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Das hier ist die Rezension eines
Kapitels von “Der Stoff aus dem der Kosmos
ist
” von Brian Greene. Links zu den Rezensionen der anderen Kapitel kann man hier finden.


Im letzten Kapitel hat Greene recht überzeugend dargelegt, dass unsere Vorstellung von der “fließenden” bzw. “vergehenden” Zeit falsch ist. Die Zeit fließt nicht. Das ist schon schwer zu akzeptieren – aber es wird noch schlimmer 😉 Denn es bleibt eine weitere Frage: woher kommt der “Zeitpfeil”? Warum passieren die Dinge immer nur auf eine bestimmte Weise, aber nie auf eine andere? Warum sieht man immer nur zerbrechende Eier, aber nie welche, die “entbrechen”? Warum erinnern wir uns nur an die Vergangenheit aber nie an die Zukunft?

Kurze Anmerkung: Der Inhalt dieses Kapitels ist ziemlich verwirrend und komplex. Außerdem ist es fast 40 Seiten lang. Wer also nach der Lektüre meiner Zusammenfassung nicht alles verstanden hat muss sich keine Sorgen machen 😉 Lest einfach in Ruhe das Buch und die ausführliche Erklärung von Greene.


Vorwärts oder rückwärts?

Diese Fragen sind schon rätselhaft genug – und noch rätselhafter werden sie, wenn man sich klarmacht, dass es keinen Grund zu geben scheint, warum das so sein sollte. Unsere physikalischen Gesetze sind vollkommen symmetrisch was Vergangenheit und Zukunft angeht. Sie machen da keinen Unterschied. Ich kann einen Ball von der Venus zum Jupiter werfen (ok, nicht wirklich, aber es geht ums Prinzip) und das ganze auf Video aufnehmen. Und egal ob ich den Film vorwärts oder rückwärts ablaufen lasse, es würde keinen Unterschied machen. Einmal sehe ich den Ball von der Venus abfliegen und auf dem Jupiter landen; einmal fliegt er beim Jupiter weg und landet auf der Venus. Beides sind physikalisch vollkommen gültige Vorgänge und man kann auch leicht zeigen, dass der rückwärtslaufende Film genau das zeigt, was man sehen würde, würde man einen Ball mit der passenden Geschwindigkeit vom Jupiter aus Richtung Venus werfen.

Ein bisschen anders ist es beim herabfallenden Ei. Wenn das Ei vom Küchentisch rollt und am Boden zerbricht, dann würde man beim betrachten eines entsprechenden Films sofort sehen, ob er rückwärts läuft oder nicht. Ein Haufen Eiermatsch und Schalenstücke die spontan auf den Tisch hüpfen und sich zu einem Ei zusammenfügen sieht man in der Realität relativ selten. Und trotzdem: die physikalischen Gesetze würden es nicht verbieten. Wüssten wir, wie wir die Luftmoleküle und die Moleküle des Küchenbodens genau anstupsen müssten, damit sie die Eierteilchen genau mit der richtigen Geschwindigkeit zurückfliegen lassen, dann würde das Ei sich selbst zusammensetzen und unversehrt auf dem Tisch landen. Das es praktisch undurchführbar ist, heisst nicht, dass es theoretisch nicht möglich wäre. Die physikalischen Gesetze verbieten es nicht. Warum aber sehen wir so etwas nie?

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Extra für diesen Artikel hab ich meinen Boden eingesaut 😉

Diese Frage führt Greene direkt zur Entropie. Ganz simpel gesagt, ist sie ein Maß für die Unordnung in einem System. Greene beschreibt das mit folgendem Beispiel: Angenommen wir hätten den Text von “Krieg und Frieden” komplett ausgedruckt, auf 1386 Seiten und die ordentlich, in der richtigen Reihenfolge aufeinandergestapelt. Jetzt nehmen wir diesen Stapel und werfen ihn in die Luft. Was passiert? Es könnten zufällig alle Seiten genau richtig geordnet wieder zu Boden fallen. Es ist unwahrscheinlich, aber möglich. Viel wahrscheinlicher ist es, dass die Seiten einfach irgendwie zu Boden fallen. Für unseren Stapel gibt es genaue eine Möglichkeit, richtig geordnet zu sein – und unwahrscheinlich viele, ungeordnet zu sein. Etwa 101878 um genau zu sein. Es ist außerdem ziemlich egal, auf welche Art und Weise die Blätter ungeordnet sind. Wenn ich den ungeordneten Stapel nochmal neu durcheinanderbringe werde ich keinen großen Unterschied feststellen können. Unordnung ist Unordnung. In diesem Fall spricht man von einem Zustand mit hoher Entropie. Bei einem Zustand mit niedriger Etropie (den geordneten Seiten) bleibt eine Umordnung kaum unbemerkt – beim hochentropischen Zustand ist das egal.

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Kommentare (50)

  1. #1 Mithos
    19. Mai 2010

    Der Text neigt auch zur hohen Entropie: Da steht an zwei stellen Energie, wo Entropie stehen müsste. Und irgend wo fehlt noch ein Ei.

    Ansonsten hat der Text die Entropie meiner Gehirnwindungen etwas reduziert 🙂

  2. #2 JensM
    19. Mai 2010

    Bei mir hat das Lesen des Artikel zu mehr gefühlter Entropie im Kopf geführt 😉

    Zur Frage aus deinem letzten Absatz, wie denn das Universum in den Zustand niedriger Entropie gekommen ist, gibt es einen Erklärungsversuch, in dem der BigBang eigentlich nur ein zwischenschritt war. Zuvor waren Zeit und Raum angeblich spiegelverkehrt und das Universum hat sich aufgrund von Gravitation immer weiter zusammengezogen.

    http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/0,1518,492074,00.html

    Zitat: In seinem Modell existiere “definitiv” ein Universum vor dem Urknall. Dies sei, verglichen mit anderen Modellen, “schon ein Fortschritt”. Die zeitliche Entwicklung der Größe des Universums sei etwa spiegelbildlich zur derzeitigen gewesen.

  3. #3 perk
    19. Mai 2010

    darf ich dich bitten nicht auch den didaktischen missgriff zu bringen entropie mit unordnung erklären zu wollen..

    entropie ist ein maß für das phasenraumvolumen also die anordnungsmöglichkeiten und nicht für die unordnung (genau das erklärst du ja auch mit den seiten, systemkonfigurationen bei denen die reihenfolge der seiten egal ist gibt es sehr viel mehr als welche bei denen sie fest sein muss also sind diese systemkonfigurationen bevorzugt)

  4. #4 duffman
    19. Mai 2010
  5. #5 perk
    19. Mai 2010

    und ich glaube darin liegt auch ein bisschen die lösung des “warum” dilemmas.. wir sollten nicht fragen warum ein homogenes gas “geordnet” war sondern eher warum dieser anfangszustand ein niedriges phasenraumvolumen einnahm.. alles war dicht zusammen und bis zur inflation auch kausal verbunden.. in dem zustand dominiert die innere energie des systems gigantisch über die entropie.. die abstoßungen, virtuellen teilchen, streuungen und all das sorgen dafür dass es relativ homogen bleibt und nichts gut genug klumpen kann um die inhomogenitäten zu erzeugen die notwendig sind dass das phasenraumvolumen auf der impulsseite wachsen kann, dass das phasenraumvolumen auf der raumseite wächst liegt dann natürlich an der expansion raumes

  6. #6 Marc
    19. Mai 2010

    soweit ich das ganze bei lesen verstande habe, hat es spaß gemacht es zu lesen. und es ist eine spannende annäherung an das thema zeit. vielen dank dafür.

    ich habe mal eine sozialwissenschaftliche analyse gelesen (weiß leide rnicht mehr wo), die den zeitbegriff anders angegangen ist, aber auch sehr spannend war.

  7. #7 JensD
    19. Mai 2010

    das mit dem ei ist einerseits sehr einleuchtend. aber andererseits gibt es auch wieder rätsel auf. wenn nämlich das ei “entbricht” hat es doch auch unzählige möglichkeiten auf den tisch zu hüpfen… es muss ja nicht auf dem punkt landen, den wir aus der umgekehrten zeit kennen, da wir ihn eigentlich ja nicht kennen dürften weil er ja nie soherum passiert ist. daher kann das ei auch 2cm weiter links oder mehr in der mitte des tisches landen oder es vollzieht während der flugphase einen looping….. die möglichkeiten, dass es überhaupt in jener richtung geschieht sind wie du richtig schreibst sehr gering, aber in der theorie dennoch vorhanden. und wenn es dann passiert weißt du nicht wie. ansonsten würdest du ja behaupten, dass du exakt weißt wo das ei auf dem tisch landen würde. und dann würdest du damit die zukunft (oder vergangenheit…) voraussagen. naja und das wiederum ist auch theoretisch nicht möglich!

  8. #8 JensD
    19. Mai 2010

    zusatz:

    man muss dabei aber davon ausgehen, dass man entweder nicht mitbekommen hat wie das ei heruntergefallen ist. oder wovon ich im obigen beitrag ausgehe, dass es eben nie gefallen ist sondern (in der theorie) als zerbrochenes ei in die existenz getreten ist!

  9. #9 mateipa
    19. Mai 2010

    Wenn man diesem Gedankengang folgt, könnten dann nicht die Ereignisse, die von den sie wahrnehmenden Menschen als “Wunder” bezeichnet werden, solche sehr unwahrscheinlichen, aber dennoch möglichen Kausalketten sein?

  10. #10 Jörg
    19. Mai 2010

    @JensD: Wie das Ei in seinen Endzustand gerät, betrachten wir nicht. Wir sehen uns die möglichen Zustände des Ei an, und da ist eben nur ein Zustand “ganz” und sehr viele unordentlich. Wie dann der Übergang zwischen den Zustände erfolgt braucht uns nicht zu interessieren, weil es beim hypothetischen Zusammensetzen des Ei aus seinen Bruchstücken genau so viele Wege geben kann.

  11. #11 mateipa
    19. Mai 2010

    Und wenn man den Urknall als Zustand geringstmöglicher Entropie erklärt, zeigt sich auch, warum er und (in unseren Zeitskalen) die Zeit “davor” nicht beobachtet werden können: Jede Beobachtung würde durch ihren Eingriff die Entropie erhöhen.

  12. #12 perk
    19. Mai 2010

    @jensd
    ja es gibt verschiedene möglichkeiten für das ei wieder korrekt zusammenzukommen, es könnte also entropisch gesehen passieren: aber entropievermehrung ist nicht das einzige ziel, sie kämpft immer mit der energieverminderung und das ei kommt deswegen nicht wieder zusammen weil der entropieunterschied im zusammensetzen (selbst wenn die neuzusammengesetzte konfiguration ne größere entropie hätte) viel geringer ist als der energieunterschied der notwendig ist die ganzen makroskopischen bewegungen herbeizuführen

  13. #13 Hero
    19. Mai 2010

    Der vergleich ball und ei sei mit vorsicht zu genießen. Die entropie ändert sich auch für den ball, für immer und die wahrscheinlichkeit das der ball so wird wie früher ist genauso wie beim ei. Der vergleich hinkt. Das zerbrechende ei zeigt nur krass den übergang zwischen den entropischen zuständen in einem für uns erfassbaren zeitraum. Lass den ball mal länger fliegen und es wird nichts ankommen.
    Im artikel kommt nicht klar hervor das niedrige entropie hohe energie bedeutet und umgekehrt.

  14. #14 Ronny
    19. Mai 2010

    Mich fasziniert vor allem die Erkenntnis, dass der Urknall extrem niederentropisch war. Das hätte ich von einem ‘chaotischen’ Plasma nicht erwartet.

    @perk
    Gute Erklärung, denn mit dem Begriff ‘Unordnung’ kann man sich das nicht wirklich vorstellen.

  15. #15 Hero
    19. Mai 2010

    Der vergleich ball und ei sei mit vorsicht zu genießen. Die entropie ändert sich auch für den ball, für immer und die wahrscheinlichkeit das der ball so wird wie früher ist genauso wie beim ei. Der vergleich hinkt. Das zerbrechende ei zeigt nur krass den übergang zwischen den entropischen zuständen in einem für uns erfassbaren zeitraum. Lass den ball mal länger fliegen und es wird nichts ankommen.
    Im artikel kommt nicht klar hervor das niedrige entropie hohe energie bedeutet und umgekehrt.

  16. #16 JensD
    19. Mai 2010

    Danke für eure schnellen und vor allem nachvollziehbaren Antworten.

    Muss nochmal was fragen:
    Schwarze Löcher komprimieren doch Materie zu Energie auf einen infinitesimal kleinen Punkt. Dies entspricht doch aber demselben Zustand, den das Universum zum Zeitpunkt 0 besessen hat. Wie kann man den dann einerseits von hoher und andererseits von niedriger Entropie sprechen..?

  17. #17 perk
    19. Mai 2010

    das kommt von den systemgrenzen: das schwarze loch in sich hat vermutlich eine sehr niedrige entropie, aber über die wissen wir nix und können wir nix aussagen, wir können sie zwar aus der anfangskonfiguration ungefähr vorhersagen aber unsere beschreibung der materie im inneren scheitert mangels einer quantengravitation
    die oberfläche hingegen ist träger einer messbaren entropie die man allgemein als die entropie des schwarzen lochs bezeichnet, die ist linear proportional zur oberfläche und kann nicht einfach so als klein oder groß bezeichnet werden, für supermassive schwarze löcher ist sie definitiv groß 😉
    worum es aber im artikel wirklich ging war das universum als system und da ist ein schwarzes loch wenn es irgendwo rumfliegt was anderes als ein homogenes gas: es kann viel mehr verschiedene impuls und ortszustände annehmen, es fliegt schließlich ständig umher 😉

    und ob die energie wirklich die singularität erreicht wissen wir erst wenn wir ne quantengravitation haben, bisher können wir nur mit sicherheit sagen dass die ART dort scheitert in dem sie eine nicht beseitigbare unvollständigkeit der zum beschreiben angenommenen mannigfaltigkeit vorhersagt

  18. #18 JensD
    19. Mai 2010

    Yo sehr einleuchtend. Mir war halt nicht ganz klar ob Florian mit hoher Entropie den chaotichen EventHorizon bzw die Oberfläche meint oder das Loch selbst, also die evtl Singularität…

    Aber mal abgesehen davon kann ich mir nicht vorstellen, dass schwarze Löcher durch All “fliegen”. Ich denke eher, dass sie statische Objekte sind. Sie werden zwar von der Expansion mitgeführt, haben aber keine eigene Bewegung, sondern lassen den Raum durch ihre riesige Gravitation um sich fliegen.

    Korrigier mich bitte wenn das völliger Quatsch ist.

  19. #19 perk
    19. Mai 2010

    in unserer galaxie kreisen alle stellaren schwarzen löcher ums zentrum, unsere galaxie samt ihres supermassiven schwarzen loches fliegt richtung virgohaufen usw usf

  20. #20 JensD
    19. Mai 2010

    Das ist mir schon klar. Hat aber auch wiederum nichts mit einer Eigenbewegung zu tun…

  21. #21 Bullet
    19. Mai 2010

    Ach nee? Womit denn sonst? Bzw: wenn das keine Eigenbewegung ist – was in diesem Universum hat dann eine?

  22. #22 perk
    19. Mai 2010

    bullet er hat schon recht, es sind keine eigenbewegungen, genau deswegen habe ich ihn auf die systemgrenzen hingewiesen: wenn man das schwarze loch als abgeschlossenes system betrachtet bewegt es sich nicht, es ist in ruhe zu sich selbst, in diesem system ist das phasenraumvolumen winzig.. bei gegebener energie hat es einen festen impuls und ort
    wenn man sich aber ein universumsbereich mit ein paar dutzend schwarzen löchern nimmt gibt es für die gleiche energie des systems unzählig viele orts und impulsmöglichkeiten.. das system hat eine wesentlich größere entropie

  23. #23 JensD
    19. Mai 2010

    Das ist es ja eben: Gar nichts
    Jede Bewegung ist meiner Ansicht nach nur durch die Gravitation und Expansion des Universums enstanden.

    Schwarze Löcher entstehen ja bekanntlich wenn ein Stern stirbt.
    Und ein Stern ist doch auch ein statisches Objekt im All. Warum sollte dann auf einmal ein schwarzes Loch anfangen loszufliegen und somit eine Eigenbewegung entwickeln..? Die Bewegungen die man erkennen kann sind eben alle durch Fremdkräfte hervorgerufen.

    Naja is auch egal. Hat ja mit dem eigentlichen Thema hier auch nicht mehr viel zu tun…

  24. #24 Bullet
    19. Mai 2010

    @perk:

    wenn man das schwarze loch als abgeschlossenes system betrachtet bewegt es sich nicht, es ist in ruhe zu sich selbst, in diesem system ist das phasenraumvolumen winzig.

    Ach so. Hm. Das halte ich aber nicht für praktikabel. Immerhin interagiert es ja mit dem Rest des Universums. So abgeschlossen ist es ja dann demzufolge nicht.

    @JensD:

    Und ein Stern ist doch auch ein statisches Objekt im All. Warum sollte dann auf einmal ein schwarzes Loch anfangen loszufliegen und somit eine Eigenbewegung entwickeln..?
    Das ist so nicht richtig. Was ist mit Doppelsternen, deren eine Komponente zerrissen wird? Die andere Komponente bekommt dann einen tangentialen Impuls (bzw. der orbitale geht in einen tangentialen über). Und solche Ausreißer sind mMn bereits beobachtet worden. Impulsübertragung ist ein ziemlich übliches Vorkommen. Wodurch Bewegungen initiiert werden, ist doch wurscht. Der Antrieb einer Rakete ist doch auch kein “Fremdeinwirken”.

  25. #25 Jens
    19. Mai 2010

    Mir kommt da eine Frage: Wenn der Eiswürfel schmilzt, so verliert er Energie und die Entropie wird mehr. Wenn man die Zeit dann rückwärts betrachtet wurde ja Energie hineingesteckt und somit ist einer Verringerung der Entropie nur logisch.
    Genauso, nur ebem umgekerht verhält es sich doch dann auch beim erstellen eines wenig entropischen Zustands: Rückwärts ind er Zeit wird Energie entzogen.

    Damit ist doch alles wieder vollkommen logisch, oder denke ich da falsch?

  26. #26 rix
    19. Mai 2010

    Junge, junge, junge – wo sind wir hingekommen mit unserem Wissenshunger,
    in einem Wischi-Waschi-Wissen-Schaffen-Nebel-Machen-Tun. Junge, junge, junge.

    Greenes Schlussfolgerung ist schlicht falsch.

    Greene sagt:
    “Die Zukunft ist tatsächlich die Richtung anwachsender Entropie. …”

    Greenes Schlussfolgerung trifft nur dann zu, wenn in einem System eine Störung vorliegt, so wie z.B. ein Krebsgeschwür in einem lebenden Körper, das das System “Körper” zerstört, spricht, in das System Unordnung (anwachsende Entropie) bringt.
    Die “gesunde” Zukunft liegt in der Ordnung eines Systems, also in der Degradierung der Entropie und nicht in anwachsender Entropie.
    Das gilt für alle uns bekannten Systeme.

  27. #27 rix
    19. Mai 2010

    Junge, junge, junge – wo sind wir hingekommen mit unserem Wissenshunger,
    in einem Wischi-Waschi-Wissen-Schaffen-Nebel-Machen-Tun. Junge, junge, junge.

    Greenes Schlussfolgerung ist schlicht falsch.

    Greene sagt:
    “Die Zukunft ist tatsächlich die Richtung anwachsender Entropie. …”

    Greenes Schlussfolgerung trifft nur dann zu, wenn in einem System eine Störung vorliegt, so wie z.B. ein Krebsgeschwür in einem lebenden Körper, das das System “Körper” zerstört, spricht, in das System Unordnung (anwachsende Entropie) bringt.
    Die “gesunde” Zukunft liegt in der Ordnung eines Systems, also in der Degradierung der Entropie und nicht in anwachsender Entropie.
    Das gilt für alle uns bekannten Systeme.

  28. #28 JensD
    19. Mai 2010

    @ bullet

    du hast deine aussage jetzt aber selbst revidiert, indem du von impulsen, übertragungen und initiationen schreibst. das alles sind ereignisse die eine bewegung verursachen, also eine direkte eigenbewegung ausschließen. und es ging ja in erster linie darum, zu sagen, dass es solche eigenbewegungen im universum nicht geben kann. daher meinte ich auch, dass schwarze löcher nicht durch all fliegen, sondern eher getragen werden.

    und du kannst auch schlecht eine von menschenhand gefertige rakete mit einem schwarzen lich vergleichen. das ist genau dasselbe prinzip. die bewegung die eine rakete erfährt ist eine folge von ereignissen der antriebstechnik. ein objekt egal was kann eben nicht einfach so losfliegen ohne einen auslöser zu haben.

    aber wie gesagt hat das mit dem kernthema des berichts nichts mehr zu tun. da bin ich aufgrund einer aussage von perk leider abgeschweift.

    @ jens

    was du schreibst klingt für mich sehr nachvollziehbar.
    ich bin der auffassung, dass das universum schließlich all seine materie durch schwarze löcher wieder in energie umformt (E=mc²) und am ende die singularität bildet. dieses E ist es dann auch, welches du meinst, dass diesen entropiearmen zustand überhaupt erst erzwingen kann.

    @ rix

    “Die Zukunft ist tatsächlich die Richtung anwachsender Entropie. …”

    das würde bedeuten dass

    “Die Vergangenheit tatsächlich die Richtung abnehmender Entropie ist.”

    und das trifft meine obige aussage auf den punkt. indem das universum in der raumzeit abnimmt muss es dann alle eregnisse in exakter reihenfolge rückwärts durchlaufen.

    das geht jetzt etwas weiter:
    und genau dadurch haben wir überhaupt die sinus-kurve (eine harmonische schwingung) in der mathematik.
    das universum schwingt nach vollendung auf unserer seite im nächsten schritt auf die gegenseite und danach wieder zurück. ein prozess der eigentlich reibung hat und somit nicht ewig sein kann. also muss es eine energiezufuhr für das ganze system geben die ebenfalls niemals stoppen darf, wenn das universum wirklich unendlich sein will…

  29. #29 perk
    19. Mai 2010

    @ bullet

    Hm. Das halte ich aber nicht für praktikabel.

    na ach… 😉
    ich hab es doch deswegen durch das für uns aussagekräftigere bild im großen maßstab kontrastiert 😉

    @jens

    Wenn der Eiswürfel schmilzt, so verliert er Energie und die Entropie wird mehr.

    nein: seine energie wird größer, denn die schmelzwärme wird ihm zugeführt um einen “angeregten” freieren bindungszustand zu erreichen
    aber die entropie wird tatsächlich größer

    bei deinen aussagen mit der zeitrichtung steige ich grad leider nicht durch, aber vllt kannst du das noch aufklären

    @rix:
    genau das ist das problem wenn man bei entropie an unordnung denkt man stellt zu einer falschen vereinfachenden analogie noch weitere hinzu und diskutiert meilenweit am thema, der physikalischen theorie und ihrem geltungsbereich vorbei

  30. #30 perk
    19. Mai 2010

    @jensd
    dieses verständnisproblem war aber nunmal da und sollte gelöst werden auch wenn es nur einen randbereich des entropiekomplexes ausmacht.. bei entropie geht es eben nicht nur um bewegungen und anordnungen sondern um bewegungs- und anordnungsmöglichkeiten für die gleiche energie im system
    es ist wurscht wo diese energie herkommt um ein system auf seine entropie zu untersuchen

    ich bin der auffassung, dass das universum schließlich all seine materie durch schwarze löcher wieder in energie umformt (E=mc²) und am ende die singularität bildet.

    ne da passt was nicht zusammen
    entweder du zerstrahlst materie (was mit schwarzen löchern ewig dauert aber seis drum..) in photonen die werden sich im universum ausdünnen und das universum wird kalt und leer
    oder du klumpst alles zusammen und erhältst im zusammensturz wieder ne singularität

    dieses E ist es dann auch, welches du meinst, dass diesen entropiearmen zustand überhaupt erst erzwingen kann.

    ich kann mir nicht direkt vorstellen dass du meinst aus der falschen energiebeschreibung am eisbeispiel wirklich das korrekte verständnis abgeleitet zu haben

    und genau dadurch haben wir überhaupt die sinus-kurve (eine harmonische schwingung) in der mathematik.
    das universum schwingt nach vollendung auf unserer seite im nächsten schritt auf die gegenseite und danach wieder zurück. ein prozess der eigentlich reibung hat und somit nicht ewig sein kann. also muss es eine energiezufuhr für das ganze system geben die ebenfalls niemals stoppen darf, wenn das universum wirklich unendlich sein will…

    verzeih, aber das klingt esoterisch, kannst du das irgendwie exakter und konkreter formulieren?
    was schwingt wellenförmig? was ist “vollendung”, “unsere seite” und welche “reibung” meinst du?

  31. #31 JensD
    19. Mai 2010

    @ perk: nice. war mir klar das sowas kommt.

    1. ich meinte das was du mit “zusammenklumpen” beschrieben hast. beim urknall ist doch genau dasselbe passiert. innerhalb der ersten planckzeiten ist ständig materie entstanden und sofort wieder in energie geworden. und scharze löcher pressen oder klumpen eben materie zu energie in eine singularität zusammen.

    2. mit der falschdeutung der eiswürfeltheorie hast du wohl recht. nur ist die energie, wie auch immer sie entsteht, nötig, um überhaupt erstmal eine sigularität zu schaffen. das wollte ich damit ja nur sagen…. und da komme ich gleich zu punkt 3

    3. ich bin der auffassung, dass wir in einem dualen universum leben.
    stell es dir vor wie 2 trichter mit den spitzen ineinander gesteckt.
    es schwingt von einer seite zur anderen. indem quasi unsere seite ensteht, veringert sich die gegenseite und umgekehrt. das alles stellt eine harmonische schwingung dar, mit der wir in der heutigen mathematik so viel arbeiten. die nullstelle einer sinuskurve beschreibt also die nullstelle des universums und somit die ruhephase (phase ist schon ein zu langes wort) vor dem eigentlichen urknall. wenn esin diesem system eine reibung gibt dann dort. und wenn sie existiert muss sie schwingung durch energiezufuhr aufrecht erhalten werden….

    es macht für mich einfach keinen sinn, wenn es nur im positiven bereich etwas gibt (mit positiv meine ich jetzt unsere seite). wenn du dir mal eine sinuskurve anschaust hat sie eben auch werte im negativen bereich und genau diese werte muss es doch auch in der übertragenen wirklichkeit geben.

    wenn es nur in unsere richtung (also positiv) lebt, sehe ich die zusammenhänge der mathematik nicht so ganz. dann wäre alles mit dem wir schon soweit gekommen sind, irgendwie nicht möglich.

  32. #32 Christian
    19. Mai 2010

    @ JensD
    Gedankenspiel: Nehmen wir an, unser Universum dehnt sich ähnlich dieser Sinusschwingung aus. So könnte sich rein hypothetisch am Punkt der maximalen Ausdehnung das Universum wieder zusammenziehen, und gleichzeitig auch die Zeit in allen Bezugssystemen langsam in die entgegengesetzte Richtung laufen.

    Vielleicht machst du dir das ganze etwas zu leicht?
    Das Universum ist eine sehr komplexe Angelegenheit. Logisch betrachtet kann es keine negative Zeit geben, da erst auf einen Auslöser eine Reaktion erfolgen kann.

    Unser ganzes Leben funktioniert doch nur auf Basis einer positiven Zeitwahrnehmung. Es ist vollkommener Blödsinn sich zu überlegen, wie das Leben rückwärts funktionieren können sollte.
    Es kann nicht funktionieren. Jeder der was anderes annimmt, sollte sich mehr mit Biologie auseinandersetzen. Was im Falle der Kaffetasse evtl. noch klappt, geht mit einem Bioorganismus nicht mehr. Auf der negativen Zeitachse gäbe es kein Leben.

    Daher denke ich, das unser Gehirn an dieser pos. Zeitwahrnehmung ganz entscheidend beteiligt sein könnte. Ob die Zeit nun eine reelle Richtung hat, oder nicht.

  33. #33 rix
    19. Mai 2010

    Falsche Schlussfolgerung, perk, man diskutiert nicht meilenweit am Thema vorbei, sondern, man prüft so die physikalische Theorie auf ihren Anspruch physikalisch zu sein (Physik = Naturlehre)
    und man stellt fest, dass sie meilenweit davon entfernt ist, da sie dem Naturverhalten widerspricht.

    Man muss nicht alles verkomplizieren, wenn es auch einfacher geht.

    Und wenn die Natur in den Geltungsbereich der Theorie nicht passt, dann ist die Theorie falsch, und nicht die Natur, und man kann die Theorie ruhigen Gewissens in die Tonne kloppen.

  34. #34 Florian Freistetter
    19. Mai 2010

    @perk: “darf ich dich bitten nicht auch den didaktischen missgriff zu bringen entropie mit unordnung erklären zu wollen.”

    Ich gebe nur das wieder, was Greene im Buch geschrieben hat. Hoffe ich zumindest. Wenn ich wieder zurück an der Uni bin und das Buch vor mir habe, schau ich nochmal nach, ob ich hier mir irgendwas ausgedacht habe oder ob es von Greene stammt.

  35. #35 OLLE
    19. Mai 2010

    Ja, das mit der Entropie ist auch so ein Ding.
    Heiles Ei auf dem Tisch = niedrige Entropie.
    Zerschlagenes Ei auf dem Boden = hohe Entropie.

    Dann schreibt Jörg 19.05.10 · 11:12 Uhr
    Wir sehen uns die möglichen Zustände des Ei an, und da ist eben nur ein Zustand “ganz” und sehr viele unordentlich. Wie dann der Übergang zwischen den Zustände erfolgt braucht uns nicht zu interessieren, weil es beim hypothetischen Zusammensetzen des Ei aus seinen Bruchstücken genau so viele Wege geben kann.

    Genau das ist aber doch falsch, oder?
    Die Bruchstücke können doch nur wieder gemäß ihrem Ursprung zueinander zusammengefügt werden um die Form des Ei´ s wieder einzunehmen.
    Sollten die Bruchstücke anders wieder zusammenkommen ist das Ergebnis möglicherweise kein Ei. Hm?
    Entweder habe ich etwas falsch verstanden oder es wurde etwas nicht eindeutig erklärt.
    Bitte um Aufklärung.

    Gruß
    Olle

  36. #36 OLLE
    19. Mai 2010

    Ach ja, noch eine Frage @Florian.
    Der Ballwurf zwischen Jupiter und Venus.

    Wenn ein kaputtes Ei zum Tisch fliegt und sich dort zusammensetzt weiß ich das ein Film rückwärts lief.
    Wenn ich einen Ball filme, den ich anstoße und ausrollen lasse, den Film dann rückwärts laufen lasse, dann merke ich das auch.
    Warum ist es also anders bei dem Ballwurf zwischen Jupiter und Venus?
    Es muss doch optische Merkmale geben, die mich den Unterschied erkennen lassen.
    (muss es nicht?)

    Gruß
    Olle

  37. #37 Stargazer
    20. Mai 2010

    Ähem … – schon klar, daß es bei dem Thema von Paradoxa nur so wimmelt; aber wie paßt das Ganze mit dem vorhergehenden Kapitel zusammen, demgemäß die Zeit ohnehin nicht “fließt”?

  38. #38 schnablo
    20. Mai 2010

    Ich hoffe ich kann etwas zur Klaerung des Entropiebegriffs beitragen. Entropie ist eine Groesse in der Thermodynamik und gehoert innerhalb dieser Theorie zu anderen makroskopischen Groessen wie z.B. Druck, Volumen oder Temperatur. Wenn man ein System komplett mikroskopisch (man kennt die Position und Geschwindigkeit aller Teilchen) beschreiben kann, so braucht man keine Thermodynamik und von Entropie muss man nicht sprechen. Dann ist die Entwicklung des Systems zumindest klassisch vorherbestimmt und umkehrbar. Im makroskoipischen Bild kennt man aber nur die makroskopischen Groessen und die Entropie berechnet sich aus der Anzahl der (mikroskopischen) Zustaende, die diese makroskop. Groessen realisieren. All diese Zustaende bilden das thermodynamische ‘Ensemble’ und sind fuer die Theorie wichtig, auch wenn das System nur einen einzigen dieser Zustaende besetzt. Diese notwendig unvollstaendige Informationslage unterscheidet die Thernodynamik von den anderen Theorien. (Von ‘Anzahl’ zu sprechen, ist in diesem Zusammenhang nicht unproblematisch, ‘Volumen im Phasenraum’ ist besser, denn es sind (zumindest klassisch) immer unendlich viele, also ein Integral statt einer Summe.)
    ‘Mehr Entropie’ hat vielleicht nicht die selbe Bedeutung wie ‘weniger Ordnung’, aber wenn man (aus irgendwelchen Gruenden) fuer ein System von ‘Ordnung’ und ‘Unordnung’ spricht, dann hat der ‘unordentliche’ Zustand sicherlich mehr Realisierungen als der ‘ordentliche’ und daher hoehere Entropie.

  39. #39 Florian Freistetter
    20. Mai 2010

    @Stargazer: “Ähem … – schon klar, daß es bei dem Thema von Paradoxa nur so wimmelt; aber wie paßt das Ganze mit dem vorhergehenden Kapitel zusammen, demgemäß die Zeit ohnehin nicht “fließt”?

    Naja, selbst wenn die Zeit nicht “fließt” passieren Dinge ja doch immer auf eine bestimmte Art und Weise. Und die Frage ist, warum das so ist.

  40. #40 Ockham
    20. Mai 2010

    Die theoretische oder praktische Umkehrung eines Prozesses ist in keiner Weise vergleichbar mit einer umgekehrten “Zeitrichtung”!

    Angenommen ich finde eine Methode das Ei zu zurück auf den Tisch zu bringen, so bleibt es doch zerbrochen. Um das Ei zu heilen, muß ich einen andern Ablauf, aus einer anderen Zeit und einem anderen Kontext in meine Gegenwart einfügen bzw. wiederholen (das Wachstum des Eies im Huhn). Sonst “Entbreche” ich das Ei nicht, sondern repariere es.

    Das Zerbrechen des Eies führt das Ei nicht in einen qualitativ anderen Zustand über. Während im Huhn durch Nahrung aufgenommene Elemente zu neuen Elementen angeordnet und überführt werden, das Ei zum Ei wird, wird durch den Sturz aus dem Ei nur ein zerbrochenes Ei. Erst wenn das Ei beginnt z.B. durch Kompostierung einen neuen Zustand einzunehmen, schlägt das Ei ein neues Kapitel in seiner Geschichte auf.

    Es sind diese qualitativen Transformationen, die die Unumkehrbarkeit der Zeit hervorrufen, die durch das zweite Gesetz der Thermodynamik beschriebene Realität ist Ausdruck dieses Umstandes, nicht seine Ursache.

  41. #41 perk
    20. Mai 2010

    @jensd

    1. ich meinte das was du mit “zusammenklumpen” beschrieben hast. beim urknall ist doch genau dasselbe passiert. innerhalb der ersten planckzeiten ist ständig materie entstanden und sofort wieder in energie geworden. und scharze löcher pressen oder klumpen eben materie zu energie in eine singularität zusammen.

    nein dadurch dass ständig virtuelle teilchen entstanden und zerstrahlt sind gab es eine homogene energieverteilung: da konnte nix zusammenklumpen das war einfach ein heißes dichtes gut-plasma in einem uns noch nicht ganz vertrauten zustand

    und singularitäten haben nix damit zu tun ob sich grad die materie- oder energieeigenschaft eines energiephänomens in der beobachtbarkeit am stärksten niederschlägt

    2. mit der falschdeutung der eiswürfeltheorie hast du wohl recht. nur ist die energie, wie auch immer sie entsteht, nötig, um überhaupt erstmal eine sigularität zu schaffen. das wollte ich damit ja nur sagen…. und da komme ich gleich zu punkt 3

    öhm was wird denn hier deiner meinung nach singulär?

    3. ich bin der auffassung, dass wir in einem dualen universum leben.
    stell es dir vor wie 2 trichter mit den spitzen ineinander gesteckt.
    es schwingt von einer seite zur anderen. indem quasi unsere seite ensteht, veringert sich die gegenseite und umgekehrt. das alles stellt eine harmonische schwingung dar, mit der wir in der heutigen mathematik so viel arbeiten. die nullstelle einer sinuskurve beschreibt also die nullstelle des universums und somit die ruhephase (phase ist schon ein zu langes wort) vor dem eigentlichen urknall. wenn esin diesem system eine reibung gibt dann dort. und wenn sie existiert muss sie schwingung durch energiezufuhr aufrecht erhalten werden….

    mir scheint als hast du den notwendigen mathematischen apperat nicht zur verfügung um darzustellen was du meinst… und da liegt auch das problem: es kommen nur philosophische spielereien ohne vorhersagekraft und verknüpfung zu physikalischen theorie bei raus:
    aus physikalischer warte kann man zu dem was du da beschreibst nichts sagen weil es sich dem formalismus entzieht

    du hast auf meine frage was schwingt immer noch nicht geantwortet bzw du hast gemeint das universum schwingt hin und her, aus deiner beschreibung kann ich aber nicht erkennen in welchem freiheitsgrad und aufgrund welcher differentialgleichung da was schwingen soll

    es macht für mich einfach keinen sinn, wenn es nur im positiven bereich etwas gibt (mit positiv meine ich jetzt unsere seite). wenn du dir mal eine sinuskurve anschaust hat sie eben auch werte im negativen bereich und genau diese werte muss es doch auch in der übertragenen wirklichkeit geben.

    nö? du hast an keiner stelle klar gemacht warum du die sinusfunktion nimmst, welcher parameter von welchem parameter in form einer sinusfunktion abhängt und warum du überhaupt solche analogien verwendest statt konkret zu sagen was du willst

    @rix

    Falsche Schlussfolgerung, perk, man diskutiert nicht meilenweit am Thema vorbei, sondern, man prüft so die physikalische Theorie auf ihren Anspruch physikalisch zu sein (Physik = Naturlehre)
    und man stellt fest, dass sie meilenweit davon entfernt ist, da sie dem Naturverhalten widerspricht.

    achso? dann nenn mal nen konkreten widerspruch der dir aufgefallen ist

    Man muss nicht alles verkomplizieren, wenn es auch einfacher geht.

    nobelpreise in hülle und fülle liegen zur abholung bereit wenn du eine wesentlich einfachere theorie anbieten kannst die mindestens genausoviel phänomene im rahmen der messgenauigkeiten korrekt vorhersagt

    Und wenn die Natur in den Geltungsbereich der Theorie nicht passt, dann ist die Theorie falsch, und nicht die Natur, und man kann die Theorie ruhigen Gewissens in die Tonne kloppen.

    absolut richtig.. nur hast du dafür bisher keine beispiele genannt

    @florian

    Ich gebe nur das wieder, was Greene im Buch geschrieben hat. Hoffe ich zumindest. Wenn ich wieder zurück an der Uni bin und das Buch vor mir habe, schau ich nochmal nach, ob ich hier mir irgendwas ausgedacht habe oder ob es von Greene stammt.

    wäre ja ärgerlich wenn die übersetzer bei greene auch geschlampt haben.. ist mir schon bei der deutschen version von hawkings kleine geschichte der zeit aufgefallen dass da entropie als unordnung bezeichnet wurde.. und das im kontext von entropie eines horizonts wo ein solches konzept wie ordnung/unordnung in jedem belang total fehl am platz ist

    das liegt wohl an der unterschiedlichen sprachkultur dass es im englischen raum irgendwie sinn zu ergeben scheint entropie als disorder zu bezeichnen.. was ich mit deutschem unordnungsverständnis kein bisschen nachvollziehen kann

    @olle

    Warum ist es also anders bei dem Ballwurf zwischen Jupiter und Venus?

    weil das gravitationspotential ein konservatives kraftfeld erzeugt (reibung wie beim ausrollenden ball ist keine konservative kraft)

    @schnablo

    aber wenn man (aus irgendwelchen Gruenden) fuer ein System von ‘Ordnung’ und ‘Unordnung’ spricht, dann hat der ‘unordentliche’ Zustand sicherlich mehr Realisierungen als der ‘ordentliche’ und daher hoehere Entropie.

    genau da hast du unrecht.. das “sicherlich” ist zwar ein intuitives aber eben kein korrektes.. ich empfehle mal: http://scitation.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=AJPIAS000068000012001090000001&idtype=cvips&gifs=yes&ref=no
    das paper erklärt an beispielen ziemlich gut warum ordnung und entropie nicht monoton zusammenhängen und zeigt wie uns unsere intuition da täuscht

    @ockham

    Die theoretische oder praktische Umkehrung eines Prozesses ist in keiner Weise vergleichbar mit einer umgekehrten “Zeitrichtung”!

    doch genau darum gehts

    Sonst “Entbreche” ich das Ei nicht, sondern repariere es.

    genau diese reparatur ist es doch die man ablaufen sieht wenn man den film rückwärts anschaut und wenn man noch weiter zurückschaut würde man das ei ins huhn schlüpfen sehen und dort nach einer weile des schrumpfens das huhn “ernähren” usw

    Während im Huhn durch Nahrung aufgenommene Elemente zu neuen Elementen angeordnet und überführt werden, das Ei zum Ei wird, wird durch den Sturz aus dem Ei nur ein zerbrochenes Ei.

    abgesehen davon dass n bissel chemie mit elementen nix tut und sich nur auf die elektronenhüllen beschränkt:
    an welchem parameter misst du “qualität”? du führst hier ein intuitionsargument für qualitative unterschiede ein ohne hergeleitet zu haben was dafür spricht

  42. #42 Ockham
    20. Mai 2010

    @ perk

    doch genau darum gehts

    Das ist genauso absurd, als ob ich behaupten würde, wenn ich rückwärts laufe, bewegte ich mich in der Zeit rückwärts. Selbst wenn es “entbrechende” Eier geben würde, würde der Prozeß im menschlichen Bezugsrahmen keine Umkehr des “Zeitpfeils” bedeuten!

    an welchem parameter misst du “qualität”?

    Das Zerbrechen des Eies ist ein partielles Umkonfigurieren der Moleküle, bei dem wenig bis keine Moleküle in ihrem Aufbau verändert werden, ich ging davon aus, daß der qualitative Unterschied zur molekülpoduzierenden und kombinierenden Chemie im Leib der Henne offensichtlich ist. Das Zerbrechen ist mechanisch, das Wachstum chemo-elektrisch.

  43. #43 Aragorn
    20. Mai 2010

    @Ockham

    Das ist genauso absurd, als ob ich behaupten würde, wenn ich rückwärts laufe, bewegte ich mich in der Zeit rückwärts.

    Ja, das wäre absurd. Entbrechende Eier, die auf rückwärts laufende Zeit hinweisen, sind trotzdem nicht absurd. Schließlich geht es bei Brucheiern um Vorgänge, die prinzipiell nur in einer Richtung verlaufend vorzukommen scheinen.

    Solange die Beobachtung “ein Bruchei wird zu einem Ganzei” sehr, sehr selten ist, kann die Umkehrung von Ereignisfolgen als Ursache getrost vergessen werden. Aber wie wollte man dies erklären, wenn es zum Normalfall würde? Warum wird etwas extrem unwahrscheinliches plötzlich zum Normalfall?

    Vielleicht wäre das eine Physik, in der die zeitliche Entwicklung eines Systems einfach nicht mehr vollständig durch die Anfangsbedingungen festgelegt wird?

  44. #44 Ulf Lorenz
    20. Mai 2010

    Ich kann mich mit den Argumenten im Beitrag nicht anfreunden.

    So wie ich die Thermodynamik verstanden habe, funktioniert sie so: Ich habe ein System, das ich beobachte, und eine Umgebung, mit der das System wechselwirkt, die mich aber ansonsten nicht interessiert. Jetzt lasse ich beide hinreichend lange wechselwirken, und wenn ich zwei Annahmen ueber die Wechselwirkung mache (es gibt ein thermodynamisches Gleichgewicht, d.h. nach einer Weile passiert nichts mehr, und eine geeignet definierte Entropie wird maximiert), dann erhalte ich die klassische Thermodynamik. D.h. anstelle meiner Wellenfunktion beschaeftige ich mich jetzt mit Ensemblen (bzw. reduzierten Dichteoperatoren…), wenn ich etwas ueber das System aussagen will.

    Frage: Wie definiere ich jetzt die Entropie des Universums? Da das Universum definitionsgemaess bereits alles umfasst, gibt es keine Umgebung, und jetzt stumpf Thermodynamik darauf anzuwenden erscheint mir falsch.

  45. #45 Ockham
    20. Mai 2010

    @ Aragon

    Solange die Beobachtung “ein Bruchei wird zu einem Ganzei” sehr, sehr selten ist, kann die Umkehrung von Ereignisfolgen als Ursache getrost vergessen werden. Aber wie wollte man dies erklären, wenn es zum Normalfall würde? Warum wird etwas extrem unwahrscheinliches plötzlich zum Normalfall?

    Die Unwahrscheinlichkeit bzw. Wahrscheinlichkeit ist in beide Richtungen gleich groß. Das ist übrigens auch ein Problem im Buchseitenbeispiel oben. Die Wahrscheinlichkeit, daß die Seiten in der Reihenfolge ihrer Nummerierung zu liegen kommen ist nicht größer oder kleiner als die Wahrscheinlichkeit das sie in anderer Reihenfolge zum Liegen kommen.

  46. #46 Aragorn
    20. Mai 2010

    @Ockham
    Es gibt aber viel mehr falsche Seitenreihenfolgen und nur eine einzige richtige.

  47. #47 Ockham
    20. Mai 2010

    @ Aragon
    Solange die Seiten nur ein einziges Mal vom Tisch fallen, sind alle möglichen Ergebnisse gleichberechtigt.

  48. #48 Aragorn
    20. Mai 2010

    @Ockham
    Ja, und? Als Ergebnis eine der vielen falschen SR zu erhalten, ist trotzdem viel wahrscheinlicher. Was ist dein Problem?

  49. #49 schnablo
    21. Mai 2010

    Unsere Erfahrungen mit Wahrscheinlichkeiten sind auch nur so wie sie sind, weil wir die Umwelt in Richtung anwachsender Entropie erleben. Wenn das Universum (der Eisblock) auf der anderen Seite auch ein Entropieminimum hat, dann versagt bei der Annaeherung an dieses auch unsere Statistik und stochastische Prozesse werden noch unvorhersehbarer, als sie es ohnehin schon sind.

  50. #50 flemming
    23. Mai 2010

    Sehr interessanter Block, auch für den interessierten Laien.
    Meine Frage wäre: Ist es nicht theoretisch denkbar, dass bei einem pulsierenden Universum der Zeitrichtungspfeil gleichbleibend wäre?
    Es hieß doch im Artikel:

    “Da Newtons Gesetze keine intrinsische zeitliche Orientierung aufweisen, lassen sich alle Argumente, mit denen wir beweisen wollen, dass Systeme sich in Zukunft von niedriger zu höherer Entropie entwickeln, ebenso gut auf die Vergangenheit anwenden.”

    Das würde bedeuten, das Ei müsste gar nicht zurück auf den Tisch, oder?