Ordnung aus Störung
Emergenz statt Entropie

Von der Selbstorganisation zu einer speziellen Form davon, der Selbstassamblage. In der Natur kommt so etwas zum Beispiel bei Zellen, Viren oder Bakterien vor. Georg Trogemann hat dafür 4 Schlüsselkomponenten definiert:

  • Strukturierte Partikel (die "programmierten" Basiselemente, denen eine "Anleitung" inherent ist)
  • Bindungskräfte
  • Umwelt (die Bedingungen unter in denen sich die Partikel befinden)
  • Antriebskräfte (die "zufälligen" Kräfte die die Partikel untereinander agieren lassen)

  • Auch Heinz von Förster hatte sich darüber schon Gedanken gemacht und ein praktisches Beispiel mit magnetische Würfel vorgeschlagen, nicht unähnlich der Visualisierung von Selbstassemblierung von Viren. Ein Box wird mit magnetischen Würfel gefüllt, man schüttelt und die einzelnen Elemente, de sich finden können, werden sich finden.Es kann so, wie er schreibt, ein surrealistisches Kunstwerk entstehen. Jede Paarung vermindert die Entropie, oder durch schütteln wird der Ordnungsbetrag erhöht.

    → Dissipative Strukturen (Hier findet man vorläufig, als Platzhalter, Texte aus Wikipedia bzw. Spektrum)
    Der 2. Hauptsatz der Thermodynamik wird mit Hilfe von Entropie beschreiben. Entropie sagt etwas über fehlende Ordnung aus. In jedem sich selbst überlassende physikalische System, nimmt das Durcheinander zu. Scheinbar ist das aber nicht bei Lebendem gültig. Aus Ordnung wird noch mehr Ordnung geschaffen. Schrödinger geht sogar soweit, Leben ernähre sich von 'negativer Entropie'. Ilya Prigogine erklärt, dass Leben nur weit entfernt von einem thermodynamischen Gleichgewicht möglich ist, Stichwort dissaptive Strukturen / Entropieproduktion (In einem geschlossenen adiabaten System kann die Entropie nicht abnehmen, sie nimmt in der Regel zu. Nur bei reversiblen Prozessen bleibt sie konstant)

    Nichtgleichgewichtsphänomene/Nichtgleichgewichtssysteme

    Eine dissipative Struktur (engl. dissipative structure ‚zerstreuende Struktur‘) bezeichnet das Phänomen sich selbstorganisierender, dynamischer, geordneter Strukturen in nichtlinearen Systemen fern dem thermo-dynamischen Gleichgewicht. Dissipative Strukturen bilden sich nur in offenen Nichtgleichgewichtssystemen, die Energie, Materie oder beides mit ihrer Umgebung austauschen. Beim Aufbau geordneter Strukturen nimmt die Entropie lokal ab; diese Entropieminderung des Systems muss durch einen entsprechenden Austausch mit der Umgebung ausgeglichen werden. Die Ausprägung geordneter Strukturen hängt entscheidend von den Systemparametern ab, wobei der Übergang vom ungeordneten zum geordneten Zustand sprunghaft erfolgt. Dissipative Strukturen zeigen eine gewisse Stabilität (Nichtgleichsgewichtsstabilität) gegenüber Störungen von außen, zerfallen jedoch, sobald der Austausch mit der Umgebung unterbrochen wird oder allgemein bei größeren Störungen der Systemparameter.
    (https://de.wikipedia.org/wiki/Dissipative_Struktur)

    Dissipative Strukturen, Nichtgleichgewichtsstrukturen, die in thermodynamisch nicht isolierten Systemen auftreten, d.h. in Systemen, die mit der Umgebung Stoff und / oder Energie austauschen (Selbstorganisation). I. Prigogine hat 1967 vorgeschlagen, die stabilen räumlichen, zeitlichen oder raumzeitlichen Strukturen, die sich weitab vom Gleichgewicht jenseits kritischer Parameterwerte im nichtlinearen Bereich ausbilden können, als dissipative Strukturen zu bezeichnen. Zu den entscheidenden Merkmalen der dissipativen Strukturen gehört die Stabilität gegenüber kleinen Störungen und der überkritische Abstand vom Gleichgewicht. Bei starken Abweichungen vom thermodynamischen Gleichgewicht genügen die Systemvariablen nicht mehr linearen Gleichungen, sondern nichtlinearen dynamischen Gesetzen. Die Stabilität der dissipativen Strukturen beruht auf einer Balance von Nichtlinearität und Energiedissipation. Die Entstehung dissipativer Strukturen ist von fundamentaler Bedeutung für die Strukturbildung in der unbelebten Natur und damit überhaupt für die Möglichkeit der Evolution.

    (https://www.spektrum.de/lexikon/physik/dissipative-strukturen/3202)

    Ein dissipatives System ist ein thermodynamisch offenes System, das in einer Umgebung, mit der es Energie und Materie austauscht, aus dem thermodynamischen Gleichgewicht gerät und häufig weit davon entfernt ist. Ein Tornado kann als dissipatives System angesehen werden.
    (https://en.wikipedia.org/wiki/Dissipative_system)

    Synergetik, ist eine wissenschaftliche Disziplin, welche sich mit den Gesetzmäßigkeiten der Entstehung von Ordnung in Raum und Zeit in verschiedenartigen Systemen befaßt. Der Begriff geht auf H. Haken zurück und reflektiert die Tatsache, daß Prozesse der Organisation in makroskopischen Systemen als Folge der Interaktion einer großen Zahl elementarer Untersysteme entstehen. Das Verhalten einer Vielzahl von physikalischen, chemischen und biologischen Systemen läßt sich mit ähnlichen mathematischen Modellen (partiellen Differentialgleichungen) beschreiben und wird durch den Begriff der Selbstorganisation charakterisiert.
    (https://www.spektrum.de/lexikon/physik/synergetik/14269)

    Die wichtigste Teilklasse der dissipativen Strukturen bilden die stationären dissipativen Strukturen, die im Laufe der Zeit bei konstanten äußeren Bedingungen keinen Änderungen unterworfen sind. Die Entropieänderung dS verschwindet dann. Dies ist nur möglich, wenn die immer positive Änderung dSi, die durch die inneren Nichtgleichgewichtsprozesse bewirkt wird, durch eine negative Änderung dSi = – dSext, die durch die Wechselwirkung des Systems mit seiner Umgebung entsteht, genau kompensiert wird. Das System muß also Entropie nach außen abgeben, um die Entropieproduktion im Inneren ausgleichen zu können (Glansdorff-Prigogine-Prinzip). Für den speziellen Fall eines isotherm-isochoren Systems gilt dFext = T dSi > 0 und für ein isotherm-isobares System dGext = T dSi > 0, d.h. stationäre Nichtgleichgewichtssysteme müssen freie Energie F oder freie Enthalpie G einführen. Bezeichnet man nach Ostwald und Bertalanffy einen stationären (d.h. zeitunabhängigen) Nichtgleichgewichtszustand eines offenen Systems, der stabil gegenüber kleinen Schwankungen ist, als Fließgleichgewicht, so entsprechen stationäre dissipative Strukturen überkritischen Fließgleichgewichten, d.h. solchen Fließgleichgewichten, die sich jenseits kritischer Abstände vom thermodynamischen Gleichgewicht einstellen können.

    Ein typisches Beispiel für eine dissipative Struktur ist die Bénard-Instabilität (https://www.spektrum.de/lexikon/physik/dissipative-strukturen/3202)

    Wenn man einem System, das die Fähigkeit hat, sich mit geringer Fehlerrate selbst zu reproduzieren, kontinuierlich Energie und Materie zuführt, dann existiert in diesem offenen System eine Umsatzgröße, die einem Maximum zustrebt (Eigen, 1976) -> Negative Entropie.