Instabilität - Reduzibilität vs. Irreduzibilität - Komplexität

[seeker]

Ich halte diese vorsichtige Formulierung für unangebracht, denn sie vermischt zwei Probleme:

Sie unterscheidet sich aber kaum von deiner eigenen Formulierung...
Und die Popperschen Einschränkungen werden halt oft übersehen, deshalb werde ich nicht müde sie immer wieder herauszustellen.

Wie oben gesagt ist das nicht das relevante Problem, bzw. es ist kein spezifisches Problem in unserem Kontext sondern ein universelles Problem der Naturwissenschaften.

Wie oben gesagt ist das nicht das relevante Problem, bzw. es ist kein spezifisches Problem in unserem Kontext sondern ein universelles Problem der Naturwissenschaften. Natürlich kannst du ständig hinzufügen, dass die Welt möglicherweise von Zauberern gelenkt wird und wir das nicht sicher ausschließen können.

Du sagst also salopp: "Weil das eh immer so ist, ist es egal."
Ich denke da übersiehst du etwas: Es geht nicht nur darum, dass das gegeben ist, sondern auch darum, wie stark das jeweils wirkt.
Bei gewöhnlichen Systemen kannst du wenigstens noch die Aussage "ähnliche Bedingungen führen zu ähnlichen Resultaten" treffen, bei genügend komplexen Systemen nicht mehr, das wird hier wichtig.
An der Stelle gibt es Unterschiede, die man berücksichtigen muss.

Und genau dieses führt in das praktische Problem des Verstehens - unter den oben getroffenen Annahmen - die prinzipielle Limitierung des Bewusstseins / Verstandes ein. Egal was wir alles praktisch am Verstehen nicht verstehen, selbst wenn die Reduzibilität zutrifft und wir ansonsten alles verstehen ... es bleibt ein Kern, den wir prinzipiell nicht verstehen können.

Ja. Das praktische Problem besteht unabhängig vom prinzipiellen Problem.

Offenbar gerade nicht, weil „reduktives Verständnis" - wie ich oben gezeigt habe - mindestens die prinzipielle Limitierung aufweist, sich selbst nicht verstehen zu können.

Gilt das auch für eine Vielzahl von Gehirnen? Können 7 Mrd Gehirne prinzipiell wenigstens ein Gehirn verstehen?

Z.B. können wir - unter den o.g. Voraussetzungen - sicher sagen, dass ein Proton sich nicht selbst verstehen kann. Und das liegt nicht daran, dass es kein Bewusstsein hätte, oder kein Gehirn, oder nicht genügend komplex wäre.
...
- dass dann - einfach aufgrund der Tatsache, dass ein Algorithmus vorliegt - wir sicher wissen, dass dieser sich nicht vollumfänglich selbst verstehen kann.

Ein interessanter Ansatz. Wie ist es mit vielen Protonen? (siehe meine obige Frage)

Die Verortbarkeit ist doch nur ein Scheinproblem, die Physik kennt zig derartige Beispiele, die wir perfekt verstehen.

Zum Beispiel ist die Tatsache, ob ein Material ein Supraleiter sein kann, und wenn ja, ob gerade tatsächlich der supraleitenden Zustand vorliegt, nicht „verortbar“. Dieses Phänomen kann an keiner Stelle im Material lokalisiert werden sondern ist eine emergente Eigenschaft.

Tatsächlich? Sie alleine ist sicher nicht das Problem, aber in Kombination mit anderen Eigenschaften solcher Emergenzen wird das relevant, z.B. die Sensitivität ist hier zu nennen.

Zum Beispiel ist die Tatsache, ob ein Material ein Supraleiter sein kann, und wenn ja, ob gerade tatsächlich der supraleitenden Zustand vorliegt, nicht „verortbar“. Dieses Phänomen kann an keiner Stelle im Material lokalisiert werden sondern ist eine emergente Eigenschaft.

Du verwendest hier denselben Begriff "Emergenz" für Systeme, die wesentlich verschieden sind.
Du weißt schon, dass ein Unterschied zwischen den "Emergenzen" bei "Supraleitfähigkeit", "Druck", "Temperatur", usw. und den "Emergenzen" bei organisch-komplexen Systemen besteht? Worin besteht er?

irgendwie wird immer wieder bezweiflt, dass man das physikalisch-reduzibel in den Griff bekommt, obwohl man zig Beispiele kennt, wo das prima funktioniert, und obwohl man keine stichhaltigen Argumente benennen kann, warum dies prinzipiell nicht funktionieren sollte; irgendwie wird immer prinzipielle Komplexität mit rein praktischer Kompliziertheit verwechselt oder in einen Topf geworfen; irgendwie werden immer Scheinprobleme diskutiert, die den Blick auf das eigentliche Problem vernebeln.

Da bin ich nicht sicher, siehe meine Frage nach den Unterschieden oben.

Zu den Systemgrenzen:

Warum ist das unmöglich? Wie definierst du objektiv-vernünftig?

Es ist natürlich praktisch kompliziert, aber der naturwissenschaftlichen Methode prinzipiell zugänglich. Ich stelle unterschiedliche Hypothesen bzgl. der Systemgrenzen, der Zeitskala usw. auf, und prüfe, wie gut diese Modelle funktionieren. Das stellt keine prinzipielle Grenze der Erkenntnis dar.

Wenn die Systeme offen und sensitiv sind, empfindlich auf Instabilitäten reagieren, sich sogar selbsttätig an den Rand des instabilen Bereichs immer wieder hinsteuern, dann funktioniert dieser Zugang prinzipiell nur noch viel eingeschränkter. Bei gewöhnlichen Systemen kannst du oft immer noch mit Recht sagen, dass sich das isolierte System so ähnlich wie das nicht-isolierte verhalten wird, bei den genannten komplexen Systemen geht das nicht mehr. Das ist eine prinzipielle Einschränkung: Du kannst bei gewöhnlichen, einfachen Systemen objektiv-vernünftige Systemgrenzen leicht finden, weil du den Rest getrost vernachlässigen darfst, du also leicht vereinfachen kannst, bei offenen komplexen Systemen geht das aber nur noch eingeschränkt.

[tomS]

Ich halte diese vorsichtige Formulierung für unangebracht, denn sie vermischt zwei Probleme ...

Sie unterscheidet sich aber kaum von deiner eigenen Formulierung ...

Sie unterscheidet sich jedoch essentiell von meiner Formulierung; wie gewöhnlich legst du mehr Wert auf die Praxis,ich dagegen auf das Prinzipielle.

Du sagst also salopp: "Weil das eh immer so ist, ist es egal."

Nein.

Ich sage, wenn es immer so ist, dann lass‘ es uns einmal klarstellen, durch eine Annahme eine Lösungsmöglichkeit aufzeigen und dann fokussiert diese Annahme, deren spezifische Aspekte sowie die Schlussfolgerungen diskutieren.

Ich denke da übersiehst du etwas: Es geht nicht nur darum, dass das gegeben ist, sondern auch darum, wie stark das jeweils wirkt.
Bei gewöhnlichen Systemen kannst du wenigstens noch die Aussage "ähnliche Bedingungen führen zu ähnlichen Resultaten" treffen, bei genügend komplexen Systemen nicht mehr, das wird hier wichtig.
An der Stelle gibt es Unterschiede, die man berücksichtigen muss.

Das ist zunächst mal eine Behauptung.

Zumindest im Falle der Algorithmen ist das nicht zutreffend. Die Mathematik kennt im wesentlichen drei bis vier Klassen der Berechenbarkeit, mehr nicht. Meine Schlussfolgerung gelten z.B. gleichermaßen für „Game of Life“, Arithmetik, beliebige neuronale Netze sowie beliebige physikalische, diskretisierte Systeme.

Gilt das auch für eine Vielzahl von Gehirnen? Können 7 Mrd Gehirne prinzipiell wenigstens ein Gehirn verstehen?

Spontan würde ich sagen „nein“, da die Größe des Systems keinen Einfluss auf die die Mächtigkeit einer Klasse von Algorithmen hat.

Ein interessanter Ansatz. Wie ist es mit vielen Protonen? (siehe meine obige Frage)

siehe mein obige Antwort

Sie alleine ist sicher nicht das Problem, aber in Kombination mit anderen Eigenschaften solcher Emergenzen wird das relevant, z.B. die Sensitivität ist hier zu nennen.

kann ich so nicht nachvollziehen

Du verwendest hier denselben Begriff "Emergenz" für Systeme, die wesentlich verschieden sind.
Du weißt schon, dass ein Unterschied zwischen den "Emergenzen" bei "Supraleitfähigkeit", "Druck", "Temperatur", usw. und den "Emergenzen" bei organisch-komplexen Systemen besteht?

erklär‘s mir bitte

Zu den Systemgrenzen:

Wenn die Systeme offen und sensitiv sind, empfindlich auf Instabilitäten reagieren, sich sogar selbsttätig an den Rand des instabilen Bereichs immer wieder hinsteuern, dann funktioniert dieser Zugang prinzipiell nur noch viel eingeschränkter. Bei gewöhnlichen Systemen kannst du oft immer noch mit Recht sagen, dass sich das isolierte System so ähnlich wie das nicht-isolierte verhalten wird, bei den genannten komplexen Systemen geht das nicht mehr. Das ist eine prinzipielle Einschränkung ...

Das trifft doch nicht zu.

Es geht nicht um Unterschiede im Verhalten sondern um Unterschiede in der Modellierung. Ich sehe nicht, wieso komplexere / kompliziertere Systeme prinzipiell anders zu modellieren wären. Beispiele für offene Systeme sind z.B. Wetter und Klima; das einzige Problem scheint hier Systemgröße und Rechenpower zu sein.


Grundsätzlich: Jedes physikalische System wird - wenn wir es auf den Computer setzen - zu einem diskreten Algorithmus. Damit haben beliebige derartige Systeme immer die selbe algorithmische Komplexitätsklasse und sind daher prinzipiell immer “gleich schwierig”.

Ein prinzipielles Problem wäre erst dann gegeben, wenn dies prinzipiell nicht funktioniert. Das kann aber nicht der Fall sein, weil alle physikalischen System durch im wesentlichen zwei verschiedene mathematischen Strukturen beschrieben werden - partielle, gekoppelte Differentialgleichungssysteme, quantenmechanische Systeme. D.h. wenn ich den 1-dim. harmonischen Oszillator so modellieren kann, dann kann ich das auch mit Nukleonen, Elefanten sowie der Fußballmannschaft des 1. FCN - einschließlich ihrer neuronalen Zustände tun - wenn auch mit mehr praktischem Aufwand.

Ich kann in der gesamten Diskussion bisher kein einziges Argument erkennen, warum prinzipielle Probleme bestehen sollten. Es geht immer nur um Quantität, Kompliziertheit, Verhalten ... Es scheint so eine Art Glaubenssatz zu sein, dass komplexe Systeme und deren Verhalten prinzipiell nicht in dieser Weise reduzibel bzw. modellierbar sind. Die Argumente sind jedoch - bisher - nicht stichhaltig, sie betreffen lediglich die praktische Umsetzung.

Conclusio: wenn für einen bestimmten Begriff der Emergenz und für insgs. bekannten Naturgesetzen folgende Systeme die Irreduzibilität behauptet wird, dann muss dafür ein qualitativ neues Merkmal ins Spiel kommen. Ich habe Qualia und insbs. Selbst-Verständnis vorgeschlagen (ich könnte mir noch Systeme ausdenken, in deren Definition berechenbare jedoch nicht primitiv-rekursive Funktionen wie die Ackermannfunktion eingehen, aber mir fehlt die Phantasie ...)

[ATGC]

Hier stand mal etwas anderes.

[ATGC]

Hier stand mal etwas anderes.

[tomS]

Ich meinte einen Algorithmus, (Computer)Programm, Turingmaschine, oder - was dies formalisiert - eine berechenbare Funktion. Diese Konzepte sind verwandt, teilweise äquivalent.

Damit wirst Du dem was ein Lebewesen ist, nicht gerecht. Ein Lebewesen ist keine Summe von Rechenschritten, die gemäß einer feststehenden Vorschrift auszuführen sind, um ein Problem zu lösen, welches vorab gestellt ist.

Es geht nicht darum, dass ein Lebewesen selbst dieser Algorithmus ist, sondern dass alle im Lebewesen vorhandenen mikroskopischen Objekte (im wesentlichen Atomkerne und Elektronen) sowie deren Wechselwirkung physikalisch modelliert werden können (mittels Quantenmechanik). D.h. dass ein zur mikroskopischen Ebene isomorpher Algorithmus existiert.

Stimmst du dem zu?

Wenn nein, welche mikroskopische Eigenschaft oder welcher mikroskopische Prozess wäre nicht derartig modellierbar?

Das heißt, wenn Du nicht auf der Ebene des Phänotyps argumentierst, sondern nur bei einem Teilaspekt des Phänotyps bleibst (meinetwegen der stofflichen Ausstattung oder der DNA o.ä.), dann wirst Du mit Deinen Modellierungsversuchen zum Zweck der Berechenbarkeit ebenfalls nur einen Teilaspekt abbilden können und nicht das Ganze. Und wie ich schon andeutete, existiert der Phänotyp nicht isoliert, sondern ist stets mit seiner Umwelt vernetzt, die seinerseits einen Anteil bei der Ausprägung des Phänotyps hat. Auch diesen Umweltaspekt kann man nicht einfach ignorieren, um darstellen zu können, was ein Lebewesen ist.

Die Umwelt wird ebenfalls modelliert.

Nehmen wir an, ich hätte eine vollständige und treue mikroskopische Modellierung eines oder mehrerer Lebewesen sowie eines genügend großen Ausschnitts der Umgebung.

Welcher Aspekt des Phänotyps fehlt in diesem Modell bzw. geht nicht aus diesem Modell hervor?

Wenn die Ontogenese vollständig auf physikalischen Gesetzen basiert, die für sich betrachtet mathematisch formulierbar sind, dann ist auch die Ontogenese selbst prinzipiell mathematisch formulierbar.

Die Ontogenese ist aber nicht einfach eine Summe verschiedener physikalischer Gesetze, die man dann nur noch mathematisch miteinander kombinieren muss, sondern läuft auf einer anderen Organisationsebene ab, die sich infolge der gegebenen Komplexität ergeben hat, ohne dass sie aus den zugrundeliegenden physikalischen Gesetzen ableitbar wäre.

Behauptest du, dass die Gesetze der Ontogenese einer höheren Organisationsebene nicht aus den zugrundeliegenden physikalischen Gesetzen ableitbar sind?

Das wäre zunächst nur eine Behauptung.

Wir kennen in der Physik verschiedene Beispiele, wo dies tatsächlich funktioniert. Wenn es für biologische Systene nicht funktioniert - bei denen es sich auf der mikroskopischen Ebene auch nur um physikalische Systeme handelt - dann musst du beweisen, warum dies nicht funktioniert. Außerdem musst du strikt unterscheiden, ob es prinzipiell = beweisbar unmöglich ist, oder ob es aufgrund der komplizierten Systeme lediglich bisher praktisch nicht möglich war. Letzteres ist offensichtlich zutreffend.

Darüberhinaus geht es mir im Kern auch gar nicht um die Frage, ob Gesetze der höheren Organisationsebene aus den zugrundeliegenden physikalischen Gesetzen ableitbar sind. Es geht mir darum, ob das Gesamtsystem = der Organismus reale Eigenschaften aufweist, die prinzipiell nicht aus dem mikroskopischen Modell ableitbar sind.

Was wären konkrete Eigenschaften, Fähigkeiten oder Verhaltensweisen eines Organismus?

... die konkrete evolutionäre Entwicklung selber (Phylogenese) ist keine aus der Physik ableitbare Naturnotwendigkeit, sondern ebenfalls ein Spiel der Möglichkeiten, die sich zufällig so ergeben haben, aber auch anders hätte verlaufen können, wenn die Zufälle sich anders ergeben hätten.

OK, selbe Frage wie oben: Behauptest du, dass die Gesetze der Phylogenese nicht aus den zugrundeliegenden physikalischen Gesetzen ableitbar sind?

Selbe Anmerkung wie oben: Es geht mir im Kern auch gar nicht um die Frage, ob Gesetze der höheren Organisationsebene aus den zugrundeliegenden physikalischen Gesetzen ableitbar sind. Es geht mir darum, ob das Gesamtsystem = die Biosphäre einschließlich ihrer zeitlichen Entwicklung reale Eigenschaften aufweist, die prinzipiell nicht aus dem mikroskopischen Modell ableitbar sind.

Was wären konkrete Vorgänge in der Biosphäre?

Ich denke, ich habe den Knackpunkt für unser Missverständnis gefunden:

Das System als Ganzes "folgt" zwar den physikalischen Gesetzmäßigkeiten, indem es nicht gegen sie verstoßen kann, aber das System als Ganzes beschränkt sich nicht auf diese "Folgsamkeit", sondern erschließt sich neues Terrain mit weiteren eigenen Gesetzmäßigkeiten, indem es mit anderen Systemen der gleichen Organisationsebene wechselwirkt.

Zustimmung!

[tomS]

Ich verwende Emergenz im wesentlichen im folgenden Sinn - siehe Wikipedia:

Emergenz bezeichnet die Möglichkeit der Herausbildung von neuen Eigenschaften oder Strukturen eines Systems infolge des Zusammenspiels seiner Elemente. Dabei lassen sich die emergenten Eigenschaften des Systems nicht – oder jedenfalls nicht offensichtlich – auf Eigenschaften der Elemente zurückführen, die diese isoliert aufweisen. Emergente Phänomene werden jedoch auch in der Physik, Chemie, Biologie, Mathematik ... beschrieben ... Emergenz ist eine kennzeichnende Eigenschaft von hierarchisch strukturierten Systemen. Solche Systeme haben auf der Makroebene Eigenschaften, die auf der einfacheren Organisationsebene, der Mikroebene, nicht vorhanden sind. Sie entstehen durch Wechselwirkungen zwischen den Elementen auf der Mikroebene ... Die isolierte Betrachtung eines männlichen Wolfes (zum Beispiel unter den Aspekten der Autökologie, Physiologie oder Anatomie) führt zur Erklärung vieler Strukturen, ihrer Funktionen und Verhaltensweisen. Die Bedeutung der Geschlechtsorgane ergibt sich aber erst dann, wenn auch der Zusammenhang zu den Weibchen erkannt wird. Damit werden aber Männchen und Weibchen als Elemente eines übergeordneten Systems, der Fortpflanzungsgemeinschaft, betrachtet ...

Du argumentierst wie folgt:

Die Ontogenese ist aber nicht einfach eine Summe verschiedener physikalischer Gesetze, die man dann nur noch mathematisch miteinander kombinieren muss, sondern läuft auf einer anderen Organisationsebene ab, die sich infolge der gegebenen Komplexität ergeben hat, ohne dass sie aus den zugrundeliegenden physikalischen Gesetzen ableitbar wäre ... Wir haben verschiedene Organisationsebenen, die zwar von unten (physikalische Basis) nach oben auseinander hervorgehen (emergieren), aber horizontal jeweils eigene Gesetze aufweisen, die sich in den darunter liegenden Ebenen nicht finden und sich aus diesen fundamentaleren Gesetzen auch nicht ableiten lassen. Darum stellen Lebewesen eine eigene Klasse von Dingen dar, die sich zwar auch physikalisch verhalten (immerhin sind sie ja auch physikalische Körper mit bestimmten physikalischen Eigenschaften), aber eben nicht ausschließlich ... Das System als Ganzes "folgt" zwar den physikalischen Gesetzmäßigkeiten, indem es nicht gegen sie verstoßen kann, aber das System als Ganzes beschränkt sich nicht auf diese "Folgsamkeit", sondern erschließt sich neues Terrain mit weiteren eigenen Gesetzmäßigkeiten, indem es mit anderen Systemen der gleichen Organisationsebene wechselwirkt.

1) Der erste wesentliche Unterschied ist, dass ich über reale Eigenschaften, Vorgänge und Prozesse spreche, während du von den zugehörigen Gesetzen sprichst. Erstere sind im jeweils betrachteten System zu verorten, während letztere keine Entitäten des Systems sondern unseres Verstandes sind, die wir nutzen, um das System zu charakterisieren. Das trifft auf Gesetze auf allen Ebenen zu. Z.B. führt der reale Vorgang des Betätigen eines Lichschalters zum Schließen des Stromkreises und zu einem realen Stromfluss, verbunden mit einer Erwärmung des durchflossenen Drahtes. Beschrieben wird das ganze mittels des Ohmschen Gesetzes oder mikroskopischer Gesetze zur Beschreibung und Berechnung der elektrischen Leitfähigkeit, des Elektronentransportes, ... Das ist zunächst mal ein Missverständnis, das ich jetzt verstanden habe.

2) Es ist möglich, dass Gesetze auf höheren Ebenen nicht auf Gesetze auf niedrigen Ebenen zurückgeführt werden können. Ich sehe als Physiker zwar keinen Grund, wieso dies prinzipiell so sein sollte, kann es jedoch nicht mit Sicherheit ausschließen. Deine Beispiele laufen nicht auf eine prinzipielle sondern lediglich auf die gegenwärtig praktische Unmöglichkeit hinaus; dem stimme ich natürlich zu. Konkret können wir in der Physik tatsächlich Gesetze auf höheren Ebenen aus denen der fundamentalen Ebene ableiten: s.o. z.B. die BCS-Theorie zur Supraleitung.

3) Nehmen wir an, wir könnten alle fundamentalen Freiheitsgrade (Teilchen wie Atomkerne und Elektronen, Photonen) eines in guter Näherung abgeschlossenen biologischen Systems oder Habitats in eine mathematische Formel packen, die ihre mikroskopische Dynamik hinreichend präzise beschreibt (trivial - Einzeiler). Nehmen wir weiter an, wir könnten einige makroskopischen Gesetzmäßigkeiten der biologischen Organismen auf die mikroskopische Ebene übersetzen (teilweise recht einfach, z.B. für Transportprozesse wie die Nahrungsaufnahme, das Ergebnis der Fortpflanzung = die Vermehrung ...; teilweise kompliziert, z.B. für den Stoffwechsel; teilweise unklar, z.B. für das Sehen - weil für das Erregungsmuster im Gehirn der Übergang zu „Interpretation“ und „Denken“ unklar bleibt). Nehmen wir an, wir könnten beides auf einem Computer zum Ablauf bringen (heute und in nächster Zeit praktisch unmöglich). Jedenfalls könnten wir dann - den geeigneten Computer vorausgesetzt - die Entwicklungen innerhalb des Habitats näherungsweise berechnen, und wir könnten - z.B. durch Mustererkennung - Vorgänge wie Nahrungsaufnahme, Ausscheidung, Paarung, Vermehrung, Mutationen des Phänotyps, ... ermitteln lassen. Wir könnten außerdem durch Beobachtung diverse Gesetzmäßigkeiten erkennen - so wie Biologen dies anhand realer biologischer Systeme schon seit langem tun. Geeignete Computer vorausgesetzt, i) würde die Entwicklung innerhalb des realen Habitats in guter Näherung durch die Entwicklung innerhalb des Computers abgebildet werden; d.h. ii) auch die biologischen Gesetzmäßigkeiten würden mit den aus dem Computermodell abgeleiteten Gesetzmäßigkeiten in guter Näherung übereinstimmen. Für mich wäre das Ergebnis von (ii) ein Maß des Erfolgs von (i). Beachte, dass ich an keiner Stelle voraussetze, dass die makroskopischen aus den mikroskopischen Gesetzmäßigkeiten folgen, sondern lediglich, dass die Beobachtung und Bestätigung der makroskopischen Gesetzmäßigkeiten in beiden Fällen gleichartig funktioniert. Konkret: ich weiß, dass Vermehrung zu mehr Lebewesen führt; ich definiere „Lebewesen“ als berandete und agierende Ansammlung von Kohlenstoffatomen plus weiteren Zutaten; ich bringe dem Computer bei, diese per Mustererkennung zu identifieren; ich betrachte ein reales Habitat und zähle Lebewesen; der Computer zählt die entsprechenden Muster. Ich denke, dies ist ein prinzipiell mathematisch formulierbares Vorhaben.

Damit müssten wir beide zufrieden sein: ich habe in gewisser Weise die realen biologischen Prozesse auf physikalische Prozesse reduziert, ich bin in der Lage, für biologische Prozesse auf physikalischer Ebene eine Erkennungsmethode zu beschreiben, und diese auf ein mathematisches Modell anzuwenden. Du hast insofern recht, als ich dennoch nicht in der Lage war, biologische aus physikalischen Gesetzmäßigkeiten abzuleiten.

OK?

[seeker]

Evtl. reden wir auch aneinander vorbei.
Ich versuche es einmal anders, vielleicht kommen wir dann auf einen Nenner.

Wir haben zunächst Strukturen in der Welt gefunden die wir "Naturgesetze" nennen.
Diese sind -soweit wir wissen und innerhalb der Messgenauigkeit- stabil, d.h. sie gelten immer und überall, unveränderlich.
Was ist nun wesentlich an ihnen?

Wesentlich an ihnen ist, dass sie zusammen mit den Naturkonstanten und den Anfangsbedingungen einschränken, was überhaupt in der Natur geschehen kann bzw. sich entwickeln kann bzw. konnte: Ohne Naturgesetze könnte schlichtweg alles geschehen.

Dabei ist es so - VWI hin oder her- dass wegen der QM mit ihrem zumindest "Froschperspektive-Quantenzufall" zu jedem Zeitpunkt geschichtlich gesehen für jeden realen Beobachter sowohl in Richtung Zukunft als auch in Richtung Vergangenheit zwar einiges fixiert erscheint, aber nicht alles, d.h. die Naturgesetze plus Naturkonstanten plus Anfangsbedingungen legen für ihn, aus seiner Perspektive nicht jedes Detail exakt fest, es besteht Freiraum, wie es sich sonst noch für ihn bis zur Gegenwart oder in die Zukunft hätte entwickeln können bzw. entwickeln wird.
Auch falls die VWI verwirklicht wäre, was wir nicht wissen, hilft sie hier nicht heraus, weil sie mir nicht erklären kann, warum gerade ich gerade meine Historie wahrnehme und meine Zukunft wahrnehmen werde und keine andere, sie kann mir nur erklären, warum das so ist, dass ich aus meiner Perpektive u.a. auch für-mich-scheinbar-objektiven Zufall feststelle, aber sie kann diesen Zufall IN meiner Perspektive auch nicht auflösen.

In diesem Freiraum des perspektivgebundenen Froschperspektive-QM-Zufalls, der nicht berechenbar ist, also auch hier nicht algorithmisch erfasst werden kann, können nun aus der sensitiven dynamischen Bewegung komplexer prozesshafter Systeme heraus, Geschehnisse stattfinden, die diesen Zufall einerseits verstärken, 'aufblasen', die aber gleichzeitig weitere Strukturen bilden, die zusätzliche Einschränkungen darstellen, zusätzlich zu den bekannten Naturgesetzen - und zwar hier zunächst nicht für das gesamte Universum, sondern zunächst nur für das betreffende System, in dem sie auftreten - und zwar von oben nach unten, aus der Gesamtsystemdynamik heraus abwärtsbedingend. Diese zusätzliche Einschränkung geht mit zusätzlicher Struktur und Dynamik einher bzw. IST dieselbe.
D.h.: Hier handelt es sich sozusagen um etwas, das zunächst nach etwas aussieht, das man "sekundäre Naturgesetzlichkeiten" nennen könnte.
Wenn dabei aber manche Strukturen in ganz verschiedenen Systemen auftreten können und da auch ähnliche Systeme sich prinzipiell überall im Universum bilden können, haben sie dennoch auch einen universellen Fundamentalcharakter: die Natur macht das offenbar überall und immer so, sie lässt offenbar überall und immer ganz bestimmte Muster in solchen komplexen Systemen auftauchen.

Typisch für diese Strukturen ist allerdings, dass sie auch 'andersartig' als die gewöhnlichen NG ausschauen können.
Außerdem treten sie offenbar nur in Systemen auf, die bestimmte Eigenschaften teilen, diese sind hier nachzulesen:

https://de.wikipedia.org/wiki/Komplexes ... enschaften

Das betrifft natürliche komplexe Systeme.

Andererseits gibt es aber auch sicher künstliche komplexe Systeme, die dieselben Eigenschaften zeigen: Man kann solche Systeme auch in einem Computer erzeugen, der voll digital arbeitet.
Wie ist das möglich?
Ich denke, wenn man genau hinschaut, dann muss wenigstens ein guter Teil der erscheinenden komplexen Eigenschaften voll-kausal sein.
Ein kleiner aber dann wahrscheinlich nicht vernachlässigbarer Teil könnte das aber auch nicht sein, denn ein realer Computer hat u.a. eine begrenzte Rechengenauigkeit, d.h. er macht Rundungsfehler.
Wie relevant das ist, übersehe ich im Moment noch nicht, aber es sollte wenigstens erwähnt werden.

Auf jeden Fall lässt sich daraus schließen, dass mindestens ein großer Teil realer komlexer Systeme prinzipiell in einem Computeralgorithmus abgebildet werden könnte. Allerdings muss man auch sehen, dass es sich hier nicht um analytische Berechnungen handelt, denn solche existieren für nichtlineare Systeme nicht. In der Regel handelt es sich stattdessen um Iterationen.
D.h.: Trotz prinzipieller Berechenbarkeit ist die zeitliche Entwicklung auch solcher Systeme i.d.R. nicht vorhersehbar.

Bei der Modellbildung kommt noch eine weitere Schwierigkeit hinzu:
Es reicht nicht aus, den richtigen Algorithmus zu finden, man muss auch noch den richtigen Input, also die richtigen Anfangsbedingungen und Systemgrenzen finden bzw. festlegen.
Das ist in Perfektion bei offenen komplexen Systemen wo man die Systemgrenzen nicht exakt definieren bzw. verorten kann und ohne die Kenntnis des exakten Quantenzustands des VWI-Universums, der uns prinzipiell nicht bekannt sein kann, unmöglich. Und im Gegensatz zu linearen bzw. einfachen Systemen, bei denen das wegen ihrer Nicht-Sensitivität i.d.R. nur einen kleinen, vernachlässigbaren Fehler verursacht, ist dieser Fehler bei den sensitiven komplexen Systemen keinesfalls vernachlässigbar.
Deshalb wird sich ein simuliertes komplexes System immer nicht-vernachlässigbar anders entwickeln als das Original in der Natur, das es abbilden soll. Deshalb ist mindestens von uns kein komplexes natürliches System in Perfektion in einem Computer abbildbar - und zwar prinzipiell nicht.

Das heißt insgesamt:
Unter der Voraussetzung, dass die VWI wahr ist und auch alle gewöhnlichen Grundannahmen stimmen, sind komplexe Systeme in einem 'VWI-Multiversum-Phasenraum' prinzipiell vollständig reduktiv abbildbar - aber prinzipiell nicht von uns.
Ohne die VWI-Voraussetzung, also mit echtem QM-Zufall, sind sie es prinzipiell überhaupt nicht.

Sicher ist das noch verbesserungswürdig und ausbaufähig, gerade in der Formulierung, aber ist das in der ungefähren Richtung akzeptabel, befriedigend?

[tomS]

Das folgende trifft so nicht ganz zu, ist hier jedoch irrelevant:

Auch falls die VWI verwirklicht wäre, hilft sie hier nicht heraus, weil sie mir nicht erklären kann, warum gerade ich gerade meine Historie wahrnehme und meine Zukunft wahrnehmen werde und keine andere, sie kann mir nur erklären, warum das so ist, dass ich aus meiner Perpektive u.a. auch für-mich-scheinbar-objektiven Zufall feststelle, aber sie kann diesen Zufall IN meiner Perspektive auch nicht auflösen.

Einzig der letzte Satz ist zu kommentieren: die VWI löst den Zufall alleine IN der Froschperspektive nicht auf, aber das muss sie auch nicht; sie löst ihn auf zweierlei Weise: i) in der Vogelperspektive, ii) in der Froschperspektive bei gleichzeitigem Wissen um die Existenz der Vogelperspektive. Die VWI einerseits zu verstehen, sie jedoch in Teilen zu ignorieren und sich dann zu beklagen, dass sie damit nicht das gewünschte leistet, ist irrational.

In diesem Freiraum des perspektivgebundenen Froschperspektive-QM-Zufalls, der nicht berechenbar ist, also auch hier nicht algorithmisch erfasst werden kann, ..

dito - das ist irrational

Deshalb wird sich ein simuliertes komplexes System immer nicht-vernachlässigbar anders entwickeln als das Original in der Natur, das es abbilden soll. Deshalb ist mindestens von uns kein komplexes natürliches System in Perfektion in einem Computer abbildbar - und zwar prinzipiell nicht.

Wenn es sich um ein nicht-lineares und kontinuierliches System handelt, dann ist es von niemandem mittels eines Computers abbildbar. Wenn es sich dagegen um ein diskretes System handelt, ist es abbildbar.

Die Diskussion um den Computer führt aber ggf. in die Irre: im Kern haben wir nicht die Modellierung auf dem Computer diskutiert, sondern das Wesen der Naturgesetze. Da sehe ich inzwischen klarer - s.o.

Unter der Voraussetzung, dass die VWI wahr ist und auch alle gewöhnlichen Grundannahmen stimmen, sind komplexe Systeme in einem 'VWI-Multiversum-Phasenraum' prinzipiell vollständig reduktiv abbildbar - aber prinzipiell nicht von uns.

Was - wie wir oben gesehen haben - noch wenig über die Beziehung zwischen den Gesetzen aussagt.

Ohne die VWI-Voraussetzung, also mit echtem QM-Zufall, sind sie es prinzipiell überhaupt nicht.

Ja, was aber nicht am Zufall liegt.

Man kann die Axiome der QM im Umfeld einer Messung in etwa wie folgt formulieren: „bei Vorliegen einer Messung ist ... anzuwenden“. Das Problem ist nicht das ..., sondern die Tatsache, dass „Messung“ undefiniert bleibt und deswegen die Bedingung für die Anwendung von ... nicht formalisierbar ist. Letztlich gibt es zwei Antworten auf die Frage, was denn eine Messung im Kontext der QM ist:
VWI: „eine gewöhnliche Wechselwirkung“
alle anderen: „na, halt eine Messung“

Sicher ist das noch verbesserungswürdig und ausbaufähig, gerade in der Formulierung, aber ist das in der ungefähren Richtung akzeptabel, befriedigend?

Ja, sehr. Nur die oben angesprochenen offenen Punkte bleiben offen ;-)

[seeker]

Ja, sehr. Nur die oben angesprochenen offenen Punkte bleiben offen

Das freut mich! Wir kommen voran...

Einzig der letzte Satz ist zu kommentieren: die VWI löst den Zufall alleine IN der Froschperspektive nicht auf, aber das muss sie auch nicht; sie löst ihn auf zweierlei Weise: i) in der Vogelperspektive, ii) in der Froschperspektive bei gleichzeitigem Wissen um die Existenz der Vogelperspektive. Die VWI einerseits zu verstehen, sie jedoch in Teilen zu ignorieren und sich dann zu beklagen, dass sie damit nicht das gewünschte leistet, ist irrational.

Ich beklage mich nicht, ich ignoriere auch nicht. Ich stelle nur fest, dass wenn man einzelne historische Linien in den Verzweigungen der VWI heraugreift, dass es dann in diesen Linien wie Zufall aussieht und auch so wirksam ist.
Die VWI erklärt mir warum das so ist. Der Punkt ist: Die VWI bevorzugt keine Verzweigung, sie erklärt im Gegenteil, dass überhaupt kein objektiver Grund/Mechanismus existiert, der einen Zweig über das Maß der QM-Wahrscheinlichkeitsaussagen bevorzugen könnte, also ist so eine Bevorzugung auch prinzipiell nicht berechenbar, weil es da nichts zu berechnen gibt. Sie erklärt, dass jede bevorzugte Wahl einer Verzweigungsline im VWI-Multiversum willkürlich bzw. grundlos bzw. ursachenlos bzw. zufällig erfolgen muss.

Der einzelne Beobachter bevorzugt in dem was er beobachten kann und was für ihn und in seiner Umwelt wirksam ist aber immer seinen Zweig, in dem er sich befindet bzw. seine eigene Gesamtverzweigung seit dem Urknall, so weit er in der Lage ist seine eigene Geschichte oder die Geschichte von beobachtbaren Systemen in seiner Umgebung zurückzuverfolgen oder in der Zukunft weiterzuverfolgen, er kann gar nicht anders. Daraus ergibt sich in jedem einzelnen Verweigungsweg ein wirksamer Quasi-Zufall, der in der reinen Beobachtung oder Reaktion darauf ununterscheidbar von echtem Zufall ist, weder für ihn, noch für irgendwelche komplexen Systeme in seiner Umgebung.

Ich will dabei eigentlich auch gar nicht um Worte bzw. die beste Formulierung streiten, wichtig ist der Freiraum, der dadurch geschaffen wird.

Wesentlich an komplexen Systemen ist dieser Freiraum:
Komplexe Systeme brauchen notwendig -um überhaupt als komplex verstanden werden zu können- ein Grundrauschen, etwas Zufälliges, auf dem sie sozusagen neue Ordnung aufbauen können. Wäre die Welt komplett, also auch auf jeder Ebene linear-kausal (und die Grundformulierung der Naturgesetze haben diese Natur), dann gäbe es so etwas nicht.

Deshalb nur haben wir uns darauf gestürzt, um zu bewerten, wecher Art dieser Zufall ist. Es gibt dafür nämlich grundsätzlich verschiede Möglichkeiten:

a) scheinbarer Zufall, in unüberschaubar komplizierten Systemen, ganz besonders in offenen Systemen, wo wir nicht in der Lage sind jedes Einzelteil des Systems genau zu verfolgen, wo es also nur auf unserem Unwissen basiert, dass wir an der Stelle nur Rauschen sehen
b) quasi-Zufall, der notwendig auf unser Froschperspektive basiert, die immer geschichtlicher Natur ist
c) echter Zufall, Wirkung ohne Ursache, der darauf basiert, dass Vorgänge in der Natur offen gelassen werden, nicht festgelegt sind

Ob c) existiert ist dabei strittig, aber es muss als grundsätzliche Option mindestens erwähnt werden.
Und der Pragmatiker wird mit seinen pragmatischen Fragestellungen schon mit a) zufrieden sein, den Rest kann er übergehen.

Wenn es sich um ein nicht-lineares und kontinuierliches System handelt, dann ist es von niemandem mittels eines Computers abbildbar. Wenn es sich dagegen um ein diskretes System handelt, ist es abbildbar.

Danke! Das ist ein ganz wesentlicher weiterer Punkt, den ich fast schon wieder vergessen hätte:
Um ein sensitives, nicht-lineares, echt-kontinuierliches, analoges System in einer Von-Neumann-Maschine exakt abzubilden, müsste diese Maschine unendlich genau rechnen können, irrationale Zahlen, die das abzubildende System exakt repräsentieren sollen, müssten mit allen Nachkommastellen erfasst werden. Da deren aber unendlich viele vorliegen, müsste der diskrete Speicher der Maschine unendlich groß sein - und dann würde sie für einen einzigen Rechenschritt unendlich lange brauchen. Also müsste die Maschine auch noch unendlich schnell rechnen können, wahrscheinlich sogar überabzählbar-unendlich schnell. An der Stelle würde ich dann behaupen, dass es hier zu abstrus wird und wir einsehen müssen, dass das Konzept "Von-Neumann-Maschine" hier nichts mehr taugt: Wir lernen daraus nichts, außer, dass es so nicht geht.

Ohne die VWI-Voraussetzung, also mit echtem QM-Zufall, sind sie es prinzipiell überhaupt nicht.

Ja, was aber nicht am Zufall liegt.

Nicht nur am Zufall, aber auch am Zufall: Selbst wenn die Natur komplett diskret wäre, es aber echten Zufall gäbe, wären komplexe Systeme prinzipiell nicht vollständig reduktiv abbildbar.

Die Diskussion um den Computer führt aber ggf. in die Irre: im Kern haben wir nicht die Modellierung auf dem Computer diskutiert, sondern das Wesen der Naturgesetze. Da sehe ich inzwischen klarer - s.o.

Nun ja, du selbst hast dich naturgemäß vor allen Dingen darauf und auf die algorithmische Abbildung konzentriert. Es gibt andere Aspekte, die ebenso interessant sein können, die Komplexität im Computer ist eines davon.

Mich treibt im Moment noch eine andere Frage um:
In diesen komplexen oder chaotischen nicht-liearen Systemen emergieren offenbar zweierlei Muster:

a) stabile linear beschreibbare Muster
b) instabile und nicht-lineare Muster

Wenn wir hier nun von solchen Systemen lernen können, dass "aus der Bewegung heraus" und z.T. aufbauend auf schlichtem chaotischen Rauschen auch Muster nach a) hervortreten können, wäre es dann nicht denkbar, dass die Muster, die wir "Naturgesetze" nennen auch auf diesem Weg in die Existenz gekommen sind? Gibt es möglicherweise ganz einfache, nichlinear-rückgekoppelte Grundstrukturen, aus denen unsere NG 'aus der Bewegung heraus' emergieren könnten?
Den Punkt a) finde ich deshalb besonders bemerkenswert. Erstens, ist es überraschend, dass diese in einem nicht-liearen System überhaupt auftreten können und zweitens weil diese stabilen oder in der Näherung als stabil annehmbaren Muster in einer Weise korrekt formal erfasst werden können, die mit ihrem Entstehungsgrund und ihrem Wesen nicht das Geringste zu tun hat.

Einfachstes Beispiel:
Logistische Gleichung, Feigenbaumdiagramm, wenn sich das System im Zusand vor der ersten Bifurkation befindet, dort strebt es sehr schnell einem völlig stabilen Wert zu, der in einer völlig profanen linearen Gleichung oder als Konstante völlig korrekt ausgedrückt werden könnte, der aber mit dem wirklichen Geschehen nichts zu tun hat, der das wirkliche Geschehen völlig verkennt.

[ATGC]

Hier stand mal etwas anderes.

[ATGC]

Hier stand mal etwas anderes.

[Skeltek]

@ATGC: Danke für die schöne ausführliche Formulierung. Denke das Wort 'Algorithmus' ist hier tatsächlich irgendwie unzutreffend. Aber geht man richtig in der Annahme, dass die Bausteine sequentiell ausgewertet werden sobald die Genese irgendeiner Struktur anhand des Erbguts einsetzt? Letztlich geht es doch teils um das hintereinander geschehen von Ereignissen in einer bestimmten Reihenfolge?

@seeker, tomS: Der Fluß des Themas ist ganz interessant und ich lese feissig und still mit. Nur eine Anmerkung zu seekers Ausspruch:
Weshalb seeker1 und seeker2 bei der VWI 'ihren Zufall' jeweils nicht erklären können oder Informationen untereinander austauschen... ich sehe hier keinen Unterschied dazu, dass seeker1 und tomS1 keine Informationen in ihren Bewusstseinen austauschen können.
Die 'seeker's sind dimensional getrennt, seeker1 und tomS1 jeweils räumlich. Bei letzterem fragt man sich ja auch nicht, wieso man nicht jemand anderes ist oder als ein anderer geboren wurde.
Aber das nur als Zwischeneinschub... das geht denke ich zu sehr off-topic von mir.

[ATGC]

Hier stand mal etwas anderes.

[tomS]

Die VWI bevorzugt keine Verzweigung, sie erklärt im Gegenteil, dass überhaupt kein objektiver Grund/Mechanismus existiert, der einen Zweig über das Maß der QM-Wahrscheinlichkeitsaussagen bevorzugen könnte, also ist so eine Bevorzugung auch prinzipiell nicht berechenbar, weil es da nichts zu berechnen gibt. Sie erklärt, dass jede bevorzugte Wahl einer Verzweigungsline im VWI-Multiversum willkürlich bzw. grundlos bzw. ursachenlos bzw. zufällig erfolgen muss.

Verstehe ich so nicht.

Der einzelne Beobachter bevorzugt in dem was er beobachten kann und was für ihn und in seiner Umwelt wirksam ist aber immer seinen Zweig, in dem er sich befindet bzw. seine eigene Gesamtverzweigung seit dem Urknall, so weit er in der Lage ist seine eigene Geschichte oder die Geschichte von beobachtbaren Systemen in seiner Umgebung zurückzuverfolgen oder in der Zukunft weiterzuverfolgen, er kann gar nicht anders. Daraus ergibt sich in jedem einzelnen Verweigungsweg ein wirksamer Quasi-Zufall, der in der reinen Beobachtung oder Reaktion darauf ununterscheidbar von echtem Zufall ist, weder für ihn, noch für irgendwelche komplexen Systeme in seiner Umgebung.

Richtig.

Komplexe Systeme brauchen notwendig -um überhaupt als komplex verstanden werden zu können- ein Grundrauschen, etwas Zufälliges, auf dem sie sozusagen neue Ordnung aufbauen können. Wäre die Welt komplett, also auch auf jeder Ebene linear-kausal (und die Grundformulierung der Naturgesetze haben diese Natur), dann gäbe es so etwas nicht.

Das ist eine Vermutung deinerseits, und sie ist wahrscheinlich falsch.

In der klassischen Mechanik resultiert das Verhalten komplexer Systeme aus Nichtlinearitäten / Rückkopplungen und / oder Zufall.

In der Quantenmechanik existiert dies alles - ohne den Messprozess - sicher nicht. Trotzdem folgt die Dynamik klassischer Systeme als Näherung aus quantenmechanischen Systemen, die zunächst linear und deterministisch sind. Der mathematische Formalismus ist verwickelt, jedoch gut verstanden. Fakt ist jedenfalls, dass ein auf fundamentaler Ebene lineares System auf höherer Ebene nichtlinearen Gesetzen zu folgen scheint. Dabei kommen diese nicht neu hinzu, sondern können aus den zugrundeliegenden linearen Gesetzen abgeleitet werden.

D.h. die linearen Gesetze sind diejenigen, denen letztlich alleine die kausale Verursachung zugeschrieben werden kann, während den effiktiven Gesetze auf höherer Ebene keine „echte“ kausale Verursachung zugeschrieben wird; dies erscheint so, wenn man ignoriert oder nicht weiß, wie sie entstehen. Kennt man jedoch den mathematischen Mechanismus, so haben sie letztlich nur beschreibenden Charakter.

An der Stelle würde ich dann behaupen, dass es hier zu abstrus wird und wir einsehen müssen, dass das Konzept "Von-Neumann-Maschine" hier nichts mehr taugt: Wir lernen daraus nichts, außer, dass es so nicht geht.

Das ist nicht das, worauf ich hinauswollte, und daher ist die Schlussfolgerung explizit falsch.

Du fokussierst zumeist auf praktische Aspekte. Das ist OK, aber du darfst daraus keine prinzipiellen Schlussfolgerungen ableiten.

Im Falle der Algorithmen geht es nicht um die praktische Implementierung sondern um die theoretische Klassifizierung. Deine praktischen Aspekte kommen erst bei der Umsetzung und damit einer Näherung ins Spiel, während die Klassifizierung natürlich am idealisierten System vorgenommen wird.

Bsp. Wetter: dieses ist für uns praktisch nur über kurze Zeiträume vorhersagbar, da die nichtlinearen Differentialgleichungen zu nichtlinearen Verhalten führen, was bei kleinen Abweichungen in den Startbedingungen in exponentiell divergierenden Trajektorien im Phasenraum resultiert. Nur - das tatsächliche Wetter an sich - ohne die Näherung auf dem Computer - weist diese exponentiell divergierenden Trajektorien im Phasenraum gar nicht auf! Ich habe nur ein einziges Wetter, ich kann nicht mehrere Wetter am selben Tag experimentell präparieren und studieren. Das Verhalten des Wetters weist auch ohne Näherung bestimmte intrinsische Eigenschaften der Nichtlinearität auf, die nicht durch eine künstliche Näherung entstehen.

Z.B. haben Poincaré bis hin zu KAM ihre Untersichungen zur Stabilität des Sonensysems nicht auf Basis von Näherungen und Simulationen sondern auf Basis der exakten analytischen Eigenschaften durchgeführt.

... wäre es dann nicht denkbar, dass die Muster, die wir "Naturgesetze" nennen auch auf diesem Weg in die Existenz gekommen sind?

...
Logistische Gleichung, Feigenbaumdiagramm, wenn sich das System im Zusand vor der ersten Bifurkation befindet, dort strebt es sehr schnell einem völlig stabilen Wert zu, der in einer völlig profanen linearen Gleichung oder als Konstante völlig korrekt ausgedrückt werden könnte, der aber mit dem wirklichen Geschehen nichts zu tun hat, der das wirkliche Geschehen völlig verkennt.

Das ist ein wichtiger Punkt, und das ist sicher einer der Gründe für unser fortführendes Missverstehen!

Es gibt hier zwei Arten der Emergenz:
1) Die Emergenz von realen Mustern, Verhalten und Prozessen aus fundamentalen Entitäten
2) Die Emergenz von diesbzgl. Gesetzen

Beides ist voneinander völlig verschieden!!

Im Kern dreht sich unsere Diskussion immer um (1) und (2), was wir - leider - immer wieder miteinander vermischen.

Bei (2) haben wir zwei Situationen
a) wir verstehen die Emergenz: Kernphysik aus QCD, Atom- und Molkülphysik aus QED, Supraleitung, Festkörperphysik und Elastizitätslehre, Optik, ... Chemie, Biochemie, Molekularbiologie
b) wir verstehen die Emergenz nicht: ... Strukturbildung im Organismus, Verhaltensbiologie, Geist / Verstand / Bewusstsein

Fakt ist nun, dass wir in allen Fällen, in denen (a) vorliegt, wir heute sicher sagen können, dass emergente Gesetze ohne zusätzliche Zutat aus den fundamentalen Gesetzen ableitbar sind, und dass es prinzipiell ausreichend ist, die fundamentale Ebene zu betrachten. Salopp gesprochen folgt die Biochemie aus der QED und QCD

In den Fällen, in denen (b) vorliegt, erkenne ich zwei verschiedene Argumentationsmuster:

TomS: 1) Auch wird das reale Verhalten höherer Systeme kausal ausschließlich durch die fundamentalen Entitäten bedingt. 2) Gesetze auf höherer Ebene haben strukturierenden, ordnenden Charakter. Das Vorliegen von (b) besagt nichts über die (1), d.h. unsere Unkenntnis der Emergenz bei (2) führt nicht zu etwas qualitativ Neuem bei (1). Vereinfacht: (1) ist reduzibel, (2) ist praktisch irreduzibel - möglicherweise kann sich das ändern - und es ändert sich in immer mehr Fachbereichen

seeker, ATGC: 1) Das reale Verhalten höherer Systeme wird nicht ausschließlich durch die fundamentalen Entitäten bedingt. 2) Gesetze auf höherer Ebene haben fundamentalen Charakter. Das Vorliegen von (b) d.h. die Emergenz bei (b) spiegelt eine Realität wieder, d.h. das auf etwas qualitativ Neues bei (1). Vereinfacht: (1) ist irreduzibel, (2) ist prinzipiell irreduzibel.

Ich denke, wenn wir das so formulieren, dann sieht man ein, dass wir alle noch gewisse Annahmen bzgl. des Zusammenhangs zwischen (1) und (2) treffen. Damit wird auch klar, warum mit ATGCs Beispiele nicht überzeugen können, da es sich doch ausschließlich um Beispiele für (2) auf der höherwertigen Ebene handelt, die aufgrund von (b) existieren, während meine Beispiele für (1) und (2) immer auf (a) basieren.

Damit ist es letztlich eine Glaubenssache: ich bin bzgl. der Reduzibilität ein Optimist und glaube nicht, dass unsere gegenwärtige Unkenntis bei (2b) etwas fundamentales über (1) aussagt; ihr seid diesbzgl. Pessimisten und denkt, dass (2b) selbst eine gewisse Realität der Natur selbst = bei (1) widerspiegelt. Ich extrapoliere den Erfolg von (2a); ihr extrapoliert dem Misserfolg bei (2b).

OK?

[ATGC]

Hier stand mal etwas anderes.

[tomS]

Beides ist voneinander völlig verschieden!!

Warum? ... sehe ich da keine Verschiedenheit, da Gesetze zunächst nur Beschreibungen von Regelmäßigkeiten sind, die man aus der Beobachtung der Wechselwirkungen ableiten und formulieren kann ... weil es ja im Prinzip zwei Seiten derselben Medaille sind: Das Phänomen auf der einen Seite und die Beschreibung des Phänomens auf der anderen Seite.

Ich lerne, dass wir leider sprachlich völlig aneinander vorbeireden.

Sorry, wenn das jetzt etwas harsch rüberkommt: verstehst du den Unterschied zwischen einem Schweinebraten und dem Rezept für einen Schweinebraten?

Kannst du nachvollziehen, das der tatsächliche Bratvorgang trivialerweise auf atomare Prozesse reduzibel sein kann, obwohl das Rezept nicht aus der Schrödingergleichung hervorgeht?

... meinen wir eigentlich, dass das Verhalten dieses Dings mit neuen Gesetzen beschrieben werden muss, die man auf den untergeordneten Ebenen nicht zur Beschreibung der dort auftretenden Verhaltensweisen in den Wechselwirkungen der sich dort befindenden Dinge benötigt.

OK, das ist sehr konkret, diese Aussage gehe ich - fast - mit; meine Korrektur:

... meinen wir eigentlich, dass das Verhalten dieses Dings mit neuen Gesetzen beschrieben werden kann, die man auf den untergeordneten Ebenen nicht zur Beschreibung der dort auftretenden Verhaltensweisen ... benötigt.

Warum "kann" statt "muss"?

Erstens weil ich aus der Physik zig Beispiele kenne, wo "kann" zutrifft, jedoch nicht "muss". Ich kann sinnvollerweise in der Elektrotechnik das Ohmsche Gesetz verwenden und muss nicht auf das Sommerfeld-Modell zurückrgreifen.

Zweitens weil es darüberhinaus möglich ist,
A) Systeme mit höherwertigen Strukturen rein mikroskopisch zu berechnen, ohne dass dabei die emergenten Strukturen für uns erkennbar werden, sowie
B) anschließend tatsächlich irreduzible Gesetze auf makroskopischer Ebene anzuwenden - lediglich um mittels dieser Gesetze die Strukturen "sichtbar" zu machen.
Die Gesetze auf makroskopischer Ebene beschreiben damit keineswegs die kausale Verursachung - sie sind diesbzgl. verzichtbar - sie dienen lediglich als Hilfsmittel, um makroskopische / emergente Eigenschaften aus dem mikroskopisch modellierten System "herauszufischen."

Bsp. Supraleitung (Suprafluidität, Quantum-Hall-Effekt, ...):
A) man berechnet die Dynamik des Systems mikroskopisch auf Basis der Vielteilchen-Quantenmechanik
B.1) man kennt aus dem Experiment makroskopische Strukturen, z.B. Flussschläuche in Typ-2 Supraleitern in der Shubnikov-Phase - im Gegensatz zu homogenem Verhalten in der Meissner-Phase; man formuliert mathematische Modelle für makroskopische Observablen mittels der mikroskopischen Gesetze, z.B. für Stromdichten
B.2) man wendet diese makroskopischen Observablen auf die Ergebnisse von (A) an, um z.B. die Flusschläuche zu finden

Dies beweist für diesen konkreten Fall, dass die die Entstehung, Dynamik, Eigenschaften der makroskopischen Strukturen vollständig aus den mikroskopische Gesetzen (A) folgen, dass es jedoch (B) braucht, um diese effizient zu erkennen. Insofern ist (B) lediglich ein Hilfsmittel zum Verständnis, enthält jedoch keinerlei Ursache.

Damit wird auch klar, warum mich ATGCs Beispiele nicht überzeugen können, da es sich doch ausschließlich um Beispiele für (2) auf der höherwertigen Ebene handelt, die aufgrund von (b) existieren, während meine Beispiele für (1) und (2) immer auf (a) basieren.

Das ist mir hingegen überhaupt nicht klar. Mein verlinktes Beispiel der Translation als Video läuft auf der molekularen Ebene ab und ist nicht quantenphysikalisch ableitbar.

Warum ist es nicht quantenphysikalisch ableitbar? Nur weil es auf der molekularen Ebene abläuft? Das ist doch kein Argument.

[ATGC]

Hier stand mal etwas anderes.

[seeker]

Ich habe jetzt keine Zeit, später...

Aber vorweg:
Toms Frage sollte klar gestellt werden, damit wir sie sauber bearbeiten können.

Soweit ich das verstehe lautet sie so:

Wie ist es möglich bzw. soll es möglich sein, dass in einer vollständig determinierten Welt, die durch die bekannten grundlegenden linearen Naturgesetze der Physik bereits vollständig festgelegt ist, weitere echte Naturgesetzlichkeiten hervortreten können (z.B. in komplexen Systemen)?
Denn das wäre dann eine Übedeterminierung der Welt und das würde daher keinen Sinn machen.

Auf diese Frage gibt es verschiedene Antworten.

Außerdem ist es hier hilfreich, wenn wir ein komplexes System zum Vergleich zu natürlichen Systemen betrachten, das auf einem realen Computer läuft und ausschließlich mit endlichen Werten der natürlichen Zahlen arbeitet, also sicher vollständig exakt und determiniert abläuft.
Lassen sich hier grundlegende Unterschiede zu einem natürlichen komplexen System ausmachen oder nicht?

Später...

[tomS]

@ ATGC:

Ich habe meinen Beitrag um ein explizites Beispiel ergänzt; bitte nochmal drüber lesen.

Zu deiner Argumentation:

Erstens:

Nein, "muss", denn die Gesetze der niedrigeren Ebenen sind nicht hinreichend, um die Phänomene der oberen Ebenen adäquat zu beschreiben.

Das ist doch ein logischer Zirkelschluss.

Du sagst, ... "dass das Verhalten dieses Dings mit neuen Gesetzen beschrieben werden muss". Meinem Einwand, das "muss" durch ein "kann" zu ersetzen, begegnest du mit ... "[weil] die Gesetze der niedrigeren Ebenen nicht hinreichend [sind], um die Phänomene der oberen Ebenen adäquat zu beschreiben".

Damit sagst du letztlich, dass das Verhalten dieses Dings mit neuen Gesetzen beschrieben werden muss, weil die Gesetze der niedrigeren Ebenen nicht hinreichend sind, um das Verhalten dieses Dings adäquat zu beschreiben.

Wie gesagt, das ist ein Zirkelschluss.

Oder du hast nicht verstanden, was ich sage: natürlich kann es sein, dass die Gesetze der niedrigeren Ebenen nicht hinreichend sind, um die Phänomene der oberen Ebenen adäquat zu beschreiben. Ich behaupte aber etwas ganz anderes, nämlich dass die Gesetze der niedrigeren Ebenen hinreichend sein können, um die Phänomene der oberen Ebenen hervorzubringen. Das ist etwas völlig anderes - siehe dazu das o.g. Beispiel.

Zweitens:

Warum ist es nicht quantenphysikalisch ableitbar?

Weil wir hier u.a. auch mechanische Prozesse am Laufen haben, die sich nicht aus den atomaren oder molekularen Eigenschaften ableiten lassen.

Das ist wieder ein Zirkelschluss.

Du sagst, es sei quantenphysikalisch nicht ableitbar, weil mechanische Prozesse ablaufen, die sich nicht quantenphysikalisch ableiten lassen.

Siehst du diesen Zirkelschluss nicht? Warum sollen denn mechanische Prozesse nicht quantenphysikalisch ableitbar sein?

[ATGC]

Hier stand mal etwas anderes.

[tomS]

Ich habe gerade wenig Zeit und schreibe morgen Vormittag noch mal dazu etwas genauer und ausführlicher.

Freu‘ mich drauf.

Ich habe wirklich den Eindruck, dass unsere Missverständnisse eher auf der Sprache und den Begriffen beruhen, nicht unbedingt auf der Sache.

[tomS]

Ich möchte noch ein paar Erklärungen zum o.g. Beispiel nachschieben:

A) Systeme mit höherwertigen Strukturen rein mikroskopisch zu berechnen, ohne dass dabei die emergenten Strukturen für uns erkennbar werden, sowie
B) anschließend tatsächlich irreduzible Gesetze auf makroskopischer Ebene anzuwenden - lediglich um mittels dieser Gesetze die Strukturen "sichtbar" zu machen.
Die Gesetze auf makroskopischer Ebene beschreiben damit keineswegs die kausale Verursachung - sie sind diesbzgl. verzichtbar - sie dienen lediglich als Hilfsmittel, um makroskopische / emergente Eigenschaften aus dem mikroskopisch modellierten System "herauszufischen."

Bsp. Supraleitung (Suprafluidität, Quantum-Hall-Effekt, ...):
A) man berechnet die Dynamik des Systems mikroskopisch auf Basis der Vielteilchen-Quantenmechanik
B.1) man kennt aus dem Experiment makroskopische Strukturen, z.B. Flussschläuche in Typ-2 Supraleitern in der Shubnikov-Phase - im Gegensatz zu homogenem Verhalten in der Meissner-Phase; man formuliert mathematische Modelle für makroskopische Observablen mittels der mikroskopischen Gesetze, z.B. für Stromdichten
B.2) man wendet diese makroskopischen Observablen auf die Ergebnisse von (A) an, um z.B. die Flusschläuche zu finden.

Dies beweist für diesen konkreten Fall, dass die die Entstehung, Dynamik, Eigenschaften der makroskopischen Strukturen vollständig aus den mikroskopische Gesetzen (A) folgen, dass es jedoch (B) braucht, um diese effizient zu erkennen. Insofern ist (B) lediglich ein Hilfsmittel zum Verständnis, enthält jedoch keinerlei Ursache.

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Superconductivity
https://en.m.wikipedia.org/wiki/London_equations
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Ginzbur ... dau_theory
https://en.m.wikipedia.org/wiki/BCS_theory
https://portal.ifi.unicamp.br/images/fi ... es_BCS.pdf

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Meissner_effect
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Type-II_superconductor
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Abrikosov_vortex

Der Punkt ist, dass sich unser Verständnis historisch von makroskopischen zu mikroskopischen Effekten entwickelt hat. D.h. wir hatten zunächst makroskopische Begriffe (elektrisches Feld, Feldstärke, Ladungsträgerdichte, ...) und kannten makroskopische Phänomene (Supraleitung, kritische Temperatur, kritische Feldstärken, Meißner-Effekt, Eindringtiefe, Kohärenzlänge, Flussschlauch / Vortex, Flux pinning). Die makroskopischen Gesetze (London-Gleichungen, ...) erlauben eine quantitative Beschreibung dieser Phänomene.

Später gelang es Bardeen, Cooper und Schriefer, die mikroskopische, BCS-Theorie zu konstruieren, die quantenmechanische Begriffen verwendet (Elektronen, quantenmechanische Zustände, Cooper pair, ...) aus der sich makroskopische Begriffe bzw. deren Werte und Eigenschaften (Energielücke, kritische Temperatur, spezifische Wärme, Eindringtiefe, Kohärenzlänge, ...) berechnen lassen.

D.h. dass die Dynamik des Systems vollständig durch die fundamentalen, mikroskopischen Gesetze der Quantenmechanik beschrieben wird und dass sämtliche makroskopische Gesetze und Phänomene daraus folgen. Dadurch wird die makroskopische Theorie nicht überflüssig, denn sie enthält die strukturierenden Begriffe, die wir in der mikroskopischen Theirie nicht zur Verfügung haben. Erst dadurch wissen wir, nach was wir in der mikroskopischen Theorie überhaupt suchen sollen. Wir müssen also die makroskopischen Begriffe durch die mikroskopischen ausdrücken, nicht jedoch ersetzen (Energielücke, kritische Temperatur, spezifische Wärme, Eindringtiefe, Kohärenzlänge, ... bleiben als wesentliche Begriffe erhalten).

Insofern ist die Reduzibilität im Sinne von (A) mit der Irreduzibilität von (B) verträglich.

Die Gesetze auf makroskopischer Ebene beschreiben damit keine kausale Verursachung mehr - sie sind diesbzgl. verzichtbar - sie dienen jedoch weiterhin dazu, um makroskopische Eigenschaften am mikroskopisch modellierten System sichtbar zu machen.

Übertragen auf die Biologie: die Dynamik der Zelle folgt ausschließlich quantenmechanischen Gesetzmäßigkeiten; aber um zu sehen, dass da eine Zelle ist, ein Zellkern, eine Zellmembran, ... benötigst du diese Begriffe der Biologie; sie folgen nicht aus der Quantenmechanik. Wenn du die Begriffe jedoch einmal hast, kannst du sie auf quantenmechanische Prozesse zurückzuführen.

[ATGC]

Hier stand mal etwas anderes.

[tomS]

ATGC, ich werde in zwei Schritten bzw. Beiträgen antworten.

Zunächst zum eher philosophischen Teil:

Du vertrittst den Ansatz der Irreduzibilität sehr überzeugt, und du siehst insbs. in der Biologie prinzipielle Probleme für die Reduzibilität. Du beziehst dich u.a. auf Descartes, wenn es um höherwertige und nicht-reduzierbare Entitäten geht (ich gehe davon aus, dass dir der logische Bruch bei Descartes bekannt ist: wenn der Geist wesensverschieden von Materie ist, wie soll er dann auf sie einwirken? wenn er auf die einwirkt, wie soll er dann wesensverschieden sein?) Nun muss man ja nicht gleich die Lösung von Descartes akzeptieren, man kann trotzdem seine grundsätzlichen Bedenken gegen ein rein materialistisches Weltbild teilen.

Wenn das die wesentliche philosophische Position ist, dann wird man Belege für fehlende Reduzibilität als Belege für eine prinzipielle Irreduzibilität ansehen, gewisse Belege für Reduzibilität und damit gegen Irreduzibilität als Ausnahmen, die auf bestimmte Bereich beschränkt sind.

Wenn man die gegenteilige philosophische Position einnimmt - wie ich es als Physiker tue, wohl wissend, dass sie insgs. nicht beweisbar ist, und im Falle des Mind-Body-Problems wahrscheinlich beweisbar unbeweisbar - denn wird man umgekehrt schlussfolgern und fehlende Belege für Reduzibilität als temporäre bzw. praktische Probleme ansehen, jedoch an einer prinzipiellen Reduzibilität der Natur festhalten.

Ich denke, das ist unsere Situation.

Demzufolge kann ich dich mit meinen Beispielen nicht überzeugen, da du genügend Räume bzw. Bereiche siehst, in die ich mit meinen Beispielen nicht vordringen kann - weil ich mich nicht auskenne, weil die Physik noch nicht so weit ist, ... Und ich bin von deinen Beispielen nicht überzeugt, da ich lediglich praktische Probleme sehe, die man zu gegebener Zeit durchaus noch lösen kann.

Ich habe zum Beispiel kein Problem damit, die Extrapolation der Physik auf alle Vorhänge der Natur als Hypothese anzunehmen und so lange daran zu glauben, bis ein Gegenbeispiel gefunden wird. Du hast ein Problem mit dieser unbegrenzten Extrapolation und akzeptierst die erst dann, wenn tatsächlich Beweise vorliegen, dann allerdings immer nur in Einzelfällen, nie unbegrenzt, nicht mal als Hypothese.

Es hilft wahrscheinlich auch nichts, wenn ich dir jetzt sage, dass meine Haltung bzgl. der Extrapolation als Hypothese der Grundhaltung der Physiker entspricht, die von universellen Naturgesetzen ausgehen, und sie dann revidieren, wenn es nötig wird.

Damit könnte ich die Diskussion jetzt beenden - tue ich aber nicht, dazu ist sie zu interessant. Zunächst mal würde mich interessieren, ob ich unsere Sitiin richtig verstanden habe.

Ich werde also später versuchen, in einem zweiten Teil Belege für die Reduzibilität weiterer Bereiche der Biologie anzuführen. Außerdem werde ich versuchen, deine Beispiele für die Irreduzibilität durch Gegenbeispiele zu widerlegen oder Lücken in deiner Beweisführung zu finden, die entweder logischer Natur sind oder die auf mangelnder Kenntnis der Physik beruhen.

[seeker]

Komplexe Systeme brauchen notwendig -um überhaupt als komplex verstanden werden zu können- ein Grundrauschen, etwas Zufälliges, auf dem sie sozusagen neue Ordnung aufbauen können. Wäre die Welt komplett, also auch auf jeder Ebene linear-kausal (und die Grundformulierung der Naturgesetze haben diese Natur), dann gäbe es so etwas nicht.

Das ist eine Vermutung deinerseits, und sie ist wahrscheinlich falsch.

Abwarten.
Dannn fangen wir zunächst bei etwas anderem an, das wesentlich ist, über das wir sicher Einigkeit haben werden und das wir längst hätten betrachten sollen: Die Entropie!

Wir können festhalten, dass natürliche komplexe Systeme immer Prozesse sind und vom Entropiedurchfluss leben:
niederentropischer Input -> komplexes System -> hochentropischer Output
Aus diesem Durchfluss heraus zweigen sie sich sozusagen Ordnung ab, um ihren eigenen Ordnungszustand zu regulieren.
Sie tun das aber nicht in der Weise, dass sie eine höchstmögliche Ordnung anstreben, sie werden nicht zu Kristallen oder dergleichen.
Stattdessen regulieren sie sich selbsttätig an den Rand zwischen Ordnung und Rauschen (Chaos), also gezielt an den Rand zum instabilen Bereich, wodurch ihre Sensitivität herrührt und noch viele weitere essentielle Eigenschaften. Gerade auf diesem instabilen, verrauschten Bereich, der zumindest für das System selbst nicht von einem echten zufälligen Rauschen unterscheidbar ist, bauen sie ihre innere Ordnung auf: Aus Chaos wird Ordnung, die Entropie nimmt ab, aber nicht zu sehr ab.

Soweit einverstanden?

In der klassischen Mechanik resultiert das Verhalten komplexer Systeme aus Nichtlinearitäten / Rückkopplungen und / oder Zufall.

In der Quantenmechanik existiert dies alles - ohne den Messprozess - sicher nicht. Trotzdem folgt die Dynamik klassischer Systeme als Näherung aus quantenmechanischen Systemen, die zunächst linear und deterministisch sind. Der mathematische Formalismus ist verwickelt, jedoch gut verstanden. Fakt ist jedenfalls, dass ein auf fundamentaler Ebene lineares System auf höherer Ebene nichtlinearen Gesetzen zu folgen scheint.

Aha, als Näherung.
Und wie kann man dann das hier sicher sagen (?):

Dabei kommen diese nicht neu hinzu, sondern können aus den zugrundeliegenden linearen Gesetzen abgeleitet werden.

Woher weiß man, dass hier eine Näherung ausreichend ist? Immerhin haben wir hier sensitive Systeme vorliegen.

An der Stelle würde ich dann behaupen, dass es hier zu abstrus wird und wir einsehen müssen, dass das Konzept "Von-Neumann-Maschine" hier nichts mehr taugt: Wir lernen daraus nichts, außer, dass es so nicht geht.

Das ist nicht das, worauf ich hinauswollte, und daher ist die Schlussfolgerung explizit falsch.

Du fokussierst zumeist auf praktische Aspekte. Das ist OK, aber du darfst daraus keine prinzipiellen Schlussfolgerungen ableiten.

Im Falle der Algorithmen geht es nicht um die praktische Implementierung sondern um die theoretische Klassifizierung. Deine praktischen Aspekte kommen erst bei der Umsetzung und damit einer Näherung ins Spiel, während die Klassifizierung natürlich am idealisierten System vorgenommen wird.

Du hast Recht, dass ich anders denke. Das liegt in der Natur der Sache: Ich habe es bei meiner Arbeit mit praktischen Dingen zu tun: vornehmlich Prozessentwicklung. Gerade darin liegt das schöne an so einem Forum: Man kann mit Leuten reden, die anders 'trainiert' sind.
Aber du hast glaube ich Unrecht, mit dem was du eigentlich meinst. Ich denke, es liegt im Kern eher daran, dass ich Theorien oder theoretischen Überlegungen mehr misstraue als du. Das kommt daher, weil ich erfahrungsgemäß weiß, dass all die theoretischen Modelle und Berechnungen, die meine Prozesse abbilden sollen, zwar sehr hilfreich sind, dass sie aber auch nie ganz passen, dass man ihnen nie ganz trauen darf, denn ansonsten kommt man nicht zum Ziel.

Das Verhalten des Wetters weist auch ohne Näherung bestimmte intrinsische Eigenschaften der Nichtlinearität auf, die nicht durch eine künstliche Näherung entstehen.

Das ist ganz sicher wahr. Das heißt aber noch lange nicht, dass das für alle Eigenschaften gilt.

Das ist ein wichtiger Punkt, und das ist sicher einer der Gründe für unser fortführendes Missverstehen!

Es gibt hier zwei Arten der Emergenz:
1) Die Emergenz von realen Mustern, Verhalten und Prozessen aus fundamentalen Entitäten
2) Die Emergenz von diesbzgl. Gesetzen

Beides ist voneinander völlig verschieden!!

Das verstehe ich nicht ganz, bzw. erscheint es mir zweifelhaft, dass man das überhaupt ganz sauber trennen kann ohne dann doch wieder etwas zu vernachlässigen, das nicht vernachlässigt werden darf. Naturgesetze existieren in dem Sinne gar nicht.

Als Naturgesetz wird in der Wissenschaftstheorie eine Regelmäßigkeit von Vorgängen in der Natur bezeichnet. Die Pluralform „Naturgesetze“ bezeichnet darüber hinaus die Gesamtheit dieser Regelmäßigkeiten, einschließlich solcher, die noch nicht entdeckt oder formuliert wurden, unabhängig von ihrer spezifischen Formulierung. Von anderen Gesetzen unterscheiden sich Naturgesetze darin, dass sie nicht von Menschen nach deren Belieben in Kraft oder außer Kraft gesetzt werden können. Eine genaue, einheitliche abschließende Definition des Begriffs existiert derzeit nicht.

https://de.wikipedia.org/wiki/Naturgesetz

Naturgesetze sind für mich zunächt einmal stabile, überall und immer wiederkehrende Muster im Geschehen (also der Dynamik!) der Natur, die von uns so statisch-fix abstrahiert und formalisiert wurden, dass sie als quantitativ mathematische Relationen in Gleichungen ausdrückbar wurden. Also sind Naturgesetze statische, abstrakte, verallgemeinernde Abbilder der von uns erkannten Muster einer dynamsichen Natur aus vielen wiederkehrenden Einzelfällen - und sie sind ein geistiges Produkt.
Wichtig ist mir hier auch, dass durch diese definierte Perspektive schon festgelegt von vorneherein kein Naturgesetz veränderlich/dynamisch sein kann, obwohl es die wirklichen Muster, die in der Natur beobachtbar sind, immer sind: Durch Naturgesetze wird Dynamik statisch abgebildet.
Die zu stellende Frage lautet: Geht das vollständig?

Aber gut, verfolgen wir das einmal:

Bei (2) haben wir zwei Situationen
a) wir verstehen die Emergenz: Kernphysik aus QCD, Atom- und Molkülphysik aus QED, Supraleitung, Festkörperphysik und Elastizitätslehre, Optik, ... Chemie, Biochemie, Molekularbiologie
b) wir verstehen die Emergenz nicht: ... Strukturbildung im Organismus, Verhaltensbiologie, Geist / Verstand / Bewusstsein

Fakt ist nun, dass wir in allen Fällen, in denen (a) vorliegt, wir heute sicher sagen können, dass emergente Gesetze ohne zusätzliche Zutat aus den fundamentalen Gesetzen ableitbar sind, und dass es prinzipiell ausreichend ist, die fundamentale Ebene zu betrachten. Salopp gesprochen folgt die Biochemie aus der QED und QCD

Einverstanden, für alle Fälle, wo a) vorliegt.

In den Fällen, in denen (b) vorliegt, erkenne ich zwei verschiedene Argumentationsmuster:
...

TomS: 1) Auch wird das reale Verhalten höherer Systeme kausal ausschließlich durch die fundamentalen Entitäten bedingt. 2) Gesetze auf höherer Ebene haben strukturierenden, ordnenden Charakter. Das Vorliegen von (b) besagt nichts über die (1), d.h. unsere Unkenntnis der Emergenz bei (2) führt nicht zu etwas qualitativ Neuem bei (1). Vereinfacht: (1) ist reduzibel, (2) ist praktisch irreduzibel - möglicherweise kann sich das ändern - und es ändert sich in immer mehr Fachbereichen

Ich bin da gar nicht weit weg von dir. Es geht hier um Überdeterminiertheit.

Ich weise nur u.a. auf folgende Schwierigkeiten bzw. Unsicherheiten hin:

- selbst wenn es so ist, nützt das gar nichts, wenn man solche Systeme in der Realität sinnvoll beschreiben will

- es ist nicht klar, ob unsere Welt vollständig kausal-exakt nach fundamentalen Gesetzmäßigkeiten, die noch dazu allein im Allerkleinsten zu finden sind, abläuft

- die Welt ist in ihrer konkreten Entwicklung nicht allein durch die NG festgelegt, es braucht zusätzlich noch die Naturkonstanten und Anfangsbedingungen und ein Bewegungsmoment. Durch die prinzipiell unbekannten exakten Anfangsbedingungen (die ja keine Naturgesetze sind) und evtl. auch durch nicht a priori ausschließbare Störungen 'von außen' wird ein Freiraum aufgespannt, das zu einem Rauschen führt, aus dem komplexe Systeme aus der Bewegung heraus neue inhärente gesetzliche Muster gewinnen können, die die Wikipedia-Definition von "Naturgesetz" erfüllen. Im Grunde kann man das so sehen, dass aus den Anfangsbedingungen erkennbare Muster gewonnen werden.

- natürliche komplexe Systeme können so sensitiv sein, dass man für eine korrekte Beschreibung als Systemgrenzen mindestens das gesamte beobachtbare, wenn nicht das ganze Universum festlegen müsste, das ist uns nicht möglich bzw. führt uns nicht weiter. Das ist zunächst eher eine praktische Grenze, die aber für uns fundamental ist, denn was wir nicht exakt definieren können, können wir auch nicht exakt beschreiben und auch nicht vollständig auf etwas anderes reduzieren. Und sie setzt die Existenz "Universum als fixes Ganzes voraus", falls das so nicht existiert oder nicht vollständig definierbar ist, ist das sogar eine prinzipielle Grenze.

- eine mathematische Durchführung dieses Programms der Reduktion ist bei echt-komplexen Systemen ebenso unmöglich, schon deshalb weil irrationale Zahlen unendlich viele Nachkommastellen haben, es ist dabei notorisch unklar, ob diese Idealisierung die Natur korrekt abbildet.

Das heißt für mich insgesamt:
Dein ganzer Gedankenaufbau ist mir zu unsicher, du musst mir zu viele Annahmen treffen, um klare, sichere Aussagen gewinnen zu können.
Deshalb konzentriere ich mich ab dem Punkt lieber auf das, was man praktisch-empirisch-konkret feststellen kann.

Damit ist es letztlich eine Glaubenssache: ich bin bzgl. der Reduzibilität ein Optimist und glaube nicht, dass unsere gegenwärtige Unkenntis bei (2b) etwas fundamentales über (1) aussagt; ihr seid diesbzgl. Pessimisten und denkt, dass (2b) selbst eine gewisse Realität der Natur selbst = bei (1) widerspiegelt. Ich extrapoliere den Erfolg von (2a); ihr extrapoliert dem Misserfolg bei (2b).

So wärst du aus meiner Sicht sogar ein ein tollkühner Optimist, es besteht aus meiner Sicht überhaupt keine Hoffnung, dass das in deinem Sinne jemals vollständig gelingen könnte. Auf der Beschreibungsebene ist es prinzipiell unmöglich.

Zur Wiederholung:

Ich denke, die Frage aus Perspektive der Physik lautet:

Wie ist es möglich bzw. soll es möglich sein, dass in einer vollständig determinierten Welt, die durch die bekannten grundlegenden linearen Naturgesetze der Physik bereits vollständig festgelegt ist, weitere echte Naturgesetzlichkeiten hervortreten können (z.B. in komplexen Systemen)?
Denn das wäre dann eine Übedeterminierung der Welt und das würde daher keinen Sinn machen.

Auf diese Frage gibt es verschiedene Antworten:

a) es ist nicht möglich
b) die Welt ist nicht vollständig determiniert
c) die 'weiteren NG' kommen letztlich aus den Anfangsbedingungen plus dem Bewegungsmoment, aus denen sie sozusagen explizit werden, als naturgesetzlicher Ausdruck der Anfangsbedingungen


Außerdem ist es hier hilfreich, wenn wir ein komplexes System zum Vergleich zu natürlichen Systemen betrachten, das auf einem realen Computer läuft und ausschließlich mit endlichen Werten der natürlichen Zahlen arbeitet, also sicher vollständig exakt und determiniert abläuft.
Lassen sich hier grundlegende Unterschiede zu einem natürlichen komplexen System ausmachen oder nicht?
Auf diesem Weg ließe sich u.a. evtl. ein besserer Einblick in die Optionen b) und c) gewinnen.