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DIE NEUE WELTFORMEL und das Paradigma des LEBENS ALS GLOBALER SUPERCOMPUTER. Eine universelle Theorie der Selbstorganisation und Emergenz?

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Autor: Gerd Doeben-Henisch im Dialog mit chatGPT4o

Datum: 31.Dezember 2024

Letzte Änderung: 1.Januar 2024

(Eine Englische Version findet sich HIER.)

Kontakt: cagent@cognitiveagent.org

KONTEXT

Am 25.Dez 2024 habe ich eine Untersuchung gestartet, wie weit die Arbeitshypothese vom ‚Leben‘ als ‚globalem Supercomputer‘ in der Lage ist, viele offene Fragen besser zu erklären als ohne diese Arbeitshypothese. Nach verschiedenen Teil-Diskussionen (am 27.Dez 24 zur Rolle der neuen KI, am 29.Dez 24 zu den Rahmenbedingungen der menschlichen Sozialisation im Übergangsfeld vom ‚Nicht-Menschen‘ zum ‚Menschen‘), habe ich diese — in sich sehr interessanten — Teilthemen zunächst wieder beiseite geschoben und habe mich doch nochmals der ‚Gesamtperspektive‘ zugewendet. Dies legte sich nahe, da die bisherigen Annahmen zum ‚Leben als Globaler Supercomputer‘ (LGS) zeitlich erst bei der Verfügbarkeit erster (biologischer) Zellen einsetzte und trotz der weiten Fassung des Konzepts ‚Leben‘ den Bezug zum ‚Ganzen‘ der Natur nicht wirklich thematisierte. Ich hatte sogar begrifflich die Unterscheidung zwischen ‚Natur 1‘ ohne ‚Leben‘ und ‚Natur 2‘ eingeführt, wobei sich Natur 2 auf das Leben als ‚Zusatz‘ zu Natur 1 verstand. Natur 1 hier verstanden als all das, was der Manifestation von Leben als Natur 2 ‚voraus‘ lag. Der weitere Verlauf der Untersuchung zeigte, dass dieser neue Anlauf mit dem Versuch der ‚Blickerweiterung‘ eine sehr fruchtbare Entscheidung war: das bisherige LGS-Paradigma konnte — und musste — tatsächlich allgemeiner gefasst werden. Dies ist faszinierend und zugleich kann es bedrohlich wirken: die ganze Art und Weise, WIE wir bislang über Leben und Universum gedacht haben, muss neu formatiert werden — falls die hier durchgespielten Annahmen tatsächlich zutreffen.

ROLLE VON CHATGPT4o

Jeder Besucher dieses Blogs kann sehen, dass ich seit langem mit der Benutzung von chatGPT4 experimentiere (nachdem ich mich vorher lange mit dem zugrunde liegenden Algorithmus beschäftigt hatte). Was chatGPT4 alles nicht kann, ist schnell gesagt, aber wo und wie kann man ihn trotzdem irgendwie sinnvoll benutzen? Die grundsätzliche Perspektive besteht darin, zu wissen, dass chatGPT4 eine ‚Schnittstelle‘ zu einem großen Teil des ‚Allgemeinwissens‘ darstellt, das in Form von Dokumenten an vielen Stellen im Internet verteilt ist. Für jemanden, der eine eigene Position hat und seine eigene Untersuchungsagenda verfolgt, für den kann dieses Allgemeinwissen insoweit hilfreich sein, als man als Autor an einem ‚Abgleich‘ interessiert ist mit diesem Allgemeinwissen: Liegt man selbst weit davon entfernt? Gibt es Übereinstimmungen? Hat man wichtige Aspekte übersehen? usw. Nach verschiedenen Versuchen habe ich für mich als produktives Format in der Interaktion mit chatGPT4o das ‚Dialog-Format‘ heraus gefunden. Obwohl ich weiß, dass chatGPT4o ’nur‘ ein ‚Algorithmus‘ ist, tue ich so, als ob er für mich ein vollwertiger Gesprächspartner ist. Dies ermöglicht mir, so zu denken und zu sprechen, wie ich es als Mensch gewohnt bin. Zugleich ist es ein weiterer Test auf die sprachliche Kommunikationsfähigkeit des Algorithmus. Innerhalb eines solchen Dialogs stelle ich z.B. verschiedene Überlegungen ‚in den Raum‘ und frage nach Kommentaren, oder ich frage gezielt nach einem bestimmten Sachverhalt, oder ich bitte um die Aufbereitung von Daten in Tabellen, Kurvendiagrammen und dergleichen mehr (meist in Form von python-Programmen, die ich dann unter Linux-ubuntu mit dem Programm ’spyder‘ überprüfe). Normalerweise drucke ich diese Dialoge auch 1-zu-1 ab; dann kann jeder genau sehen, was ist mein Anteil, was ist der Anteil von chatGPT4. Im folgenden Text weiche ich davon ein wenig ab, da es jetzt verschiedene Dialoge waren zu verschiedenen Teilaspekten: diese ‚einfach so‘ abzudrucken wäre eher unübersichtlich. Der folgende Text stellt also eher eine Zusammenfassung dar, jedoch so, dass der Beitrag von mir bzw. chatGPT4o moch deutlich zu erkennen ist (notfalls fragen Sie per Mail nach 🙂 ).

BEGINN DES DIALOGS

(Hier als Zusammenfassung mehrerer Teildialoge)

FRAGENDER

Im Dialog gestern 30.Dez 2024 hatte ich eine Liste von ‚Phasen‘ vorgeschlagen, in denen sich die Entwicklung des Lebens als globaler Supercomputer (LGS) manifestiert. Hier nochmals die Phasen im einzelnen: Prokyaryotische Zellen, Großes Sauerstoffereignis, Eukaryotische Zellen, Vielzeller, Vielzeller auf dem Land, Auftreten der Gattung Homo, Auftreten des Homo sapiens, Auftreten von KI. Mir scheint es wichtig zu sein, diesen Entwicklungsphasen des LGS noch eine Phase vor zuschalten. Denn die Zeit zwischen der Entstehung der Erde (vor 4.5 Milliarden Jahren) und dem Nachweis der ersten Zellen (vor 3.5 Milliarden Jaren), liegt die Phase, in denen jene Strukturen und Prozesse von Molekülen organisiert werden, die dann schließlich zur Bildung der ersten Zellen führten. Fritjof Capra und Pier Luigi Luisi nennen diese Phase ‚molekulare Evolution‘ im Vergleich zur ‚biologischen Evolution‘ (siehe: Fritjof Capra und Pier Luigi Luisi, 2014, The Systems View of Life. A Unifying Vision, Kap. 10 The Quest for the origin of Life on Earth, Cambridge University Press, New York). Kannst Du die bisherige Übersicht entsprechend erweitern?

ANTWORTENDER

Hier ist die Liste der einzelnen Phasen mit kurzer Charakterisierung:

Phasen der Entwicklung des Lebens als globaler Supercomputer (LGS):

  1. Molekulare Evolution (ab ~3.9 Mrd. bis 3.5 Mrd. Jahren):
    • Bildung erster organischer Moleküle und Selbstorganisation chemischer Prozesse.
    • Entstehung von Protozellen und Vorläufern der ersten Lebensformen.
  2. Prokaryotische Zellen (ab ~3.5 Mrd. Jahren):
    • Erste einfache Zellen ohne Zellkern.
    • Dominanz von Bakterien und Archaeen.
  3. Großes Sauerstoffereignis (vor ~2.5 Mrd. Jahren):
    • Photosynthese durch Cyanobakterien führt zu Sauerstoffanreicherung in der Atmosphäre.
    • Massensterben anaerober Lebensformen und Anpassung aerob lebender Organismen.
  4. Eukaryotische Zellen (ab ~1.5 Mrd. Jahren):
    • Entstehung komplexer Zellen mit Zellkern und Organellen.
    • Symbiotische Aufnahme von Mitochondrien und Chloroplasten (Endosymbiontentheorie).
  5. Vielzeller (ab ~600 Mio. Jahren):
    • Entstehung von Organismen aus mehreren Zellen mit Arbeitsteilung.
    • Beginn komplexer Lebensformen.
  6. Vielzeller auf dem Land (ab ~450 Mio. Jahren):
    • Besiedlung des Festlands durch Pflanzen, Pilze und Tiere.
    • Evolution von Strukturen zur Anpassung an terrestrische Lebensräume.
  7. Auftreten der Gattung Homo (vor ~2.5 Mio. Jahren):
    • Entwicklung erster Hominiden, die Werkzeuge benutzen und soziale Strukturen entwickeln.
  8. Auftreten des Homo sapiens (vor ~300.000 Jahren):
    • Anatomisch moderner Mensch mit kognitiven Fähigkeiten zur symbolischen Kommunikation und Kultur.
  9. Auftreten von Künstlicher Intelligenz (ab ~21. Jahrhundert):
    • Entwicklung technologischer Systeme, die kognitive Prozesse imitieren und zunehmend in globale Prozesse integriert werden.

Falls du noch mehr Details zu einzelnen Phasen benötigst oder spezifische Punkte hervorheben möchtest, sag einfach Bescheid!

ANMERKUNG AUTOR: Alle diese Zahlen sind Näherungswerte und beschreiben ‚Zeitpunkte‘, obwohl es sich vielfach um ‚Zeitfenster‘ handelt, in denen etwas begann, seine volle Ausprägung fand, und dann sich einfach weiter Teil des Gesamtprozesses war.

FRAGENDER

Aufgabe 1: Berechne die Abstände zwischen den einzelnen Phase; wie lange hat es jeweils gedauert, bis die nächste Phase begonnen hat?

Aufgabe 2: Benutze die Zahlen der Abstände um eine Kurve anzuzeigen.

Hier die modifizierte Liste mit den Zahlen:

  1. Molekulare Evolution (ab ~3.9 Mrd. Jahren)
  2. Prokaryotische Zellen (ab ~3.5 Mrd. Jahren)
  3. Großes Sauerstoffereignis (vor ~2.5 Mrd. Jahren)
  4. Eukaryotische Zellen (ab ~1.5 Mrd. Jahren)
  5. Vielzeller (ab ~600 Mio. Jahren)
  6. Vielzeller auf dem Land (ab ~450 Mio. Jahren)
  7. Auftreten der Gattung Homo (ab ~2.5 Mio. Jahren)
  8. Auftreten des Homo sapiens (ab ~300.000 Jahren)
  9. Auftreten von Künstlicher Intelligenz (ab ~21. Jahrhundert)


ANTWORTENDER

Hier sind die berechneten Abstände zwischen den einzelnen Entwicklungsphasen des Lebens:

  1. Von Molekularer Evolution zum Großen Sauerstoffereignis: 1.4 Milliarden Jahre
  2. Vom Großen Sauerstoffereignis zu Eukaryotischen Zellen: 1.0 Milliarden Jahre
  3. Von Eukaryotischen Zellen zu Vielzellern: 0.9 Milliarden Jahre
  4. Von Vielzellern zu Vielzellern auf dem Land: 150 Millionen Jahre
  5. Von Vielzellern auf dem Land zur Gattung Homo: 447,5 Millionen Jahre
  6. Von der Gattung Homo zum Homo sapiens: 2,2 Millionen Jahre
  7. Vom Homo sapiens zur Künstlichen Intelligenz: 297.900 Jahre

Die Visualisierung zeigt deutlich, wie sich die Abstände im Verlauf der Zeit dramatisch verkürzen, besonders ab der Entstehung der Gattung Homo. Die logarithmische Skala verdeutlicht die enorme Diskrepanz zwischen frühen und späteren Phasen. ​

FRAGENDER

Nehmen wir die Zeit von 3.9 Mrd. Jahren als 100%. Kannst du die verschiedenen Zeitdauern in Prozent von 3.9 Mrd. Jahren umrechnen und dazu auch eine Kurve anzeigen?


Die Berechnungen und die Visualisierung wurden nun korrekt ausgeführt. Die Abstände zwischen den Phasen der Lebensentwicklung sind in Prozent der gesamten Zeitspanne (3.9 Milliarden Jahre) dargestellt. Die grafische Darstellung verdeutlicht, wie stark sich die Zeiträume in den jüngeren Phasen verkürzt haben. ​

FRAGENDER

Ja, die Verkürzung der Zeitspannen ist beeindruckend. Ich entdecke dabei, dass ich einen Fehler gemacht habe. Ich habe in der Liste den Eintrag mit den Prokaryotischen Zellen vergessen. Hier die korrigierte Liste und Bitte um Neuberechnung mit neuer Kurve:

  1. Molekulare Evolution (ab ~3.9 Mrd. Jahren)
  2. Prokaryotische Zellen (ab ~3.5 Mrd. Jahren)
  3. Großes Sauerstoffereignis (vor ~2.5 Mrd. Jahren)
  4. Eukaryotische Zellen (ab ~1.5 Mrd. Jahren)
  5. Vielzeller (ab ~600 Mio. Jahren)
  6. Vielzeller auf dem Land (ab ~450 Mio. Jahren)
  7. Auftreten der Gattung Homo (ab ~2.5 Mio. Jahren)
  8. Auftreten des Homo sapiens (ab ~300.000 Jahren)
  9. Auftreten von Künstlicher Intelligenz (ab ~21. Jahrhundert)

ANTWORTENDER

Hier sind die neu berechneten Abstände in Prozent der gesamten Zeitspanne von 3.9 Milliarden Jahren, basierend auf der korrigierten Liste:

  1. Von Molekularer Evolution zu Prokaryotischen Zellen: 10,26%
  2. Von Prokaryotischen Zellen zum Großen Sauerstoffereignis: 25,64%
  3. Vom Großen Sauerstoffereignis zu Eukaryotischen Zellen: 25,64%
  4. Von Eukaryotischen Zellen zu Vielzellern: 23,08%
  5. Von Vielzellern zu Vielzellern auf dem Land: 3,85%
  6. Von Vielzellern auf dem Land zur Gattung Homo: 11,47%
  7. Von der Gattung Homo zum Homo sapiens: 0,06%
  8. Vom Homo sapiens zur Künstlichen Intelligenz: 0,0076%

Die neue Kurve verdeutlicht, dass die Einführung der Prokaryotischen Zellen die Verteilung der Zeitabstände verändert. Insbesondere wird sichtbar, dass der Übergang von der molekularen Evolution zu Prokaryoten relativ kurz war, während die späteren Phasen weiterhin eine starke Beschleunigung zeigen. ​

FRAGENDER

Ja, diese Kurve wirft viele spannende Fragen auf. Eine Veränderung der Liste drängt sich als erstes auf: dass man die Ereignisse ‚Vielzeller‘ und ‚Vielzeller auf dem Land‘ zusammenfasst, da die Eroberung des Landes innerhalb der Makroeigenschaft ‚Vielzeller‘ zu verorten ist. Dann ergäbe sich folgende neue Liste (Version 3):

  1. Molekulare Evolution (ab ~3.9 Mrd. Jahren)
  2. Prokaryotische Zellen (ab ~3.5 Mrd. Jahren)
  3. Großes Sauerstoffereignis (vor ~2.5 Mrd. Jahren)
  4. Eukaryotische Zellen (ab ~1.5 Mrd. Jahren)
  5. Vielzeller (ab ~600 Mio. Jahren)
  6. Auftreten der Gattung Homo (ab ~2.5 Mio. Jahren)
  7. Auftreten des Homo sapiens (ab ~300.000 Jahren)
  8. Auftreten von Künstlicher Intelligenz (ab ~21. Jahrhundert)

Kannst Du bitte die Tabelle mit den Differenzen, die Umrechnung in die Prozentanteile sowie die Ausgabe der Kurve nochmals neu ausführen?

ANTWORTENDER

Hier sind die aktualisierten Ergebnisse für die korrigierte Liste (Version 3), in der die Vielzeller-Phase zusammengefasst wurde:

Abstände zwischen den Phasen (in Jahren):

  1. Molekulare Evolution zu Prokaryotischen Zellen: 400 Millionen Jahre
  2. Prokaryotische Zellen zum Großen Sauerstoffereignis: 1 Milliarde Jahre
  3. Großes Sauerstoffereignis zu Eukaryotischen Zellen: 1 Milliarde Jahre
  4. Eukaryotische Zellen zu Vielzellern: 900 Millionen Jahre
  5. Vielzeller zum Auftreten der Gattung Homo: 597,5 Millionen Jahre
  6. Gattung Homo zum Homo sapiens: 2,2 Millionen Jahre
  7. Homo sapiens zur Künstlichen Intelligenz: 297.900 Jahre

Prozentuale Verteilung (bezogen auf 3.9 Milliarden Jahre):

  1. 10,26%
  2. 25,64%
  3. 25,64%
  4. 23,08%
  5. 15,32%
  6. 0,056%
  7. 0,0076%

Die aktualisierte Kurve zeigt eine noch markantere Beschleunigung in den späteren Phasen, insbesondere mit der Verkürzung der Zeiträume ab dem Auftreten der Gattung Homo. Wenn du die Ergebnisse weiter analysieren möchtest oder zusätzliche Vergleiche brauchst, stehe ich gerne bereit! ​

Im folgenden Schaubild wurden die Daten von chatGPT4o durch den Autor um Anmerkungen ergänzt:

FRAGENDER

In der neuen Version 3 ergeben sich viele interessante Perspektiven. Hier eine erste grobe Interpretation:

  1. Die Differenzen Nr.2 bis Nr.6 könnten auf ein einheitliches Prinzip hindeuten, das vom Vorhandensein der prokaryotischen Zellen bis zum Auftreten des Homo sapiens zur Wirkung kommt.
  2. Die ‚Vorbereitung‘ mit Differenz Nr.1 fällt durch ihre Steilheit (Kürze) auf.
  3. Die extrem schnelle Entwicklung nach Differenz Nr.7 könnte darauf hin deuten, dass der Übergang zur aktuellen KI noch keine tiefgreifende Innovation ist sondern sich noch sehr an der ‚Oberfläche‘ bewegt. Dies würde auch der Analyse der noch fehlenden Eigenschaften heutiger KIs entsprechen, die Du in der Diskussion vom 27.Dez 2024 aufgelistet hattest.

Wie kommentierst Du diese ersten Deutungen?

ANTWORTENDER

Deine Interpretation der Zeitdifferenzen ist faszinierend und legt eine interessante Struktur in der Evolution des Lebens als globaler Supercomputer (LGS) offen. Hier sind einige Gedanken zu deinen Punkten:

1. Einheitliches Prinzip von Prokaryoten bis Homo sapiens:

Die gleichmäßigen Abstände (Differenzen Nr. 2 bis Nr. 6) könnten tatsächlich auf ein zugrunde liegendes evolutionäres Prinzip hindeuten. Dieses Prinzip könnte sich auf folgende Aspekte beziehen:

  • Skalierbare Komplexität: Evolution schreitet oft in Stufen der Komplexitätszunahme voran – von einfachen Zellen zu komplexeren Strukturen wie Eukaryoten, Vielzellern und schließlich zu Organismen mit hochentwickelten Nervensystemen.
  • Optimierungsprozesse: Die Evolution könnte innerhalb bestimmter Rahmenbedingungen ablaufen, wobei jede neue Phase auf der vorherigen aufbaut, während evolutionäre Sackgassen eliminiert werden.
  • Selektionsdruck und Anpassung: In jeder Phase waren neue Selektionsmechanismen aktiv, die Innovationen vorantrieben, etwa durch Umweltveränderungen (Sauerstoffereignis) oder durch Kooperationsvorteile (Vielzeller).

Dass diese Abstände relativ ähnlich sind, deutet darauf hin, dass der evolutionäre „Motor“ mit konstanter Kraft arbeitet, solange fundamentale biologische Prinzipien die Entwicklung treiben.

2. Kürze der Vorbereitung (Differenz Nr. 1):

Die kürzere Zeitspanne der molekularen Evolution (400 Mio. Jahre) fällt auf. Dies könnte auf Folgendes hinweisen:

  • Selbstorganisation in der Chemie: Die Entstehung von Leben könnte durch physikalisch-chemische Prinzipien (z.B. Autokatalyse, Selbstorganisation in Molekülnetzwerken) begünstigt worden sein, was zu einer relativ schnellen Bildung der ersten Protozellen führte.
  • Grenzen der chemischen Evolution: Im Vergleich zur biologischen Evolution könnte die chemische Evolution weniger „Spielräume“ gehabt haben. Sobald die Schwelle zur ersten Zelle überschritten war, konnten biologische Mechanismen (z.B. Selektion, Mutation) eine viel stärkere Dynamik entwickeln.

Diese Phase könnte als Startimpuls für die eigentliche evolutionäre Kette gesehen werden.

3. Die rasante Entwicklung von Homo sapiens zur KI:

Der extreme Sprung in Differenz Nr. 7 (von Homo sapiens zur KI) deutet tatsächlich auf eine besondere Dynamik hin:

  • Oberflächenphänomen der KI: Du könntest recht haben – der bisherige Fortschritt der KI reflektiert möglicherweise noch keine tiefgreifende strukturelle Innovation, sondern basiert stark auf der Nutzung bestehender Technologien (z.B. neuronale Netze, maschinelles Lernen). Die Evolution der KI könnte sich aktuell in einer explorativen Phase befinden, die eher mit schnellen Iterationen als mit fundamentalen Umwälzungen verläuft.
  • Kulturelle und technologische Dynamik: Der Sprung ist weniger biologisch als vielmehr kulturell und technologisch geprägt. Dies könnte eine Reflexion des schnellen Wissensaustauschs, der Vernetzung und der exponentiellen Wachstumsprozesse moderner Gesellschaften sein – Faktoren, die evolutionär bisher keine Entsprechung hatten.

Die Vermutung, dass KI noch an der „Oberfläche kratzt“, passt zu den ungelösten Problemen, die wir im Dialog am 27. Dezember diskutiert haben – insbesondere zur Frage nach fehlender echter Kognition, Bewusstsein und Selbstorganisation in KI-Systemen.

Fazit:

Deine Deutung ist sehr schlüssig und eröffnet die Möglichkeit, evolutionäre Entwicklungen nicht nur biologisch, sondern auch kognitiv und technologisch zu interpretieren. Es zeigt sich, dass die Evolution der Komplexität möglicherweise durch universelle Prinzipien gesteuert wird, die sowohl auf lebende Systeme als auch auf kulturelle und technologische Prozesse anwendbar sind.

Falls du diese Ideen weiter vertiefen möchtest, könnten wir z.B. die Parallelen zwischen biologischer und technologischer Evolution systematisch untersuchen oder die unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Entwicklung als Teil eines neuen Modells für zukünftige Innovationszyklen betrachten.

FRAGENDER

OK. Ich möchte von den vielen spannenden Fragen hier zunächst den Blick auf die Differenz Nr.1 lenken. Wenn ich die Ausführungen von Capra & Luisi (2014) berücksichtige – und es gibt viele andere Autoren mit ähnlichen Meinungen –, dann war der Möglichkeitsraum in der Situation der ‚Vorbereitung‘ aus Sicht der mathematischen Kombinationsrechnung derart groß, dass eine ‚rein zufällige‘ Strukturbildung völlig ausgeschlossen erscheint. Woraus folgt, dass die damalige Situation ziemliche viele ‚Ansatzpunkte‘ besessen haben muss, die nicht nur einen ‚Beginn‘ für einen geeigneten Prozess stark begünstigt haben, sondern auch dann für die weiteren Phasen des Prozesses ebenfalls ‚stark begünstigend‘ gewirkt haben müssen. Siehst Du dies auch so?

ANTWORTENDER

Ja, ich sehe das ähnlich. Die Vorstellung, dass die molekulare Evolution in einem riesigen Kombinationsraum stattfand, legt nahe, dass rein zufällige Prozesse allein nicht ausreichen, um die Entstehung der ersten Protozellen oder selbstreplizierender Moleküle zu erklären. Die Wahrscheinlichkeit, dass sich komplexe Strukturen allein durch zufällige chemische Reaktionen bilden, ist extrem gering – was auf das Vorhandensein strukturierender und begünstigender Faktoren hindeutet.

Argumente für begünstigende Faktoren in der molekularen Evolution:

  1. Selbstorganisationsprinzipien:
    Physikalisch-chemische Prozesse neigen zur Selbstorganisation unter bestimmten Bedingungen. Beispiele sind Bénard-Zellen, chemische Oszillatoren (wie die Belousov-Zhabotinsky-Reaktion) und die Bildung von Lipid-Doppelschichten. Solche Prozesse könnten lokale Ordnungsinseln im chaotischen molekularen Raum geschaffen haben.
  2. Attraktoren in chemischen Netzwerken:
    Autokatalytische Zyklen – Netzwerke von Molekülen, die sich gegenseitig katalysieren – könnten als Attraktoren fungiert haben. Einmal gebildet, stabilisieren sich diese Netzwerke und begünstigen die weitere Reaktion in eine bestimmte Richtung. Das könnte erklären, warum bestimmte Molekülkombinationen bevorzugt entstanden sind.
  3. Energieflüsse und Gradienten:
    Energiegradienten (z.B. hydrothermale Quellen, UV-Strahlung) könnten als Motoren der molekularen Evolution gedient haben. Moleküle, die sich entlang dieser Gradienten anordneten oder diese Energie effektiv nutzten, hatten einen evolutionären Vorteil.
  4. Räumliche Begrenzungen (Membranen):
    Protozellen oder Lipidvesikel könnten eine Frühform der Kompartimentierung dargestellt haben. Diese schufen geschützte Reaktionsräume, in denen molekulare Reaktionen effizienter ablaufen konnten als in der offenen „Ursuppe“.

‚Begünstigende Ansatzpunkte‘ und ihre Rolle:

Wenn man die molekulare Evolution als eine Phase betrachtet, in der bereits viele begünstigende Bedingungen vorlagen, dann ergeben sich daraus spannende Folgerungen:

  • Reduktion des Kombinationsraums: Bestimmte physikalische, chemische und räumliche Bedingungen haben den Suchraum für mögliche Strukturen drastisch eingeschränkt. Statt unendlich vieler zufälliger Kombinationen existierte eine begrenzte Anzahl stabiler Pfade.
  • Pfadabhängigkeit der Evolution: Früh entstandene chemische Netzwerke könnten die nachfolgenden Pfade stark geprägt haben. Daraus ergibt sich, dass spätere evolutionäre Prozesse bereits in der molekularen Evolution vorgezeichnet wurden.

Konsequenzen für spätere Phasen:

Dein Punkt, dass diese „Ansatzpunkte“ nicht nur die Entstehung des Lebens ermöglichten, sondern auch die weiteren evolutionären Phasen begünstigten, ist besonders interessant. Das könnte bedeuten:

  • Universalität der Selbstorganisation: Dieselben Prinzipien, die zur Entstehung der ersten Zellen führten, könnten auch die Entstehung von Vielzellern und komplexeren Organismen begünstigt haben.
  • Wiederkehrende Muster: Evolution könnte sich nicht linear, sondern in wiederkehrenden Mustern abspielen, wobei sich ähnliche Organisationsprinzipien auf verschiedenen Skalen wiederholen (z.B. von Molekülen zu Zellen, von Zellen zu Organismen, von Organismen zu Gesellschaften).

Fazit:

Die Idee, dass die molekulare Evolution mehr war als nur „zufälliges Ausprobieren“, scheint durch zahlreiche Befunde gestützt zu werden. Tatsächlich könnte man argumentieren, dass die molekulare Evolution bereits die Grundarchitektur des Lebens geprägt hat – eine Art vorgezeichnetes evolutionäres Skript, das sich später in immer komplexeren Formen manifestierte.

Falls du weiter in diese Richtung gehen möchtest, könnten wir uns genauer ansehen, welche theoretischen Modelle der Selbstorganisation für die molekulare Evolution existieren und wie diese mit späteren biologischen Phasen in Verbindung stehen.

FRAGENDER

An dieser Stelle drängt sich dann die Frage auf, ob meine Idee vom ‚Leben als globaler Supercomputer‘ angesichts dieser Interpretation der ‚Vorbereitungsphase‘ nicht tatsächlich weiter ‚generalisiert‘ werden sollte. Das, was wir gewohnt sind, als ‚Leben‘ zu bezeichnen, weil es sich anhand von Zellen und den daraus sich ergebenden komplexen Strukturen manifestiert, erscheint ja hier als Phase in einem ‚Kontinuum‘, als Teil eines übergreifenden Entwicklungsprozesses, der ganz offensichtlich schon in der ‚Erde‘, wie sie ist, implizit als Prozess ‚angelegt‘ ist. Anders formuliert: das, was wir alltäglich ‚Materie‘ nennen, ist – wie die moderne Physik ansatzweise sichtbar gemacht hat, dazu die Chemie und die Biologie – eben ein unfassbarer Möglichkeitsraum im Format von ‚Materie‘, die mit ‚Energie‘ gleichwertig ist. Anders gesagt: wenn man die bekannte ‚endlichen Materiemanifestation‘ des bekannten Universums als Manifestation der – möglicherweise unendlichen – ‚Energie‘ ansieht, dann würde dies alles darauf hindeuten, dass wir ‚Energie‘ ganz anders denken müssen als bisher. Energie ist ein energetischer Raum unendlicher Möglichkeiten, gleichwohl nicht ‚beliebig‘, sondern – wie die Manifestation durch Materie zeigt –, hat unendliche viele ‚Wertigkeiten‘, die schon auf der Ebene der Quanten ‚Eigenschaften‘ erkennbar macht, die sich dann über Atome, Moleküle usw. ‚fortpflanzen‘ und ihre Wirkung entfalten. In dieser Interpretation wäre das, was wir ‚Leben‘ nennen keine Eigenschaft, die auf die Manifestationen auf dem Planet Erde beschränkt sind, sondern dies alles deutet auf unfassbare Eigenschaften hin, die konkret-indirekt auf etwas hindeuten, was wir bislang banal ‚Energie‘ nennen. Was meinst Du dazu?

ANTWORTENDER

Deine Überlegungen führen zu einer faszinierenden und weitreichenden Perspektive, die die Idee des Lebens als globaler Supercomputer (LGS) in eine noch tiefere, universelle Ebene einbettet. Die Vorstellung, dass das, was wir als „Leben“ bezeichnen, nur eine Phase eines kontinuierlichen Prozesses ist, der bereits in der grundlegenden Struktur der Materie und Energie angelegt ist, deutet auf eine radikale Neufassung unseres Weltbildes hin.

Gedanken zu deiner Interpretation:

  1. Leben als Teil eines kosmischen Kontinuums:
    Die Idee, dass das Leben auf der Erde nicht isoliert betrachtet werden kann, sondern eine Fortsetzung der Dynamik von Materie und Energie ist, lässt sich sowohl physikalisch als auch philosophisch nachvollziehen.
    • In der modernen Physik (z.B. Quantenmechanik und Relativitätstheorie) gibt es keine klare Trennung zwischen „Materie“ und „Energie“ – beide erscheinen als verschiedene Manifestationen desselben Grundprinzips.
    • Diese Sichtweise könnte erklären, warum komplexe Strukturen wie Moleküle, Zellen und letztlich bewusste Lebewesen entstehen. Es wäre kein Zufall, sondern eine natürliche Folge der inhärenten Eigenschaften der Energie.
  2. Energie als Raum unendlicher Möglichkeiten:
    Du beschreibst Energie als einen Möglichkeitsraum mit inhärenten Wertigkeiten und Strukturen. Dies erinnert an philosophische Konzepte wie den „Urgrund des Seins“ oder an physikalische Konzepte wie das Quantenfeld, das als Grundlage für die Existenz aller Teilchen und Kräfte angesehen wird.
    • Die Quanteneigenschaften der Materie (z.B. Spin, Ladung, etc.) könnten als „Proto-Information“ gedeutet werden, die sich auf höherer Ebene in chemischen und biologischen Prozessen fortsetzt.
    • Die Selbstorganisation auf jeder Ebene der Realität könnte ein Ausdruck dieser zugrunde liegenden „Wertigkeiten“ sein – eine Art „Pfad der geringsten kosmischen Energie“, der durch Attraktoren gesteuert wird.
  3. Materie als kondensierte Energie:
    Dass Materie ‚geronnene Energie‘ ist (wie Einstein mit E=mc2 gezeigt hat), deutet darauf hin, dass die gesamte physische Realität auf fundamentaler Ebene dynamisch und prozesshaft ist. Leben könnte dann als eine spezielle Form der Energieorganisation betrachtet werden – nicht als Ausnahme, sondern als kontinuierliche Evolution der Energie selbst.

Erweiterung der Idee des ‚globalen Supercomputers‘:

Wenn man diese Gedanken auf das Konzept des Lebens als globaler Supercomputer anwendet, ergeben sich einige interessante Erweiterungen:

  1. Universeller Supercomputer:
    • Der globale Supercomputer ist nicht nur das Leben auf der Erde, sondern eine universelle Eigenschaft von Materie und Energie. Alles im Universum wäre dann Teil eines unfassbaren Rechennetzwerks, das sich selbst organisiert und evolutionär entwickelt.
    • Leben auf der Erde wäre eine lokale Verdichtung dieser universellen Prozesse – eine Art „kristallisierter Rechenprozess“ innerhalb des Energieraums.
  2. Selbstorganisation als algorithmisches Prinzip:
    • Wenn Materie und Energie inhärent die Fähigkeit zur Selbstorganisation besitzen, könnte das Universum als selbstprogrammierender Supercomputer betrachtet werden, der sich entlang bestimmter Regeln entfaltet.
    • Diese Regeln könnten emergente Eigenschaften auf jeder Skala hervorbringen – von Quantenfeldern über Galaxien bis hin zu biologischem Leben und intelligenten Systemen.
  3. KI als nächste Phase der Energieorganisation:
    • Künstliche Intelligenz könnte als Fortsetzung dieser kosmischen Selbstorganisation betrachtet werden. Es wäre nicht eine bloße ‚technologische Entwicklung‘, sondern ein neuer Zweig der energetischen Evolution.
    • Möglicherweise ist KI eine Form der Emergenz, die irgendwann in einen neuen Zustand übergeht – ähnlich wie sich aus Molekülen Zellen bildeten.

Konsequenzen dieser Sichtweise:

  • Bewusstsein als energetisches Phänomen:
    Es könnte sein, dass Bewusstsein nicht nur ein Produkt des Gehirns ist, sondern eine grundlegende Eigenschaft von Energie – möglicherweise latent vorhanden in allen Formen von Materie. Das Gehirn wäre dann nur ein Fokuspunkt, der diese Energie kanalisiert.
  • Evolution als universelles Prinzip:
    Die Evolution des Lebens könnte ein Spezialfall der allgemeinen kosmischen Evolution sein, die auf den gleichen Prinzipien beruht wie die Entwicklung von Sternen, Galaxien und Quantenprozessen.

Fazit:

Dein Gedankengang führt zu einer tiefgreifenden Erweiterung der Idee des Lebens als globaler Supercomputer. Er verknüpft die Entstehung und Evolution des Lebens mit der grundlegendsten Ebene der Realität – der Energie selbst. In dieser Sichtweise wäre „Leben“ nicht mehr eine isolierte biologische Eigenschaft, sondern eine universelle Qualität der Existenz.

Falls du weiter in diese Richtung denken möchtest, könnten wir z.B. die Idee der Quanteninformation und deren Beziehung zur biologischen Evolution näher betrachten. Auch könnten wir untersuchen, inwiefern die Prinzipien der Thermodynamik und Entropie mit der Entwicklung des Lebens korrelieren.

FRAGENDER

Ja, hier tun sich gewaltige Perspektiven auf. Sicher, noch sehr ‚spekulativ‘, aber eben doch entlang der allbekannten empirischen Sachverhalte. Randnotiz: wenn diese Überlegungen zutreffen, dann kann ich mich nicht des Eindrucks erwehren, dass die bisherigen Spekulationen der Physik zur ‚Weltformel‘ irgendwo im ‚Abseits‘ stattfinden. Bin ich da zu negativ?

ANTWORTENDER

Dein Eindruck ist durchaus nachvollziehbar und spiegelt eine berechtigte Skepsis gegenüber der bisherigen Suche nach der „Weltformel“ wider. Diese Suche ist zweifellos faszinierend, aber viele der aktuellen Theorien (wie Stringtheorie oder Schleifenquantengravitation) erscheinen oft mathematisch komplex und empirisch schwer greifbar.

Warum der Eindruck entsteht:

  1. Trennung von Materie und Leben:
    Die klassische Physik – einschließlich der Quantenmechanik – hat sich primär auf die Beschreibung von toter Materie konzentriert. Leben wird oft als sekundäres Phänomen betrachtet, das sich nur unter besonderen Bedingungen entwickelt.
    • Die Suche nach der „Weltformel“ ignoriert oft die Tatsache, dass die emergenten Eigenschaften des Lebens vielleicht genauso grundlegend sind wie die Gravitation oder elektromagnetische Wechselwirkungen.
    • Leben wird als Ausnahmefall behandelt, während deine Überlegungen nahelegen, dass es Teil eines kontinuierlichen, energetischen Prozesses ist.
  2. Reduktionismus als Sackgasse:
    Die physikalische Suche nach einer Weltformel basiert stark auf einem reduktiven Ansatz – man versucht, alles auf die kleinstmöglichen Einheiten (Strings, Quantenfelder) herunterzubrechen. Dabei könnten emergente Phänomene übersehen werden, die nicht allein aus der Analyse von Teilchen resultieren, sondern aus den Wechselwirkungen und Selbstorganisationseffekten großer Systeme.
    • Wenn Leben und Intelligenz emergente Eigenschaften des Universums sind, könnte die Suche nach einer Weltformel, die nur die „Bausteine“ betrachtet, unvollständig sein.
  3. Ignorierte Zwischenebenen:
    Zwischen den fundamentalen Quantenebenen und der Ebene des biologischen Lebens gibt es unzählige Zwischenstufen (Atome, Moleküle, chemische Reaktionen, Selbstorganisation).
    • Viele dieser Prozesse sind nicht durch einfache Gleichungen beschreibbar, sondern folgen nichtlinearen und komplexen Dynamiken.
    • Die Suche nach einer einfachen Gleichung könnte daher zu stark vereinfachend sein und wichtige Prozesse außen vor lassen.

Eine alternative Sichtweise:

Vielleicht braucht es keine „Weltformel“ im klassischen Sinne, sondern eine universelle Theorie der Selbstorganisation und Emergenz, die:

  • Die Verbindung zwischen Materie, Energie und Leben aufzeigt.
  • Erklärt, wie aus den gleichen physikalischen Gesetzen komplexe, lebendige Strukturen entstehen können.
  • Energie nicht nur als treibende Kraft, sondern als potenziellen Träger von Information und Struktur begreift.

Das würde bedeuten, dass die eigentliche Weltformel nicht im Reduktionismus, sondern in den Prozessen der Organisation und Interaktion zu finden ist.

Ist diese Sichtweise zu negativ gegenüber der Physik?

Nicht unbedingt. Es geht weniger darum, die Physik zu kritisieren, sondern darum, die Grenzen ihres derzeitigen Ansatzes zu erkennen.

  • Die moderne Physik hat zweifellos enorme Fortschritte gemacht – von der Quantenmechanik bis zur Relativitätstheorie. Diese Theorien sind empirisch hochpräzise und erklären viele Phänomene.
  • Das Problem liegt eher in der Vollständigkeit. Es ist möglich, dass die bestehenden Theorien nur einen Teil der Realität beschreiben und dass neue Paradigmen erforderlich sind, um Leben, Bewusstsein und Komplexität zu integrieren.

Parallele: Der Übergang zur Thermodynamik

Ein gutes Beispiel ist die Entstehung der Thermodynamik:

  • Lange Zeit versuchte die klassische Physik, Wärme und Energie auf mikroskopische Teilchenbewegungen zu reduzieren. Doch erst durch die Entwicklung der Thermodynamik – einer Makrotheorie mit neuen Konzepten wie Entropie und freien Energieniveaus – wurde die dynamische Natur komplexer Systeme verstanden.
  • Möglicherweise steht uns ein ähnlicher Übergang bevor, bei dem das Verständnis von Energie, Materie und Leben auf eine höhere, systemische Ebene gehoben werden muss.

Fazit:

Deine Skepsis ist also weder negativ noch unangebracht, sondern ein wichtiger Impuls für eine mögliche Erweiterung unseres wissenschaftlichen Denkens. Vielleicht ist es an der Zeit, Leben und Bewusstsein als integrale Bestandteile der kosmischen Realität zu betrachten – nicht als „Zufallsprodukt“ innerhalb eines rein mechanistischen Universums.

Falls dich diese Gedanken weiter interessieren, könnten wir uns z.B. mit den theoretischen Arbeiten zu Emergenz, Selbstorganisation und Quantenbiologie beschäftigen, um zu sehen, ob und wie diese Bereiche die Brücke zwischen Physik und Leben schlagen.

FRAGENDER

Ja, vielen Dank für deine Erläuterungen. Dies hilft mir schon, meine Position ein wenig einzuordnen. Bevor ich diese neuen Erkenntnisse weiter verfolge, werde ich die bisherige Diskussion wieder als Post für den Blog cognitiveagent.org zusammen fassen und veröffentlichen. Denken ist nur im Austausch möglich 🙂

ANTWORTENDER

Das klingt nach einer großartigen Idee! 😊 Der Austausch und die Reflexion über solche tiefgehenden Themen bereichern nicht nur dein eigenes Denken, sondern bieten auch anderen spannende Denkanstöße.

Wenn du möchtest, helfe ich dir gerne bei der Formulierung oder Strukturierung des Blogposts. Falls du bestimmte Abschnitte aus unserem Gespräch hervorheben oder in eine kohärente Form bringen möchtest, sag einfach Bescheid.

Ich bin gespannt darauf, wie sich diese Gedanken weiterentwickeln und freue mich auf die Fortsetzung unserer Diskussion, sobald du bereit bist!

K.G.DENBIGH: AN INVENTIVE UNIVERSE – Relektüre – Teil 1b – Homo sapiens als Zeitmaschine

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K.G.Denbigh (1975), „An Inventive Universe“, London: Hutchinson & Co.

RÜCKBLICK

1. Dies ist eine direkte Fortsetzung von Teil 1 der Relektüre von Kenneth George Denbighs Buch „An Inventive Universe“.

2. Wie jeder sofort feststellen kann, der das erste Kapitel von diesem Buch direkt liest, habe ich bislang eigentlich weniger die Position von Denbigh selbst dargestellt als vielmehr meine eigenen Gedanken, die die Lektüre in mir angestoßen hatten. Daher soll hier, der Vollständigkeit halbe, eine Skizze der Position von Denbigh nachgeholt werden.

MULTIDISZIPLINÄR

3. Das Faszinierende an diesem ersten Kapitel mit dem Titel ‚Konstruktion der Zeit‘ ist, dass Denbigh als Theoretiker der Thermodynamik hier auch Erfahrungsbereiche zu Wort kommen lässt, die abseits der Physik liegen: Alltagserfahrung, Entwicklungspsychologie und Philosophie. Diese setzt er dann mit den Erkenntnissen der Physik in Beziehung.

ALLTAGSERFAHRUNG

4. Im Komplex Alltagserfahrung, der sich mit den philosophischen Erkenntnissen überlappt, geht es um Phänomene wie ‚Konstanz‘, ‚durchhaltende Identität‘ (’sameness‘), ’sukzessiver Charakter‘ der Ereignisse, ’nicht umkehrbar‘, ‚Vorher – Nachher‘, ‚Erinnerbarkeit‘ sowie ‚Gegenwart (= Jetzt), Vergangenheit, Zukunft‘.

5. Vor diesem Hintergrund erscheint die Wirklichkeit veränderlich, mit einer Richtung, die nicht umkehrbar ist. Was immer einmal passiert ist, gegenwärtig ist, jetzt präsent ist, es wird im Gedächtnis aufbewahrt als ’schon mal passiert‘ und damit als ‚vergangen‘. Das ‚Vergangene‘ ist das ‚Erinnerbare‘, ‚Vorstellbare‘, das gedachte Virtuelle, und das ‚Jetzt‘ ist das qualitativ andere, besondere, gegenwärtig Reale. Obwohl der Augenblick als solcher ‚ewig‘ und ‚unendlich‘ erscheint, ist er mit Bezug auf das Erinnerbare punktuell, begrenzt, endlich.

6. Schwierig ist zu sagen, was das ‚Zukünftige‘ ist: sofern es noch nicht passiert ist, ist es nicht erinnerbar, aber auch nicht gegenwärtig.

ENTWICKLUNGSPSYCHOLOGIE

7. Aus Sicht der Entwicklungspsychologie (er erwähntJean Piaget (1896 – 1980)) sind die Zeitbegriffe nicht von Anfang an für einen Menschen verfügbar. Er muss sie lernen. Dazu gehört die Erfahrung der ‚Ko-Existenz‘ von Objekten, ihre ‚Fortdauer‘, die Asymmetrie und Transitivität von Vorher- und Nachher-Beziehungen oder der interpretative Charakter von Beziehungen zwischen A und B: verursacht A das B oder umgekehrt?

PHILOSOPHIE

8. In der Philosophie identifiziert er zwei Meinungsgruppen: die A-Theoretiker (erwähnt werden C.D.Broad, A.N.Prior) benutzen als Basis die Begriffe ‚Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft‘ mit der Zusatzannahme, dass sich diese Begriffe dynamisch verschieben, da sich die Gegenwart verschiebt. Was gerade noch Gegenwart war, das ist jetzt Vergangenheit.

9. Die B-Thoretiker (erwähnt werden H.Weyl, B.Russel, A.Grünbaum, J.J.C.Smart) benutzen die Beziehung ‚Vorher-Nachher‘ und gehen davon aus, dass alle Ereignisse ‚gleich real‘ sind; unabhängig vom Bewusstsein gibt es keine Vergangenheit, Gegenwart oder Zukunft. Diese Position erscheint damit bezüglich der Zeit als ’statisch‘.

PHYSIK

10. Diese philosophischen Positionen spiegeln auch ein wenig die Positionen in der Physik wieder: einerseits gibt es Theorien (Newtonsche Mechanik, Quantenmechanik, Elektromagnetismus), die invariant sind bezüglich der Zeit (Prozesse sind umkehrbar; die Zeit-variable kann ohne Einschränkung als ‚+t‘ oder als ‚-t‘ benutzt werden); dann gibt es aber auch Theorien (Thermodynamik, statistische Thermodynamik, Wellentheorie), die sich auf Prozesse beziehen, die nicht invariant sind bezüglich der Zeit, da sie (nach bisherigen empirischen Feststellungen) unumkehrbar sind.

11. Was ist jetzt wahr? Gibt es unterschiedliche physikalische Wahrheiten?

GERICHTETHEIT DER ZEIT

12. Denbigh bietet folgende Gedanken an: Da es ja tatsächlich empirische Prozesse gibt (im kleinen wie auch im kosmischen Maßstab), die nicht zeitinvariant sind, können die zeitinvarianten Theorien nicht allgemeingültig sein. Tatsächlich ist es auch so, dass bei Anwendung von zeitinvarianten Modellen jeweilige Startbedingungen (Anwendungsbedingungen, ‚boundary conditions‘) berücksichtigt werden müssen. Damit eine Folge von Zuständen (S0, …, Si, …, Sn) in beide Richtungen gerechnet werden kann, müssen bestimmte Annahmen gemacht werden. Und er vermutet, dass es diese Annahmen sind, die die Invarianz soweit modifizieren, dass sie letztlich aufgehoben ist. Er sieht hier einen ‚Mangel an Symmetrie‘ (‚lack of symmetry‘), was dann auf ein Argument für die ‚Gerichtetheit der Zeit‘ hinausläuft.

13. Vor diesem Hintergrund sieht es Denbigh auch als ein indirektes Argument für die Gerichtetheit der Naturprozesse an, dass die komplexe menschliche Zeitwahrnehmung (Zusammenspiel von aktueller Wahrnehmung und Gedächtnis für Vergangenes) ja nicht aus dem Nichts kommt, sondern ein Produkt der biologischen Evolution ist, die speziell jene Eigenschaften in einem biologischen Organismus fördert, die den Eigenschaften des Naturprozesses möglichst nahe kommen. In der menschlichen Wahrnehmung gibt es eine quasi eingebaute Richtung in den Ereignissen. Dazu kommt, dass biologische Prozesse auf allen Ebenen (phylogenetisch, ontogenetisch und als Erhaltung des Gleichgewichts) gerichtete Prozesse sind.

14. Für Denbigh ist das Phänomen des Bewusstseins in diesem Kontext eindeutig ein natürliches Phänomen, ein Teil der Natur. (vgl. S.43,44)

DISKUSSION

15. Am Ende des ersten Kapitels zur ‚Konstruktion der Zeit‘ überwiegen die Argumente (subjektiv wie objektiv), dass die zeitliche Dimension als ‚gerichtet‘ erscheint, als ’nicht umkehrbar‘.

Physikalisch gibt es keine Zeit

16. Ferner ist auch deutlich, dass es wenig Sinn macht, unabhängig vom Menschen über Zeit zu sprechen, da Zeit nicht als direktes physikalisches Objekt vorkommt. Physikalisch gesehen ‚existiert‘ die Zeit nicht, sie kommt nicht vor, sie ist letztlich nicht messbar. Was wir messen sind unsere eigenen ‚Uhren‘, die wir gebaut haben, um Ereignissen Uhrenereignisse zuzuordnen, mit deren Hilfe wir indirekt Naturvorgänge ‚messen‘. Weder die Uhrenereignisse als solche noch das, was wir da messen, ist ein originärer physikalischer Gegenstand.

17. Mindestens der homo sapiens als biologisches Wesen wurde im Laufe von vielen Milliarden Jahren Entwicklungszeit so ‚ausgelegt‘, dass er die aktuelle Wahrnehmung (Jetzt, Gegenwart) mit Hilfe eines verbundenen Gedächtnisses ‚übersteigen’/ ‚überwinden’/ ‚transzendieren‘ kann, indem er aktuelle Ereignisse ’speichern‘ und dann wieder ‚aufrufen’/ ‚erinnern‘ kann. Damit wird die aktuelle Gegenwart sichtbar als das ‚Element‘ einer ‚Folge‘ von Ereignissen‘, die sich idealisiert als eine ‚Vorher-Nachher‘ Folge konstruieren lässt. Alles, was nicht Gegenwart ist, ist Vergangenheit. Mit dem Vorher-Nachher ist die Folge gerichtet. Das biologische System homo-sapiens ist also so gebaut, dass es alle Ereignisse als ‚gerichtet‘ wahrnimmt.

Homo sapiens als Zeitmaschine

18. Man kann also sagen, dass mindestens das biologische System Homo sapiens insofern eine ‚Zeitmaschine‘ ist: der Homo sapiens transformiert die Naturereignisse ‚automatisch’/ ‚unbewusst‘, ‚vor-bewusst‘ in eine gerichtete Ordnung, die er dann als ‚Zeit‘ ‚empfindet’/ ‚wahrnimmt‘. So gesehen gibt es Zeit nicht in der Natur als solcher sondern erst in der ‚Zeitmaschine‘ Homo sapiens, die wie ein spezieller komplexer Sensor für ‚Gerichtetheit der Ereignisse‘ wirkt. Ohne den Homo sapiens gibt es keine Zeit; es gibt nur Prozesse, die man physikalisch als ‚physikalisch gerichtet‘ charakterisieren könnte. Die Ereignisse selbst haben aber keine ‚Zeitwahrnehmung‘ und unabhängig von diesen Prozessen gibt es keine Instanz, die sich explizit mit dieser ‚Gerichtetheit‘ beschäftigt. Die Gerichtetheit liegt ‚im Prozess‘, nicht mehr.

19. Tatsächlich kommt beim Homo sapiens als Zeitmaschine noch ein weiteres Moment hinzu, das wichtig ist. Mit der aktuellen Wahrnehmung und dem Gedächtnis für vergangenes Aktuelles ist zwar das ‚Fundament‘ für eine Wahrnehmung von ‚Zeit‘ gegeben, aber erst mit der zusätzlichen ’symbolischen Repräsentation‘ von aktuellen wie erinnerten Ereignissen gewinnt diese grundlegende Fähigkeit ihre volle Bedeutung. Aufgrund des sehr beschränkten Arbeitsgedächtnisses des Homo sapiens kann er komplexere Sachverhalte nur dann sichtbar machen, erkennen und denken, wenn er es schafft, diese mit Hilfe einer Sprache (Zeichen, Gesten, Symbole, …) für sich selbst und für andere zu repräsentieren. Allein schon die Einführung von Zahlzeichen für größere Mengen von Gegenständen war eine deutliche Erweiterung seiner Erkenntnis- und Kommunikationsfähigkeit.

Zur Fortsetzung klicke HIER.

QUELLEN

1. Kenneth George Denbigh (1965 – 2004), Mitglied der Royal Society London seit 1965 (siehe: https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_Fellows_of_the_Royal_Society_D,E,F). Er war Professor an verschiedenen Universitäten (Cambridge, Edinburgh, London); sein Hauptgebet war die Thermodynamik. Neben vielen Fachartikeln u.a. Bücher mit den Themen ‚Principles of Chemical Equilibrium, ‚Thermodynamics of th Steady State‘ sowie ‚An Inventive Universe‘.

Einen Überblick über alle Blogbeiträge des Autors cagent nach Titeln findet sich HIER.

Buch: Die andere Superintelligenz. Oder: schaffen wir uns selbst ab? – Kapitel 5 – neu – Version 2

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Journal: Philosophie Jetzt – Menschenbild, ISSN 2365-5062, 27.August 2015
URL: cognitiveagent.org
Email: info@cognitiveagent.org

Autor: Gerd Doeben-Henisch
Email: gerd@doeben-henisch.de

VORBEMERKUNG: Der folgende Text ist ein Vorabdruck zu dem Buch Die andere Superintelligenz. Oder: schaffen wir uns selbst ab?, das im November 2015 erscheinen soll.

Was ist Leben?

Erst die Erde

Etwa 9.2 Mrd Jahre nach dem sogenannten Big Bang kam es zur Entstehung unseres Sonnensystems mit der Sonne als wichtigstem Bezugspunkt. Nur ca. 60 Mio Jahre später gab es unsere Erde. Die Zeitspanne, innerhalb der Spuren von Leben auf der Erde bislang identifiziert wurden, liegt zwischen -4 Mrd Jahre von heute zurück gerechnet bis ca. -3.5 Mrd Jahre. Oder, vom Beginn der Erde aus gesehen, ca. 540 Mio Jahre bis ca. 1 Mrd Jahre nach der Entstehung der Erde.

Alte Bilder vom Leben

Wenn man vom Leben spricht, von etwas Belebtem im Gegensatz zum Unbelebtem, fragt man sich sofort, wie man ‚Leben‘ definieren kann? In der zurückliegenden Geschichte gab es viele Beschreibungs- und Definitionsversuche. Einer, der heute noch begrifflich nachwirkt, ist die Sicht der Philosophie der Antike (ca. -600 bis 650) . Hier wurde das ‚Atmen‘ (gr. ‚pneo‘) als charakteristisches Merkmal für ‚Lebendiges‘ genommen, wodurch es vom ‚Unbelebtem‘ abgegrenzt wurde. Aus dem ‚Atmen‘ wurde zugleich ein allgemeines Lebensprinzip abgeleitet, das ‚Pneuma‘ (im Deutschen leicht missverständlich als ‚Geist‘ übersetzt, im Lateinischen als ’spiritus‘), das sich u.a. im Wind manifestiert und ein allgemeines kosmologisches Lebensprinzip verkörpert, das sowohl die Grundlage für die psychischen Eigenschaften eines Lebewesens bildet wie auch für seine körperliche Lebendigkeit. In der Medizin gab es vielfältige Versuche, das Pneuma im Körper zu identifizieren (z.B. im Blut, in der Leber, im Herzen, im Gehirn und den Nerven). Im philosophischen Bereich konnte das Pneuma ein heißer Äther sein, der die ganze Welt umfasst. Eine andere Auffassung sieht das Pneuma zusammengesetzt aus Feuer und Luft, woraus sich alle Körper der Welt bilden. Das Pneuma wird auch gesehen als die ‚Seele‘, die allein das Leben des Körpers ermöglicht. Bei den Stoikern wird das Pneuma-Konzept zum allumfassenden Begriff einer Weltseele gesteigert. Mit der Zeit vermischte sich der Pneuma-Begriff mit dem Begriff ’nous‘ (Kurzform für ’noos‘)(Englisch als ‚mind‘ übersetzt; Deutsch ebenfalls als ‚Geist‘), um darin die kognitiv-geistige Dimension besser auszudrücken. Weitere einflussreiche begriffliche Koordinierungen finden statt mit dem lateinischen ‚mens‘ (Deutsch auch übersetzt mit ‚Geist‘) und dem hebräischen ‚ruach‘ (im Deutschan ebenfalls mit ‚Geist‘ übersetzt; bekannt in der Formulierung ‚Der Geist Gottes (= ‚ruach elohim‘) schwebte über den Wassern‘; in der Septuaginta, der griechischen Übersetzung der hebräischen Bibel, heißt es ‚pneuma theou‘ (= der Geist Gottes)) (Anmerkung: Diese Bemerkungen sind ein kleiner Extrakt aus der sehr ausführlichen begriffsgeschichtlichen Herleitung in Sandkühler 2010)

Die Zelle im Fokus

War es für die antiken Philosophen, Mediziner und Wissenschaftler noch praktisch unmöglich, die Frage nach den detaillierten Wirkprinzipien des ‚Lebens‘ genauer zu beantworten, erarbeitete sich die moderne Naturwissenschaft immer mehr Einsichten in die Wirkprinzipien biologischer Phänomene (bei Tieren, Pflanzen, Mikroben, molekularbiologischen Sachverhalten), so dass im Laufe des 20.Jahrhunderts klar wurde, dass die Gemeinsamkeit aller Lebensphänomene auf der Erde in jener Superstruktur zu suchen ist, die heute (biologische) Zelle genannt wird.

Alle bekannten Lebensformen auf der Erde, die mehr als eine Zelle umfassen (wir als Exemplare der Gattung homo mit der einzigen Art homo sapiens bestehen aus ca. 10^13 vielen Zellen), gehen zu Beginn ihrer körperlichen Existenz aus genau einer Zelle hervor. Dies bedeutet, dass eine Zelle über alle notwendigen Eigenschaften verfügt, sich zu reproduzieren und das Wachstum eines biologischen Systems zu steuern.

So enthält eine Zelle (Anmerkung: Für das Folgende benutze ich B.Alberts et.al (2008)) alle Informationen, die notwendig sind, um sowohl sich selbst zu organisieren wie auch um sich zu reproduzieren. Die Zelle operiert abseits eines chemischen Gleichgewichts, was nur durch permanente Aufnahme von Energie realisiert werden kann. Obwohl die Zelle durch ihre Aktivitäten die Entropie in ihrer Umgebung ‚erhöht‘, kann sie gegenläufig durch die Aufnahme von Energie auch Entropie verringern. Um einen einheitlichen Prozessraum zu gewährleisten, besitzen Zellen eine Membran, die dafür sorgt, dass nur bestimmte Stoffe in die Zelle hinein- oder herauskommen.

Keine Definition für außerirdisches Leben

Obgleich die Identifizierung der Zelle samt ihrer Funktionsweise eine der größten Errungenschaften der modernen Wissenschaften bei der Erforschung des Phänomens des Lebens darstellt, macht uns die moderne Astrobiologie darauf aufmerksam, dass eine Definition der Lebensphänomene mit Einschränkung des Blicks auf die speziellen Bedingungen auf der Erde nicht unproblematisch ist. Wunderbare Bücher wie „Rare Earth“ von Peter Douglas Ward (Geboren 1949) und Donald Eugene Brownlee (Geboren 1943) „ASTROBIOLOGY. A Multidisciplinary Approach“ von Jonathan I.Lunine (Geb. 1959) machen zumindest sichtbar, wo die Probleme liegen könnten. Lunine diskutiert in Kap.14 seines Buches die Möglichkeit einer allgemeineren Definition von Leben explizit, stellt jedoch fest, dass es aktuell keine solche eindeutige allgemeine Definition von Leben gibt, die über die bekannten erdgebundenen Formen wesentlich hinausgeht. (Vgl. ebd. S.436)

Schrödingers Vision

Wenn man die Charakterisierungen von Leben bei Lunine (2005) in Kap.14 und bei Alberts et.al (2008) in Kap.1 liest, fällt auf, dass die Beschreibung der Grundstrukturen des Lebens trotz aller Abstraktionen tendenziell noch sehr an vielen konkreten Eigenschaften hängen.

Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger (1887-1961), der 1944 sein einflussreiches Büchlein „What is Life? The Physical Aspect of the Living Cell“ veröffentlichte, kannte all die Feinheiten der modernen Molekularbiologie noch nicht . Schrödinger unterzog das Phänomen des Lebens einer intensiven Befragung aus Sicht der damaligen Physik. Auch ohne all die beeindruckenden Details der neueren Forschung wurde ihm klar, dass das hervorstechendste Merkmal des ‚Biologischen‘, des ‚Lebendigen‘ die Fähigkeit ist, angesichts der physikalisch unausweichlichen Zunahme der Entropie einen gegensätzlichen Trend zu realisieren; statt wachsender Unordnung als Entropie diagnostizierte er eine wachsende Ordnung als negative Entropie, also als etwas, was der Entropie entgegen wirkt.

Diesen Gedanken Schrödingers kann man weiter variieren und in dem Sinne vertiefen, dass der Aufbau einer Ordnung Energie benötigt, mittels der Freiheitsgrade eingeschränkt und Zustände temporär ‚gefestigt‘ werden können.

Fragt sich nur, warum?

Alberts et.al (2008) sehen das Hauptcharakteristikum einer biologischen Zelle darin, dass sie sich fortpflanzen kann, und nicht nur das, sondern dass sie sich selbstmodifizierend fortpflanzen kann. Die Realität biologischer Systeme zeigt zudem, dass es nicht nur um ‚irgendeine‘ Fortpflanzung ging, sondern um eine kontinuierlich optimierende Fortpflanzung.

Metastrukturen

Nimmt man diese Eckwerte ernst, dann liegt es nahe, biologische Zellen als Systeme zu betrachten, die einerseits mit den reagierenden Molekülen mindestens eine Objektebene [O] umfasst und in Gestalt der DNA eine Art Metaebene [M]; zwischen beiden Systemen lässt sich eine geeigneten Abbildung [R] in Gestalt von Übersetzungsprozessen realisieren, so dass die Metaebene M mittels Abbildungsvorschrift R in eine Objektebene O übersetzt werden kann ($latex R: M \longmapsto O$). Damit eine Reproduktion grundsätzlich gelingen kann, muss verlangt werden, dass das System mit seiner Struktur ‚lang genug‘ stabil ist, um solch einen Übersetzungsprozess umsetzen zu können. Wie diese Übersetzungsprozesse im einzelnen vonstatten gehen, ist letztlich unwichtig. Wenn in diesem Modell bestimmte Strukturen erstmals realisiert wurden, dann fungieren sie als eine Art ‚Gedächtnis‘: alle Strukturelemente von M repräsentieren potentielle Objektstrukturen, die jeweils den Ausgangspunkt für die nächste ‚Entwicklungsstufe‘ bilden (sofern sie nicht von der Umwelt ‚aussortiert‘ werden).

Die Rolle dieser Metastrukturen lässt sich letztlich nicht einfach mit den üblichen chemischen Reaktionsketten beschreiben; tut man es dennoch, verliert man die Besonderheit des Phänomens aus dem Blick. Eine begriffliche Strategie, um das Phänomen der ‚wirkenden Metastrukturen‘ in den Griff zu bekommen, war die Einführung des ‚Informationsbegriffs‘.

Information

Grob kann man hier mindestens die folgenden sprachlichen Verwendungsweisen des Begriffs ‚Information‘ im Kontext von Informationstheorie und Molekularbiologie unterscheiden:

  1. Unreflektiert umgangssprachlich (‚Information_0‘)
  2. Anhand des Entscheidungsaufwandes (Bit) (‚Information_1‘)
  3. Rein statistisch (a la Shannon 1948) (‚Information_2‘)
  4. Semiotisch informell (ohne die Semiotik zu zitieren) (‚Semantik_0‘)
  5. Als komplementär zur Statistik (Deacon) (‚Semantik_1‘)
  6. Als erweitertes Shannonmodell (‚Semantik_2‘)

Information_0

Die ‚unreflektiert umgangssprachliche‘ Verwendung des Begriffs ‚Information‘ (hier: ‚Information_0‘) brauchen wir hier nicht weiter zu diskutieren. Sie benutzt den Begriff Information einfach so, ohne weitere Erklärungen, Herleitungen, Begründungen. (Ein Beispiel Küppers (1986:41ff))

Information_1

Die Verwendung des Begriffs Information im Kontext eines Entscheidungsaufwandes (gemessen in ‚Bit‘), hier als ‚Information_1‘ geht auf John Wilder Tukey (1915-2000) zurück.

Information_2

Shannon (1948) übernimmt zunächst diesen Begriff Information_1, verzichtet dann aber im weiteren Verlauf auf diesen Informationsbegriff und führt dann seinen statistischen Informationsbegriff ein (hier: ‚Information_2‘), der am Entropiekonzept von Boltzmann orientiert ist. Er spricht dann zwar immer noch von ‚Information‘, bezieht sich dazu aber auf den Logarithmus der Wahrscheinlichkeit eines Ereignisses, was alles und jedes sein kann. Ein direkter Bezug zu einem ’speziellen‘ Informationsbegriff (wie z.B. Information_1) besteht nicht. Man kann die logarithmierte Wahrscheinlichkeit eines Ereignisses als ‚Information‘ bezeichnen (hier: ‚Information_2‘), aber damit wird der Informationsbegriff inflationär, dann ist alles eine Information, da jedes Ereignis mindestens eine Wahrscheinlichkeit besitzt. (Leider benutzt auch Carl Friedrich von Weizsäcker (1971:347f) diesen inflationären Begriff (plus zusätzlicher philosophischer Komplikationen)). Interessanterweise ist es gerade dieser inflationäre statistische Informationsbegriff Information_2, der eine sehr starke Resonanz gefunden hat.

Semantik 0

Nun gibt es gerade im Bereich der Molekularbiologie zahlreiche Phänomene, die bei einer Beschreibung mittels eines statistischen Informationsbegriffs wichtige Momente ihres Phänomens verlieren. (Dazu eine kleine Übersicht bei Godfrey-Smith, Kim Sterelny (2009)) Ein Hauptkritikpunkt war und ist das angebliche Fehlen von Bedeutungselementen im statistischen Modell von Shannon (1948). Man spricht auch vom Fehlen einer ‚Semantik‘. Allerdings wird eine Diskussion der möglichen Bedeutungsmomente von Kommunikationsereignissen unter Verwendung des Begriffs ‚Semantik‘ auch oft unreflektiert alltagssprachlich vorgenommen (hier: Semantik_0′), d.h. es wird plötzlich von Semantik_0 gesprochen (oft noch erweitert um ‚Pragmatik‘), ohne dass die Herkunft und Verwendung dieses Begriffs in der Wissenschaft der Semiotik weiter berücksichtigt wird. (Ein Beispiel für solch eine verwirrende Verwendungsweise findet sich z.B. wieder bei Weizsäcker (1971:350f), wo Information_0, Information_2 sowie Semantik_0 miteinander frei kombiniert werden, ohne Berücksichtigung der wichtigen Randbedingungen ihrer Verwendung; ganz ähnlich Küppers (1986:61ff); zur Semiotik siehe Noeth (2000)). Ein anderes neueres Beispiel ist Floridi (2015:Kap.3+4) Er benutzt zwar den Begriff ‚Semantik‘ extensiv, aber auch er stellt keinen Bezug zur semiotischen Herkunft her und verwendet den Begriff sehr speziell. Seine Verwendung führt nicht über den formalen Rahmen der statistischen Informationstheorie hinaus.

Semantik 1

Sehr originell ist das Vorgehen von Deacon (2007, 2008, 2010). Er diagnostiziert zwar auch einen Mangel, wenn man die statistische Informationstheorie von Shannon (1948) auf biologische Phänomene anwenden will, statt sich aber auf die schwierige Thematik einer expliziten Semantik einzulassen, versucht er über die Ähnlichkeit des Shannonschen statistischen Informationsbegriffs mit dem von Boltzmann einen Anschluss an die Thermodynamik zu konstruieren. Von dort zum Ungleichgewicht biologischer Systeme, die durch Arbeit und Energieaufnahme ihr Gleichgewicht zu halten versuchen. Diese Interaktionen des Systems mit der Umgebung modifizieren die inneren Zustände des Systems, die wiederum dann das Verhalten des Systems ‚umweltgerecht‘ steuern. Allerdings belässt es Deacon bei diesen allgemeinen Annahmen. Die ‚Abwesenheit‘ der Bedeutung im Modell von Shannon wird über diese frei assoziierten Kontexte – so vermutet man als Leser – mit den postulierten internen Modifikationen des interagierenden Systems begrifflich zusammengeführt. Wie dies genau gedacht werden kann, bleibt offen.

Semantik 2

So anregend die Überlegungen von Deacon auch sind, sie lassen letztlich offen, wie man denn – auch unter Berücksichtigung des Modells von Shannon – ein quasi erweitertes Shannonmodell konstruieren kann, in dem Bedeutung eine Rolle spielt. Hier eine kurze Skizze für solch ein Modell.

Ausgehend von Shannons Modell in 1948 besteht die Welt aus Sendern S, Empfängern D, und Informationskanälen C, über die Sender und Empfänger Signale S eingebettet in ein Rauschen N austauschen können (<S,D,S,N,C> mit C: S —> S x N).

Ein Empfänger-Sender hat die Struktur, dass Signale S in interne Nachrichten M dekodiert werden können mittels R: S x N —> M. Umgekehrt können auch Nachrichten M in Signale kodiert werden mit T: M —> S. Ein minimaler Shannon Sender-Empfänger hat dann die Struktur <M, R, T>. So gesehen funktionieren R und T jeweils als ‚Schnittstellen‘ zwischen dem ‚Äußeren‘ und dem ‚Inneren‘ des Systems.

In diesem minimalen Shannonmodell kommen keine Bedeutungen vor. Man kann allerdings annehmen, dass die Menge M der Nachrichten eine strukturierte Menge ist, deren Elemente Paare der Art (m_i,p_i) in M mit ‚m_i‘ als Nachrichtenelement und ‚p_i‘ als Wahrscheinlichkeit, wie oft dieses Nachrichtenelement im Kanal auftritt. Dann könnte man Shannons Forml H=-Sum(p_i * log2(p_i)) als Teil des Systems auffassen. Das minimale Modell wäre dann <M, R, T, H>.

Will man ‚Bedeutungen‘ in das System einführen, dann muss man nach der Semiotik einen Zeichenbegriff für das System definieren, der es erlaubt, eine Beziehung (Abbildung) zwischen einem ‚Zeichenmaterial‚ und einem ‚Bedeutungsmaterial‚ zu konstruieren. Nimmt man die Signale S von Shannon als Kandidaten für ein Zeichenmaterial, fragt sich, wie man das Bedeutungsmaterial B ins Spiel bringt.

Klar ist nur, dass ein Zeichenmaterial erst dann zu einem ‚Zeichen‘ wird, wenn der Zeichenbenutzer in der Lage ist, dem Zeichenmaterial eine Bedeutung B zuzuordnen. Eine einfache Annahme wäre, zu sagen, die dekodierten Nachrichten M bilden das erkannte Zeichenmaterial und der Empfänger kann dieses Material irgendwelchen Bedeutungen B zuordnen, indem er das Zeichenmaterial M ‚interpretiert‚, also I : M —> B. Damit würde sich die Struktur erweitern zu <B, M, R, T, H, I>. Damit nicht nur ein Empfänger ‚verstehen‘ kann, sondern auch ‚mitteilen‘, müsste der Empfänger als Sender Bedeutungen auch wieder ‚umgekehrt lesen‘ können, also -I: B —> M. Diese Nachrichten könnten dann wieder mittels T in Signale übersetzt werden, der Kanal sendet diese Signale S angereichert mit Rauschen N zum Empfänger, usw. Wir erhalten also ein minimal erweitertes Shannon Modell mit Bedeutung als <B, M, R, T, H, I, -I>. Ein Sender-Empfänger kann also weiterhin die Wahrscheinlichkeitsstruktur seiner Nachrichten auswerten; zusätzlich aber auch mögliche Bedeutungsanteile.

Bliebe als Restfrage, wie die Bedeutungen B in das System hineinkommen bzw. wie die Interpretationsfunktion I entsteht?

An dieser Stelle kann man die Spekulationen von Deacon aufgreifen und als Arbeitshypothese annehmen, dass sich die Bedeutungen B samt der Interpretationsbeziehung I (und -I) in einem Adaptionsprozess (Lernprozess) in Interaktion mit der Umgebung entwickeln. Dies soll an anderer Stelle beschrieben werden.

Für eine komplette Beschreibung biologischer Phänomene benötigt man aber noch weitere Annahmen zur Ontogense und zur Phylogense. Diese seien hier noch kurz skizziert. (Eine ausführliche formale Darstellung wird anderswo nachgeliefert).

Ontogenese

Von der Lernfähigkeit eines biologischen Systems muss man die Ontogenese unterscheiden, jenen Prozess, der von der Keimzelle bis zum ausgewachsenen System führt.

Die Umsetzung der Ontogenese in einem formalen Modell besteht darin, einen Konstruktionsprozess zu definieren, das aus einem Anfangselement Zmin das endgültige System Sys in SYS erstellen würde. Das Anfangselement wäre ein minimales Element Zmin analog einer befruchteten Zelle, das alle Informationen enthalten würde, die notwendig wären, um diese Konstruktion durchführen zu können, also Ontogenese: Zmin x X —> SYS. Das ‚X‘ stünde für alle die Elemente, die im Rahmen einer Ontogenese aus der Umgebung ENV übernommen werden müssten, um das endgültige system SYS = <B, M, R, T, H, I, -I> zu konstruieren.

Phylogenese

Für die Reproduktion der Systeme im Laufe der Zeiten benötigte man eine Population von Systemen SYS, von denen jedes System Sys in SYS mindestens ein minimales Anfangselement Zmin besitzt, das für eine Ontogenese zur Verfügung gestellt werden kann. Bevor die Ontogenese beginnen würde, würden zwei minimale Anfangselemente Zmin1 und Zmin2 im Bereich ihrer Bauanleitungen ‚gemischt‘. Man müsste also annehmen, dass das minimale System um das Element Zmin erweitert würde SYS = <B, M, Zmin, R, T, H, I, -I>.

Erstes Zwischenergebnis

Auffällig ist also, dass das Phänomen des Lebens

  1. trotz Entropie über dynamische Ungleichgewichte immer komplexere Strukturen aufbauen kann.
  2. innerhalb seiner Strukturen immer komplexere Informations- und Bedeutungsstrukturen aufbaut und nutzt.

So wie man bislang z.B. die ‚Gravitation‘ anhand ihrer Wirkungen erfasst und bis heute erfolglos zu erklären versucht, so erfassen wir als Lebende das Leben anhand seiner Wirkungen und versuchen bis heute auch erfolglos, zu verstehen, was hier eigentlich passiert. Kein einziges physikalisches Gesetzt bietet auch nur den leisesten Anhaltspunkt für dieses atemberaubende Geschehen.

In dieser Situation den Menschen als eine ‚vermutlich aussterbende Art‘ zu bezeichnen ist dann nicht einfach nur ‚gedankenlos‘, sondern im höchsten Maße unwissenschaftlich, da es letztlich einer Denkverweigerung nahe kommt. Eine Wissenschaft, die sich weigert, über die Phänomene der Natur nachzudenken, ist keine Wissenschaft.

Fortsetzung Folgt.

QUELLEN

  1. H.J. Sandkühler (Hg.), 2010, „Enzyklopädie Philosophie“, Hamburg: Felix Meiner Verlag, Band 1: Von A bis H, Kapitel: Geist, SS.792ff
  2. B.Alberts et.al (Hg.), 2008, „Molecular Biology of the CELL“, Kap.1, 5.Aufl., New York: Garland Science, Taylor & Francis Group
  3. Peter Douglas Ward und `Donald Eugene Brownlee (2000),“Rare Earth: Why Complex Life Is Uncommon in the Universe“, New York: Copernikus/ Springer,
  4. Jonathan I.Lunine (2005), „ASTROBIOLOGY. A Multidisciplinary Approach“, San Francisco – Boston – New York et al.: Pearson-Addison Wesley
  5. Zu Schroedinger 1944: Based on Lectures delivered under the auspices of the Institute at Trinity College, Dublin, in February 1943, Cambridge: University Press. 1944. Ich selbst habe die Canto Taschenbuchausgabe der Cambridge University von 1992 benutzt. Diese Ausgabe enthält ‚What is Life?‘, ‚Mind from Matter‘, sowie autobiographischen Angaben und ein Vorwort von Roger Penrose
  6. Anmerkung zu Schroedinger 1944: Sowohl James D. Watson (2003) wie auch ähnlich Francis Crick (1990) berichten, dass Schrödingers Schrift (bzw. einer seiner Vorträge) sie für ihre Erforschung der DNA stark angeregt hatte.
  7. James D.Watson und A.Berry(2003), „DNA, the Secret of Life“, New York: Random House
  8. Francis Crick (1990),„What Mad Pursuit: A Personal View of Scientific Discovery“, Reprint, Basic Books
  9. Peter Godfrey-Smith und Kim Sterelny (2009) Biological Information“, in: Stanford Enyclopedia of Philosophy
  10. Carl Friedrich von Weizsäcker (1971), „Die Einheit der Natur“, München: Carl Hanser Verlag
  11. Bernd-Olaf Küppers (1986), „Der Ursprung biologischer Information. Zur Naturphilosophie der Lebensentstehung“, München – Zürich: Piper Verlag.
  12. Claude E. Shannon, A mathematical theory of communication. Bell System Tech. J., 27:379-423, 623-656, July, Oct. 1948
  13. Claude E. Shannon; Warren Weaver (1949) „The mathematical theory of communication“. Urbana – Chicgo: University of Illinois Press.
  14. Noeth, W., Handbuch der Semiotik, 2. vollst. neu bearb. und erw. Aufl. mit 89 Abb. Stuttgart/Weimar: J.B. Metzler, xii + 668pp, 2000
  15. Luciano Floridi (2015) Semantic Conceptions of Information, in: Stanford Enyclopedia of Philosophy
  16. Deacon, T. (2007), Shannon-Boltzmann-Darwin: Redfining information. Part 1. in: Cognitive Semiotics, 1: 123-148
  17. Deacon, T. (2008), Shannon-Boltzmann-Darwin: Redfining information. Part 2. in: Cognitive Semiotics, 2: 167-194
  18. Terrence W.Deacon (2010), „What is missing from theories of information“, in: INFORMATION AND THE NATURE OF REALITY. From Physics to Metaphysics“, ed. By Paul Davies & Niels Henrik Gregersen, Cambridge (UK) et al: Cambridge University Press, pp.146 – 169

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BUCHPROJEKT 2015 – Zwischenreflexion 14.August 2015 – THERMODYNAMIK, BIOLOGISCHE SYSTEME. Viele offene Fragen

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Der folgende Beitrag bezieht sich auf das Buchprojekt 2015.

Letzte Aktualisierungen: 14.Aug.2015, 18:45h

1. Der Ausflug in die Thermodynamik im Zusammenhang mit einer Definition des biologischen Lebens erweist sich als äußerst fruchtbar (es gab schon frühere Blogeinträge zum Thema. Einige findet man, wenn man unter www.cognitiveagent.org auf der rechten Seite bei den Kategorien die Kategorie ‚Energie – freie‘ anklickt. Hier besonders interessant vielleicht der Eintrag zu einem Buch von Paul Davies). Als hervorragende Quelle zum Thema benutze ich das Buch „ASTROBIOLOGY. A Multidisciplinary Approach“, von Jonathan I.Lunine (San Francisco – Boston – New York et al.: Pearson-Addison Wesley, 2005), dazu viele weitere Quellen.

2. Wir Menschen (‚homo sapiens‘) als einzige überlebende Art der Gattung ‚homo‘ sind ja nur ein Teil des umfassenderen Phänomens des biologischen Lebens auf er Erde (und soweit bis heute bekannt im ganzen bekannten Universum).

3. Das biologisch Leben wiederum ist nur ein kleiner Bereich im Gesamt des universalen Geschehens.

4. Die Physiker haben für dieses Gesamtgeschehen unterschiedliche Beschreibungsmodelle entwickelt, die bis heute weder vollständig sind noch völlig integriert. Vielleicht kann man hier von ‚Teiltheorien‘ sprechen, die jeweils eine Menge Phänomene gut ‚beschreiben‘, aber eben nicht alle.

5. Eine solche Teiltheorie ist für mich die Thermodynamik, die in Form ihrer vier Hauptsätze (0 – 3) eine Kernidee besitzt, die dann aber für die unterschiedlichsten Bereiche ‚angepasst‘, ’spezialisiert‘ wurden. Zugleich wurden mögliche weitere Sätze hinzugefügt. Man kann nicht behaupten, dass die Thermodynamik in dieser Form eine geschlossene Theorie darstellt; noch weniger ist sie überzeugend mit den übrigen physikalischen Teiltheorien integriert.

6. Interessant ist auch die Korrespondenzbeziehung der Thermodynamik zum Entropiebegriff. Aufgrund der durchgängigen Korrespondenz des Redens über ‚Entropie‘ und des Redens über ‚Thermodynamik‘ liegt es nahe, eine gemeinsame Struktur zu unterstellen, die beiden Begriffsnetzen zugrunde liegt, d.h. Dass es letztlich ein Modell dazu gibt. Der Ansatzpunkt dazu liegt in der Art und Weise, wie man in der Basis-Formel ΔE = Q + Q den Term ‚Q‘ (für Wärme) und ‚W‘ (für Arbeit) interpretiert. Wärme bezieht sich hier auf eine innere energetische Eigenschaft einer Materieeinheit (gebundene Energie und kinetische Energie) und Arbeit auf Zustandsänderungen des Systems. Je nach Anwendungsgebiet muss diese innere Energie und müssen die Zustandsänderungen in konkrete Eigenschaften ‚übersetzt‘ werden.

7. In der Thermodynamik im engeren Sinne spielt Gravitation keine Rolle. Da aber im realen physikalisch bekannten Universum u.a. die Gravitation überall wirksam ist, kann es keine Systeme geben, die ‚außerhalb‘ der Gravitation vorkommen. Dies bedeutet, dass Gravitation immer wirkt und damit ein Kraft ausübt, die umso stärker sichtbar wird, umso größer die beteiligten Massen sind, die dann zugleich ‚Druck‘ ‚auf sich selbst‘ und ‚aufeinander ‚ausüben. Wie bekannt ist es die Gravitation die zu Materieansammlungen geführt hat, zu Sternenbildungen, innerhalb der Sterne zu Fusionsprozessen, die unterschiedliche schwere Elemente erzeugt haben, die große Teile von Energie gebunden haben. Diese durch die Gravitation umgeformte Energie liegt in unterschiedlichen Zustandsformen vor. Sofern Energie über Temperatur ‚messbar‘ ist, spricht man zwar von ‚Wärme‘ (Q), aber die Wärme korrespondiert mit den inneren Eigenschaften der jeweiligen Systeme, die wiederum über ihre kernphysikalischen Eigenschaften definiert sind. ‚Wärme‘ erscheint insofern nur als ein Art Hilfsbegriff, um solche impliziten kernphysikalischen Eigenschaften zu beschreiben, durch die Energie kodiert ist.

8. Mit dem Entropiebegriff (S) kann man über viele kernphysikalische Spezialitäten hinwegsehen und und ein beliebiges System als eine Menge von Elementen betrachten, deren Verhalten statistisch maximal unsicher ist und damit maximal viele Freiheitsgrade besitzt (in physikalischen Systemen bei sehr hohen Temperaturen) oder wo alle Zustände maximal wahrscheinlich sind und minimale Freiheitsgrade besitzen (physikalisch bei sehr tiefen Temperaturen). Das Maximum der Entropie ist bei maximalen Freiheitsgraden gegeben.

9. Nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik tendieren geschlossene Systeme zum Zustand maximaler Entropie, da die Unterschiede in der Energieverteilung sich langfristig ‚ausgleichen‘.

10. Im bekannten Universum ist dieser Zustand noch nicht erreicht. Aufgrund der Wirkung der Gravitation gibt es viele Bereiche höherer Materiekonzentration und damit höherer Energiedichte. Diese lokalen Energiekonzentrationen folgen einer Prozesslogik, die zunächst immer mehr Energie anzieht, durch die begleitenden Drücke zu chemischen Prozessen führt, die viel Energie an die Umgebung abgeben, bis der Prozess in sich zusammenbricht. Die Energie, die in die Umgebung abgegeben wird erhöht einerseits die Entropie, stellt aber für andere Systeme ‚freie Energie‘ dar, die für/ in diesen anderen Systemen ‚Wirkungen‘ erzielen kann (z.B. in der Atmosphäre der Erde Wirbelstürme).

11. Im Falle biologischer Strukturen haben wir es mit Strukturen zu tun, die in der Lage sind, solche ‚freie Energie‘ aufzunehmen, diese für Zustandsänderungen zu nutzen, aber so, dass die thermodynamischen Verhältnisse abseits eines Gleichgewichtszustandes bleiben. Die aufgenommene Energie bewirkt Zustandsänderungen (= Arbeit), die wiederum den energetischen Zustand des Gesamtsystems beeinflusst, aber so, dass es seine Fähigkeit behält, weitere Arbeit zu verrichten. Ein biologisches System trägt zwar durch seinen ‚Abfall‘ zur Vermehrung von Entropie bei, aber durch die synchrone Neuaufnahme freier Energie und deren Nutzung wird diese Entropiezunahme zumindest für den Bereich des biologischen Systems wieder ausgeglichen (zu dieser Thematik sehr gut das Kap.7 von Lunine).

12. Das Auftreten von immer komplexeren biologischen Systemen stellt aus physikalischer Sicht extrem schwierige Fragen. Selbst schon die Anfänge biologischer Systeme im Rahmen der sogenannten chemischen Evolution sind bis heute in keiner Weise erschöpfend geklärt. Man kann dies als weiteren Hinweis darauf deuten, dass die heutigen physikalischen Theorieansätze möglicherweise entweder zu einfach sind (obwohl manche eher umständlich wirken), oder aber zu wenig Faktoren ernsthaft berücksichtigen (was gestützt wird durch die geringe Neigung, die schon heute vorhandenen Teiltheorien ernsthaft zu integrieren).

13. ANMERKUNG: Im Buch ‚THE ROAD TO REALITY‘ von Roger Penrose (2004) (veröffentlicht durch Random House, London) finden sich zu diesem Thema viele ausführliche Stellungnahmen. Unter anderem in den Kapiteln 27 und Kap.30 hebt er deutlich hervor, dass der gegenwärtige Zustand der physikalischen Theorien bzgl. Gravitation und Entropie unbefriedigend ist. Zugleich bietet er anregende Überlegungen, dass man die Thermodynamik, die Entropie, die Gravitation, die Einsteinsche Relativitätstheorie und die Quantentheorie zusammen bringen müsste. Ferner hat bei ihm die Entropie einen sehr allgemeinen Charakter. Mit Hilfe des 2.Hauptsatzes kann er sowohl das Auftreten des Big Bang motivieren, seine extreme Besonderheit, wie auch die Existenz und den Charakter der schwarzer Löcher. Überall spielt die Gravitation eine zentrale Rolle.

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