist, wie du schreibst: wir sollten im Grunde eine höhere Ordnung installieren, anstatt eine künstliche und willkürliche mit Zwang aufrecht zu halten.

    Und um das zu tun, bräuchte es gar nicht so viel: einfach nur loslassen!

    Man sollte einfach der Natur öfter ihren normalen Lauf lassen und die Kontrolle abgeben. Wer keine Stauseen errichtet, muss auch nicht irgendwann mit einem Dammbruch rechnen (im übertragenen Sinne) 😉

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