Der Schweizer Professor und die Weltrettung

Es ist der 6.1.2013. Die FAZ schreibt über die Berechnung der Welt: „ In Zürich will ein Professor auf
einem Computer das gesamte Weltgeschehen simulieren. Menschliches Verhalten und die Zukunft
sollen so berechenbar werden.
Die Finanzkrise hätte es nicht gegeben, der Tsunami hätte nicht 230000 Menschen getötet, und auch
Hitler wäre nicht an die Macht gekommen: Wenn alles nur besser gesteuert wäre. Für eine Milliarde
Euro will der Professor aus Zürich Abhilfe schaffen.
Alle verfügbaren Informationen über alle und alles, von überall, sollen permanent gespeichert
werden. Die Zukunft würde dadurch vorhersehbar. Aus der Physik kennt der Professor Stoffsysteme,
die lange stabil bleiben. Unter bestimmten Bedingungen ändern sie plötzlich ihren Zustand.
Allerdings gelten in solchen Fällen die Naturgesetze. Wenn z.B.Eis plötzlich schmilzt, hat sich vorher
die Umgebungstemperatur geändert. Wie der Professor festgestellt hat , klappt die Selbststeuerung
bei Fußgängern vorbildlich. Warum klappt sie aber nicht bei Autofahrern? Dort scheint die
Geschwindigkeit eine Rolle zu spielen, eine Größe, die auch durch Naturgesetze definiert ist.
Wenn die Stabilität in der Programmstruktur des Modells eingebaut ist, es also als Frühwarnsystem
dienen soll, ist es für menschliche Zwecke nicht geeignet. Die Wirtschaft der Menschen lebt von
ständigen Veränderungen, die durch gespeicherte und freie Sonnenenergie hervorgerufen werden.
Dabei muß die nicht mehr nutzbare Energie,die Entropie, an ein zweites System abgegeben werden.
Dies ist die Umgebung des Prozessstandortes. Von der Umgebung wird die Entropie nachts an das
ca. – 270° C kalte Weltall abgegeben. Durch diese Abstrahlung bleibt die Temperatur auf der Erde
praktisch konstant.
Der Begriff der Entropie wurde als extensive Größe zu der intensiven Größe Temperatur eingeführt.
Die physikalischen Größen dienen dazu, Eigenschaften von bekannten Systemen zu erklären. Jeder
kann sich so vorstellen, was unter den physikalischen Größen Kraft, Temperatur oder
Geschwindigkeit zu verstehen ist. So hat Bolzmann festgestellt, dass durch die Entropie der
Ordnungszustand eines Systems beschrieben werden kann; bei der Mischung von Stoffen nimmt die
Entropie zu, der Ordnungszustand nimmt ab.
Lebewesen müssen ständig einen Zustand halten, der sich vom Zustand der Umgebung ( Entropie )
unterscheidet. Sie können nur aktiv sein, wenn sie sich mit Energie versorgen. Dazu ist ein
Fließgleichgewicht erforderlich, das stabile Ungleichgewichte ( Sonnenenergie) nutzt, um sich gegen
den Zerfall zu wehren.
Das ökonomische System der Menschen dient im wesentlichen dazu, das Fließgleichgewicht im
ökologischen System zu erhalten. Durch Produzieren und Konsumieren wird der Ordnungszustand
des ökonomischen Systems verringert,so dass die Entropie des Systems sich erhöht. Würde dieser
permanenten Entropieerzeugung im offenen ökonomischen System nicht entgegengewirkt, könnte
das Fließgleichgewicht im ökologischen System langfristig nicht erhalten bleiben.
Ein solcher negativer Entropiefluss ( Sonnenenergie )ist durch die Energieversorgung des
ökonomischen Systems gegeben.Wenn durch die Produktion von Konsumgütern zu viele Schadstoffe
emittiert werden,kann das Fließgleichgewicht im ökologischen System nicht erhalten bleiben.
Selbstverständlich ist es möglich, die Entropie von Systemen zu verringern. Dies ist z.B. bei allen
technischen Prozessen mit Energieumwandlung der Fall. Da in der Regel Maschinen periodisch
arbeiten, also in ihren Ausgangszustand zurückkehren sollen, müssen sie die aufgenommene
Entropie wieder an die Umwelt abgeben. Nach obiger Formulierung des zweiten Hauptsatzes sind
Maschinen nicht in der Lage, aufgenommene Entropie zu vernichten. Die Entropieabgabe an die
Umwelt ist aber nichts anderes als die Aufheizung eines zweiten Systems. Damit der Wirkungsgrad
der Maschinen möglichst groß wird, sind niedrige Umwelttemperaturen günstig. Wir sehen also, dass
die Maschinen nur einen Teil der zugeführten Exergie in Arbeit umwandeln; die Entropie muss an ein
kälteres System abgegeben werden.
Nach obigen Überlegungen kann der theoretische Wirkungsgrad ohne Berücksichtigung der
irreversiblen Prozesse innerhalb eines Dampfkraftwerkes je nach Dampftemperatur 0,4 bis 0,5
betragen. Der Wirkungsgrad zwischen 40 Prozent und 50 Prozent ist der größtmögliche,da
angenommen wurde, dass innerhalb des Kraftwerks keine irreversiblen Prozesse stattfinden.
Solche irreversiblen Prozesse sorgen für zusätzliche Entropieerzeugung. Für eine periodisch
arbeitende Maschine ist es erforderlich, diese zusätzlich erzeugte Entropie an die Umwelt
abzuführen. Dies bedeutet eine zusätzliche Belastung der Kühlung und damit eine Verschlechterung
des Wirkungsgrades. Aufgrund des zweiten Hauptsatzes kann die Entropie eines Systems nur durch
den Kontakt mit einem zweiten System ( z.B. Umgebung ) erzeugt werden. Die Umgebung nimmt die
abgegebene Entropie auf. Dabei kann der Kontakt mit der Umgebung so gewählt werden, dass im
ersten System alle wichtigen Größen wie Energie,Teilchenzahl und Volumen unverändert bleiben.
Auch das System Sonne/ Erde erzeugt ständig Entropie. Die Kernfusion auf der Sonne sorgt für einen
ständigen Exergiestrom, der auf der Erde die Fotosynthese und das Wettergeschehen verursacht. Die
dabei entstehende Entropie, also Wärme bei Umgebungstemperatur auf der Erde, wird dann
nachts,ermöglicht durch die Drehung der Erde, in das Weltall ,das eine Temperatur von ca.270° C hat,
abgestrahlt. Die Temperatur des Exergietroms von der Sonne auf die Erde ist größer als die
Temperatur der Erdoberfläche; diese Temperaturdifferenz entspricht im Wesentlichen dem
Unterschied zwischen Tag- und Nachttemperatur. Durch den Kontakt von Sonne, Erde und Weltall
wird also der Exergiestrom bewirkt, der das Leben auf der Erde ermöglicht; alle anderen
thermodynamischen Größen verändern sich nicht, das System Sonne/Erde, Weltall funktioniert wie
eine periodisch arbeitende Maschine.
Ökonomische Systeme auf der Erde sind Untersysteme vom System Sonne/ Erde. Sie bestehen heute
im Wesentlichen aus einem Massenstrom, der die Elemente des Produkts in angemessener
Konzentration enthält, und einem Energiestrom ( gespeicherte Sonnenenergie ), der so viel Exergie
liefern kann, wie zur Herstellung des Produkts ( abhängig vom Verfahren ) benötigt wird. Aus der
Kombination beider Ströme entstehen zum Beispiel Konsumgüter und entsprechende Abfall- und
Schadstoffe. Nach dem Verbrauch der Konsumgüter werden diese mehr oder weniger mit anderer
Umweltmasse vermischt. Vor der Produktion der Konsumgüter lagen zwei Stoffe vor, die sowohl
Elemente ( chemisch )für die Produkte enthielten ,als auch die erforderliche Exergie für die
Veränderungen hin zum Produkt. Wenn die Konsumgüter nach ihrem Verbrauch mit anderen
Umweltmassen durchmischt werden, sind sie für die Menschen normalerweise nutzlos, wenn nicht
sogar schädlich. Durch die Umwandlung der Exergie in Anergie während der Produktion der
Konsumgüter ist die Umgebungstemperatur am Produktionsort der Konsumgüter gestiegen. Am
Entsorgungsort der Konsumgüter nimmt die nicht mehr nutzbare Masse auf der Erde zu. Bei der
Umwandlung von Primärenergieträgern in Strom sorgt das Kühlwasser für die Erwärmung der
Umgebung und damit zur Abfuhr der Anergie aus dem Produktionsprozess. Erst die Nutzung des
Stromes sorgt für sehr unterschiedliche Entropieerzeugung.
Beim Verändern und beim Transport von Stoffen wird immer Energie benötigt. Solange die
Menschen nur für sich selbst arbeiteten ,genügte ihre eigene Arbeitskraft, um Gebrauchsgüter
herzustellen und andere Arbeiten auszuführen. Dies änderte sich mit zunehmender Arbeitsteilung.
Zunächst wurde Gut gegen Gut z.B. Getreide gegen Vieh, getauscht. Mit zunehmender Arbeitsteilung
entwickelte sich das Geld als allgemein anerkanntes Tauschmittel. Außerdem diente es dazu, Energie
dahin zu lenken, wo sie gebraucht wurde. Als im 12. Jahrhundert bei Freiberg in Sachsen,Silbererz
entdeckt wurde, floss schon vorhandenes Geld dorthin, um das Silber zu gewinnen. Aus dem
gewonnenen Silber wurde neues Geld hergestellt. Wenn der Silbergehalt des Erzes groß genug war,
konnte mehr Geld hergestellt werden, als in den Bau und den Betrieb der Freiberger Gruben
hineingesteckt worden war. Die Betreiber wurden reicher.
Wenn die Bergwerksbetreiber im 12. Jahrhundert durch die Silbergewinnung und die Geldherstellung
schon reicher wurden, ist dieser Effekt in der industriellen Revolution noch deutlicher. Im
Kohlebergbau wurde Energie direkt gewonnen ;der Gewinntest über die Geldherstellung war nicht
mehr nötig. Was die Gewinnung der fossilen Energieträger gebracht hat, zeigt das Wachstum der
Weltbevölkerung. Auch dort liegen negative und positive Auswirkungen dicht nebeneinander, wie
man am Beispiel der deutschen Steinkohle sieht.