Philip K. Dick – Entropie

Dieses Posting basiert auf dem Buch „Eine kurze Geschichte der Zeit“ von Stephen W. Hawking.

Wenn Sie sich an jedes Wort in diesem Buch erinnern, sind in Ihrem Gedächtnis etwa zwei Millionen Informationen gespeichert: Die Ordnung in Ihrem Gehirn ist um zwei Millionen Einheiten angewachsen. Doch während Sie das Buch gelesen haben, sind mindestens tausend Kalorien geordneter Energie in ungeordnete Energie umgewandelt worden . Dies wird die Unordnung des Universums um ungefähr zwanzig Millionen Millionen Millionen Millionen Einheiten erhöhen – also ungefähr um das Zehnmillionen millionen millionen-fache der Ordnungszunahme in Ihrem Gehirn. Und das gilt nur für den Fall, daß Sie sich an  A L L E S , was in diesem Buch steht, erinnern.

(Hawking, S. 2)

Wir haben uns in den vorherigen Postings bereits mit Entropie und Ihren Ausprägungen in diversen Filmen beschäftigt. Wir wollen hier anhand einiger Aussagen und Beispiele einen Schritt zurück in Richtung „Was genau ist Entropie?“ machen.

Wir wissen bereits

„Entropie ist eine physikalische Grösse, die den Grad der Unordnung in einem System angibt“

Es gehört zu unserer alltäglichen Erfahrung, das Unordnung zunimmt, wenn man die Dinge sich selbst überläßt. Nehmen wir als Beispiel ein Haus – verzichten wir auf alle Reperaturen und Wartungen, wird sich mit der Zeit der Putz von den Wänden lösen, das Dach wird undicht, die Mauern feucht etc. – mit anderen Worten es entsteht Unordnung aus Ordnung.

Man kann nun natürlich das Haus neu anstreichen und schafft somit wieder Ordnung (aus der Unordnung) –  dies kostet jedoch Energie, was die verfügbare geordnete Energie wiederum verringert.

Kommen wir hier wieder zur Thermodynamik und dem 2. Hauptsatz der besagt

“ Die Entropie eines isolierten Systems nimmt stets zu. Bei der Vereinigung zweier Systeme ist die Entropie des Gesamtsystems größer als die Summe der Entropien der einzelnen Systeme.“

Nehmen wir als Beispielt einen Teller, eine Tasse oder was auch immer.

Eine Tasse auf einem Tisch entspricht einer höheren Ordnung, als eine Tasse die in Scherben auf dem Boden liegt. Es gibt einen geordneten Zustand – genau einen – die Tasse die völlig in „Ordnung“ auf dem Tisch steht, aber viele Möglichkeiten der Unordnung – immerhin können die Scherben sogut wie überall hin, sofern man nicht entsprechende Vorkehrungen getroffen hat.

Die zeitliche Entropie

Kommen wir nun zu einem Gedankenexperiment zum Thema „Zeit“.

Man kann leicht von der Tasse auf dem Tisch (die in Ordnung ist) aus der Vergangenheit, zur zerbrochenen Tasse auf dem Fußboden der Zukunft gelangen, aber nicht umgekehrt.

Das Anwachsen der Unordnung oder Entropie mit der Zeit ist ein Beispiel für das, was wir Zeitpfeil nennen, für etwas, das die Vergangenheit von der Zukunft unterscheidet, indem es der Zeit eine Richtung gibt.

Es gibt dabei mindest 3 Zeitpfeile die wir unterscheiden können:

1. den thermodynamischen Zeitpfeil, der die Richtung der Zeit angibt, in der die Entropie zunimmt

2. den psychologischen Zeitpfeil, jene Richtung in der unserem Gefühl nach die Zeit fortschreitet und wo wir uns an die Vergangenheit aber nicht die Zukunft erinnern können

3. den kosmologischen Zeitpfeil, die Richtung der Zeit, in der sich das Universum ausdehnt und nicht zusammenzieht

Was folgern wir aus diesen Gesetzmässigkeiten?

Eigentlich liegt es auf der Hand, das  wir uns an die Dinge in der Reihenfolge erinnern, in der die Entropie anwächst d.h.  die Unordnung wächst mit der Zeit, weil wir die Zeit in der Richtung messen, in der die Unordnung wächst – anders formuliert – man erinnert sich leichter an Dinge aus der Vergangenheit als an etwas aus der Zukunft (wie schon erwähnt).

Was sagt Hawkings darüber warum alle  3 Zeitpfeile in dieselbe Richtung zeigen müssen?

Eigentlich ganz einfach – nur wenn sie in die gleiche Richtung zeigen, sind die Bedingungen für die Entwicklung intelligenter Lebewesen geeignet, die fragen können: Warum nimmt die Unordnung in der gleichen Zeitrichtung zu, in der sich auch das Universum ausdehnt?

Man könnte noch vieles über die Ordnung und Unordnung im Universum schreiben, ob das Universum geordnet begonnen hat, warum es in einem Zustand höchster Unordnung wieder kollabieren muß und ob es ein Universum gibt wo die Zeitpfeile umgekehrt existieren, und sich die Wesen dort nur an die Zukunft erinnern … aber das möge jeder selber nachlesen sofern dies von Interesse ist.

Quelle:

Stephen W. Hawking (Autor), Hainer Kober (Übersetzer) (2007):  Eine kurze Geschichte der Zeit, 27. Aufl., Rowohlt Taschenbuch.

Mit der Zukunft verhält es sich so –

jedesmal wenn man sie sieht,

verändert sie sich weil man sie gesehen hat –

und das verändert auch alles andere.

(Cris Johnson in „Next“)

Der folgende Blogeintrag bezieht sich auf den Film „NEXT“ von Lee Thamahori aus dem Jahr 2007, nach der Geschichte von Philip K. Dick „The Golden Man“.

Beginnen wir mit einer kurzen Synopse. In „NEXT“ geht es um den Zauberer Cris Johnson, der zwischen seinen Zaubertricks die wahren „Zaubereien“ in Form von Hellseherei versteckt. Cris Johnson besitzt die Begabung 2 min in die Zukunft zu sehen, aber nur in seine eigene Zukunft und allem was damit im Zusammenhang steht. Im Lauf der Erzählung trifft er jedoch auf  Liz, die er bereits Tage zuvor „gesehen“ hat und auf die er, seit diesem Zeitpunkt, in einer Bar immer zu einer bestimmten Zeit wartet. Liz fungiert als verstärkendes Element für seine Fähigkeit die Zukunft zu sehen – so werden aus 2 min oft Stunden und Tage, wenn sie bei ihm ist.

Da wir uns auch in diesem Eintrag mit  „Entropie“ auseinandersetzen wollen, betrachten wir die Elemente die in diesem Film vorkommen. Überraschenderweise treffen wir hier wieder auf Information, Wahrscheinlichkeiten (auch Möglichkeiten), Ordnung in einem geschlossenen System das sich durch Cris Johnson definiert.

Cris Johnson hat nicht nur die Möglichkeit in die Zukunft zu sehen (man würde hier wohl sofort eine definierte Zukunft assoziieren), sondern er iteriert durch verschiedene Möglichkeiten der Zukunft, basierend auf Erkenntnisse, Erfahrungen und Erlebnisse. Kurz gesagt, er gewinnt durch jede Variante der Zukunft mehr Information die Ihn davor bewahrt, erschossen, erschlagen, entdeckt etc. zu werden.  Viele Wahrscheinlichkeiten bzw. (unendlich) viele Möglichkeiten bedeuten eine hohe Entropie. Cris ist also in der Lage die Entropie in seiner Vorstellungskraft „künstlich“ zu erhöhen um aus Erkenntnissen und  Erfahrungen der unterschiedlichen Wahrscheinlichkeiten seine eigene Zukunft zu schaffen – und somit eine Zukunft festzulegen (=Ordnung).

Die Wahrscheinlichkeit, dass für ihn eine negative Zukunft eintreten könnte (wenn auch nur in den nächsten 2 min), sinkt, mit jeder Erfahrung die er aus den vielen anderen Möglichkeiten und Zuständen gewinnt – soll heißen die Wahrscheinlichkeit einer für Ihn passenden Zukunft nimmt mit jedem Informationsbit aus anderen Wahrscheinlichkeiten zu – wo hingegen die Wahrscheinlichkeit für anderen Formen der Zukunft abnehmen (wir erkennen hier deutlich die Elemente aus unserern Entropiedefinitionen).

Man kann dies auch mit einem Verfahren aus der Informatik vergleichen, dem sogenannten „Backtracking“ (vgl. Backtracking). Hier wird in einem genau definierten Kontext z.B. einem Labyrinth, nach möglichen Lösungen von einem Zustand (Anfang) zu einem anderen Zustand (Ende) nach der Trial-and-Error Methode gesucht d.h. es wird Feld für Feld durch das Labyrinth iteriert und bei jeder Sackgasse zur letzten Verzweigung zurückgesetzt um von dort den Lösungsalgorithmus neu laufen zu lassen. Es können hierbei auch mehrere Lösungen zum Ziel führen (vgl. Backtracking „Dameproblem“).  Nun kann man diesen Ansatz noch erweitern, indem man nicht nur nach Lösungen sondern optimierten Lösungen sucht – genau das passiert in „NEXT“.  Es wird nicht irgendeine Variante der Zukunft begangen, sondern die optimale Variante aus vielen suboptimalen Varianten gebildet, so das überhaupt möglich ist, denn wie schon eingangs erwähnt,  „die Zukunft verändert sich, weil man sie gesehen hat“.

Zusammenfassend können wir feststellen – durch die Fähigkeit eine temporäre Erhöhung der Entropie (=Erhöhung der Möglichkeiten) herbeizuführen (wenn auch nur in seinem Geist),  schafft Cris Johnson eine für Ihn passenden Lösung oder Zukunft  (=niedrige Entropie, hohe Ordnung) durch die Erkenntnis aus allen anderen (verworfenen) Möglichkeiten.

Quellen:

Backtracking, http://de.wikipedia.org/wiki/Backtracking

Lee Thamahori (2007): NEXT, Paramount

„As soon as precognitive information is obtained, it cancels itself out. The assertion that this man will commit a future crime is paradoxical. The very act of possessing this data renders it spurious. In every case, without exception, the report of the three police precogs has invalidated their own data. If no arrests had been made, there would still have been no crimes committed.“

(General Kaplan, Minority Report)

Das vorliegende Posting behandelt die Verfilmung von Steven Spielberg „Minority Report“ aus dem Jahr 2002.

Die Geschichte des „Minority Report“ ist sicherlich eine, die man aus verschiedenen Blickwinkeln betrachten und analysieren könnte. Konkret versuchen wir hier den „Minority Report“ hinsichtlich der Fragen zur Entropie etwas näher zu beleuchten.

Versuchen wir das Ganze kurz zu Umreißen:

Es gibt die Einrichtung „Precrime“ die Mithilfe von Precogs (Menschen die in die Zukunft sehen können) und deren Informationen in der Lage ist, Morde zu erkennen und auch zu verhindern, bevor diese tatsächlich ausgeführt werden. Die Täter werden verhaftet, ohne jemals wirklich einen Mord begannen zu haben,  also lediglich auf Basis der Möglichkeit eines Mordes. Das Opfer lebt (meistens) weiter, der Täter wird in eine „Aufbewahrungsfacility“ gebracht. Die Precogs sind sich bzgl. der zukünftigen Ereignisse aber nicht immer einig, ob und wann nun tatsächlich ein Mord passieren wird – diese Uneinigkeit der Precogs wird als „Minority Report“ bezeichnet.

Soweit eine kurze Synopsis zum Inhalt. Was aber haben wir hier in Bezug auf Entropie?

Bei genauer Betrachtung haben wir einige Schlagwörter –  Informationen, Möglichkeit (Wahrscheinlichkeit), Ordnung – somit Elemente, die eine starke Affinität zu Entropie haben, wenn diese auch gesellschaftlich und nicht thermodynamisch betrachtet werden, was wiederum für manche (wie z.B. Hr. Prof. Lesch) einen Bruch mit der Bedeutung bzw. möglichen Verwendung von Entropie darstellt.

Wie passen diese Begriffe nun aber ins Bild des „Minority Reports“ und was genau bedeutet das für unseren Entropiebegriff den wir ein Posting zuvor etabliert haben?

Wir haben hier eine Gesellschaft mit „hoher“ Ordnung, also niedriger Entropie. Es wird versucht, die möglichen Ausprägungen von Entropie durch Maßnahmen und auch Manipulation (neu) festzulegen  (es wird eigentlich genau eine Ordnung geschaffen) d.h. es wird genau eine Möglichkeit der Realität erzeugt, andere werden nicht zugelassen. So es alternative Realitäten, ausgelöst durch einen „Minority Reports“ (widersprüchliche Visionen) der Precogs geben könnte (und sich damit die Entropie erhöhen würde), werden diese möglichen Realitäten bzw. Wahrscheinlichkeiten von „Precrime“ nicht nur ignoriert sondern vernichtet (gelöscht). Es wird also die Entropie nicht nur niedrig gehalten, sondern auf genau eine Möglichkeit (Wahrscheinlichkeit) beschränkt.

Zusätzlich werden vorsetzlich Realitäten geschaffen, welche der natürlichen Ordnung eine Wende geben, als z.B. John Anderton vom Jäger zum Gejagten wird, weil eine Vision der Precogs ihn als Mörder ausweist.

In diesem Fall wird durch den Vorstand von „Precrime“ ein Gefangener angestiftet sich als den Entführer und Mörder von John Andertons Sohn auszugeben. Es werden Photos manipuliert, arrangiert und das Setup definiert. Allein die Tatsache, dass John Anderton den Mörder seines Sohnes ermorden würde, reichte aus, um mit diesem falschen Setup eine neue Realität zu schaffen. John Anderton, der nach seinem vermeintlichen Opfer suchte, wurde erst durch das Auffinden der Person, die vorgab der Mörder zu sein, in die Situation eines möglichen Mordes gebracht – hier wird somit eine Realität „injected“ und verändert die es sonst nicht gegeben hätte. Eine bewußte Veränderung der „einen“ Möglichkeit – die Entropie selbst bleibt dabei gleich.

Wie sieht es mit dem Informationsgehalt aus?

Da wir es hier mit Precogs zu tun haben, die durch Ihre Gabe nicht nur Vergangenes und Gegenwärtiges sondern auch die Zukunft betrachten können, haben wir einen sehr hohen Informationsgehalt, der wiederum zu einer sehr niedrigen Entropie und wie schon erwähnt zu einer höchstmöglichen (genau einer) Ordnung führt. Der Informationsgehalt ist durch die geschaffene Realität definiert d.h. auch wenn eine Realität geschaffen wird und es keine alternative Realität gibt, bleibt der Informationsgehalt dennoch sehr hoch (wenn auch die Information selbst falsch erscheint).

Zusammenfassend erkennen wir, dass durch die Precogs, „Precrime“ überhaupt erst die Fähigkeit besitzt, Realitäten zu verhindern und Realitäten zu erzeugen. Im Grunde werden hier durch Informationen, Ansätze einer dystopischen Gesellschaftsordnung geschaffen, welche durch ihren Begriff von „Ordnung“, Wahrscheinlichkeiten verhindert und genau eine mögliche und durch das System definierte Realität zuläßt oder zulassen darf.

Entropie (griechisches Kunstwort εντροπία [entropía], von εν~ [en~] – ein~, in~ und τροπή [tropē] – Wendung, Umwandlung, Umkehrung)

(Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Entropie)

Die Übersetzung des Wortes Entropie sagt uns nun noch nicht wirklich was damit gemeint ist. Das Entropie aus dem Bereich der Thermodynamik kommt vielleicht noch weniger und viele werden dabei schon den “Shutdown” Mechanismus aktiveren und sich nicht weiter damit beschäftigen, da Thermodynamik etwas für Physiker ist und uns im täglichen Leben nicht tangiert. Oder doch?

Bevor ich dieses Blog begonnen habe, war ich durch die Fülle der Definitionen von Entropie mehr als nur verwirrt, glaubte einen Anhaltspunkt zu haben, nur um ihn im nächsten Moment, durch eine andere Information wieder zu verlieren. So beschloß ich dieses Thema etwas strukturierter heranzugehen. Prof. Harald Lesch (siehe allgemeine Definitionen von Entropie in diesem Blog) brachte dann etwas Licht in die Sache und somit versuche ich nun den Betriff „Entropie“ in diesem ersten Blogeintrag ein wenig zu umreißen – soweit es mir möglich ist und inwieweit ich „Entropie“ verstanden habe.

Während ich diesen Blogeintrag schreibe, wandle ich entropiearme Zigratten in entropiereiche Stoffe um – Asche, Rauch und nicht zuletzt das Teer in meinen Lungen *hust*. Nicht gerade sinnvoll aber dennoch ein thermodynamischer Vorgang. Warum? Nun Entropie hat etwas mit Ordnung, Information, Möglichkeiten und Kontext zu tun.

In einem geschlossenen System (hierbei ist der Kontext des Systems zu definieren) definiert sich Entropie durch das Maß der Ordnung d.h. je geordneter ein Zustand, desto niedriger die Entropie, je ungeordneter ein Zustand, je höher die Entropie. Soweit, so gut – spinnen wir diesen Gedanken weiter. Ich nehme eine Zigarette aus der Schachtel – diese (die Zigarette) befindet sich im Zustand sehr niedriger Entropie da Filter, Papier, Tabak wohlgeordnet genau dort sind wo sie hingehören, sich also in einem geordneten Zustand befinden (im Gegensatz zu jener die ich vorhin im Kofferraum meines Autos gefunden habe). Ich führe nun durch das Entzünden der Zigarette Energie von außen zu und verändere damit die Entropie da ich den geordneten Zustand dieses Glimmstengels in Rauch, Asche und Teer (und wer weiß nicht in was noch alles) verwandle. Ich vergrößere somit die Möglichkeiten der Zigarette (eigentlich nett von mir) sich in unterschiedliche Stoffe zu verwandeln.
Entropie hat also auch etwas mit Möglichkeiten zu tun.
Nehmen wir an, ich würde dem Rauch nicht gestatten sich frei im Raum zu verteilen , sondern diesen durch einen Ventilator ins Nebenzimmer wedeln – ich nehme dem Rauch damit durch Energieeinwirkung von außen die Möglichkeit (eigentlich viele Möglichkeiten) sich überall zu verteilen, schränke ihn ein und schaffe damit einen Zustand niedrigerer Entropie, erhöhe aber gleichzeitig die Information wo sich der Rauch befindet.

Wie ist das nun mit der Information?
Ist die Entropie niedrig, d.h. es ist ein Zustand der Ordnung (oder tendenzieller Ordnung) vorhanden, steigt der Grad an Information den ich aus diesem Zustand erhalten kann.
Nehmen wir einen Text her – dieser besteht aus Wörtern und diese aus Buchstaben (wie dieser Blogeintrag). Erhöht sich die Unordnung der Buchstaben und Wörter innerhalb des Textes, vermindert sich in gleichem Masse der Informationsgehalt den man daraus ziehen kann.

Abgekürzt könnte man folgendes sagen:

Hohe Entropie = (grosse) Unordnung = geringe (keine) Information = viele Möglichkeiten

Niedrige Entropie = Ordnung = viel (mehr) Information = wenig (eine) Möglichkeit.

Soweit der Versuch, Ordnung in das Chaos zu bringen bzw. niedrige Entropie durch das hinzufügen dieses Blogeintrages zu erzeugen.

Zusätzlich ergänzt vielleicht folgender Artikel das Bild über Entropie und Ektropie:

Das Konzept von Kurt Wieser

Gemäß dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik besteht die allgemeine Tendenz, daß energetische Potentiale einem Ausgleich zustreben. Die Lebensentfaltung bildet nun insofern eine Ausnahme, als das Volumen der sie weitertragenden Materie wächst, sich ihre Fähigkeit, Arbeit zu leisten, steigert, und auch der Grad ihrer Ordnung und Organisation zunimmt. Trotz allem steht dieses Phänomen aber nicht im Widerspruch zum zweiten Hauptsatz, denn dieser bezieht sich in seiner klassischen Form nur auf abgeschlossene Systeme, während Energone als offene Systeme naturgemäß in stetem Stoff- und Energieaustausch mit ihrer Umgebung stehen. In Summe „entwerten“ auch sie stets arbeitsfähige Energie, was ihnen gestattet, für sich selbst eine positive Energiebilanz (bzw. eine negative Entropiebilanz) zu erzielen.

Die Energontheorie beschäftigt sich mit der zentralen Frage, über welche grundsätzlichen Eigenschaften sämtliche Einheiten verfügen müssen, um eine solche Ausnahme zu bewirken. Es besteht deshalb aber weder die Notwendigkeit, den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik zu modifizieren noch ihm ein weiteres Energiegesetz hinzuzufügen oder gar eine geheimnisvolle, übersinnliche „Lebenskraft“ anzunehmen. Es gab aber immer wieder Autoren, die den Versuch unternahmen, den beiden Grundgesetzen der Thermodynamik, die ihrer Meinung nach dem Phänomen „Leben“ nicht zur Gänze gerecht werden, ein drittes hinzuzufügen¹. Kurt Wieser, der sich in manchen seiner Gedanken der Energontheorie annäherte, postulierte im Jahre 1914 ein solches drittes Energiegesetz, das er „Ektropiegesetz“ nannte. Es besagt im wesentlichen, „daß es in der Natur ganz seltene, bevorzugte Energiequellen (Systeme) gibt, die nicht wie alle anderen der sinkenden Ausnutzbarkeit der Energie (=Entropie) unterliegen, sondern an denen umgekehrt eine sinkende Entropie (=Ektropie), also eine steigende Ausnutzbarkeit nachweisbar ist“.²

Bemerkenswert ist, daß Wieser’s Konzept, wie auch die Energontheorie, sowohl Lebewesen wie auch künstlich gefertigte Funktionsträger des Menschen umfaßt. Es heißt dazu: „Weil es in dieser vergänglichen Welt, in der ganz allgemein das

(Originalbuchseite 117)

Entropiegesetz zu herrschen scheint, „Maschinen“ und „Leben“ gibt, muß es gewisse Sonderstrukturen, Sonderfälle, geben, welche eine steigende Ausnutzbarkeit der Energie und ein Sinken der Entropie herbeiführen. Sein Drittes Energiegesetz ist also ganz leicht verständlich, weil es eine Gesetzmäßigkeit geben muß, welche die Höherentwicklung der Natur und die dauernd steigende Leistung des sich entwickelnden Lebens und der immer wirksameren Maschinen ermöglicht.“

Kurt Wieser fand mit seinen Gedanken nur wenig Widerhall. Wenn er aber nun den beiden durch die Energiegesetze beschriebenen Grundphänomenen als drittes hinzufügt, daß Energie sich unter bestimmten Bedingungen zusammenballt, differenziert und sich in „Sonderstrukturen“ mit gesteigerter Leistungsfähigkeit – eben den Trägern der Lebensentfaltung – manifestiert, so scheint dies, zumindest als Grundlage weiterführender Betrachtungen, nicht gänzlich unberechtigt zu sein.

¹ Der dritte, offiziell anerkannte Hautsatz der Thermodynamik ist das Nernstsche Wärmetheorem aus dem Jahre 1906. Danach nähert sich die Entropie eines jeden Körpers bei abnehmender Temperatur unbegrenzt dem Wert Null. Dadurch wird der Absolutwert der Entropie für alle Temperaturen aus Messungen der spezifischen Wärmen berechenbar. Eine andere Formulierung des Nernstschen Wäremtheorems lautet: Der absolute Nullpunkt der Temperatur ist nicht erreichbar.
² Zu den Zitaten von Wieser siehe: Wieser, K. Freeman, M. und Monz, W. (1988). Neben einer Neuauflage von Wiesers Schriften erhält dieser Band auch entsprechende Erläuterungen und Interpretationen.

Quelle:

wieser, kurt: http://www.hans-hass.de/Rahmenbedingungen/111_122_Die_energetische_Sicht.html, Zugriff am 2.4.2009