Attraktoren sind physikalische und chemische

ATTRAKTOREN:
Attraktoren sind physikalische und chemische
Zustände, die die Energie eines Vorgangs an sich
ziehen. Im allgemeinen wird das sog. thermodynamische Gleichgewicht, ein Zustand, der als
höchste Unordnung aufgefasst wird, als Attraktor
bezeichnet.
Betrachtet man nun aber den Verbleib der Energie bei einer zum Schwingen angeregten Saite
oder auch von gespanntem Gewebe oder von
Wasser, so schwingen diese je nach zugeführter
Energie in einem Spektrum von Grund- und Oberschwingungen, deren Wellenlängen alle in ganzzahligen Verhältnissen zueinander stehen. Diese
Schwingungszustände wirken als Attraktoren z.B.
wenn man eine Saite anschlägt, dann erklingt sie
in Tönen, die die Saite ganzzahlig in Schwingungsknotenpunkte unterteilen. .
In Systemen, die keine Energie nach außen
abgeben, bleiben diese Schwingungen auch bestehen und gehen keineswegs in Unordnung über.
Das gilt z.B. für Moleküle und Atome, die nahezu
abgeschlossene Systeme sind. Sie können nur
dann Energie aufnehmen oder abgeben, wenn sie
in andere geordnete Zustände übergehen können.
Ein Elektron aus der Hülle eines Atoms geht z.B.
in einen höheren Anregungszustand über, wenn
mindestens die dazu erforderliche Energie zugeführt wird. Aus diesem angeregten Zustand springt
es dann unter Abstrahlung einer geordneter Energie wieder in den Grundzustand zurück.
Das Sternen- und Sonnenlicht enthält Frequenzen aus der Abstrahlung der Elektronenhülle von
Elementen, und beim Durchgang des Lichts durch
die Erdatmosphäre liefert die Absorption durch
Elemente in der Atmosphäre die Fraunhofer’
schen
Linien.
Wenn Gesteine aus der Schmelze erstarren,
ist oft nicht genügend Zeit zur Ausbildung eines
geordneten Kristallgitters. Die Unordnung ist nicht
stabil, sondern wird eingefroren und zeigt sich in
Spannungen, die nach Auflösung in geordnete
Strukturen drängen. Der ungeordnete Zustand ist
also nicht im Gleichgewicht, erfordert aber definierte Anregungsenergie, um dann unter Energieabgabe in den Gleichgewichtszustand überzugehen.
Das geschieht auch in Lasern und Masern, in
denen sich chemische Verbindungen in metastabilen Anregungszuständen befinden. Solche metastabilen Zustände in großen und komplexen Molekülen sind die Voraussetzung für Lebensvorgänge. Das heißt, in einem lebenden Organismus befinden sich die Verbindungen in angeregten, metastabilen Zuständen.
An einer schwingenden Saite kann man beobachten, dass Attraktoren Einzugsbereiche von endlicher, oft beträchtlicher Ausdehnung haben.
GLEICHGEWICHTSZUSTÄNDE, FLIESSGLEICHGEWICHTE: Prigogine: Dissipative Zustände
Gleichgewichte sind statische Zustände niedrigster Energie, in denen keine Veränderungen
mehr stattfinden und auf die alle Veränderungen
hingerichtet sind. Konzentrationsunterschiede
zwischen Substanzen bestehen, es können unterschiedliche Kri-stallformen vorliegen, elektrische Aufladungen g
In einem Universum, dass im ständigen Fluss
existiert, sind das jedoch Fließgleichgewichte, die
auch dynamische Gleichgewichte genannt werden und metastabile Zustände sind. Fließgleichgewichte sind die angestrebten, stabilsten Zustände in einer Welt im Fluss; sie sind Gleichgewichte zwischen Beständigkeit und Veränderlichkeit. Fließgleichgewichte erscheinen für den
Betrachter von außen als statisch, denn Formen,
Strukturen, stoffliche Zusammensetzung und
energetischer Zustände, wie die Temperatur,
mechanische oder elektrische Spannungen oder
auch die Energie der Lage bleiben in Fließgleichgewichten unverändert und wirken stabil. Dieser
Eindruck entsteht, weil sie zwar ständig abgebaut,
aber auch gleichzeitig wieder aufgebaut werden.
Die Bildung von Formen und vov energetischen
Zustände ist gleich dem Abbau. Tatsächlich haben Fließgleichgewichte eine durch einen sog.
Grenzrhythmus gegebene räumliche und zeitliche Ausdehnung, einen Bereich, über den ihre
Eigenschaften variieren, weil Auf- und Abbauvor-
gänge zeitlich gegeneinander verschoben sind,
doch sind diese Bereiche oft verhältnismäßig
klein. Aber gegenüber ihrer Umgebung bestehen
in Fließgleichgewichten markante Unterschiede
in einer oder auch mehreren der genannten stofflichen oder energetischen Größen. So können
z.B. Temperaturdifferenzen oder egenüber der
Umgebung oder unterschiedliche instabile Höhenlagen bestehen. Sobald das Fließen aufhört
bricht das Fließgleichgewicht zusammen und
kommt schließlich in einem statischen Gleichgewicht zur Ruhe. Dabei verschwinden die Differenzierungen, und es heißt, die Entropie und damit die Unordnung) würde zunehmen. Aber das
ist nicht der stabilste Zustand im Universum
Es gibt aber auch isolierten Systeme, die weder Energie noch Masse mit der Umgebung austauschen können, und in ihnen bilden sich, da
der Fluss in einem solchen System ja konstant
bleibt, sehr stabile Fließgleichgewichte aus. Darauf beruht die Existenz von bei irdischen Temperaturen weitgehend stabilen Dingen, wie Kristallen und Gesteinen, die Stabilität der Atome
und Moleküle und die von Protonen und Elektronen oder in kohärenten Systemen der Zustand
der Supraleitung. Der Übergang in solche Zustände erfolgt bei bestimmten Temperaturen und
Druckverhältnissen sprungartig, wenn sich Teilchen so nahe kommen, dass Wechselwirkungen
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die Oberhand gewinnen und nahezu in sich geschlossene Zustände gebildet werden können,
die wie Hohlraumresonatoren fungieren, die sich
durch innere Reflexion stabilisieren. Die Stabilität ist durch Eigenschwingungszuständen, oder
anders ausgedrückt, durch Quantelung der möglichen energetischen Zustände, bedingt. So bleiben, im Inneren der Atome und, extremer noch in
den Kernbausteinen, Energiezustände stabil, die
zu ihrer Entstehung extrem hohe Temperaturen
benötigen, wie sie bei der Explosion einer Supernova auftreten. Die Energie ist in gerichteten
Wechselwirkungen in geordneten Formen in kohärenten Systemen ‚
eingefangen‘
.
Der Gegenpol zu den Ordnungszuständen
der Fließgleichgewichte ist das thermodynamische ‚
statische‘ Gleichgewicht. Im Gegensatz
zum ‚
dynamischen’Gleichgewicht der Fließgleichgewichte, bezieht sich ‚
statisch‘auf die Unveränderlichkeit der Geschwindigkeitsverteilung der
Bewegungen der Moleküle im thermodynamischen Gleichgewicht, das nach Stefan und Boltzmann der Wahrscheinlichkeit einer Gauß’
schen
Fehlerverteilung folgt und ungeordnet ist.. Entsprechend den Lehrsätzen der Thermodynamik
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sollen alle anderen Energieformen, die also z.B.
in elektrischen Spannungen, Energien der Lage
oder chemischen Energien stecken, in ungeordnete Wärmebewegung übergehen. Die Energie
kann in den Bewegungen von Teilchen stecken
oder in den Schwingungen elektromagnetischer
Strahlungen. Energetische Differenzierungen sollen nur noch in kleinen Bereichen in Form sog.
Fluktuationen vorkommen und dem Zufall folgen.
Die Theorien der Thermodynamik geben zwar
einige unserer oberflächlichen Alltagserfahrungen
wieder, beruhen aber auf der Annahme, dass
das Universum eine Entwicklung zwischen einem
statischen Anfangs- und Endzustand ist, in deren Verlauf die Vielfalt alles Erschaffenen in einem Wärmetod untergeht. Die Entstehung der
Vielfalt der Formen und ihrer Ordnung soll danach zufälligen, sinnlosen Fluktuationen zu verdanken sein. Fließgleichgewichte wären in einem
solchen, von einem statischen Grundzustand
ausgehenden und in diesen zurückkehrenden
Universum, nur vorübergehende Zustände.
In einem dynamischen Universum im Fluss
kann dagegen das thermodynamische Gleichgewicht nicht bestehen.