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07. 10. 2009
Grundfragen der Physik,
neu gestellt und beantwortet von einer Frau
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Struktur Atommodell Mathematik
Physik
Leben
 
Physik  und Leben
Gelten die Gesetze der Physik auch für lebende Körper?
Inzwischen  habe ich eine solche Fülle an Materialien, Anregungen und Gedanken zusammengetragen, daß  die Übersichtlichkeit dieser Seite  verlorenginge, wollte ich alles hier vorstellen. Ich plane daher an einer Untergliederung dieses Themas.

Hier erst einmal die Übersicht der ersten Gedanken - leicht ergänzt um ein "PS":
 
1. Physik und Leben - ein Angebot, die Bewegung lebendiger Körper in der Sprache der Physik zu beschreiben.
 
2. Bewegung, allgemein - Grundfragen der Bewegung  - neu gesehen
 
3. Physik und Biologie - die "Arbeitsteilung" zwischen beiden Wissenschaften übersieht eine wichtige Frage ...
 
4. Automobile - wörtlich übersetzt  "selbstbewegt" - zeigen eigenartige Eigenschaften, die aus physikalischer Sicht zu betrachten sind
  5. Newton, die Gravitation, der Apfel und die Katze
Newton wunderte sich über den Apfel -  wie der Apfel vom Baum  herunter kam. Wie kam er hinauf?
  6. Gravitation und Gravidität ein kleiner Einschub zur Wortherkunft
  7. Die Katze springt auf den  Tisch.
  8. "Anti-Gravitation" und eine erste Definition von Leben
      1. Leben ist Bewegung gegen äußere Kräfte
  9. Der Vergleich der Bewegung eines Steines und einer Katze
  10. Die Erweiterung der Definition des Lebens
     
2. Leben ist "Ordnung schaffen"  - Leben ist die Fähigkeit, kreativ zu sein
  11. Eine zweite Erweiterung der Definition des Lebens -
      3. Leben ist Information erzeugen, verarbeiten und weitergeben
  12. Eine eher philosophische Erweiterung der Definition des Lebens -
      4. Leben ist "Form, durchströmt von Materie", Systemerhaltung, Selbstheilung
  13.  Die Selbstbewegtheit der Materie - Analogien zwischen physikalischen und gesellschaftlichen Phänomenen - und eine These über den Zusammenhang von Selbstbewegtheit und Zielgerichtetheit der Bewegung
  14. weitere Notizen zur physikalischen Sicht auf Leben:
Leben und Temperatur
PS.  Die offizielle Physik und das Leben
1. Physik und Leben
Newton  wunderte sich, daß der Apfel herunterfiel. Warum wundert sich niemand, wenn eine Katze auf den Tisch springt?   Hier finden Sie ein Angebot, die Bewegung lebendiger Körper in der Sprache der Physik zu beschreiben.
Ehe ich mich diesen Fragen zuwende, biete ich einen kleinen Einstieg in das Thema "Bewegung" an:
 
2. Bewegung, allgemein
Grundfragen der Bewegung  - neu gesehen:
   
- Geschwindigkeit und Gemächlichkeit
    - Der Unterschied zwischen Bewegung und Fortpflanzung
    - Der Unterschied zwischen Geschwindigkeit und Verzögerung
    - Die  nicht existierende Momentgeschwindigkeit
    - Selbstbewegtheit der Materie allgemein

Auf der Seite "Bewegung" stelle ich mich u. a. folgender Frage:
Warum mißt  man statt der Geschwindigkeit "Wegstrecke pro Zeiteinheit" nicht, wieviel Zeit für eine bestimmte Ortsveränderung benötigt wird, "Zeiteinheit pro Wegstrecke"? (Ich nenne diese Größe zur Unterscheidung von der Geschwindigkeit die "Gemächlichkeit".)

Außerdem schlage ich eine strengere Unterscheidung der Begriffe "Bewegung" und "Forpflanzung" vor, wobei diese "Forpflanzung" noch nicht in der biologischen Bedeutung des Wortes gemeint ist.       Wenn Sie diese Seite gelesen haben und meinen Vorschlag der Unterscheidung von Bewegung und Fortpflanzung akzeptieren, dann werden Sie merken, wie viel leichter das Verständnis physikalischer Grundfragen der Bewegung für Sie werden wird. Viele Streitfragen, die heute noch ganze Internetforen füllen, fallen einfach weg, werden zu "Scheinproblemen der Physik".
siehe Bewegung
3. Physik und Biologie
Im allgemeinen werden in der Physik diejenigen Körperbewegungen beschrieben, die durch einen "äußeren  Anstoß" oder äußeren Antrieb beschrieben werden können.  Es gibt jedoch Körper, die sich "von selbst" bewegen, allgemein bekannt als "Lebewesen".  Die Bewegung dieser Körpern bzw. Lebewesen, die sich "von selbst" bewegen, wurde bisher ausschließlich der Biologie zugeordnet und ihre physikalische Seite höchstens unter dem Aspekt der Energieumwandlung und des Energieverbrauchs betrachtet, jedoch nicht unter der typisch physikalischen Sichtweise, die Kräfte, Impulse, Massen, Geschwindigkeiten usw. untersucht. Diese Frage ist - soviel ich weiß - offen geblieben.
Die Konzentration auf "fremdbewegte" Körper ist so ausschließlich, daß der Gedanke an die "Selbstbewegtheit der Körper" überhaupt keine Rolle mehr in der Physik spielt, obwohl er jahrhundertelang die Philosophen-Physiker beschäftigte.
Deshalb halte ich es für höchste Zeit und Notwendigkeit, diese Bewegung von Lebewesen aus grundsätzlicher physikalischer Sicht zu analysieren.

Vielleicht ist es ganz interessant, in diesem Zusammenhang auf die asiatischen Philosophien hinzuweisen, in denen keine so strenge Trennung zwischen belebter und unbelebter Materie gemacht wird wie in unserem europäischen Weltbild.
Die Physik beschreibt die Bewegung der Materie, Ursachen und Wirkungen des Einflusses von Kräften usw.
Der Begriff der Materie soll hier noch nicht diskutiert werden. Für diese Betrachtung  über die Bewegung lebender Körper genügt es. die Bewegung fester Körper zu betrachten.
4. Das Auto-
Mobil(e)
Automobile - wörtlich übersetzt  "selbstbewegt" - galten als unvorstellbar. Ein Körper wird aus einem ruhenden Zustand in einen bewegten versetzt, ohne daß man von außen erkennen kann, wie das geschieht. Plötzlich fängt er an, sich "von allein" zu bewegen. Im Mittelalter hätten alle Menschen das für Teufelszeug gehalten oder für einen Trick. Als die erste Dampflokomotive vorgeführt werden sollte, haben die Leute - so wird erzählt - unter die  Stahlhaube sehen wollen, ob da nicht ein Pferd versteckt ist.

Die Autos haben zu einer interessanten Meinung eines amerikanischen Physik-Professors geführt: Herr Prof. Frank Tipler ("Die Physik der Unsterblichkeit") hat in diesem Buch Leben so definiert, daß er sagte:
         "Auch Autos sind Lebewesen."
Für Professor Tipler ist Leben aus der Sicht der Physik "Informationsverarbeitung", er schreibt ( S. 165 seines Buches):
      "Leben ist durch natürliche Auslese bewahrte Information.“
und:
      „Jeder Versuch, Leben auf Physik zu reduzieren, wird
        unweigerlich zu diesem Ergebnis führen.“


Diese Aussagen haben zwei interessante Aspekte:
1. Es werden  Begriffe wie "natürliche Auslese" und "Information" eingeführt, die folglich physikalisch definiert und in physikalische Beziehungen eingebracht werden müßten.
2. Von der Selbstbewegtheit der Materie ist in dieser Sichtweise keine Rede. D. h. Herr Prof. Tipler hat sich über diesen Zusammenhang von Materie und Leben keine Gedanken gemacht.

Es ist eigenartig, doch seine Behauptung, Autos seien Lebewesen, hat unter dem Gesichtspunkt der "Selbstbewegtheit" der Materie durchaus seine Daseinsberechtigung. Gut, ein Auto bewegt sich nicht wirklich "von allein". Es ist das System Auto-Mensch, das sich bewegt.
Dieses System nun erfährt keinen äußeren Anstoß, der den Bewegungszustand ändert, die Kräfte, die Mensch-Auto in Bewegung versetzen, kommen aus dem Inneren des Systems selbst.
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Noch eine Geschichte über die Lokomotive: Vor der ersten Demonstration sollen die Leute gesagt haben: "Die bewegt sich nie von allein!" Als sie dann losfuhr, haben sie angeblich gesagt: "Nun kann sie nie wieder anhalten." 
In "Loko-Motive" steckt "Motiv", was soviel bedeutet wie Beweg-Grund, Antrieb, Ursache. Eigentlich rührt es von "locus" - "Ort" und "movere" - "bewegen" her.

Mehr über Herrn Tipler finden Sie in Namen in Quellen und in Fremdtexten > Tipler
5. Newton, die Gravitation, der Apfel und die Katze
Sicher geht es auch um die Frage, wie der Apfel auf den Baum kam. Doch ich will das Beispiel nehmen: Wie kommt die Katze auf den Tisch?
Die Schüler lernen, daß sich der Bewegungszustand eines physikalischen Körpers durch äußere Kräfte ändert. Ein "normaler" Körper folgt also der äußeren Kraft des Gravitationsfeldes, der Erdanziehung. Er kann vom Tisch fallen. Doch die Frage, wie er auf den Tisch kommt, kann der Schüler nur so beantworten: Eine äußere Kraft muß an ihn angreifen und ihn hochheben.  Nun nehme ich einmal nicht an, daß in der Küche ein Wirbelsturm tobt, der einen auf der Erde liegenden Apfel auf den Tisch schleudert. Spätestens an dieser Stelle müßte man eigentlich über die unterschiedliche Qualität der von außen an einen Körper angreifenden Kräfte reden: das Hochheben eines Gegenstandes setzt im allgemeinen  voraus, daß jemand das absichtlich, "zielgerichtet" tut. 
6. Gravitation und Gravidität
Gravitation leitet sich von Gravidität her oder umgekehrt. Es ist die  Frage, ob man die  Schwere nach der  Schwangeren, die eben schwerer wurde, benannt hat, also historisch gesehen zuerst die Schwangerschaft und dann (an ihr) die Schwere erkannte, oder ob man die Schwangere als die schwerer Werdende bezeichnete, weil man sie mit anderen schweren "Dingen" verglich.
 
7. Die Katze ...
...springt auf den Tisch. Was passiert aus physikalischer Sicht? Es passiert etwas physikalisch "unmögliches". Ein fester Körper bewegt sich entgegen der äußeren Anziehungskraft der Erde nach oben.  Dafür hat die Physik keine Erklärung. Doch etwas "mystisches" ist es  für uns nicht, da es "alltäglich" ist.  Weil es alltäglich ist, wir uns daran gewöhnt haben, denkt kaum jemand darüber nach.  Sieht man sich nun weitere Lebensprozesse an, kann man diese Beobachtung der  Katze verallgemeinern:
8. "Anti-Gravitation"
 Leben ist Bewegung gegen äußere Kräfte.

Das ist mein Versuch einer allgemeinsten, physikalischen Definition von Leben.   Das ist der erste Teil dieser Definition.

Die von Tipler genannte Informationsweitergabe ist Teil dieser Definition, wie ich noch zeigen werde. Damit ist meine Definition gegenüber der Tiplerschen die umfassendere.

Eines hoffe ich bei meinen Ausführungen: dieser obige Satz ist so einfach und einleuchtend, daß ich ihn nicht noch extra beweisen muß.
Falls Sie der Meinung sind, daß dieser Satz noch eines besonderen Beweises bedarf oder Sie Argumente gegensetzen möchten,
bitte ich dringend (!) um entsprechendes Feedback.
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  9. Der Vergleich der Bewegung eines Steines und einer Katze
  Die Bewegung eines Steines Die Bewegung einer Katze
Woher kommt die Kraft für die Bewegung?
Der Stein bewegt sich nur, wenn äußere Kräfte an ihn angreifen.
Die Katze bewegt sich ohne äußeren physischen Anstoß: sie hat also im Innern etwas, das diesen äußeren Anstoß ersetzt.
Energie

Bei einem äußeren Anstoß an den Stein bewegt sich dieser, bis seine kinetische Energie verbraucht ist: er kann
- bei einem Wurf (Kraftrichtung vertikal) nur eine bestimmte Höhe erreichen, dann fällt er und bleibt liegen (1)
- oder bei einem "Schubs" (Kraftrichtung horizontal) auf der Erde rollen oder rutschen und dann ebenfalls wieder liegenbleiben (2).
Die Energie wird i. a. impulsartig-einmalig übertragen.
  Den Spezialfall eines Steines, der eine schiefe Ebene abwärts rollt  und eine Lawine  auslöst, betrachte ich als in (2) enthalten.  Mischformen von (1) und (2) sind natürlich möglich.
Die Katze kann die Energiemenge, die sie für eine Bewegung einsetzen möchte, beliebig bis zu einem Maximum (Leistungsgrenze) dosieren. Die Energie kann wahlweise impulsartig (Sprung) oder kontinuierlich (Laufen, Klettern, ...) über eine längere Zeit eingesetzt  und umgewandelt werden.
In diesem Sinne gibt es mehrere Möglichkeiten der Bewegung bei gleichem Gesamt-Energieverbrauch. Die Katze hat eine Wahl, einen "freien Willen".

Diese Bemerkung bitte ich besonders zu beachten, denn das ist gleichzeitig mein Einführungsbeispiel für das Problem des "freien Willens" in Physik und Philosophie, mit dem sich schon so viele Männer herumgeschlagen und dabei meist das größte Kauderwelsch produziert haben.   
Weg der Bewegung
Der Stein bewegt sich „ziellos”: je nach Art des Anstoßes (Wurfes) und der Form des Steines wird er eine mehr oder weniger gerade Strecke rutschen oder mehr oder weniger genaue Parabelbahn durchfliegen. Hierfür gibt es physikalische Gesetze.
  In diesem Sinne ist die Bewegung des Steines, wenn man sie experimentell mehrfach wiederholt, mehr oder weniger "zufällig", aufgrund der Vielfalt der Einflußfaktoren  nicht auf den Punkt genau vorhersagbar und vorher berechenbar.
Die Katze kann komplexe Bahnkurven gestalten, durch gezielte Zwischenkontakte mit äußeren Flächen,  durch Orts- und Richtungswahl bei jedem Sprung oder jedem Schritt, sie kann sich abschieben, ankrallen, den Winkel des Absprungs einplanen, sich einfach fallenlassen wie ein Stein und dabei Drehungen durchführen, ...  Diese Kurven genügen trotzdem den physikalischen Gesetzen.
 Der wichtigste Unterschied zur Bewegung des Steines ist die Wahl der Richtung der Bewegung und des Zielortes, der "katzengenau" erreicht wird - im Rahmen der "Wünsche" der Katze genau genug.
Bewegungs-Beginn
Wann  die Bewegung beginnt, ist abhängig von äußeren Faktoren: zu dem Zeitpunkt, an dem die äußere Kraft angreift und die Energie auf den Stein übertragen wird, beginnt die Bewegung auch. Die Energie kann i. a. nicht "gespeichert" und zu einem späteren Zeitpunkt "freigesetzt" werden. 


Speichermöglichkeiten wie z. B. das Schwungrad werde ich später betrachten.
Die Katze selbst legt den Zeitpunkt fest, sieh führt eine nicht nur räumliche, sondern auch zeitliche Optimierung durch. Die Voraussetzung für diese Fähigkeit ist eine weitere Fähigkeit der Katze (eines Lebewesens), Energie aufzunehmen und zu speichern, bis sie zu einem selbstbestimmten Zeitpunkt freigesetzt werden kann und soll.

Es gibt Übergangsformen der verzögerten Energiefreisetzung nach Speicherung und vielleicht ist die Grenze zu den mechanischen Formen (siehe links)  doch fließend?
Bewegungs-Ende
Der Punkt, auf dem der Stein liegenbleibt, ist „zufällig”. Viele äußere Faktoren können darauf Einfluß nehmen, wo dieser Punkt ist.
   Äußere Hindernisse stoppen die Bewegung unwiderruflich, für eine Fortsetzung ist eine erneute äußerer Energiezufuhr erforderlich.







Es besteht die Möglichkeit, mit Hilfe der Wahrscheinlichhkeitsrechnung den Endpunkt der Bewegung  mehr oder weniger genau "vorauszusagen".
Um an einen bestimmten von ihr ausgewählten Punkt zu gelangen, ist die Katze in der Lage, z. B. Hindernisse zu umgehen, "Umwege" zu machen. Sie kann "aktuell handeln", sich den gegebenen Bedingungen im Augenblick ihres Auftretens (oder sogar vorausschauend!) anpassen: die Katze kann sich einen Weg suchen, ihr Ziel zu erreichen.
   Das ist nun wieder eine Grund-Erkenntnis, die für alle "Sog"-Bewegungen (den physischen und den "geistig verursachten") gleichermaßen gilt: Umwege und Hindernisse können umgangen und der Zielpunkt trotzdem (nicht in jedem Fall natürlich, aber im allgemeinen) erreicht werden.
   Die Wahrscheinlichkeitsrechnung ist nicht anwendbar für die Voraussage des Zielpunktes.
Bewegungs-Ziel
Der Stein hat kein Ziel der Bewegung. Ein willkürlicher, "bewußtloser" Anstoß  führt zu einem willkürlichen Ziel.
  Ein zielgerichteter Wurf / Anstoß ist nur möglich, wenn der äußere Kraftgeber "intelligent" ist.
Die Katze führt selbst eine „zielgerichtete Bewegung”, eine "intelligente Bewegung" durch. 
Leben bedeutete also auch "Zielgerichtetheit" der Bewegung.
Bewegungs-Ursache
äußerlich-physisch
innerlich-psychisch
(biologisch, physiologisch, geistig)
Fazit:
Die Bewegung lebender Körper in der Sprache der Physik zu beschreiben setzt voraus, bestimmte Begriffe in die Physik einzuführen, die dort bisher unbekannt, unbeliebt, verpönt oder verboten sind:
z. B.:
Zielgerichtetheit  und Zweckmäßigkeit (einer Bewegung)
Willkür, freier Wille, "Intelligenz", Wahlmöglichkeit, ...

Diese Begriffe müssen mit den bisherigen Begriffen, z. B. den Begriffen Ursache(n), Wirkung(en), Kausalität, Determiniertheit usw.   kompatibel gemacht werden. Das ist jedoch eher eine Aufgabe von Philosophen als von Physikern, da letztere (siehe z. B. Prof. Schmidt auf der Physikerinnentagung 2007 in Osnabrück - DPT 2007 ) der Meinung sind, daß Physik nur die Aufgabe hat, mathematische Berechnungen über die Wirklichkeit anzustellen.
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  10. Die Erweiterung der Definition des Lebens aus physikalischer Sicht
Leben und Ordnung
("Ordnung ist das halbe Leben")
Hier als erstes das Angebot dieser Erweiterung :
Leben ist "Ordnung schaffen."
Diese Definition setzt voraus, daß ich überhaupt weiß, was Ordnung ist. Nun ist auch dieser Begriff in der Physik ein schwieriger, in sich widersprüchlicher und vor allem   subjektiv unterschiedlich verstandener.

Auf der Seite "Harmonie" wird gezeigt, daß der Begriff der Ordnung wieder die Notwendigkeit der Definition (bzw. Erklärung) anderer Begriffe aus physikalischer Sicht voraussetzt, Begriffe, die in der Physik ganz unbeliebt sind:
"Sinn", "Zweck", "Kreativität", selbst die Ästhetik spielt eine Rolle bei der Definition von Ordnung.
Und nun passiert noch etwas: lebende Systeme höherer Komplexität (Mensch) sind nicht nur in der Lage, Ordnung zu schaffen  unter  vorhandenen Elementen mittels subjektiver und willkürlich  ausgewählter Kriterien - diese lebenden Systeme können sogar neue Elemente schaffen, um eine Ordnung bestimmter Funktionalität herzustellen:

Leben ist  ist also auch die Fähigkeit, Neues zu schaffen, kreativ zu sein.
Dem Ordnungsbegriff nähere ich mich hier im Thema  "Physik"  auf der Seite Harmonie
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  11.  Eine zweite Erweiterung der Definition des Lebens aus physikalischer Sicht
Leben und Information
Mein Vorschlag, die Definition von Leben zu erweitern, heißt:
"Leben ist ein Prozeß, in dem Information erzeugt, verarbeitet (verbessert, optimiert) und weitergegeben wird."

Prof. Frank J. Tipler definierte Leben so:
„Leben ist durch natürliche Auslese bewahrte Information.“
Es wird ersichtlich, daß mein Vorschlag umfassender ist und der Gedanke von Herrn Tipler in meiner Definition im dialektischen Sinne "aufgehoben" ist:
Das  dialektische "Aufheben" beinhaltet drei Bedeutungen:
1. im Sinne "beenden" (die Sitzung wurde "aufgehoben")
2. im Sinne "bewahren" ( das Alte geht nicht verloren)
3. im Sinne "höher hinauf bewegen, in eine neue Qualität überführen" bzw. "verarbeiten" ( die Evolution, die Weiterentwicklung der Erscheinung vom Niederen zum Höheren, realisiert sich)

Mit meiner Definition wird Tiplers Vorschlag (seine Information) "bewahrt" ( Punkt 2), aber sie wird auch "verarbeitet" im Sinne, daß sie eine höhere Qualität erreicht (Punkt 3) und damit die Einschränkungen seiner Definition "beendet" (Punkt 1) ist.
   
Diese Beziehung zwischen Tiplers und meiner Definition ist also bereits ein Beispiel und eine Anwendung meiner Definition von Leben unter dem Aspekt der Informationsverarbeitung: ich habe nebenbei den qualitativen Aspekt der Information in die Definition der Information eingebracht - eine "typisch weibliche" Sichtweise.





siehe auch Tipler, F.
PS.: Tiplers Definition enthält  Denkfehler:
1. Einen logischen Widerspruch "in sich":
"Natürliche Auslese" bedeutet, daß Information auch verlorengehen kann, nur ein Teil der Information "bewahrt" wird.
2. Die Ignoranz von weiteren Phänomenen des Lebens in Bezug auf Information:
Tiplers Definition ignoriert die Tatsache, daß es "Informationsverarbeitungs-Prozesse" gibt: das "Bewahren von Information" allein ist noch kein Beweis für Leben. Oder lebt ein Buch?
Leben und Sterben
Logisch ergibt sich aus dieser Definition, daß  "Sterben" in diesem Sinne definiert werden kann als "Informationsvernichtung", als "Ende eines Prozesses der Informationsverarbeitung und Informationsweitergabe".
Soviel ich weiß, hat Steven W. Hawking lange gekämpft, seine Idee einer "Informationsvernichtung" (die in "Schwarzen Löchern") durchzusetzen. Da diese Vorstellung der "Vernichtung von Information" jedoch im Widerspruch zu anderen physikalischen Aussagen steht, hat er letztlich einen Rückzieher gemacht.
Die Frage ist jedoch nicht, ob Informationsvernichtung als Widerspruch zu anderen Theorien  und Lehrsätzen anzusehen ist, sondern ob es in der physischen Welt, in den unseren Beobachtungen zugänglichen Erscheinungen und Prozessen diese Informationsvernichtung gibt oder nicht.
Die Geschichte der Menschheit ist voll von Informationen über Informationsvernichtungen, die entweder durch den Tod von Menschen oder z. B. durch Bücherverbrennungen oder andere Vernichtung von Informationsträgern mit einmaligem Inhalt erfolgten. Wer am Computer arbeitet, kann ein Lied davon singen, wie Informationen verloren gehen ...
Ein kleines Beispiel zur Informationsvernichtung:
Aus einem Farbfoto kann ich ein Schwarz-Weiß-Foto machen. Doch aus diesem Schwarz-Weiß-Foto kann ich das ursprüngliche Farbfoto nicht wieder rekonstruieren. Es gibt also einen Verlust an Information über die Farben auf dem Foto.
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  12. Die eher philosophische Erweiterung der Definition des Lebens
Leben und Form
Leben, das sind "Formen, durchströmt von Materie".
Diese Sichtweise ist völlig unüblich, haben wir doch den Begriff der Form in der Physik völlig in die zweiter Reihe gedrängt. Zwar  spielt die Form immer wieder eine entscheidende Rolle für eine Vielzahl physikalischer Phänomene, aber bewußtgemacht und betont wird der Formbegriff in der Physik und im Physikunterricht nicht, soweit ich weiß.
 
Die Quelle dieses Gedankens
 Aufmerksam  wurde ich auf diesen Gedanken  beim Ansehen einer TV-Sendung am 5. 4. 2008  zwischen 20.15 und 21.30 Uhr auf BR (Drittes TV-Programm Bayrischer Rundfunk):

"Genesis"
Ein Dokumentarfilm aus Frankreich aus dem Jahr 2004 unter der Regie von  Claude Nuridsany und Marie Pérennou.
Der Erzähler, ein afrikanischer Mann in traditioneller afrikanischer Kleidung, im Freien sitzend, sagte diesen obigen Satz. Es wurden Bilder gezeigt  - u. a. von einem Rauchring (Wirbelring!), der sich mit der Zeit auflöste und von ähnlich strukturierten Quallen, deren Form in der Zeit stabil blieb.  Die Rauchringe "fallen ins Chaos" mit der Zeit, das Leben - so die Ausführungen des Afrikaners - ist Widerstand gegen das Chaos. Seine Mathematik war außerdem:
           1   +   1   =   3
und er meinte damit, daß zwei Lebenwesen in der Lage sind, gemeinsam ein drittes, neues Leben hervorzubringen:
"Man muß zu zweit sein, um ein drittes zu schaffen." Die zwei müssen zuerst verschmelzen, dann sind sie nur noch zwei Hälften eines Ganzen.  Einfach und ganz selbstverständlich spricht der Afrikaner darüber.

Man kann obige Aussage auch so formulieren:
Leben ist die Fähigkeit zur Bewahrung einer Form.
 
Assoziation causa formalis
"Causa" als lateinisches Wort für "Ursache" bzw. "Grund" ist ein spannendes doppeldeutiges Wort. Wenn man Ursache (nur) als zeitlich vorausgehendes Ereignis sieht, das als Wirkung ein Folge-Ereignis hat, kann man aufhören, nach dem "Grund" für ein Ereignis zu fragen. Aber der "Grund" kann auch über eine zeitlich vorausgehende Ursache (causa efficiens) hinausgehend z. B. ein bestimmtes Ziel, ein bestimmter Zweck (causa finalis) sein.
Nun also kommt als dritter möglicher Grund, als dritte mögliche Ursache für ein Geschenen die Form-Ursache (causa  formalis) ins Spiel:
Es gibt formauflösende und formbewahrende Ereignisse in der physischen Welt  - und die formbewahrenden Ereignisse sind in der Regel in Lebewesen zu beobachten.

Auch das Sterben (eine Form beendet ihr Dasein) und  das Gebären (eine neue Form wird gebildet) als Weitergabe einer Form im Lebensprozeß kann hier   also in physikalischer Sprache dargestellt werden: über den Materiebegriff bzw. Energiebegriff.  Da diese Formweitergabe "Frauensache" ist, spielt sie offenbar in der Physik eine untergeordnete Rolle.

Leben ist "fließende Materie" (oder Energie). Damit wird der statische Massebegriff   unzureichend für die Beschreibung von Materie bzw. Energie. In Einsteins Äquivalenzformel von Masse und Energie wird der dynamische Charakter nicht sichtbar, der zum Wesen der Materie gehört, wie schon Heraklit wußte:
"Alles fließt."

In der Verknüpfung beider Gedanken folgt, daß alles Sein "lebendig" ist. Manchmal ist es unvermeidlich, auf die Philosophie zurückzugreifen, auch wenn man etwas "nur" physikalisch beschreiben will ...
Causa efficiens, causa finalis, causa formalis sind nicht die einzigen "causa"-Möglichkeiten.  Neben den klassischen vier  Ursachen bei Aristoteles gibt es weitere, die ich später einmal in Thema Physik » Wirkung behandeln werde.
Systemerhaltung, Selbstheilung
Statt "Formerhaltung" kann man natürlich auch von "Systemerhaltung" sprechen. Das System ist der umfassendere Begriff gegenüber der Form: jedes materielle System ist formgebunden, besitzt eine räumliche Ausdehnung. Räumliche Ausdehnung ist nur in der Form denkbar. Doch ein System hat mehr Eigenschaften als nur seine Form. Ein System hat z. B. auch immer eine Funktion - es "funktioniert".
Daher ist die "Systemerhaltung" der gegenüber der "Formerhaltung" übergeordnete Begriff. Ein lebendes System erhält sich selbst,  das meint, es ist fähig, sich selbst zu "reparieren",  wenn seine Funktion bzw. seine Form gestört ist. Anders gesagt: Ein lebendes  System ist zur "Selbstheilung" fähig. Es setzt zerstörerischen Einflüssen von außen einen Systemerhaltungs-"Willen", einen "Selbsterhaltungs-Willen" entgegen. 

Was es mit der Fähigkeit zur Selbstzerstörung von lebenden Systemen auf sich hat, darüber muß ich erst noch nachdenken.  Als erstes fallen mir die Kugelalgen ein, die bei der "Geburt" ihrer Nachkommen sterben.
 
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13. Die Selbstbewegtheit der Materie - Analogien zwischen physikalischen und gesellschaftlichen Phänomenen
 
Das schöne an physikalischen Gesetzen ist, daß sie sich in modifizierter Form auch auf höheren Ebenen, vor allem auf der Ebene der menschlichen Gesellschaft, finden lassen: sie wirken in allen Formen der Materie.
 
Einkristalle, Regenwolken und die Reformation
Einmal, noch in meiner Jugend, las ich einen Vergleich zwischen der Züchtung von Einkristallen und dem Wirken historischer Personen in besonderen Umbruchszeiten. Luthers Thesenanschlag wurder verglichen mit der Wirkungsweise eines Kondensationskerns in einer übersättigten Lösung, an dem die Kristalle zu wachsen beginnen. Auch der Vergleich mit übersättigtem Dampf in einer Wolke, der erst an kleinsten Staubkörnchen zu kondensieren beginnt, war gezogen worden.
Für mein Verständnis historischer Prozesse und vor allem der Dialektik zwischen den objektiven Bedingungen und dem sogenannten "subjektiven Faktor", dem individuellen Verhalten von Menschen, war dieser Vergleich von außerordentlicher Wichtigkeit.
 
Ist der Umkehr-Schluß möglich?
Nun könnte man andersherum fragen: Kann man aus gesellschaftlichen Erscheinungen heraus (im weitesten Sinne gemeint - also sowohl ökonomische,  politische und soziale als auch psychologische und geistige Erscheinungen) nach Parallelen in der Physik  suchen?
Wie sieht es mit gruppendynamischen Erscheinungen aus, sind sie mit thermodynamischen Prozessen vergleichbar?
Verbreiten sich Informationen analog zu Kettenreaktionen in der Atomphysik?   Es dürften viele Beispiele möglich sein, anhand derer gezeigt  werden kann, daß diese Parallelen immer und überall existieren.
Doch nun will ich wieder von der Definition des Lebens ausgehend Parallelen in der Gesellschaft suchen:
 
Parallelen zwischen dem Leben in der physikalischen Beschreibung und psychologisch beschreibbaren Vorgängen Hier einige erste Gedanken zu Analogie bezüglich der "Selbstbewegtheit":

Die Familie von Adolf Merckle, der zu den reichsten Männern Deutschlands gehört hat, erklärt dessen Selbstmord damit:
Die Ohnmacht, nicht mehr handeln zu können, habe ihn in den Tod getrieben.
Er ist offenbar  ein Opfer der Finanzkrise geworden. ...
Ich  verstehe nicht, wieso ihm so gar kein Handlungsspielraum mehr geblieben sein soll...

Es gibt zur Denk- und Handlungsweise von Herrn Merckle eine sehr spannende philosophisch-physikalische Verallgemeinerung:
Viele philosophische Konzepte haben die "Selbstbewegtheit der Materie" zum Inhalt, besonders Aristoteles ist  hier als eine Art "Vordenker" zu nennen. Andererseits hat die Physik per Selbstdefinition erklärt, daß die Bewegungsvorgänge in lebenden Körpern nicht zu ihrem Erklärungsfeld gehören.
Das hatte mir zu denken gegeben, und so habe ich einmal versucht, in der Sprache der Physik Leben zu beschreiben. Der erste Gedanke dabei war:
Leben ist Bewegung gegen äußere Kräfte.
Das meint, daß ein lebendes System äußeren Kräften nicht hilflos ausgeliefert ist. Mein Lieblingsbeispiel ist die Katze, die gegen die Kraft der Erdanziehung auf den Tisch springen kann. So ein lebendes System benötigt also eine innere Energie bzw. Kraft, die es  von einer "Steuerzentrale" aus steuern, lenken bzw. regeln kann, sowohl hinsichtlich des Beginns der Freisetzung dieser Kraft, als auch hinsichtlich ihrer Stärke und ihrer Richtung  sowie der Zeitspanne des Wirkens dieser Kraft.  Darüber hinaus muß ein äußerer Freiraum vorhanden sein, in den hinein sich das lebende System bewegen kann.

Natürlich gibt es einen Grenzwert im Verhältnis von inneren und  äußeren Kräften.  Wenn die äußeren Kräfte die inneren übersteigen, kann sich das System nicht mehr selbständig bewegen. Dann ist das Lebenwesen "fremdbestimmt" bzw. "fremdgesteuert". Gehen diese äußeren Kräfte von anderen Menschen aus, ist der Betroffene dessen "Sklave". Meist nimmt   diese äußere Kraft bzw. Macht   Einfluß in Form von Zwangsarbeit  oder auf sexuellem Gebiet von (Zwangs-)Prostitution. Auch äußere physische Gewalt, insbesondere gegen Frauen, ist bewährtes Mittel, die "Selbstbwegtheit", die "Freiheit" eines Menschen einzuschränken.

Ein lebendes System, das am Bewegen gehindert wird, ist so gut wie tot. Sperrt man Menschen ein, fesselst sie, zwingt ihnen sämtliche ihrer Bewegungen  von außen auf oder nimmt ihnen den inneren Bewegungsdrang auf andere Art, sind sie  in gewisser Weise "tot". Bewegung ist das erste Lebensbedürfnis an sich. Das Ohnmachtsgefühl ist eine subjektive Widerspiegelung der objektiven Tatsache, daß sich dieses Lebensbedürfnis nicht befriedigen läßt.  Oft reagieren Menschen darauf mit Lethargie, Aggressivität und Gegengewalt oder Zerstörungswut. Manchmal richten sich diese nicht zur Aktion kommenden inneren Kräfte und Energien auch gegen sich selbst: Autoaggression und Selbstzerstörung des an seinem ersten Lebensbedürfnis gehinderten Menschen sind die Folge.

Ich zitiere gekürzt aus einem Text in den losen Gedanken in:
zur Website www.brunhild-krueger.de, zur Seite mit den losen Gedanken 2009-01
Parallelen: Fremdbestimmtheit im Handel und beim Arzt  - die Ignoranz der Kompetenz
Auch das traditionellen Konzept der Fremdbewegtheit der Materie (Impuls, äußerer Anstoß; keine Bewegung aus innerem Antrieb heraus) spiegelt sich in gesellschaftlichen Erscheinungen wider - überall, wo Vorgaben die eigene Entscheidungsfreiheit einengen, obwohl sie in der Kompetenz  der jeweiligen Berufe liegt:
Da sollte man z. B. meinen, ein Händler als Mittler zwischen Hersteller und Kunde sei so eine Art "Zwischeninstanz", die gegenüber dem Hersteller die Interessen des Kunden vertritt: er sollte z. B. in der Lage sein, selbständig (!) auszuwählen, welche Produkte er einkauft und welche er nicht haben will. Aber nein - er muß (z. B. als Leiter einer Filiale einer Riesenkette) die Anweisungen von oben befolgen. Er muß bestimmte Produkte im Angebot haben, die in seiner Region kein Kunde kaufen will. Er kann andererseits nicht einfach Produkte ins Angebot aufnehmen, nur weil er weiß, daß seine Kunden diese gern kaufen möchten: es gibt neben den sogenannten "Listungen" auch Diktate der Hersteller, meist über den Preis geregelt, aber auch anderer Möglichkeiten, auf die ich nicht weiter eingehen möchte. Händler wissen, was ich meine.
Ähnlich geht es heute Ärzten, deren Kompetenz (Selbständigkeit, eigene Entscheidungskraft) in Frage gestellt wird, wenn die Krankenkassen mit bösen finanziellen Folgen drohen, falls der Arzt bestimmte Budgets überzieht, z. B. zu viele Medikamente verschreibt.

Diese Ignoranz der Kompetenz, der Sachkunde, der Fähigkeit zu klugen Entscheidungen vor Ort, diese Fremdbestimmtheit dürfte übrigens in der Summe gesehen, eine durchaus systemschädigende bis systemzerstörende Wirkung haben.
 
Die Wechselwirkung von physikalischen Gedankenansätzen und allgemeinen Weltbildern
Nun liegt  natürlich der Gedanken nahe, daß ein bestimmtes physikalisches Bild Auswirkungen auf gesellschaftliche Verhältnisse hat:
Das Konzept der Fremdbewegtheit führt zur Fremdbestimmung der Menschen im gesellschaftlichen Leben.
Andersherum könnte man meinen, daß, wenn man die wirkliche Freiheit der Menschen, ihre Selbstbestimmung und "Selbstbewegtheit" gesellschaftlich realisieren will, man mit  Hilfe eines physikalischen Bildes (dem von der Selbstbewegtheit der Materie schlechthin) schneller, besser und leichter dieses gesellschaftliche Ideal realisieren  könnte.
Es ist also zu fragen, welcher Zusammenhang zwischen physikalischen Bildern und Gedankenansätzen einerseits und den Weltbildern der Menschen andererseits herrschen.

Das gehört  ausführlicher im Thema "Erkenntnistheorie"   behandelt und ich werde versuchen, einige Gedanken dazu bald zu ergänzen.
 
Die These vom Zusammenhang zwischen Selbstbewegtheit und Zielgerichtetheit der Bewegung
Im Wörterbuch, auf der Seite "Freiheit" stelle ich die Behauptung auf, daß die "Selbstbewegtheit der Materie" nur vorstellbar ist, wenn diese Bewegung zielgerichtet erfolgt. Diese These habe ich noch nicht ausreichend auf ihre Gültigkeit überprüfen können. Vielleicht gibt es ja ein Gegenbeispiel?

Die philosophisch spannende Frage hinter dem Modell von der Selbstbewegtheit der Materie ist die nach der Richtung, in die die Bewegung erfolgten soll. Es hat den Anschein, daß eine solche Bewegung nur erfolgen kann, wenn sie ein Ziel hat. Die Betonung liegt auf "nur". Meine Behauptung (These) lautet daher:
Ohne ein Ziel ist Selbstbewegung nicht vorstellbar.
Wenn Sie ein Gegenbeispiel wissen, bitte schreiben Sie es mir.

Mit anderen Worten, will man die mögliche Zielgerichtetheit  von  Bewegungen der Physik fernhalten, muß man auch die Selbstbewegtheit "abschaffen" - und umgekehrt.
14. Weitere Notizen zur physikalischen Sicht auf Leben - Leben und Temperatur
Das System Leben
Letztlich kommt man am weitesten, wenn man das Leben ganz allgemein aus systemtheoretischer Sicht betrachtet. Ein System ist gekennzeichnet durch ein "Innen" und ein "Außen": das "Innen" eines Systems führt ein nur bedingt mit der Umwelt in Wechselwirkung stehendes "Eigenleben" - einige Verhaltensweisen lassen sich also nicht aus dem Einfluß der Umwelt allein erklären.
Nimmt man das einfache physikalische Phänomen des Temperaturausgleichs zwischen zwei Körpern, so muß man feststellen, daß dieser Temperaturausgleich zwar auch zwischen einem lebenden System und seiner Umwelt stattfindet, daß ein höher entwickeltes Lebens-System jedoch in der Lage ist, diesem Temperaturausgleich eine Innentemperatur gegenüberzustellen, die selbst erzeugt wird: lebende Systeme höherer Struktur besitzen die Fähigkeit, eine  innere Temperatur zu erzeugen, die über der Umgebungstemperatur liegt - sie produzieren sozusagen Temperaturdifferenzen.
Wo Leben herrscht, ist also der - früher einmal so sehr befürchtete - "Wärmetod" ausgeschlossen: Jeder Temperaturausgleich wird aufgehoben durch die Erhöhung der Innentemperatur.
 
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PS - Die offizielle Physik und das Leben
 
Im Rahmen der "Highlights der Physik" war das Jahr 2001 ausgerufen als
    bundesweite Initiative "Jahr der Lebenswissenschaften 2001"

In diesem Zusammenhang fand z. B. eine Ausstellung in München statt, die sich "Physik und Leben" nannte. Auf der offiziellen Seite der Deutschen Physikalischen Gesellschaft www.dpg-physik.de gibt es einen Link zur Seite "www.weltderphysik.de", von der eine Broschüre zu diesem Thema in pdf-Format heruntergeladen werden kann.

Googlet man nach "Physik und Leben" werden gegenwärtig (Oktober 2008) 74 Fundstellen angezeigt. Einige davon verraten, daß die Hauptsicht der Physik nach wie vor davon ausgeht, daß zwischen Physik und Leben (bzw. Biologie als der Wissenschaft von den lebenden Prozessen) eine "Schnittstelle" besteht, dort "Grenzgebiet" vorherrscht.
"Grenzgebiet" ist ein recht bedenkliches Wort, assoziiert es doch   Worte wie Krieg, Grenzstreitigkeiten, Abgrenzung, Territorialansprüche usw. Zwischen Physik und Biologie herrscht diesbezüglich offenbar "Waffenstillstand": keiner mischt sich in die Gebiete des anderen ein. Man bereichert sich sogar gegenseitig.  Die Wechselbeziehungen zwischen beiden Wissenschaften intensivieren sich in den letzten Jahren - ich merke nur das Stichwort "Bionik" (technischer Nachbau biologischer Wirkprinzipien) an.  Doch eine physikalische Beschreibung biologisch-physischer Bewegungsabläufe ist nach wie vor nirgends zu finden.
 
Die Broschüre "Physik und Leben"
Das einleitende Kapitel "Lebende Materie" der oben genannten 27 Seiten umfassenden Broschüre aus dem Jahr  2001 beginnt mit folgendem Satz:
 
S. 4
Physik bestimmt unser tägliches Leben, man denke nur an die unübersehbaren Anwendungen der Quanten- und Festkörperphysik, etwa in Form der allgegenwärtigen Computer, Handys usw. Aber hat Physik auch etwas mit dem Leben an sich zu tun, mit der unübersehbaren Fülle an Organismen und Lebensvorgängen? Wohl kaum, könnte man meinen, ist doch die Physik nach landläufiger Meinung die Wissenschaft von der unbelebten Materie. Und doch führen physikalische Entdeckungen immer wieder zu Entwicklungsschüben in der Wissenschaft vom Leben.
Meine Frage hierzu:
Ist es nur eine "landläufige Meinung" über die Physik, daß sie die "Wissenschaft von der unbelebten Materie" ist - oder ist es zuerst einmal das Selbstverständnis der Physik?
 
Auf der Website www.weltderphysik.de  wird auf die Internetseite www.physik-und-leben.de verwiesen. Dieser Hinweis stammt aus dem Jahr 2001. Die Website existiert inzwischen nicht mehr. Schade!
 
  Denn nach dem Zitat geht es gleich weiter mit folgenden Themen:
"Sehhilfen für die Biologie" (es geht um Mikroskope)
"Anstöße für die Physik" (z. B. die Anregung für den Schiffsarzt J. Meyer, über den Energiebegriff und die Energieumwandlung nachzudenken)
und
"Lebendige Physik" - ich zitiere aus diesem Thema:
 
S. 5
... sondern die Physik beginnt, Lebewesen und ihren Aufbau mit ganz eigenen Augen zu betrachten. Schließlich gehorchen auch die Vorgänge des Lebens grundsätzlich denselben physikalischen Gesetzen, die auch für Atome, Steine und Maschinen gelten. Dabei sind Lebewesen jedoch viel mehr als nur besonders komplizierte Anordnungen von Atomen. ... Ziel ist es, die Lebensvorgänge von physikalischen Grundprinzipien her zu verstehen. Wie sind biologische Materialien aufgebaut, welche Eigenschaften haben sie? Oder: Wie bewegen sich Organismen, woraus gewinnen sie ihre Energie? Und nicht zuletzt: Was ist Leben und wie ist es entstanden? Notwendige Voraussetzung, um diese Fragen lösen zu können, ist eine interdisziplinäre Kooperation zwischen Physik, Biologie, Chemie, aber auch der Informatik und den Ingenieurwissenschaften. ...
 
 
Die nächsten großen Abschnitte befassen sich dann mehr oder weniger mit der Forschung am Menschen:
mit  "Strahlen auf Rezept" (von den Röntgenstrahlen bis zum "Heilen mit Licht"),
den "Molekülen des Lebens"  (in dem es um die Erforschung vor allem der Prozesse der Vererbung geht),
"Physik in der Zelle"  ("Lebendige Maschinen" - Begriffe wie "Motoren", "Kraftwerke" usw. fallen)
und "Sinne und Signale" (die elektrische Natur der Nervenleitung) setzt sich die Broschüre fort und bedient auch hier durch den Vergleich mit elektrischen Geräten das alte mechanistische elbstbild des Menschen als große Maschine.

Dann, am Ende, wird noch einmal grundsätzlich gefragt:
"Was ist Leben?"
Ja, man stellt sich in diesem Zusammenhang auch dem Problem der Ordnung:
 
S. 25
Ordnung ohne Umkehr
Nach einem ehernen Prinzip der Physik strebt jedes System unweigerlich einem Zustand höherer Unordnung zu, beschrieben durch eine Größe namens Entropie, die zwar gleich bleiben oder wachsen kann, aber niemals abnimmt. Doch widerspricht das nicht dem Leben? Schließlich ist jeder Organismus eine hochkomplexe, wohlgeordnete Struktur, die sich fortpflanzen und vermehren kann. Dabei können Lebewesen durchaus zumindest lokal die Entropie erniedrigen. Doch das hat seinen Preis. Ständig muss Material und Energie aus der Umgebung zugeführt werden. All die Prozesse, die dabei eine Rolle spielen, von der Photosynthese bis hin zum Zubereiten eines Steaks, sind unumkehrbar und vergrößern die Entropie, schaffen somit Unordnung. „Im Ringen mit der Entropie“, wie es Erwin Schrödinger ausgedrückt hat, entsteht somit Ordnung aus Unordnung. Lebewesen gehören zu den so genannten dissipativen Strukturen. Auch eine Kerzenflamme ist eine solch dissipative Struktur, die nur unter ständiger Zufuhr von brennbarem Material und Sauerstoff aufrecht erhalten werden kann.
Nach "ehernem Prinzip" und "unweigerlich" erübrigt sich jede Diskussion über die Tatsache, daß Leben vor allen Dingen aus sich selbst heraus immer höhere Strukturen schaffen kann (Evolution).  Denn nun wissen wir (siehe links) es eindeutig: Der Anschein, daß Leben ein ordnungs-schaffender Prozeß ist, täuscht. Leben macht das Chaos größer.  Eine andere Erklärung ist nicht  möglich - wegen des Entropiesatzes, dem ehernen. Punkt!
 
Das ist der Weisheit letzter Schluß?
 
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Eine "weibliche" Physik  / Physik  / Leben