Vorwort

Das Vorwort gibt einen Überblick über die Fragestellungen, die im Buch behandelt werden. Es wird um komplexe Strukturen und Wechselwirkungen in dynamischen Systemen gehen. Wir werden in Biochemie, Evolution, Kolloidchemie und -physik, in Astronomie, Kosmologie, Quantenphysik und Philosophie hineinschauen. Zugleich ist das Buch eine erste qualitative Heranführung an die Grundzüge der Nicht-Gleichgewichts-Thermodynamik.

Kapitel 1: Der Zufall nimmt seinen Lauf

Der Autor schildert zahlreiche Zufälle, die seinen Weg in die Wissenschaft, in die Grundlagenforschung öffnen, in einem kleinen Unternehmen, das er schon sehr früh als Geschäftsführer und Gesellschafter verantwortet. Diese Zufälle führen ihn in immer tiefer in wissenschaftlich zuvor stiefmütterlich behandelte Gebiete. Dort warten überraschende Phänomene auf ihre Entdeckung.

Kapitel 2: Der Zufall ist überall

Anhand von zahlreichen Beispielen aus der neueren Zeit (Corona-Pandemie), der wissenschaftlichen Forschung, der Technologie, der Wirtschaft, der Geschichte und der Politik kann man erkennen: Es sind die sogenannten essenziellen Zufälle, die den Lauf der Geschichte bestimmen, und das in allen Aspekten des Lebens und der Natur, v. a. der Evolution. Wir beschäftigen uns auch mit bisher von anderen Autoren aus Physik und Philosophie vorgelegten Erklärungen über die Ursachen des Zufalls. Davon abgegrenzt wird der essenzielle Zufall.

Kapitel 3: Kreativität ist Zufall im Gehirn

Der Autor entdeckt unerwartete (und nach damals allgemein akzeptierter wissenschaftlicher Meinung nicht mögliche) Strukturen und dynamische Phänomene in Dispersionen, deren Ursache im Dunkeln liegt. Die Auflösung des Rätsels gelingt in einer tranceartigen Situation: spezielle dissipative, dynamische Strukturen sind entstanden. Vielen anderen (und berühmteren) Menschen sind grundsätzliche Erkenntnisse, Entdeckungen und Erfindungen unter ähnlichen Umständen gelungen. Das Phänomen der Improvisation, vor allem bekannt aus der Jazzmusik, ist damit vergleichbar. Neueste wissenschaftliche Untersuchungen zeigen, dass dabei das Gehirn in einem traumähnlichen Zustand ist. Es sind Zufallsgeneratoren im Gehirn zu vermuten.

Kapitel 4: „Gleichgewicht ist gut, Nicht-Gleichgewicht ist schlecht“ – stimmt das?

Die bisher weit verbreiteten Vorstellungen von Gleichgewicht werden diskutiert, auch der Begriff Fließgleichgewicht. Auf leicht verständliche Weise wird die Entropie erklärt und wieso trotz des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik („stetiger Anstieg der Entropie im Universum“) komplexe Strukturen entstehen können. Damit lernen wir die Grundzüge der Nicht-Gleichgewichts-Thermodynamik kennen. Wir verstehen, dass alles um uns herum und wir selbst erfreulicherweise Nicht-Gleichgewichts-Systeme mit dissipativen Strukturen sind. Sonst wäre auch Mayonnaise nicht steif. „Gleichgewicht bedeutet für Organismen Tod und Verfall.“ (Ludwig von Bertalanffy, Begründer des Begriffes Fließgleichgewicht)

Kapitel 5: Fast an der Wissenschaft verzweifelt

Erstaunlicherweise ist die Nicht-Gleichgewichts-Thermodynamik an Universitäten und im Studium kaum präsent, geschweige denn sonst in der Gesellschaft. Dies obwohl die Begründung für den Nobelpreis 1978 an Ilya Prigogine klar darlegt, wie wichtig diese Theorie für das grundlegende Verständnis unserer Welt ist. Den meisten revolutionär neuen Erkenntnissen der Wissenschaft erging es ähnlich. Ganz anders war die viel kompliziertere Relativitätstheorie schnell anerkannt und steht seither auf vielfältige Weise oft im Zentrum auch populärwissenschaftlicher Artikel und Bücher. Für die unterschiedliche Akzeptanz neuartiger Ideen hat Thomas Kuhn eine Erklärung in seinem Buch Die Struktur wissenschaftlicher Revolutionen vorgelegt: das Paradigma, auf dessen Basis die Wissenschaftler arbeiten.

Kapitel 6: Die Geburt des Zufalls in komplexen Systemen

Anhand charakteristischer Beispiele aus der Biologie (Biochemie, Evolution), dem Wetter, Klimageschehen, komplexen Netzwerken und der Kosmologie („Urknall“) wird die Dynamik und Nicht-Linearität von Nicht-Gleichgewichts-Systemen näher beleuchtet. Es wird klar, dass höhere Organisationsebenen der Materie ihre eigenen, im Vergleich zu niedrigeren Ebenen neue Gesetze entwickeln. Emergenz von Eigenschaften und Gesetzen ist ein wichtiger Aspekt. Das nicht-lineare Verhalten dieser komplexen Systeme ist die Ursache für das Auftreten des Zufalls. Abschließend erklärt uns das Phänomen der Dekohärenz, warum die Quanten (Elementarteilchen) mit ihrer Unbestimmtheit den Zufall in der makroskopischen Welt nicht bewirken können.

Kapitel 7: Was fließt da, wenn die Zeit fließt, und wohin fließt sie?

Zuerst wird diskutiert, was verschiedene Physiker über die Zeit denken: Ist sie eine Illusion? Bedeutet die Zeitlosigkeit der Quanten, dass es die Zeit nicht gibt? Kann sich der Zeitpfeil umkehren? Leben wir in einem von vielen Universen? Wir denken dann darüber nach, was die Formulierung „die Zeit vergeht“ bedeuten könnte. Es wird erläutert, dass die Zeit nicht fließen und nicht vergehen kann. Schließlich wird eine neuartige Hypothese vorgestellt, die die Zeit als emergentes Phänomen durch den Fluss der Entropie beschreibt. Diese neue Hypothese ist experimentell überprüfbar.

Kapitel 8: Unsere Wahrnehmung der Zeit

Es ist wichtig zu verstehen, dass unsere Wahrnehmung nichts damit zu tun hat, was das Wesen der Zeit ist, ebensowenig wie unsere Wahrnehmung von Farbe etwas mit der Natur des Lichts oder die von Klang mit der Natur des Schalls. Wir lernen kennen, wie der Körper Rhythmen organisiert, was für Uhren die Zellen haben und wie und wo das Zeitempfinden im Gehirn stattfindet. Zum Schluss wird erläutert, warum viele Menschen im Alter die Zeit als immer schneller vergehend empfinden. Eine enge Verbindung zum Wesen der Zeit (siehe Kapitel 7) wird deutlich.

Schlussbemerkungen

In abschließenden Bemerkungen findet man eine kurze zusammenfassende Diskussion.