Newtons Irrtum. Matthias Härtel

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СКАЧАТЬ bedeutet, dass die mit der Messung gespeicherte Information in irgendeiner Form diese Entropie beinhalten musste. Damit war zum ersten Mal, wenn auch noch recht unscharf, von einer Entropie der Information die Rede.

      Der Maxwellsche Dämon hatte zur Grundlage der Informationstheorie beigetragen.

      Wo im System aus Messung, Information und Speicher die Entropie genau zu suchen ist, konnte Szilárd noch nicht festlegen!

      Léon Brillouin

      Brillouin fragte 1951 genauer nach der Messung, dem „Sehen“ des Dämons. Sehen im wörtlichen Sinn bedeutet letztlich eine Abtastung der Moleküle mit Licht, auch wenn ganz andere Wellenlängen denkbar sind. Diese Abtastung bedeutet bei Berücksichtigung der Quantennatur des Lichts die Wechselwirkung zweier Teilchen, eines Moleküls und eines Photons, durch Stoß.

      Brillouin konnte nun relativ einfach zeigen, dass bei diesem Stoß immer genügend Entropie frei wird, um den zweiten Hauptsatz einzuhalten, wenn vorausgesetzt wird, dass die Energie der Photonen groß genug sein muß, um dem Dämon überhaupt Information liefern zu können. Der Dämon schien erledigt, die bei Szilárd noch offene Frage nach dem genauen Ort der Entropieerzeugung auf unspektakuläre Weise geklärt.

      Brillouin ging in seiner Interpretation aber weiter, er sah die Photonen als Übermittler von („gebundener“) Information und postulierte erstmals einen direkten Zusammenhang zwischen der von Shannon eingeführten Entropie der Information und der thermodynamischer Entropie, wozu er Shannons Entropie mit einer Konstanten multiplizierte. Er formulierte dann das „Negentropie-Prinzip der Information“, das umstritten blieb. Die Information selbst ist negative Entropie (Negentropie) und bewirkt im Sinne einer Erhaltung eine entsprechende Entropieerhöhung im Gas. Der Dämon kann diese anschließend höchstens gerade wieder ausgleichen.

      Allerdings erwies sich die Voraussetzung der Messung mit Photonen als zu starke Einschränkung, die auch umgangen werden konnte.

      Rolf Landauer und Charles Bennett

      Landauer beschäftigte sich nicht mit dem Maxwellschen Dämon, sondern mit Informationsspeicherung. Er konnte 1961 am Modell eines Potenzialtopfs zeigen, dass das Löschen - im Sinne des Zurücksetzens in einen wiederbeschreibbaren Zustand - eines Bits physikalisch gespeicherter Information immer die bereits bekannte Entropie freisetzen muß, heute als Landauer-Prinzip bekannt.

      Er stellte einen Zusammenhang zur logischen Irreversibilität der Löschoperation her. Logisch reversible Operationen wie schreiben und lesen bewirken dagegen keine Entropie- oder Energiefreisetzung.

      Damit war für das, was Brillouin physikalisch irrelevant „freie“ Information genannt hatte, ein physikalischer Zusammenhang nachgewiesen. Aber erst Charles Bennett zeigte 1982, dass mit der Anwendung des Landauer-Prinzips auf das Gedächtnis des Maxwellschen Dämons dem Gas exakt die vermisste Entropie wieder zugeführt wird, um den zweiten Hauptsatz zu erfüllen, während andererseits die Messung mit beliebig geringer Dissipation ausgeführt werden kann.

      Orly R. Shenker weist in einer sehr detaillierten Analyse von Landauers Thesen aus dem Jahr 2000 auf diverse Brüche in der Argumentation Landauers hin, die sich insbesondere auf eine unzulässigen Verknüpfung des Begriffes der Dissipation zurückführen lassen, der sowohl in der Informationstheorie wie der Thermodynamik verwendet wird. Er weist darauf hin, dass das Landauer-Prinzip auf dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik aufbaut. Da durch die Lösung des Problems des Maxwellschen Dämons die Gültigkeit des 2. Hauptsatzes bewiesen werden soll, entsteht ein unzulässiger Zirkelbezug.

      Oliver Penrose

      Penrose beschäftigte sich 1970 mit dem maxwellschen Dämon und kam, ohne Landauers Arbeit zu kennen, noch vor Bennett mit einer statistischen Argumentation zur Entropie zum gleichen Ergebnis: Wenn der Speicher des Dämons voll ist, kann er erst nach Zurück-setzung weiter benutzt werden. Dies verringert die möglichen Zu-stände des Gesamtsystems. Die Anwendung einer statistischen Entropiedefinition auf den Speicher führt dann ebenfalls zu Landauers Ergebnis.

      Womit der maxwellsche Dämon erst einmal abgehandelt wäre. Erst einmal, denn ich bin der festen Überzeugung, dass für dieses Problem noch immer keine schlüssige Lösung gefunden wurde und man somit gespannt sein darf, was uns die Zukunft hier noch an Überlegungen bringen wird.

      Wie Sie an den von mir angeführten Beispielen deutlich sehen können, hat das Perpetuum Mobile die Wissenschaft ungemein vorangebracht und zu sehr vielen Denkansätzen inspiriert!

      Perpetuum Mobile, ja oder nein?

      Nach meinen ausführlichen Erklärungen, was ein Perpetuum Mobile eigentlich ist, oder sein soll, wenden wir uns nun der Frage zu, ob denn nun ein Perpetuum Mobile tatsächlich konstruiert werden kann, oder eben auch nicht?

      Weiterhin soll uns auch die Frage beschäftigen, ob es nicht vielleicht schon irgendwo ein Perpetuum Mobile gibt, das bis jetzt nur als solches gar nicht erkannt wurde?

      Wie vielleicht einige von Ihnen wissen, ist das Erfinden eines Perpetuum Mobiles laut deutschem Patentrecht gewissermaßen verboten, da ein Perpetuum ja den berühmten Energieerhaltungsätzen eklatant widerspricht.

      Warum wohl, wenn doch laut Grundgesetz der Bundesrepublik Deutschland, die Forschung und die Lehre „frei“ sind?

      Gilt dieser Artikel des Grundgesetzes für ein Perpetuum Mobile plötzlich nicht mehr?

      Und wenn ja, warum nicht?

      Da es Perpetua Mobilia en masse gibt, vielleicht?

      Da die herrschende Physik solche Perpetua Mobilia sehr genau kennt, vielleicht?

      Da nicht sein kann, was nicht sein darf?

      Nehmen wir hier als Beispiel die Planetenbewegungen und stellen wir uns die folgenschwere Frage:

      Wieso bewegen sich die Planeten eigentlich?

      Denn hier scheint es sich doch um ein Perpetuum Mobile par excelence zu handeln, da mir absolut nicht ersichtlich ist, welche Energie zum Beispiel der Erde wohl zugeführt wird, damit sie sich unentwegt um ihre Achse dreht?

      Oder anders gefragt:

      Was treibt sie, unsere Erde, unsere Planeten und unsere Sonne wohl an?

      Nur die letzte Frage darf so in der Physik nicht gestellt werden, da diese der praktisch immer noch uneingeschränkt gültigen - Einstein hat höchsten daran gekratzt - so genannten Newtonschen Himmelsmechanik widersprechen würde, da ein Antrieb bekanntlich mit der Zufuhr einer Energie gleichzusetzen ist.

      Und das ist in der Physik nun plötzlich unerwünscht, denn die Physik geht bei den Planetenbewegungen nun eigenartigerweise plötzlich von einer so genannten „ursachenlosen Perpetualbewegung“ aus.

      Allein das Wort „Perpetualbewegung“ klingt hier schon mehr als verdächtig und natürlich möchte ich das nun erklären.

      Sicherlich haben Sie schon einmal etwas von der so genannten Urknalltheorie gehört. Das soll dann also die so genannte Initialzündung gewesen sein und seit dieser Nanosekunde bewegen sich also die Gestirne und noch dazu, laut unserer Physik „ kräftefrei“ auf geradlinigen Bahnen im Wechselspiel zwischen der СКАЧАТЬ