Freitag, August 17, 2018

Entropie, Leben und Technologie

Der Unterschied zwischen Technologie und Leben

Noch tun wir uns leicht Leben und Technik als zwei Welten zu erkennen. Doch was trennt diese beiden Wirklich und wie könnte sich das ändern?

Was ist Leben?

Für Leben gibt es unzählige Definitionen, aber ich will mich an einer Beschreibung von Erwin Schrödinger anlehnen, der berühmte Physiker, der nicht weniger als die wichtigste Gleichung der Quantenmechanik aufgestellt hat, die nach ihm benannte Schrödingergleichung.

Leben ist der Export von Unordnung durch Energiezufuhr

Das bedeutet, jedes Lebewesen nimmt Energie auf und versucht damit innerhalb seiner Systemgrenzen, der Zelle oder des ganzen Körpers, die Entropie zu senken. (Entropie ist ein anderes Wort für Unordnung).
Gelingt das etwa einer Pflanze, so kann sie, nach und nach mit Hilfe der Sonnenenergie, Stoffe und Strukturen bilden, die sehr hochgradig geordnet sind. Von der molekularen Ebene mit der Bildung von Holzfasern bis hin zu den wundervollen Strukturen die wir als Blüten bezeichnen.
Eine Blüte als schönes Beispiel hoher Ordnung.
Selbstverständlich tun wir als Lebewesen nichts anderes, wir nutzen allerdings die Sonnenenergie nur indirekt, indem wir Zucker, Fett und andere energiereiche Stoffe, die letztendlich von Pflanzen gebildet wurden, zur weiteren Reduktion der Unordnung einsetzen.
Damit bilden wir in unseren Körper komplexe Strukturen wie das Kreislaufsystem oder das Nervensystem. Gibt es an irgendeiner Stelle eine Störung der Ordnung, dann versucht der Körper diese unter Energieaufwand zu beheben und "heilt" das Problem.
Erst mit höherem Alter ändert der Körper seine Strategie zugunsten des höheren Ziels der evolutionären Komplexitätsbildung. Die Störungen werden nicht mehr ausreichend behoben und das System zerfällt um neuen Generationen Platz zu machen. Nur damit ist es möglich die Gesamtkomplexität noch weiter zu erhöhen.
Zerfall ist Teil der Entropiesenkung in der Evolution

Technologie zerfällt

Wie völlig anders verhalten sich die meisten Produkte unserer technischen Welt. Auch unsere Maschinen werden mit Energie versorgt, doch dabei senken sie nicht die eigene Entropie sondern erhöhen diese, was wir als Verschleiß bezeichnen. Ein Motor nutzt sich an den Lagern ab, ein Besen an den Borsten und ein Auto nicht nur an den Reifen. Nach kurzer Zeit werden alle diese Systeme unbrauchbar und werden zumeist den vollständigen Zerfall preisgegeben. 
Die Grabsteine im Bild oben symbolisieren nicht nur die Endlichkeit menschlichen Lebens, sie sind selbst ein Symbol für den Zerfall menschlicher Produkte die wir zwar gerne für die Ewigkeit schaffen wollen, die aber den gleichen Zerfallsprozessen unterliegen wie ein aufgegebener Körper, der keine Energie mehr umsetzt.

Technologie der nächsten Generation

Der drastische Unterschied zwischen Leben und Technik könnte aber in Zukunft gemildert werden. 
Gibt es bereits technische Systeme, die zumindest im Ansatz durch die Energiezufuhr Unordnung senken? Ein Beispiel mag eine Festplatte oder ein anderer Datenspeicher sein. Er kann dank geeigneter physikalischer Prinzipien Daten speichern und wieder weitergeben. Daten sind per Definition negative Entropie, mithin wird zumindest ein winziger Teil der Energie dieser Geräte für die Erhöhung der Ordnung in diesen Systemen verwendet.
Ein anderer Zweig sind die Prozesse in Produktionsmaschinen. Dort werden Bauteil automatisch von Robotern unter Energiezufuhr zusammengesetzt und damit Systeme mit geringerer Entropie geschaffen als die Ausgangselemente hatten. Spinnt man diesen Ansatz weiter, so dass von der Mine, in der die Rohstoffe gewonnen werden, bis zur Auslieferung von Produkten mit Drohnen, alle Schritte automatisch erfolgen, dann hat man ein System, das erhebliche Ähnlichkeiten mit lebenden Strukturen hat.
Selbstreplizierend?

Der nächste Schritt ist dann, dass auch die Maschinen der Fertigungskette autonom hergestellt und eingesetzt werden. Damit hat man die Stufe eines stabilen Lebewesens erreicht, das zugelieferte Energie für die Reduktion seiner eigenen Unordnung verwendet.
Der letzte Schritt besteht dann in einem System, dass diesem Status Quo durch eine generelle Anhebung der Komplexität entweichen kann, möglicherweise wieder durch einen Evolutionären Ansatz oder durch Künstliche Intelligenz.
Damit wären dann alle Elemente von Leben auf Technik übergegangen und die klassische Vorstellung von Leben, das nur in biologischen Strukturen existiert, würde verfallen.



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