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Instabilität - Reduzibilität vs. Irreduzibilität - Komplexität

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Re: Instabilität - Reduzibilität vs. Irreduzibilität

Beitrag von seeker » 22. Jan 2019, 14:18

ATGC hat geschrieben:dann ist da seitens der Quantenmechanik nichts festgelegt oder gar vorherbestimmt
tomS hat geschrieben:Nicht gut!

Zunächst dachte ich, wir sind uns bzgl. (1) einig. Nun sehe ich, dass du immer noch denkst, es gäbe auf der Ebene der einzelnen Teilchen eine Art Freiraum für das Verhalten einzelner Teilchen, das die Quantenmechanik nicht ausfüllen würde.
Der Punkt ist doch, dass biologische Systeme von (1) entkoppelt sind.

D.h. es ist egal, ob hier Kausalität bis zur letzten Nachkommastelle herrscht oder nicht, es ist egal, ob objektiver Zufall existiert oder nicht.
Es ist auch egal, ob ein Leben tragendes Universum QM-Regeln folgt oder den Regeln der klassischen Mechanik. Es ist egal, ob der genannte Freiraum "objektiv echt" oder "nur für das lebende System, im System scheinbar echt" ist - so lange er überhaupt irgendwie existiert.
Leben könnte in all diesen Fällen existieren. Wichtig ist nur, dass A) erfüllt ist, dass u.a. auch ein Rauschen vorliegt: "Instabilitäten müssen möglich sein: Das System muss sich selbst in Bereiche (der Randbereich zum Chaos) steuern können, wo kleinste Störungen wirksam werden, auf Systemebene müssen diese Störungen zufällig erscheinen, insofern sie nicht vom System selbst kausal gesteuert/determiniert sind."
D.h.: Die Anfangsbedingungen des Universums müssen in Kombination mit den Naturgesetzmäßigkeiten dergestalt sein, dass sie eine Entwicklung zu A) hin ermöglichen, insbesondere darf das Universum nicht im Zustand des thermodynamischen Gleichgewichts sein und muss sich zu einem Vielteilchensystem entwickelt haben.

Alles andere ist nur wichtig, wenn man Fragen bewerten will, wie die, ob Leben ein Epiphänomen ist. Das muss man aber hier nicht unbedigt.

D.h.: Man kann (2) unabhängig von einer konkreten, abschließenden Entscheidung zu (1) besprechen, weil selbst unter der strengsten Interpretation von (1) Leben nicht ausgeschlossen ist, d.h. man muss es zwar nicht zwingend, aber kann es auch unter der strengsten Interpretation von (1) besprechen.

Zu (2) noch ein Gedanke:
Die Identifizierung von dynamischen Regelmechanismen/-Strukturen und die Beschreibung komplexer Systeme damit erscheint ab einer bestimmten Ebene reduktiver als die Beschreibung mittels Identifizierung und komplexen Modellierung von Mikroprozessen.
Auch die Beschreibung eines realen chaotischen Systems mittels eines Phasenraumattraktors erfasst das Wesentliche eines solchen Systems besser und reduktiver als die Beschreibung mittels Modellierung aller Mikrozustände im System.
Grüße
seeker


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Re: Instabilität - Reduzibilität vs. Irreduzibilität

Beitrag von tomS » 22. Jan 2019, 14:29

seeker hat geschrieben:
22. Jan 2019, 14:18
ATGC hat geschrieben:dann ist da seitens der Quantenmechanik nichts festgelegt oder gar vorherbestimmt
tomS hat geschrieben:Nicht gut!

Zunächst dachte ich, wir sind uns bzgl. (1) einig. Nun sehe ich, dass du immer noch denkst, es gäbe auf der Ebene der einzelnen Teilchen eine Art Freiraum für das Verhalten einzelner Teilchen, das die Quantenmechanik nicht ausfüllen würde.
Der Punkt ist doch, dass biologische Systeme von (1) entkoppelt
Was heißt “entkoppelt”?

Biologische Systeme sind zunächst mal quantenmechanische Systeme. Da ist nichts “entkoppelt”.

seeker hat geschrieben:
22. Jan 2019, 14:18
Es ist auch egal, ob ein Leben tragendes Universum QM-Regeln folgt oder den Regeln der klassischen Mechanik. Es ist egal, ob der genannte Freiraum "objektiv echt" oder "nur für das lebende System, im System scheinbar echt" ist - so lange er überhaupt irgendwie existiert.
Wollen wir die Fragen mit einigermaßen wissenschaftlichem Anspruch diskutieren? Oder ist uns jetzt alles egal?

Mir geht es zunächst darum, ob, in welcher Form und in wie weit Biologie auf Physik reduziert werden kann. Wenn man das verstanden hat, kann man überlegen, was man darüber hinaus noch sagen oder eben auch nicht mehr sagen kann.

Wenn das nun auf einmal alles egal ist, dann habe ich hier Zeit verschwendet.

Ganz nebenbei bin ich der Meinung, dass ich durchaus sehr konkret aufzeigen könnte, was die Physik zu leisten im Stande ist. Aber dazu müsste ich mal dazukommen, das konkret auszuformulieren - s.u.
seeker hat geschrieben:
22. Jan 2019, 14:18
Alles andere ist nur wichtig, wenn man Fragen bewerten will, wie die, ob Leben ein Epiphänomen ist. Das muss man aber hier nicht unbedigt.
Muss man nicht, war aber die Diskussiom mit ATGC und dir. Wenn du es nicht diskutieren möchtest, dann hätten wir das auch schon 100 Beiträge früher beenden können.

seeker hat geschrieben:
22. Jan 2019, 14:18
Zu (2) noch ein Gedanke ...
Auch von mir ein Gedanke bzw. eine Frage: darf ich Emergenz aus Sicht der Physik darstellen, so dass wir anschließend über Fakten diskutieren können, oder bleiben wir beim bisherigen Diskussionsstil, der eine Mischung aus Philosophie, Glauben und uns im Kreis drehen darstellt?
Gruß
Tom

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Re: Instabilität - Reduzibilität vs. Irreduzibilität

Beitrag von ATGC » 22. Jan 2019, 15:59

Hallo Tom,
Nun sehe ich, dass du immer noch denkst, es gäbe auf der Ebene der einzelnen Teilchen eine Art Freiraum für das Verhalten einzelner Teilchen, das die Quantenmechanik nicht ausfüllen würde. Dem ist nicht so! Die Quantenmechanik - speziell die Schrödingergleichung - determiniert das Verhalten jedes quantenmechanischen Objektes vollständig. Es gibt da keinen Freiraum, keine zusätzliche Dynamik, keine weiteren Gesetze, die auf ein quantenmechanisches Objekte außerhalb der Quantenmechanik irgendwie zusätzlich oder neben dieser einwirken.
Da hast Du mich falsch verstanden. Ich hatte geschrieben, dass die QM den Möglichkeitsspielraum absteckt, vorherbestimmt, eingrenzt ... innerhalb dessen sich ein Teilchen verhalten kann und nicht, dass es für Teilchen Freiräume gebe, die durch die QM nicht abgedeckt würden.

Was ich gesagt habe, betrifft das konkrete Verhalten der Teilchen innerhalb eines übergreifenden Systems. Hier bewirken emergente Gesetze, dass der Möglichkeitsspielraum nur noch eingegrenzt ausgeschöpft wird, dass also die Wahrscheinlichkeit, dass sich ein bestimmtes Teilchen auf eine bestimmte Art und Weise verhält, nicht mehr gleichverteilt auf alle möglichen Zustände vorhanden ist, sondern nur noch auf einige wenige bis hin zu auf einen einzelnen Zustand verteilt ist, weil das System hier die Freiheiten des Teilchenverhaltens einschränkt, die ohne System uneingeschränkt vorhanden sind.

Das bedeutet: Die QM beschreibt, wie sich ein Teilchen konkret verhalten kann und legt den Rahmen fest, welche Möglichkeiten es gibt, aber über die Eigenschaften des Systems, innerhalb dessen sich ein Teilchen befindet, wird dieser Rahmen eingeschränkt, so dass nur noch ein reduzierter Möglichkeitsspielraum vorhanden ist, was dann zur Folge hat, dass das konkrete Verhalten eines Teilchens immer stärker durch die eingrenzenden Effekte des Systems determiniert wird, während die QM nach wie vor uneingeschränkt den a priori gegebenen Möglichkeitsspielraum absteckt. Er kommt nur nicht mehr in vollem Umfang zur Erscheinung, weil das System hier eine Auslese bewirkt, die dann als konkretes Verhalten des Teilchens erkennbar wird.

Ist es jetzt klarer geworden, was ich meinte?

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Re: Instabilität - Reduzibilität vs. Irreduzibilität

Beitrag von ATGC » 22. Jan 2019, 16:20

Hallo seeker,
A) Welche notwendigen Grundeigenschaften muss das Substrat zur Verfügung stellen? Welche Eigenschaften sind relevant, welche sind irrelevant?

B) Man muss bei all dem versuchen, eine Erklärung zu finden, in welcher Weise/inwiefern Strukturen, Eigenschaften, Naturgesetze unterhalb einer bestimmten Ebene irrelevant werden können (sollen). Damit zusammenhängend: Ist "Leben" ein Epiphänomen?

Zu A), ich denke, wir brauchen:

- Bewegung, Zeitlichkeit und so etwas wie Räumlichkeit
- zeitlich relativ stabile Teile, die miteinander interagieren können, die sich auch zeitweise zu größeren Agglomeraten verbinden und wieder trennen können und aus denen sich höhere Funktionen/Möglichkeiten für das System ergeben
- so etwas wie einen Entropiedurchfluss und damit eine Umwelt, die in Abgrenzung zum System "Leben" existiert und diesen bereitstellt
- das System muss sich damit auch teilweise/hinreichend gut von seiner Umwelt abgrenzen können
- es müssen Rückkopplungen im System und mit seiner Umwelt möglich sein, also Nichtlinearität, damit auch Regelkreise auf mehreren Ebenen
- Instabilitäten müssen möglich sein: Das System muss sich selbst in Bereiche (der Randbereich zum Chaos) steuern können, wo kleinste Störungen wirksam werden, auf Systemebene müssen diese Störungen zufällig erscheinen, insofern sie nicht vom System kausal gesteuert/determiniert sind
zu A) notwendige Grundeigenschaften des Substrats:

- Kombinierbarkeit von Grundbestandteilen zu komplexeren Strukturen
- Energiegefälle als Voraussetzung für einen Energiefluss
- semipermeable Abgrenzung des lebenden Systems zur Umgebung
- Stoffwechsel als Energiequelle und Energiespeicher
- selbsttätige Reproduktion der funktionablen Bestandteile des Systems
- Fließgleichgewicht des Stoffdurchstroms und damit assoziiert auch des Energiedurchflusses
- Selbstregulation des Fließgleichgewichts

zu B) Relevanz untergeordneter Systemebenen:

- Grundbestandteile mit funktionaler Bedeutung für das System sind relevant für das System
- Grundbestandteile ohne funktionale Bedeutung für das System, die aber Grundbestandteile für die Zusammensetzung der Grundbestandteile mit funktionaler Bedeutung für das System sind, sind erst dann relevant für das System, wenn sie für die Zusammensetzung relevanter Grundbestandteile genutzt worden sind.
- Außerhalb dieser Nutzung sind solche Grundbestandteile irrelevant für das System.
- Die Gesetzmäßigkeiten irrelevanter Grundbestandteile sind irrelevant für das System.

So weit mein Vorschlag.

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Re: Instabilität - Reduzibilität vs. Irreduzibilität

Beitrag von tomS » 22. Jan 2019, 16:52

ATGC hat geschrieben:
22. Jan 2019, 15:59
Nun sehe ich, dass du immer noch denkst, es gäbe auf der Ebene der einzelnen Teilchen eine Art Freiraum für das Verhalten einzelner Teilchen, das die Quantenmechanik nicht ausfüllen würde. Dem ist nicht so! Die Quantenmechanik - speziell die Schrödingergleichung - determiniert das Verhalten jedes quantenmechanischen Objektes vollständig. Es gibt da keinen Freiraum, keine zusätzliche Dynamik, keine weiteren Gesetze, die auf ein quantenmechanisches Objekte außerhalb der Quantenmechanik irgendwie zusätzlich oder neben dieser einwirken.
Da hast Du mich falsch verstanden ...

Das bedeutet: Die QM beschreibt, wie sich ein Teilchen konkret verhalten kann und legt den Rahmen fest, welche Möglichkeiten es gibt, aber über die Eigenschaften des Systems, innerhalb dessen sich ein Teilchen befindet, wird dieser Rahmen eingeschränkt, so dass nur noch ein reduzierter Möglichkeitsspielraum vorhanden ist, was dann zur Folge hat, dass das konkrete Verhalten eines Teilchens immer stärker durch die eingrenzenden Effekte des Systems determiniert wird, während die QM nach wie vor uneingeschränkt den a priori gegebenen Möglichkeitsspielraum absteckt. Er kommt nur nicht mehr in vollem Umfang zur Erscheinung, weil das System hier eine Auslese bewirkt, die dann als konkretes Verhalten des Teilchens erkennbar wird.
(1) Ich denke, ich habe dich schon richtig verstanden; für den fett hervorgehobenen Text = die Aussage, das Verhalten wird stärker durch die eingrenzenden Effekte des Systems determiniert - existieren folgende Möglichkeiten:
entweder diese eingrenzenden Effekte beruhen (indirekt) ebenfalls auf der Quantenmechanik des Systems,
oder du postulierst neue Physik

(2) Ich denke immer noch, dass es sinnvoll ist, mir mal die Zeit zu nehmen und für dich darzustellen, was die Physik wirklich zu diesen Fragen beizutragen hat. Ich habe den Eindruck, dass du dich bisher nur mit der Quantenmechanik mikroskopischer Systeme befasst hast, nicht mit offenen Systemen, nicht mit Nichtgleichgewichtssystemen, nicht mit bekannten Beispielen für Emergenz klassischer oder makroskopischer Phänomenen aus quantenmechanischen Systemen, und insbs. nicht damit, wie dies genau zustande kommt.

Aus dem Verständnis von (2) wird zumindest teilweise klar werden, wie genau (1) zu verstehen ist, und dass (1) keineswegs im Widerspruch zu tatsächlich qualitativ verschiedenen Eigenschaften biologischer Systeme stehen muss. Anders formuliert: bevor wir spekulieren, sollten wir ein ausreichendes und gemeinsames Verständnis haben.

Dazu brauche ich jedoch etwas Zeit, und das ist mit etwas Aufwand verbunden. Ich mache das nur, wenn du es wirklich möchtest.
Gruß
Tom

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Re: Instabilität - Reduzibilität vs. Irreduzibilität

Beitrag von seeker » 22. Jan 2019, 18:46

tomS hat geschrieben:
22. Jan 2019, 14:29
Was heißt “entkoppelt”?
tomS hat geschrieben:
22. Jan 2019, 14:29
Wollen wir die Fragen mit einigermaßen wissenschaftlichem Anspruch diskutieren? Oder ist uns jetzt alles egal?
Ja... Und Tom, können wir das nicht auch einmal lassen, so miteinander umzugehen?
Ich möchte Diskussionen einfach nicht in einem agressiven Stil führen.

Ich bin dir doch praktisch vollständig entgegengekommen, so weit ich kann, hiermit:
seeker hat geschrieben:
22. Jan 2019, 14:18
D.h.: Man kann (2) unabhängig von einer konkreten, abschließenden Entscheidung zu (1) besprechen, weil selbst unter der strengsten Interpretation von (1) Leben nicht ausgeschlossen ist, d.h. man muss es zwar nicht zwingend, aber kann es auch unter der strengsten Interpretation von (1) besprechen.
Ich habe damit -und sogar allgemein mit meinem letzten Beitrag- gesagt, dass es aus meiner Sicht völlig problemlos ist, deinem Ansatz erst einmal zu folgen und fordere dazu auf das zu tun.
Reicht dir das nicht?
Warum fährst du nicht einfach fort? Ich würde zuhören!
Das überliest du anscheinend einfach und stattdessen suchst du dir andere Textstellen bei mir heraus, die du falsch verstehen kannst und wo du etwas betreibst, das auf mich als "draufschlagen" wirkt.
Oder stört es dich, dass ich nebenbei versuche auch noch eine zweite wissenschaftliche Sichtweise aus der Systemperspektive heraus zu entwickeln, die du offenbar noch überhaupt nicht verstanden hast oder zumindest vom Tisch schiebst, weil es offenbar aus deiner Sicht nur EINE wiss. Sichtweise gibt, nämlich deine? Und dass auch nur die zu erörtern ist?
So geht das nicht.

Ich könnte jetzt auf deine Kommentare einzeln eingehen und erklären, aber lasse es lieber, denn ich habe nicht den Eindruck, dass das überhaupt gewünscht ist.
Grüße
seeker


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Re: Instabilität - Reduzibilität vs. Irreduzibilität

Beitrag von tomS » 22. Jan 2019, 19:24

Evtl. habe ich dich missverstanden. Entschuldige bitte.

Ich habe jedoch den Eindruck, dass wir nie zum Punkt kommen, weil wir immer dann, wenn es konkret werden könnte, wieder von vorne anfangen bzw. wieder diskutieren, dass alles auch ganz anders sein könnte. Ich habe nichts gegen eine alternative Sichtweise, aber ich möchte auch einmal etwas konzentriert zu Ende diskutieren und von den Ergebnissen her bewerten.
Gruß
Tom

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Re: Instabilität - Reduzibilität vs. Irreduzibilität

Beitrag von ATGC » 22. Jan 2019, 19:36

Hallo Tom,
für den fett hervorgehobenen Text = die Aussage, das Verhalten wird stärker durch die eingrenzenden Effekte des Systems determiniert - existieren folgende Möglichkeiten:
entweder diese eingrenzenden Effekte beruhen (indirekt) ebenfalls auf der Quantenmechanik des Systems,
oder du postulierst neue Physik
Oder aber diese eingrenzenden Effekte ergeben sich über die Wechselwirkungen der Systemkomponenten untereinander, wobei die Systemkomponenten selber (auf der untersten Ebene) Teilchen sind, die vollständig über die QM determiniert sind, so dass die QM zwar auf dieser untersten Ebene in vollem Maße gültig ist, aber mit zunehmender "Entfernung" von dieser Basis das Verhalten der einzelnen Teilchen des Systems durch das System selber reguliert wird, so dass das Möglichkeitsspektrum, welches durch die QM gesetzt ist, eingeschränkt wird.

Dazu benötige ich keine neue Physik.
Ich denke immer noch, dass es sinnvoll ist, mir mal die Zeit zu nehmen und für dich darzustellen, was die Physik wirklich zu diesen Fragen beizutragen hat ... bevor wir spekulieren, sollten wir ein ausreichendes und gemeinsames Verständnis haben.
Als Einstieg wäre es für mich zunächst hilfreich, wo ich etwas darüber nachlesen kann, was die Quantenmechanik bisher für das Verständnis der Fragen zur Zellbiologie beigetragen hat. Die Ableitungen zur Supraleitung und zu klassischen physikalischen Theorien sind zwar im Rahmen der Physik interessant und relevant, aber in Bezug auf die Frage, ob und inwiefern die Biologie bzw. das Leben auf Physik reduzierbar ist und inwiefern die QM in Gestalt der Schrödinger-Gleichung die Lebensprozesse, die in einem Organismus ablaufen, vollständig determiniert, so dass sogar die dreieinhalb Milliarden Jahre Evolution mit inbegriffen sind, die jedem einzelnen Organismus zugeordnet werden müssen, ist das dann wohl doch eher von nachgeordneter Relevanz.
Dazu brauche ich jedoch etwas Zeit, und das ist mit etwas Aufwand verbunden.
Mir würden zunächst passende Literaturquellen genügen, die ich als Lektüre zu Rate ziehen kann, um mich über den konkreten Beitrag der Physik zur Klärung biologischer Fragen zu informieren.

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Re: Instabilität - Reduzibilität vs. Irreduzibilität

Beitrag von seeker » 22. Jan 2019, 19:52

tomS hat geschrieben:
22. Jan 2019, 19:24
Evtl. habe ich dich missverstanden. Entschuldige bitte.

Ich habe jedoch den Eindruck, dass wir nie zum Punkt kommen, weil wir immer dann, wenn es konkret werden könnte, wieder von vorne anfangen bzw. wieder diskutieren, dass alles auch ganz anders sein könnte.
Akzeptiert.
tomS hat geschrieben:
22. Jan 2019, 19:24
Ich habe nichts gegen eine alternative Sichtweise, aber ich möchte auch einmal etwas konzentriert zu Ende diskutieren und von den Ergebnissen her bewerten.
OK.
Dann los!
Grüße
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Re: Instabilität - Reduzibilität vs. Irreduzibilität

Beitrag von seeker » 22. Jan 2019, 20:12

ATGC hat geschrieben:
22. Jan 2019, 19:36
Oder aber diese eingrenzenden Effekte ergeben sich über die Wechselwirkungen der Systemkomponenten untereinander, wobei die Systemkomponenten selber (auf der untersten Ebene) Teilchen sind, die vollständig über die QM determiniert sind, so dass die QM zwar auf dieser untersten Ebene in vollem Maße gültig ist, aber mit zunehmender "Entfernung" von dieser Basis das Verhalten der einzelnen Teilchen des Systems durch das System selber reguliert wird, so dass das Möglichkeitsspektrum, welches durch die QM gesetzt ist, eingeschränkt wird.

Dazu benötige ich keine neue Physik.
Vielleicht darf ich hier versuchen zu erklären helfen...

Toms Argumentation besagt folgendes:
Wenn man eine vollständig deterministische Welt zugrundelegt, dann ergibt sich daraus der Umstand, dass seit dem Urknall bzw. seit es Teilchen gibt diese vollständig durch die bekannten physikalischen Naturgesetze festgelegt sind, "in allem was sie tun", in jeder Bewegung, in jeder Zustandsänderung, einfach in allem.
Und daran ändert sich nicht das Geringste, wenn man makroskopische Vielteilchensysteme wie lebendige Systeme betrachtet, dort wird das Geschehen zwar komplizierter, folgt aber prinzipiell noch denselben Gleichungen, völlig exakt. Nichts geschieht dort, das den grundlegenden Gleichungen der Physik widerspricht, es gibt nicht den geringesten Spielraum für weitere Einschränkungen durch biologische Gesetze, weil alles schon maximal eingeschränkt ist, auch für biolog. Systeme.

Die Fragen, die sich daraus ergeben, lauten:
Wenn das so ist und wir gleichzeitig auch biologische Gesetze und Strukturen offensichtlich ausmachen können, welcher Natur sind dann diese Gesetze?
Sind das dann einfach sozusagen "sekundäre Gesetzmäßigkeiten", die man im Prinzip auf die bekannten phys. Naturgesetze zurückführen kann, die man also eigentlich gar nicht bräuchte, wenn diese Rückführung gelänge?
Und liegt es einfach an unserer Unzulänglichkeit, dass es uns offenbar nicht gelingt das zu tun? Welche Gründe liegen hier genau vor?
Was kann man dazu herausfinden und sagen?

Man kann nun die Grundannahme dieser Argumentation angreifen, aber man kann auch einfach einmal so tun als ob es so wäre und schauen was dabei herauskommt und ob es interessant ist.
Grüße
seeker


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Re: Instabilität - Reduzibilität vs. Irreduzibilität

Beitrag von tomS » 22. Jan 2019, 20:50

ATGC hat geschrieben:
22. Jan 2019, 19:36
Die Ableitungen zur Supraleitung und zu klassischen physikalischen Theorien sind zwar im Rahmen der Physik interessant und relevant, aber in Bezug auf die Frage, ob und inwiefern die Biologie bzw. das Leben auf Physik reduzierbar ist ... ist das dann wohl doch eher von nachgeordneter Relevanz.
Nein, das ist sehr relevant, weil es die Art und Weise aufzeigt, wie die Physik von einer Hierarchiestufe zur nächsten gelangt, und dass dies einigen generellen Prinzipien folgt. Um diese Prinzipien geht es, und diese kann ich nur an einigen Beispielen illustrieren. Insofern ist es nicht richtig, zu meinen, dass die Emergenz von Atomkernen aus der QCD oder die Supraleitung irrelevant wären. Sie beweisen nichts, aber sie zeigen und belegen, wie Physik funktioniert, und nach welchem Prinzip auch weitere emergente Gesetzmäßigkeiten folgen können.

Tatsache ist, dass überall, wo wir (1) zugrundelegen und (2) umsetzen können, alles vollständig konsistent mit einer gewissen Lesart des Reduktionismus im Sinne vonn (1) ist, während die konkrete Art und Weise wie wir zu (2) gelangen, eine gewissen Lesart die Irreduzibilität zeigt. Dazu muss man aber mal ein funktionierendes und vollständig verstandenes Beispiel “gefressen haben”. Deswegen kann ich dir das eben leider nicht anhand der Biologie erklären - wenn ich das könnte, wäre ich erstens Biologe und hätte zweitens das Ticket nach Stockholm schon in der Tasche.
ATGC hat geschrieben:
22. Jan 2019, 19:36
Mir würden zunächst passende Literaturquellen genügen, die ich als Lektüre zu Rate ziehen kann, um mich über den konkreten Beitrag der Physik zur Klärung biologischer Fragen zu informieren.
Sorry, ich habe konkret dazu noch nichts gefunden.

Ich gebe dir mal zwei andere Beispiele:

Soziologie - Das Verhalten von Menschen - die ich hier als Black-Boxes oder evtl. auch intelligente Roboter betrachte - in einem abgeschlossenen System wie einer kleinen Insel, z.B. mit etwas Landwirtschaft:
(1) Die Interaktion zwischen Menschen sowie die Handlungen der Menschen an ihrer Umwelt basieren ausschließlich auf der Physik; insbs. die Interaktionen beruhen auf dem Austausch von Licht, Stoffen, Schallwellen usw. und den dadurch verursachten elektrochemischen Signalen.
(2) Die Wahl des Königs des Inselstaates ist mit den Gesetzen der Physik nicht erklärbar, dennoch (1) folgt jedes Atom bei der Wahl des Königs = beim Heben der Hände zur Abstimmung ausschließlich und exakt den Gesetzen der Physik.

Mathematik -
(1) Jede natürliche Zahl kann in eindeutiger Weise in Primfaktoren zerlegt werden; und umgekehrt folgt aus Primfaktoren immer eindeutig eine natürliche Zahl.
(2) Dennoch können Mathematiker heute die Theoreme für natürliche Zahlen nicht aus den Primzahlen ableiten. U.a. weiß man heute nicht, ob endlich oder unendlich viele Primzahlzwillinge existieren, obwohl eines von beiden sicher der Fall sein muss, und (1) obwohl die Antwort trivialerweise in der Struktur der Primzahlen kodiert ist.

Du siehst an diesen Beispielen, dass (1) vollständig reduzibel ist, obwohl dies bzgl. des Verständnisses bzw. der höherwertigen Gesetze im Sinne von (2) nichts beiträgt.

Im Falle der Physik können wir (1) vernünftigerweise voraussetzen sowie bei (2) prüfen, wie wir wir gegangen können. Irgendwo werden wir wohl stecken bleiben, weil wir nicht intelligent genug sind, um zu verstehen, wie wir von den Gesetzen der Hierarchiestufe N zu N+1 gelangen, selbst wenn wir N - sowie evtl. auch N+1 - vollständig verstehen. An der Art und Weise, wie wir scheitern, können wir versuchen abzuleiten, warum wir scheitern.
Gruß
Tom

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Re: Instabilität - Reduzibilität vs. Irreduzibilität

Beitrag von tomS » 22. Jan 2019, 20:52

Danke an seeker - auch für die Zusammenfassung meiner Intention
Gruß
Tom

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Re: Instabilität - Reduzibilität vs. Irreduzibilität

Beitrag von Job » 23. Jan 2019, 19:23

Habe ein für mich interessantes Interview mit einem Biophysiker zu dem Thema gefunden.

Vielleicht auch für Euch von Interesse.

https://www.youtube.com/watch?v=N6BMPnA0uqM


Viele Grüße
Job
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Re: Instabilität - Reduzibilität vs. Irreduzibilität

Beitrag von Skeltek » 24. Jan 2019, 02:19

Das Video geht Anfangs in die Richtung, welche ich angedeutet hatte.
Ohne jetzt den interessanten Diskurs zwischen seeker und tomS unterbrechen zu wollen das fogende nochmal als Zwischeneinschub:

Es geht letzten Endes um die Strukturbildung entlang eines Gefälles zwischen einer Quelle und einer Senke von Energie, Impuls und Entropie.
Wir können die Bildung von Strukturen zwischen den beiden möglicherweise voraussagen, wenn wir gewisse Annahmen über die Quelle und Senke annehmen. Die Fluktuationen, welche von außerhalb des Systems in dieses eindringen, sind maßgeblich am Zufall beteiligt (butterfly Effekt).
Letztlich waren eben gerade Differentiale entlang von Raumachsen dafür verantwortlich, dass es Anfangs überhaupt Fuktuationen gab, welche später zur Bildung von Strukturen im Universum führen konnten. Diese Fluktuationen verliefen aber mindestens entlang der Raumachsen, als Differentiale auf den Raumachsen (zwischen Vergangenheits- und Zukunftslichtkegel).

Diese lassen sich nicht erfassen. Hier müssen wir Annahmen über die Systemgrenzen machen, wieviel Energie/s usw ins System von Außen eindringt und wieviel wieder hinaus geht. Es ist physikalisch einfach nicht machbar, in den Bereich der unbestimmten 'Gleichzeitigkeit' hineinzusehen.
Man kann sich helfen, ein Teilareal isoliert betrachten und den Stern als vorgegebene Quelle betrachten, während eine große Kugeloberfläche drumherum als homogene Senke postuliert wird.
Trotzdem kann man unmöglich alle Parameter und Startkonditionen des Sterns erfassen, selbst wenn man alle seine Teilchen bis zum Urknall zurückverfolgen könnte -> Selbst im Urknall, wird der Bereich zwischen Vergangenheits- und Zukunftslichkegel (entlang welcher die Differentiale der Fluktuationen verlaufen) niemals Null. Entsprechend hätte man bereits damals nicht alle Parameter determinieren können um die künftige Entwicklung vorauszusehen.
Das System hatte also bereits damals einen nicht quantifizierbaren bzw nicht gleichartig gequantelten reelwertigen Anteil, welcher heute noch latent im System verborgen ist. Somit sehe ich für eine sichere Vorausberechnung, welches Phänomen sich unter vielen potentiellen Phänomenen als emergent durchsetzen wird, schwarz. Man kann eben den genauen Zustand eines Teilsystems nicht erfassen, da man die zunkünftigen reelwertigen Einflussfaktoren an den Systemgrenzen zu keinem Zeitpunkt ermitteln kann. Egal zu welchem Zeitpunkt man das System betrachtet, ist bereits vorher ein nicht gequantelt auftretender Einfluß in das System eingedrungen (Man kann nur vollständig Meßbares erfassen).

Ich würde darauf tippen, dass sowohl Tom als auch Seeker Recht haben.
Unter Kenntniss aller Parameter könnte man den Verlauf des Systems sicherlich vorausbestimmen (da aber nicht alle Werte gequantelt vorkommen und die meisten mehrdimensional sind, wäre wohl Hypercomputing notwendig, was aber physikalisch nicht realisierbar ist).
Da man unmöglich die nicht gequantelt vorkommenden Anteile akkurat bestimmen kann und diese eher reelen Funktionen für jeden Raumpunkt entsprechen statt fester Werte, ist es wohl unmöglich die Entwicklung mit absoluter Sicherheit vorauszusagen.
Irgendwo muss man bei der Erfassung der Anfangsparameter einen Cut durchführen. Vermutlich macht man den Cut kurz nach dem Urknall und nimmt für die Systemgrenzen feste Bedingungen an. Egal wo man den Cut aber durchführt (in der unmittebaren Vergangenheit oder nah beim Urknall), wird man das künftige Verhalten der Systemgrenzen (also was so alles aus der unbestimmten Zukunft ins System schwappt) als unbestätigbare Annahmen/Voraussagen in die Rechnung einfließen lassen müssen. Mit dem nicht meßbaren Anteil wird man auch leben müssen und hoffen, dass dieser keinen Einfluss auf die Entwicklung des Systems hat.

Und ich denke es ist eine Unterscheidung wichtig, was potentiell emergieren kann und was letzten Endes tatsächlich emergiert.
Unter der Annahme, dass Tom mit der Reduktion auf Physik recht hat, jedoch die Berechnung einer Prognose (in welchen Zustand das System zufällig kippt und welche Strukturen emergieren) sich als unmöglich herausstellt... dann steht immer noch die Frage im Raum, ob man grundsätzlich aus simplifizierten Anfangsbedingungen (es lässt sich nur der gequantelte und quantifizierbare Anteil des Systems determinieren) die Menge aller potentiell emergierbaren Strukturen/Systeme kategorisieren oder bestimmen kann.

Sprich: Selbst wenn man nicht vorherbestimmen oder erklären kann was sich aus einem Makrosystem für Mikrosysteme bilden, kann man dann trotzdem allgemeine Aussagen über Funktion/Effekt der Teilsysteme treffen?
Wenn ich beispielsweise bei der Evolution nicht voraussagen könnte, welche Spezies ausstirbt und welche am Leben bleibt, könnte ich doch trotzdem sagen, dass (egal wie es läuft) es weniger große Spezies als kleine geben wird, dass der Anteil der Fleischfressen kleiner sein wird als der Anteil der Pflanzenfresser, daß die Nahrungskette eher von kleinen zu großen Tieren geht, daß der Entropieumsatz pro Jahr Schwankungen unterworfen sein wird usw.
Vermutlich könnte man sogar mit fortgeschritteneren Methoden beweisen, dass sich zwangsläufig eine Form von Leben bilden muss, da sonst die inhomogene Verteilung unterschiedlicher reaktiver Materialien auf dem Planeten nicht weiter auf ein höherentropisches Niveaus zulaufen kann.
Tiere stellen ja mehr oder weniger einen Vektor da, der an einer Stelle Stoff aufnimmt und dann von bewährten Verhaltensregeln getrieben diesen Stoff woanders mit z.B. Wasser oder Zucker kombiniert. Tiere sind sozusagen ein 'Shortcut' um räumlich getrennte Materialkonzentrationen bzw potentielle Energiequellen einander nahe zu bringen oder zu kombinieren.

Um zu zeigen, was emergente Strukturen innerhalb eines Systems machen werden, ist also nicht zwangsläufig das Wissen erforderlich, welche Strukturen nun tatsächlich emergieren werden. Hier werden Funktion/Zweck der emergierenden Strukturen von vorn herein vom 'übergeordneten' System vorausbestimmt.

Wenn also der bottom-up Ansatz nach vorheriger Reduktion auf Physik scheitert, bleibt uns immer noch der Top-down Ansatz. Vielleicht verbirgt sich hier ja eine wirklich relevante zukünftige und vergangene Philosophie... man kann ein System grob als Einheit auffassen ohne genau wissen zu müssen, wie sich seine Einzelkomponenten verhalten um das wahrscheinlichste Ziel zu realisieren. Bisher haben wir es ähnlich aber auf einer vöig anderen Basis gemacht: Statt aus den irrsinnig vielen Teilchen und Einzelkomponenten eine vorausgeschätzte Wahrscheinlichkeit für das Verhalten des Gesamtsystems zu ziehen, haben wir es uns einfach gemacht und viele gleichartige Gesamtsysteme in ihrem Verhalten im Nachhinein beobachtet, um die Wahrscheinlichkeit ihres Verhaltens stochastisch zu bestimmen. Die wird aber ein böses Erwachen geben, wenn man merkt, dass die relevantesten und wichtigsten Systeme im Universum und auf unserem Planeten einmalige Mechanismen sind (nach unten hin ist ehh alles gleichartig/ähnlich/homogen geclustert, interessant für uns ist das System jedoch als Gesamtes zu betrachten bzw die makroskopischsten Aspekte zu betrachten, welche das Verhalten der Subsysteme langfristig steuern).
Die Reduktion auf Physik ist notwendig, falls man bestimmen will, in welche Richtung das System 'kippt'. (akkurat, aber sehr schwer/unmöglich)
Der Top-Down Ansatz bestimmt jedoch, welche Strukturen grundsätzlich zum Emergieren zur Auswahl stehen (einfach, aber nur grobes Raten möglich).
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Re: Instabilität - Reduzibilität vs. Irreduzibilität

Beitrag von seeker » 24. Jan 2019, 08:47

@Job: Danke!

@Skeltek: Ich lese das und mache mir Gedanken dazu, möchte das aber im Moment von meiner Seite unkommentiert lassen, um den Faden aufrecht zu erhalten.

@Tom:
Ich möchte dich bitten, deinen Faden nun weiterzuverfolgen und die Dinge darzustellen, die du offenbar noch im Kopf hast, damit das hier gelingen kann:
tomS hat geschrieben:
22. Jan 2019, 19:24
ich möchte auch einmal etwas konzentriert zu Ende diskutieren und von den Ergebnissen her bewerten.
... denn ich hoffe du bemerkst, dass ich -und nicht nur ich- mit den Hufen scharre.
Es sind noch viele andere Dinge, Aspekte zu betrachten, wir sollen nun voranschreiten.
Auch ich bin dabei daran interessiert, was du aus deinem gedanklichen Ansatz heraus noch zeigen kannst, weil ich erwarte, dass das wenigstens zum Teil mindestens gelten wird.
Grüße
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Re: Instabilität - Reduzibilität vs. Irreduzibilität - Komplexität

Beitrag von Job » 24. Jan 2019, 09:07

Habe noch zwei Videos, die auch keine Lösungen anbieten, aber einige Aspekte m.E. sehr plastisch hervorheben.


https://www.youtube.com/watch?v=16W7c0mb-rE

https://www.youtube.com/watch?v=QOCaacO8wus



Viele Grüße
Job
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Re: Instabilität - Reduzibilität vs. Irreduzibilität - Komplexität

Beitrag von ATGC » 24. Jan 2019, 17:21

Hallo Job,
Habe ein für mich interessantes Interview mit einem Biophysiker zu dem Thema gefunden.
Ja, das Interview ist in der Tat sehr interessant. Danke für das Verlinken. Insbesondere zwei Aspekte sind für mich sehr aufschlussreich gewesen:

1. Der Umstand, dass der Informationsbegriff keine Anwendung findet, um Komplexität zu begreifen, da er nicht eindeutig definiert werden kann, um mit ihm im Sinne eines Erkenntnisgewinns zu operieren.

2. Die Erkenntnis, dass die fundamentalen physikalischen Gesetzmäßigkeiten keinen Zugang zum Verständnis von Komplexität eröffnen, sondern stattdessen auf der Ebene der Komplexität mit eigenen Zugängen und Gesetzmäßigkeiten operiert werden muss, um zu einem Verständnis von Komplexität zu gelangen.

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Re: Instabilität - Reduzibilität vs. Irreduzibilität - Komplexität

Beitrag von ATGC » 24. Jan 2019, 17:33

Hallo Tom,
Sorry, ich habe konkret dazu noch nichts gefunden.
Du musst Dich dafür nicht entschuldigen, aber der negative Befund ist auch aussagekräftig genug, um feststellen zu können, dass die Atome eines lebenden Systems mit ihrem Verhalten zwar strikt innerhalb des determinierten Rahmens bleiben, der durch die QM abgesteckt und aufgespannt ist, aber dennoch das System als solches diesen Rahmen auf eine Weise einengt, dass sich geordnete Prozesse vollziehen und nicht ungeordnete.

Um ein Beispiel aufzugreifen:
Die Wahl des Königs des Inselstaates ist mit den Gesetzen der Physik nicht erklärbar, dennoch (1) folgt jedes Atom bei der Wahl des Königs = beim Heben der Hände zur Abstimmung ausschließlich und exakt den Gesetzen der Physik.
Es wäre ebenfalls im Rahmen der Physik erlaubt, wenn sich infolge der Muskelanspannung beim Armheben das Fleisch vom Knochen löst und nur die Muskelmasse sich nach oben bewegt, während die Skelettanteile des Armes nach wie vor unten hängen bleiben. Rein physikalisch gesehen liegt hier kein Verstoß gegen die gültigen Gesetze vor, wenn es sich so verhalten sollte wie beschrieben. Dennoch passiert so etwas niemals, weil das System des lebendigen Organismus so etwas effizient verhindert. Wir haben hier also eine einschränkende Wirkung des Systems auf den Freiheitsspielraum der Möglichkeiten, wie sich ein bestimmtes Atom in einem Organismus verhalten kann.

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Re: Instabilität - Reduzibilität vs. Irreduzibilität - Komplexität

Beitrag von ATGC » 24. Jan 2019, 17:37

Hallo seeker,
Nichts geschieht dort, das den grundlegenden Gleichungen der Physik widerspricht, es gibt nicht den geringesten Spielraum für weitere Einschränkungen durch biologische Gesetze, weil alles schon maximal eingeschränkt ist, auch für biolog. Systeme.
Nein. Es geht nicht um "widersprechen", sondern um Einschränkung des Möglichkeitsspielraums durch Rückkopplungen durch das System. Die Atome in einem Organismus können sich nicht beliebig innerhalb des Rahmens verhalten, der durch die QM gesetzt ist, sondern sind infolge ihres Verbundes innerhalb eines größeren Systems noch weiter eingeschränkt als sie es wären, wenn sie sich nicht innerhalb dieses Systemverbunds befänden.

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Re: Instabilität - Reduzibilität vs. Irreduzibilität - Komplexität

Beitrag von tomS » 24. Jan 2019, 17:39

ATGC hat geschrieben:
24. Jan 2019, 17:33
Es wäre ebenfalls im Rahmen der Physik erlaubt, wenn sich infolge der Muskelanspannung beim Armheben das Fleisch vom Knochen löst und nur die Muskelmasse sich nach oben bewegt, während die Skelettanteile des Armes nach wie vor unten hängen bleiben. Rein physikalisch gesehen liegt hier kein Verstoß gegen die gültigen Gesetze vor ...
aber natürlich widerspricht dies eklatant den physikalischen Gesetzen.
ATGC hat geschrieben:
24. Jan 2019, 17:33
... weil das System des lebendigen Organismus so etwas effizient verhindert.
nein, weil auf molekularer Ebene Bindungskräfte wirken.
Gruß
Tom

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Re: Instabilität - Reduzibilität vs. Irreduzibilität - Komplexität

Beitrag von ATGC » 24. Jan 2019, 17:54

Hallo Tom,
nein, weil auf molekularer Ebene Bindungskräfte wirken.
... die sich warum so angeordnet haben, dass sich die Atome der Muskeln und die Atome der Knochen zu einem funktionierenden Arm zusammenfügen?

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Re: Instabilität - Reduzibilität vs. Irreduzibilität - Komplexität

Beitrag von seeker » 24. Jan 2019, 19:57

Leute, können wir das nicht einmal einfach zurückstellen und wenigstens annehmen bzw. so tun, als sei es genau so, wie Tom herleitet?
Es gibt wirklich gute Gründe das so anzunehmen:

Wenn die Bewegung/Entwicklung jedes einzelnen Teilchens, aus dem ein Ganzes besteht, durch die sog. fundamentalen Naturgesetze stets vollständig und exakt festgelegt ist und das Ganze am Ende aus nichts anderem als diesen Teilchen besteht und es nicht anderes gibt, dann muss auch das Ganze genauso festgelegt sein (kurz: wenn es kein echtes Rauschen gibt). Und dann müssen auch alle "höheren Gesetze" wenigstens im Prinzip aus den fundamentalen herleitbar sein.
Das ist möglich, dass es so ist, das muss man mindestens zugeben. Und man sollte sich bemühen, diesen Argumentationsstrang erst einmal wenigstens halbwegs zu verstehen und ihm dann wenigstens ganz kurz folgen, so widerstrebend sich das auch vielleicht anfühlen könnte. Und dann kann man einfach einmal dieser Geschichte bis zum Ende zuhören und die Probleme und Alternativen, die man möglicherweise sieht, später besprechen.

Ich möchte jetzt erst einmal hören, was dann du Tom aus deiner Position (1) zu deinem (2) ausführen möchtest.

Alles andere halte ich im Moment zurück - so viel Mühe mich das auch kostet. Und glaubt mir, ich habe noch genügend Pulver, ich bin noch nicht einmal richtig warm geworden... :)
Aber ich halte es zurück, weil ich jetzt Tom's Faden erst einmal vollständig sehen will. Ewig warten will ich aber auch nicht...
Grüße
seeker


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Re: Instabilität - Reduzibilität vs. Irreduzibilität - Komplexität

Beitrag von tomS » 24. Jan 2019, 22:52

Ich habe noch anderes zu tun, ihr müsst nicht warten.
Gruß
Tom

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Re: Instabilität - Reduzibilität vs. Irreduzibilität - Komplexität

Beitrag von Skeltek » 24. Jan 2019, 23:09

Ich lese lieber bei euch mit, das ist weitaus interessanter. Hab ja genug Zeit zum Warten bis es weitergeht; hab mehr als genug anderweitig zu tun.
Meine gelegentlichen Einschübe tun mir leid - betrachtet die nur als 'read only' Nebenkommentar ohne sie in den Diskussionsfaden einzubinden.
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Re: Instabilität - Reduzibilität vs. Irreduzibilität - Komplexität

Beitrag von ATGC » 25. Jan 2019, 05:56

Ich warte gern. :)

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