Was hat das Leben für uns denkende Wesen einen Sinn und in welchem Zusammenhang steht Energie und Entropie zu unserem Leben?
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Im Lichte der Thermodynamik betrachtet, hat das Leben den Sinn, dass wir mitwirken können, komplexe Strukturen aufzubauen und nicht zu zerstören und uns so aktiv gegen den 2. Hauptsatz der Thermodynamik zu stemmen.
Strukturen ist zugegeben ein sehr allgemeiner Überbegriff, der alles sagt und deshalb auch nichts konkretes. Komplexe Srukturen in dem Sinn sind schon mal alle Lebewesen und Ökosysteme. Im Lichte der Entropie betrachtet dürften wird die Entropie dieser Strukturen nicht erhöhen, indem wir die Umwelt zerstören oder und so verhalten, dass das zu Artensterben führt.
Solche komplexen Strukturen sind aber auch die menschliche Gesellschaft und menschliche Zivilisationen. Wir sollten uns aus thermodynamischer Sicht bemühen, diese Strukturen weiterzuentwickeln und nicht z.B. durch Ausbeutung und Krieg zerstören. Krieg und Zerstörung bedeutet immer Entropieerhöhung innnerhalb des Systems und Verlust an Organisation und Komplexität.
Was bedeutet aber Entropieerhöhung?
Was passiert mit den unbrauchbaren bzw. wertlosen Energien, wenn wir dahinter sehr viel Arbeit stecken und wertvolle Energien verbrauchen, sodass die Entropie in unserem kleinen Raum steigt?
Haben wir endlos „gute“ Energie zur Verfügung? Es ist doch nur ein Kreislauf, genauso wie beim Wasser, denn Energie gibt es endlos sonst würde es das Universum nicht geben und alles wäre nur noch verstrahlt.
Was bedeutet aber Entropieerhöhung?
In diesem Fall kommt man der Sache doch dadurch näher, dass man die Entropie als ein Maß für die Unordnung betrachtet. Krieg z.B. zerstört hohe Ordnungen wie Infrastruktur oder auch Leben.
Was passiert mit den unbrauchbaren bzw. wertlosen Energien
Letztlich enden alle Energiren auf dem Abfallhaufend er Energie. Da ist Wärme bei Umgebungstemperatur. Wärme bei Umgebungstemperatur hat die maximal mögliche Entropie. Insofern ist z.B. das Abfackeln ganzer Städte durch Flächenbombardements am augenfälligsten, was die Umwandlung von komplexen Strukturen in Abwärme betrifft.
Haben wir endlos „gute“ Energie zur Verfügung?
Im menschlichen Maßstanb gemessen ja. Diese "gute" Energie, die auf der Erde Ausgangspunkt fast aller Prozesse der Selbstorganisation, also dem Aufbau komplexer Strukturen ist, ist die Energie, die wir von der Sonne empfangen.
Es ist doch nur ein Kreislauf, genauso wie beim Wasser, denn Energie gibt es endlos sonst würde es das Universum nicht geben und alles wäre nur noch verstrahlt.
Eigentlich ist das weniger ein Kreislauf, sondern eine Entwicklung in eine Richtung, die uns der Zeitpfeil vorgibt.
Es ist doch nur ein Kreislauf, genauso wie beim Wasser, denn Energie gibt es endlos sonst würde es das Universum nicht geben und alles wäre nur noch verstrahlt.
Eigentlich ist das weniger ein Kreislauf, sondern eine Entwicklung in eine Richtung, die uns der Zeitpfeil vorgibt. Diese Entwicklung begann mit dem Urknall, als es praktisch nur hochwertige und entropiearme Energie gab. Dann kam etwa 380.000 Jahre nach dem Urknall, als aus Energie die heute bekannte Materie entstand, die laut Prigoine die dissipativste Struktur war, die wir heute über haupt kennen. Laut Prigogine entstand dabei etwa die Hälfte der heute im Universumn vorhandenen Entropie, die nun in der Hintergrunstrahlung steckt. Wo das Universum enden wird, z.B. im sogeannten Wärme- oder Entropietod, ist Gegenstand diverser Spekulationen.
Wieso sollten wir aber unsere Entropie nicht erhöhen? Was könnte genau passieren, wenn wir es tun (was wir auch tun, wenn wir uns den menschengemachten Klimawandel anschauen)?
Wieso sollten wir aber unsere Entropie nicht erhöhen?
Zum einen würde eine Entropieerhöhung eine Zerstörung von Ordnung bedeuten. Das würde letztlich bedeuten, dass unser Körper nicht mehr so funktioniert, wie er soll, wenn beispielsweise Organe ausfallen. Spätestens wenn wir sterben, wird keine Entropie mehr exportiert, die gesamte innere Ordnung zerfällt, es entsteht jede Menge Entropie (Verwesungsprozess) bzw. Verwesungswärme.
Zum anderen muss ich etwas ausholen.
Zur Erinnerung: Eine dissipative Struktur ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Mindestmenge an wertvoller Energie (Exergie) aufgenommen wird, diese wird dissipiert (entwertet) wodurch aus ihre wertlose Energie (Anergie) entsteht und damit jede Menge Entropie produziert wird. Diese entstandene Entropie muss exportiert werden, um das niedrige Niveau der inneren Entropie halten zu können. Der Hauptträger von Entropie ist Abwärme, die an die Umgebung abgegeben werden muss. Eine weitere Exportmöglichkeit besteht darin, dass die Abbauprodukte der Nahrung sowie des Stoffwechsels, die eine viel höhere Entropie haben als Nahrung, über die Ausscheidung an die Umwelt abgegeben werden.
Lebende Systeme unterscheiden sich durch tote Systeme, die beide dissipative Strukturen ausbilden können, dadurch, dass tote Systeme ein Temperaturgefälle benötigen, um Abwärme loszuwerden (passiver Entropietransport), während lebende Systeme aktive Mechanismen besitzen, um auch ohne oder sogar gegen ein Temperaturgefälle Entropie zu exportieren. Das selbe gilt für den Stofftransport. Tote Systeme benötigen ein Konzentrationsgefälle, um Abbauproduktemit hoher Entropie loszuwerden, während lebende Systeme auch gegen ein Konzentrationsgefälle aktiv ihre Abbauprodukte loswerden können.
Bevor ich zum Klimawandel komme, ein anderes Beispiel einer dissipativen Struktur bzw. eines lebenden komplexen Systems. Nebenbemerkung: dissipative Strukturen können sich von der Quantenebene bis hinauf auf die universelle Ebene auf ganz verschiedenen Ebenen entwickeln, wobei sie aufeinander aufbauen können. Wenn viele dissipative Strukturen aufeinander aufbauen und ineinander verschatelt sind bzw. wechselwirken, spircht man auch von selbtsorganisierenden (autopoietischen) komplexen Systemen/Strukturen.
Die dissipativste Struktur nach dem Urknall, die wir kennen, ist das menschliche Gehirn. Daraus resultiert der enorm hohe Energiebedarf (rund 1/3 der aufgenommenen Nahrungsenergie wird im gehirn verbraucht). Daraus resultiert aber auch eine enorm hohe Entropieproduktion. Diese Entropie muss ständig aus dem Gehirn exportiert werden, damit es nicht den Entropietod stirbt. Der Entropieexport geschieht über die Ableitung der Abwärme über den Blutkreislauf. Hier kommt ein interessantes evolutionäres Detail ins Spiel. Das Wachstum des Gehirns wird nicht etwa durch die erfoderliche Energiezufuhr begrenzt, sondern über die Fähigkeit zum Entropieexport. Im Gegensatz zu Affen und anderen Säugetieren besitzt der Mensch 3 Arterien und 3 Venen für den Blutdurchfluss durch das Gehirn. Affen und andere Säugetiere besitzen dagegen nur jeweils 2. Erst die dritte Blutbahn ermöglicht eine erhöhte Abwärmeabfuhr, die für das große Gehirn erforderlich ist. Um Platz für diese zusätzlichen Blutbahnen zu schaffen, hat sich die Kiefermuskulator etwas verkleinert und zu einem ungünstigeren hebelarm verlagert, was zu einer deutlichen Verringerrung der Kaukraft führt. Evolutionär hat also eine verringerte Kaukraft und dafür eine höhere Geistesleistung offensichtlich einen Vorteil. Das steht auch in einem gewissen Zusammenhang mit der Erfindung des Feuers, das zeitlich mit einem massiven Gehirnwachstum zusammenfällt, denn durch die Zubereitung von Fleisch kann diesem mehr Energie entzogen werden, was das Gehirn benötigt und gleichzeitig wird weniger Kaukraft benötigt, was den Rückganz der Kaumuskulator zuginsten einer besseren Gehirnkühlung ermöglicht.
Dass die ausreichende Kühlung des Gehirns wichtiger ist als die Energiezufuhr wird offensichtlich, wenn wir betrachten, wie lange das Gehirn ohne Nahrungszufuhr arbeiten kann bzw. wie lange es bei mangelnder Kühlung arbeiten kann. Wenn wir z.B. im Hochsommmer bei heißen Temperaturen nicht für ausreichend Kühlung sorgen, droht immer ein Hitzschlag, der sogar tödlich werden kann. Ein Hitzschlag bedeutet thermodynamisch gesehen nichts anderes als ein mangelhafter Entropieexport. Die Entropie staut sich im Gehirn, die Temperatur nimmt zu, die Selbstorganisation bricht zusammen, Ordnung wird zerstört.
Bei der Klimaerwärmung passiert nichts anderes als bei einem Hitzschlag des Gehirns. Durch den hohen Gehalt der Treibhausgase in der Atmosphäre wird der Entropieexport durch Wärmeabstrahlung isn Universum behindert. Die Folgen sind dieselben.
So ausreichend musst Du nicht schreiben, auch wenn ich Deine Arbeit wirklich schätze. :)
Das Universum ist doch groß genug oder? Kann unsere innere Entropie nicht einfach an anderen Sonnensternen weitergeleitet werden, die erst am Anfang sind?
Soll der Mensch jetzt mit der höchsten Entropieprodultion das intelligenteste Wesen auf der Erde sein?
Es gibt doch z.B. Elefanten, die ein viel größeres Gehirn besitzen und sehr intelligent sind. „Die eine Intelligenz“ gibt es meiner Meinung auch nicht, da jedes Tier auf seine Art und Weise schlau ist.
Wir sind nur da um, um genug Entropie zu erzeugen und die daraus entstandenen Entropie muss exportiert werden, um das niedrige Niveau der inneren Entropie halten zu können?
Das Universum ist doch groß genug oder? Kann unsere innere Entropie nicht einfach an anderen Sonnensternen weitergeleitet werden, die erst am Anfang sind?
Richtig. Das passiert ja auch jede Nacht, dass Wärmestrahlung ins Universum abgegeben wird, weshalb es nachts kalt wird. Dadurch erwärmt sich das Universum, wenn auch nicht messbar.
Soll der Mensch jetzt mit der höchsten Entropieprodultion das intelligenteste Wesen auf der Erde sein?
Zumindest hat der Mensch das mit Abstand komplexeste Gehirn aller irdischen Lebenwesen. Der Begriff "Intelligenz" ist ein zweischneidiges Schwert, vor allem, wenn man diesen Begriff ausschließlich aus menschlicher Perspektive betrachtet.
Wir sind nur da um, um genug Entropie zu erzeugen und die daraus entstandenen Entropie muss exportiert werden, um das niedrige Niveau der inneren Entropie halten zu können?
Das ist nicht der Zweck, sondern nur Mittel zum Zweck. Der Zweck besteht darin, immer höhere bzw. komplexere Strukturen zu bilden. Das ist die Triebfeder der gesamten Evolution.
So ausreichend musst Du nicht schreiben, auch wenn ich Deine Arbeit wirklich schätze. :)
Danke dafür. Alles schreibe ich übrigens nicht neu, sondern kopiere es teils aus Texten, die ich früher schon zu diesem Themenkomplex verfasst habe.
Wie gesagt, Elefanten oder Delphine haben es auch, die Leben nur unter anderen Bedingungen und haben keine Hände oder Füße, um es, so wie es uns vorstellen, zeigen zu können.
Meine letzte Frage, denn ich glaube, es reicht :).
Wir sind nur da um, um genug Entropie zu erzeugen und die daraus entstandenen Entropie muss exportiert werden, um das niedrige Niveau der inneren Entropie halten zu können?
Das ist nicht der Zweck, sondern nur Mittel zum Zweck. Der Zweck besteht darin, immer höhere bzw. komplexere Strukturen zu bilden. Das ist die Triebfeder der gesamten Evolution.
Wieso „möchte“ die Evolution immer höhere komplexere physikalische Strukturen (Lebewesen) bilden?
Warum ist das die Triebfeder?
Diese Prozesse haben kein Gehirn bzw. können nicht denken, wir nennen solche physikalischen Prozesse „Evolution“?
Die Evolution möchte eigentlich nur, dass die Zellen Energie erzeugen und an die Umgebung wieder abgeben, damit die innere Entropie das niedrige Niveau halten kann oder?
Dann wäre es doch egal, wie komplex ein/e Struktur/Produkt ist? Der am besten Angepassteste wird sich durchsetzen und nicht ob man ein intelligenteres Gehirn hat oder nicht? Die Lebensbedingungen müssen passen. Nach deiner These sind wir erst am Anfang und es werden in der Zukunft intelligentere Menschen oder Lebewesen auf der Erde entstehen/entwickeln?
Wieso „möchte“ die Evolution immer höhere komplexere physikalische Strukturen (Lebewesen) bilden?
Das "möchte" ist natürlich eine bildhafte Umschreibung, denn die Evoution möchte gar nichts. Die Evolution ist auch nicht zielgerichtet (teleologisch). Dagilt eher: der Weg ist das Ziel.
Dass die Evolution zu immer komplexeren Strukturen führt, ist offensichtlich, wenn man sich mit ihr beschäftigt. Das ist auch physikalisch durch die Theorie Dissipativer Strukturen begründet. Der uns bekannte Urgrund dafür liegt darin, dass alles im Universum dem Zustand maximaler Entropie zustrebt. Das kann undhat die Physik als Naturgesetzlichkeit festgestellt und formuliert. Warum das so ist, ist keine Frage, die sich die Physik stellt. Das ist ein Thema für die Philosophie.
Der am besten Angepassteste wird sich durchsetzen und nicht ob man ein intelligenteres Gehirn hat oder nicht? Die Lebensbedingungen müssen passen.
Das ist kurzfristig so zu beobachten, sobald und solange stabile Umweltverhältnisse herrschen. Sobald das das herrschende System aber ins Chaos gestürzt wird, gelten andere gesetzmäßigkeiten und das sind die Situationen, in denen nicht mehr nur Optimierungen stattfinden, sondern evolutionäre Sprünge.
Nach deiner These sind wir erst am Anfang und es werden in der Zukunft intelligentere Menschen oder Lebewesen auf der Erde entstehen/entwickeln?
Der Mensch ist sicherlich nicht die Krönung der Schöpfung oder der Endpunkt der Evolution. Auf viele Millionen von Jahren gesehen ist eine Weiterentwicklung zu Intelligenzen, die weit über uns stehen, eher wahrscheinlich als unwahrscheinlich. Insofern ist auch nicht ausgeschlossen, dass es wesentlich höhere Intelligenzen und Zivilisationen im Universum gibt als die irdischen.
Aus naturwissenschaftlicher Sicht hat das Leben keinen "Sinn". Es laufen einfach nur natürliche Prozesse ab.
Leben hat sich einfach so entwickelt, dass es sich selbst bestmöglich erhält.
Entropie hat keine besondere Bedeutung für den Menschen. Wie kommst du eigentlich auf all die Fragen zur Entropie?
Entropie ist eine fundamentale Grundgröße des Universums und bestimmt ALLE Vorgänge, ohne Ausnahme. In diesem Sinne auch den Menschen, aber das ist schon sehr weit gegriffen. Alle Naturgesetze gelten überall.
Dann ist es doch auch automatisch eine fundamentale Grundgröße in unserem Leben und auf der Erde.
Ich kenne mich mit dem Thema sehr gut aus.
Aber ATP ist auch nur ein mehr oder minder zufälliges Molekül, das halt als "Energiewährung" verwendet wird. Aber die Stoffwechselwege sind ja extrem komplex und jeder einzelne Zwischenschritt ist ebenso wichtig.
Du überhöhst ATP aufgrund von totaler Ahnungslosigkeit. Sorry für die klaren Worte. Aber deine Annahmen treffen einfach allesamt nicht zu.
https://de.wikipedia.org/wiki/Citratzyklus#/media/Datei:Citratcyclus-Ueberblick.svg
Viel Ahnung hast Du meiner Meinung nach nicht, denn die „Profis“, die sich damit jahrelang befasst haben und sogar teilweise Nobelpreisträger sind, behaupten, dass sie keine Ahnung haben. Ich habe auch keine Ahnung und habe es auch nicht gesagt, sonst würde ich nicht eine Frage stellen. Ohne ATP würde heute dein bio-chemisch-physikalischer Atomen-Kopf weniger funktionieren, als es schon.
Leben ist einfach nur (wie vieles andere im universum auch) ein zufälliger chemischer prozess;
Entropie?
apr.Zufall!
Den Sinn gibst Du ihm selbst, und der Rest kann Dir völlig egal sein. Spielt keine Rolle für uns. Hier kommt der Strom noch aus der Steckdose...
Zufall gibts nicht mal beim Würfeln.
Welche Strukturen? Was kann man aus Entropie lernen?