Die Substanz und Prozesscharakteristika im Universum

 

Die Essenz, die sich in unmittelbarer Nähe zu uns befindet, und in der tiefsten Tiefe der sichtbaren Materie verweilt, ist wissenschaftlich nur begrenzt zu verstehen. Sie steuert ihn, den riesigen Kosmos der sich um uns herum seiner atemberaubenden Vielfalt bedient, und uns tagtäglich neu ins Staunen versetzt. Alleine sie, kann die Welt, so wie wir sie beobachten aber nicht machen. Vielmehr kommt ihr eine fundamentalistische Größe zu, die über die Charakteristik aller Prozesse entscheidet, und so Rückschlüsse über die potenziellen Entwicklungsmöglichkeiten eines Systems gibt. Mit einer Essenz, ist dabei keine esoterische/spirituelle Größe gemeint, sondern der einzig philosophisch zu ergründende Substanzcharakter des Kosmos. Und wenn man von der präsentativen Systembetrachtung weit zurück bis zum Ursprung langt, dann ist zu sehen, dass natürlich er, die eigentliche Triebfeder für alle umliegenden Prozesse ist, die ihrerseits wieder unterschiedliche Eigendynamiken entwickeln. Unter anderem ist für die Formulierung einer Weltformel, eben jener reduktionistischer Wissenschaftsgedanke entscheidend, der dazu in der Lage ist, die umliegende Vielfalt von Systemen auf ein minimalistisches Maß zu stutzen, dass den Substanzcharakter des Kosmos als alleinigen Ausgangsbegriff verwendet. In diesem Text soll auf weitestgehend philosophischer Ebene untersucht werden, wie dieser Substanzcharakter eigentlich konfiguriert ist.

 

Physikalische Erhaltungssätze, sind bereits entscheidende Komponenten für eine Analyse. Die Tatsache, dass jeder Erhaltungssatz aus einem Symmetriebegriff folgt, wurde bereits im 1918 formulierten Noether-Theorem deutlich. Der Symmetriebegriff spielt in allen Strukturbereichen eine Rolle, in denen Erhaltungssätze auf beteiligte Materiekonfigurationen einwirken. Aus der Invarianz von Raumtranslationen, folgt zb. die Impulserhaltung. Ein Raumschiff, dass sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit durch den Kosmos bewegt, behält die Eigengeschwindigkeit seiner Bewegung bei, wenn man es räumlich in andere Bereiche verschiebt. Dieser Erhaltungssatz galt vor 5 Milliarden Jahren schon genau so wie heute. Symmetrien und die aus ihr folgenden Erhaltungssätze, stellen somit bereits einen ganz wichtigen thematischen Aspekt in den Raum, der für die Untersuchung des Substanzcharakters entscheidend ist: Es gibt im Kosmos zeitunabhängige Möglichkeiten für Systeme, ihren präsentativ gültigen Zustand, qualitativ aufrecht zu erhalten! Damit verhindert das System weiterführende Entwicklungsschritte hin zu neuen Strukturen. Zu beachten ist, dass von diesem zeitunabhängigen Zustand des Gleichbleibens der Systemcharakteristika, neben dem betrachteten System selber, auch umliegende Systeme betroffen sind, die wenn sie physikalisch mit dem Hauptsystem in Wechselwirkung stehen, vom Symmetriebegriff ebenfalls beeinflusst werden. Unter bestimmten Umständen, die ebenfalls alleinig an den Substanzcharakter des Kosmos gebunden sind, ist es gewissen Grundkräften möglich, eine Symmetriebrechung zu vollziehen, um einem depressiven System neue Freiheitsgrade für die Entwicklung zuteil kommen zu lassen. Das, ist offenbar kurz nach dem Urknall geschehen, wo eine Verletzung der CP-Symmetrie der schwachen Wechselwirkung zu einem geringfügigen Überschuss an normaler Materie, gegenüber Anti-Materie geführt hat. Eine Symmetriebrechung leitete die Entwicklung des Kosmos erst so richtig ein. Festzuhalten ist, dass die Symmetrie im Kosmos in Form des zugrundeliegenden Substanzcharakters, zwar zeitunabhängige Aufrechterhaltungsmöglichkeiten für Systeme bereitstellt, ob sie allerdings auch in ihrem Potenzial ausgeschöpft werden, hängt davon ab, welchen Kräften sich das jeweilige System primär unterworfen hat.

 

Kräfte, sind direkt das nächste wichtige Stichwort. Alleine die im Kosmos anzutreffenden Teilchen, halten die Welt nicht zusammen. Teilchen und Kräfte stehen in der Physik in ständigem Austausch miteinander! Das ist der nächste wichtige Teil vom Substanzcharakter des Universums. Erst die entsprechende Relation in ihrer spezifischen Quantitäts- und Qualitätsform, die zwischen Teilchen und Kräften besteht, macht die umliegende Welt stabil. Die angesprochenen Symmetrien sind für diesen Stabilitätsbegriff nur in dem Sinne entscheidend, als dass sie systematische Strukturänderungen unterbinden. Eine völlige Systemauflösung wird hingegen erst, durch ein fehlendes Zusammenspiel von Teilchen und Kräften hervorgerufen. Besonders deutlich wird ein solches Zusammenspiel bei den vier Grundkräften der Physik: Die Gravitation, der Elektromagnetismus, die schwache Kernkraft und die starke Kernkraft. Alle vier Kräfte, sind in der Materie wirksam, und entfalten ohne Teilchen trotzdem noch keine Wirkung. Bevor nämlich eben jene Kräfte auf Strukturgeflechte einwirken können, muss nach quantenmechanischen Gesetzen ein Austausch stattfinden. Das erfolgt über sogenannte Bosonen. W- und Z-Bosonen, vermitteln als sehr schwere massereiche Teilchen die schwache Kernkraft, die den Zerfall von Teilchen regelt. Die starke Kernkraft, ist dafür verantwortlich, dass mehrere positiv geladene Protonen trotz ihrer gegenseitigen Abstoßung auf engstem Raum miteinander existieren können. Ohne sie gäbe es außer Wasserstoff keine anderen Elemente im Kosmos. Vermittelt wird die starke Kernkraft durch das Gluon-Teilchen. Das Photon vermittelt schließlich noch die elektromagnetische Wechselwirkung wohingegen noch fieberhaft nach dem Austauschteilchen für die Gravitation gesucht wird. Mit großer Wahrscheinlichkeit ist man dem Entdeckung des Gravitons aber bereits dicht auf der Spur. Wie ihr sicher wisst, ist es die Gravitation die riesige Strukturen im Kosmos zusammenhält. Der Elektromagnetismus verhindert, dass ihr durch Wände gehen oder durch Tische greifen könnt.

 

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist, dass die Substanz des Universums weiterhin so beschaffen ist, dass die beteiligten Grundkräfte der Physik mit verschiedenen Stärken ausgestattet wurden. Die Differenz im Wirkungsgrad aller vier Kräfte ist mehr als erheblich. Alleine die Gravitation ist um mehrere Billionen Größenordnungen schwächer als der Elektromagnetismus! Wäre es anders, so würden wir nach 100 Meter freiem Fall durch das Gravitationsfeld auch durch die Erde fallen können ohne auf dem Boden aufzukommen. Alles um uns herum fiele durch den Erdboden und stoppte im Erdmittelpunkt. So ist die Welt nicht beschaffen, und dass die Kräfte und Teilchen in einem so feinen Verhältnis miteinander stehen, dass es sogar die Kreation von überaus komplexen Strukturen auf dem Planeten Erde nicht unterbindet, soll für den Substanzcharakter des Kosmos etwas bedeuten. Nun haben wir schon Symmetrien und das Teilchen-Kräfte-Verhältnis als entscheidende Komponenten identifiziert.

 

Als aufmerksamer Naturwissenschaftler fällt einem bei der zeitlichen Entwicklung von Systemen aber etwas weiteres sehr auffälliges auf. Es geht darum, dass sich bei genauer Analyse so etwas wie eine Tendenz der Naturentwicklung abzeichnet. Dazu ein kleines Experiment: Was passiert, wenn man Essen in einer Mikrowelle erwärmt, es rausnimmt und für längere Zeit in der Küche stehen lässt? Es wird natürlich kälter. Diese alltägliche und überhaupt nicht mehr faszinierende Eigenschaft eines physikalischen Systems kommt in der Thermodynamik zum Ausdruck. Jedes System strebt dem jeweils niederenergetischsten Zustand entgegen, und das ist in der Physik immer ein Gleichgewichtszustand! Durch Wärmestrahlung gibt das Essen seine thermische Energie solange an die Umgebungsluft ab, bis es im thermodynamischen Gleichgewicht mit der Umgebungstemperatur ist. Sonst gilt dieses Gesetz auch überall zu jeder Zeit im Kosmos. Nur aus diesem Grund schaffen es Sterne über eine so lange Zeit von mehreren Milliarden Jahren als System Stabilität zu gewährleisten. Während Prozesse wie Symmetrie, Kräfte-Teilchen-Verhältnis oder physikalische Entwicklungstendenzen stabilitätsfördernde Eigenschaften für Systeme haben, gibt es auf der anderen Seite stabilitätszerstörende Komponenten die in Systemen ihre Wirkung entfalten. Die Entropie ist ein Beispiel davon. Abgeschlossene physikalische Systeme streben stets dem Zustand höherer Unordnung entgegen. Im Kern ist diese Feststellung für die Systemstabilität von untergeordneter Relevanz. Es ist aber zu sagen, dass die eigentliche Charakteristik eines Systems und die sich zukünftig noch bietenden Möglichkeiten, von diesem Begriff beeinflusst werden. In diesem Zusammenhang ist die Irreversibilität ein entscheidender Begriff. Einer Tasse muss, wenn sie hinfällt und kaputt geht, mehr Energie hinzugefügt werden um sie wieder zusammenzubauen, als ursprünglich bei ihrer Entstehung verwendet werden musste. Prozesse sind unumkehrbar. Diese Tasse wird nie wieder, ihren ursprünglichen Zustand erreichen, so gut man sie auch wieder rekonstruiert. Lebewesen entziehen sich dem Entropiebegriff erfolgreich bis sie sterben. Durch die ständige Zufuhr von Energie über Nahrung und Wasser, schaffen sie es, in ihrer ursprünglichen Ordnung zu verweilen ohne einem Zustand höherer Unordnung entgegenzustreben. Sterben sie, so werden sie ein Teil der Natur. Sie geraten in ein thermodynamisches Gleichgewicht mit der Umgebung und sind nicht mehr als Lebewesen identifizierbar.

 

Doch gerade Lebewesen zeigen uns, wenn sie in der Blüte ihres Lebens stehen auf beeindruckende Weise ein anderes physikalisches Phänomen, dass ebenfalls in den Substanzcharakter des Universums eingemeißelt sein muss. Es geht um das Phänomen der Selbstorganisation und um die Tatsache, dass ein System analog zu einem eigenen Unterbewusstsein, stets die bestmögliche Wahl für ein Änderungskriterium trifft. Als Beispiel dafür hält die Kreisbahngeschwindigkeit her. Satelliten die um die Erde fallen, werden in dieser Betrachtung von der Erdmasse M nach „unten“ gezogen. Gleichzeitig resultiert dieses nach „Unten-Ziehen“ in einer Gravitationsbeschleunigung die zu einer Bahngeschwindigkeit führt. Und gerade die ist es, die eine Zentripetalkraft in Gang setzt, die letztlich Ursache für eine stabile Gleichgewichtsbahn ist. Die Gravitationskraft die auf den Satelliten wirkt, scheint in ihrem Fundament die unbewusste Intelligenz zu besitzen, genau die Kraft hervorzurufen die für eine Gleichgewichtsbahn im Sinne der ersten kosmischen Geschwindigkeit erforderlich ist. Genau so, weiss der menschliche Körper fremde Stoffe von eigenen zu unterscheiden, und folglich Reaktionen auf Eindringlinge folgen zu lassen. Fieber hat immer einen Grund. Das System des menschlichen Körpers erkennt ganz ohne volles Bewusstsein rein intuitiv, und eben aufbauend auf dem Prinzip von Selbstorganisation, dass da etwas ist, was nicht dahin gehört. Selbstorganisation wurde bereits in einem anderen Text von mir intensiver diskutiert. Wie wir gesehen haben, sind es insbesondere komplexe Systeme, denen eine nichtlineare Dynamik unterliegt, die von Selbstorganisation betroffen sind. Aber auch sie ist, maßgeblicher Bestandteil des Substanzcharakter des Universums.

Nun haben wir auf physikalischem Wege eine ganze Palette an Eigenschaften gefunden, die unser Universum charakterisieren. Wie aber, schlagen wir jetzt den Bogen zu den Prozesscharakteristika, die nach der allgemeinen Hypothese ja aus der Art der Substanz folgen?

 

Prozesse gibt es im Kosmos immer dann, wenn sich in einem System strukturelle Veränderungen abspielen, die entweder den Erhalt des Gesamtsystems gewährleisten oder einen Zerfall begünstigen. Das ist analog zu den bereits genannten positiven und negativen Arten von Rückkopplung im komplexen, nichtlinearen Systemen (siehe: ,,Kann man die Natur berechnen?“). Das sich im Kosmos bietende Prozesse und Mechanismen einem eingeschränkten Potenzial an Entfaltung bedienen müssen, ist eben jenen Substanzcharakteristika geschuldet, die allgemeine bestimmte Tendenzen der Naturentwicklung fördern oder behindern. Was den Kosmos also oberflächlich gestaltet, ist ein ständiges Wechselspiel der Förderung und Unterdrückung von Systempotenzialen, in einer ganz bestimmten Komplementarität. Während alle Substanzcharakteristika gewisse Entwicklungsmöglichkeiten für Systeme hemmen oder fördern, und damit einen parteiischen Wert für die Welt besitzen, sind Prozesscharakteristika in ihrer Ausgangslage durch die vorangegangenen Einschränkungen durch die Substanz in ihrer Entfaltung ohnehin gehemmt. Nur aus diesem Grund kann es im Kosmos nicht sein, dass plötzlich aus dem Vakuum ein riesiger Stern entsteht. Es kann auch nicht sein, dass alle Himmelskörper plötzlich eckig und nicht rund sind, da bereits die Substanzcharakteristik im Kosmos so ausgelegt ist, dass sie auch nur die Möglichkeit einer solchen Prozessentfaltung unterbindet.

Kommen wir zuletzt noch auf den Wert der Zeit, für diese Feststellung zu sprechen. Sie ist bekanntlich neben der Substanz so etwas wie das Fundament, dass im Gegensatz zur Substanzcharakteristik nicht über die Art und Quantität der resultierenden Prozesse urteilt. Die Zeit urteilt über die Qualität der Prozesse. Denn mit zunehmender zeitlicher Entwicklung eröffnen sich einem System neue Freiheitsgrade, die tendenziell neue Entwicklungsmöglichkeiten bereitstellen.

 

 

Abschließend bleibt wie immer nur ein Zitat von Pierre Simon La Place: ,,Wir müssen den gegenwärtigen Zustand des Weltalls als Folge eines vorangegangenen und Ursache seines nachfolgenden Zustands betrachten.“