Biology Reference
In-Depth Information
Haken ein System zwischen belebter und unbelebter Materie,
in dem sich das Prinzip der Synergetik realisiert, d.h. das
spontane Auftreten von makroskopischen Ordnungszuständen
offener Systeme, deren mikroskopische Elemente sich selbst in
bestimmten Bewegungsmustern organisieren.
Auch in der anorganischen Chemie treten bei bestimmten
kritischen Konzentrationen von Substanzen räumliche, zeitliche
oder raum-zeitliche Muster auf. Bei der Zhabotinski-Reaktion
handelt es sich um ein offenes System fern des thermischen
Gleichgewichts, das bei bestimmten kritischen Konzentrations-
mengen spontan bestimmte makroskopische Wellenmuster
zeigt und damit die Symmetrie der zunächst homogenen
Mischung bricht. Nach dem Superpositionsprinzip müßten
sich die einzelnen Ringwellen ungestört durchdringen und
überlagern. Tatsächlich pulsieren die einzelnen Ringwellen-
zentren aber in separierten Zonen und scheinen sich gegenseitig
zu verdrängen. Die Einschränkung des Superpositionsprinzips
bzw. die Nicht-Linearität komplexer Systemdynamik wird
hier unmittelbar anschaulich.
Die Entstehung von Ordnung in der Materie ist also keines-
wegs unwahrscheinlich und zufällig, sondern findet unter be-
stimmten Nebenbedingungen gesetzmäßig statt. Man spricht
von dissipativer Selbstorganisation der Materie fern des
thermischen Gleichgewichts bei offenen (,dissipativen') Sy-
stemen, die in Stoff- und Energieaustausch mit ihrer Umwelt
stehen. Es gibt aber auch konservative Selbstorganisation der
Materie bei abgeschlossenen Systemen im oder nahe dem
thermischen Gleichgewicht. Ein Beispiel liefert das Spin-
Modell eines Ferromagneten, den man sich als komplexes
System aus vielen kleinen Elementarmagneten (Dipolen) vor-
stellen kann. Bei hohen Temperaturen zeigen die Elementar-
magneten in beliebiger Richtung. Dabei heben sich ihre ma-
gnetischen Momente auf. In diesem Sinn liegt ein homogenes
Muster vor, in dem keine Richtung ausgezeichnet ist. Makro-
skopisch wird daher keine Magnetisierung beobachtet. Wird
aber eine kritische Temperaturgrenze unterschritten, richten
sich die Elementarmagneten in eine Richtung aus. Dieser Pha-
