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Thermodynamik: Wie aus Chaos Ordnung entsteht
Obwohl der zweite Hauptsatz der Thermodynamik einen Trend
zu wachsender Unordnung vorschreibt, vermag die Natur aus chaotischen Zuständen geordnete Strukturen hervorzubringen.
Ein neuer Theorieansatz erklärt das scheinbare Paradox.
Die Naturwissenschaft hat der
Menschheit schon manche Enttäuschung
bereitet. Sie setzt unserer
Technik Grenzen, unter anderem
mit der Lichtgeschwindigkeit als prinzipiell
unüberbietbarem Tempo für Reisen
und Signale; sie vermag unsere Anfälligkeit
für Krebs und andere Leiden nicht zu überwinden;
und sie konfrontiert uns mit unbequemen
Wahrheiten wie dem globalen Klimawandel.
Doch die wohl härteste Negativaussage
enthält der zweite Hauptsatz der
Thermodynamik. Er besagt: Wir leben in
einem Universum, das zwangsläufig immer
unordentlicher wird. Jede Lebensregung trägt
unweigerlich zum Niedergang der Welt bei.
Selbst wenn wir unsere Maschinen noch so
weit entwickeln – niemals werden sie ganz
ohne Energieverlust und Verschleiß funktionieren.
Der zweite Hauptsatz zerstört nicht
nur den Traum vom Perpetuum mobile, sondern
scheint auch zu besagen, dass der Kosmos
letzten Endes alle brauchbare Energie erschöpfen
und in ewigen Stillstand verfallen wird,
den so genannten Wärmetod des Weltalls.
Dabei entstand die Thermodynamik eigentlich in einer Ära der Technikeuphorie. Mitte des 19. Jahrhunderts trieben Dampfmaschinen die industrielle Revolution voran, und Physiker wie Rudolf Clausius, Nicolas Sadi Carnot, James Joule und Lord Kelvin schufen die Wärmelehre. Damit konnten sie verstehen, wie solche Maschinen funktionieren und was ihren Wirkungsgrad einschränkt. Aus diesen praktischen Anfängen entwickelte sich die Thermodynamik zu einem der wichtigsten Zweige der Physik. Sie ist eine allgemeine Theorie der kollektiven Eigenschaften komplexer Systeme, die längst nicht mehr nur Dampfmaschinen umfasst, sondern auch Bakterienkolonien, Computerspeicher und sogar Schwarze Löcher in den Tiefen des Alls. In gewisser Weise verhalten sich all diese Systeme gleich. Alle nutzen sich ab, wie es der zweite Hauptsatz vorschreibt...
Dabei entstand die Thermodynamik eigentlich in einer Ära der Technikeuphorie. Mitte des 19. Jahrhunderts trieben Dampfmaschinen die industrielle Revolution voran, und Physiker wie Rudolf Clausius, Nicolas Sadi Carnot, James Joule und Lord Kelvin schufen die Wärmelehre. Damit konnten sie verstehen, wie solche Maschinen funktionieren und was ihren Wirkungsgrad einschränkt. Aus diesen praktischen Anfängen entwickelte sich die Thermodynamik zu einem der wichtigsten Zweige der Physik. Sie ist eine allgemeine Theorie der kollektiven Eigenschaften komplexer Systeme, die längst nicht mehr nur Dampfmaschinen umfasst, sondern auch Bakterienkolonien, Computerspeicher und sogar Schwarze Löcher in den Tiefen des Alls. In gewisser Weise verhalten sich all diese Systeme gleich. Alle nutzen sich ab, wie es der zweite Hauptsatz vorschreibt...
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