Gibt es einen zweiten Pfeil der Zeit? Neue Forschungsergebnisse sagen ja

Sie kennen wahrscheinlich den „Pfeil der Zeit“, aber wussten Sie, dass es noch einen anderen Pfeil geben könnte?

Dr. Robert Hazen, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Earth and Planetary Laboratory der Carnegie Science University in Washington, D.C., glaubt, dass ein einzelner Zeitpfeil möglicherweise zu einschränkend ist. Der zweite Pfeil, das Gesetz der zunehmenden funktionalen Information genannt, berücksichtigt die Evolution. Konkret zeigt Hazen, dass Entwicklung nicht nur Zeit, sondern auch Funktion und Zweck zu beinhalten scheint.

Stellen Sie sich eine Kaffeetasse vor: Sie eignet sich am besten zum Halten Ihres Kaffees, kann aber auch als Briefbeschwerer dienen und ist als Schraubenzieher überhaupt nicht geeignet. Hazen erklärt, dass das Universum offenbar eine ähnliche Evolutionsmethode nicht nur in der Biologie, sondern auch in anderen komplexen Systemen im gesamten Universum verwendet.

Diese Idee legt nahe, dass das Universum mit zunehmendem Alter und seiner Ausdehnung organisierter und effizienter wird, was fast im Widerspruch zu Theorien über die zunehmende kosmische Unordnung steht. Hazen schlägt vor, dass diese beiden „Pfeile“ – einer der Entropie und der andere der strukturierten Information – parallel zueinander verlaufen könnten. Wenn diese Theorie richtig ist, könnte sie bahnbrechend für die Art und Weise sein, wie wir Zeit, Evolution und das Gefüge der Realität wahrnehmen.

Robert Hazen: Ich muss hier ein Geständnis ablegen. Ich muss ehrlich sein. Wir könnten uns irren. Wir könnten uns völlig irren. Es ist aber auch möglich, dass der Wissenschaft eine tiefgreifende Wahrheit über das Universum entgeht. Wir haben etwa zehn Naturgesetze, und nur eines davon verfügt derzeit über einen Zeitpfeil. Dies ist der zweite Hauptsatz der Thermodynamik, die Erhöhung der Entropie – es ist Unordnung; Es ist Verfall.

Wir werden alle erwachsen. Wir alle werden sterben. Aber das zweite Gesetz erklärt nicht, warum sich Dinge entwickeln; Warum entsteht Leben aus Nichtleben? Sie schauen sich um und sehen blühende Blumen, blühende Bäume und singende Vögel. All diese Dinge scheinen der Vorstellung von Chaos zu widersprechen. Tatsächlich handelt es sich um eine Art Anordnung der Natur.

Lassen Sie mich Ihnen sagen, was wir denken: Wir glauben, dass es ein fehlendes Gesetz gibt, einen zweiten Zeitpfeil, der diesen Anstieg der Ordnung beschreibt, und wir glauben, dass es um den Informationszuwachs geht. Es gibt also zwei Möglichkeiten. Wir könnten uns irren. Wir könnten schrecklich falsch liegen, dramatisch falsch. Aber ich denke, wenn wir falsch liegen, liegen wir auf sehr interessante Weise falsch. Und ich denke, wenn wir Recht haben, ist das sehr wichtig.

Ich bin Bob Hazen. Ich bin Wissenschaftler am Earth and Planetary Laboratory der Carnegie University in Washington, D.C. und studiere Mineralogie und Astrobiologie. Ich liebe Wissenschaft. Wir glauben, dass aus irgendeinem Grund ein zweiter Pfeil für die Zeit fehlte. Dieser Pfeil hat mit zunehmender Information, zunehmender Ordnung und zunehmender Standardisierung zu tun, was mit dem Pfeil zunehmenden Chaos, zunehmendem Chaos und zunehmender Entropie einhergeht.

Der Kern von allem, worüber wir im Hinblick auf das verlorene Gesetz nachgedacht haben, ist die Evolution. Wenn ich das Wort „Evolution“ sage, denkt man sofort an Darwin, aber dieser Selektionsgedanke geht weit über Darwin und das Leben hinaus. Dies gilt für die Entwicklung von Atomen. Dies gilt für die Entwicklung von Mineralien. Dies gilt für die Entwicklung von Planeten, Atmosphären und Ozeanen. Evolution, die wir als eine Zunahme der Vielfalt, Muster und Komplexität von Systemen im Laufe der Zeit betrachten.

Die Frage ist also: „Was ist Evolution?“ Evolution ist einfach Selektion nach Funktion. Dies gilt für jede Art von System. Jetzt im Leben muss man Organismen auswählen, die lange genug überleben können, um sich fortpflanzen zu können und Nachkommen zu bekommen, die ihre Eigenschaften weitergeben. Das hat Darwin gesagt, und das ist ein sehr wichtiges Beispiel für die Berufswahl. Aber in der Welt der Mineralien wählt man Organisationen, Aggregate und Strukturen von Atomen, die bestehen bleiben und selbst in neuen Umgebungen Milliarden von Jahren bestehen bleiben können.

Sie brechen nicht zusammen. Nicht schmelzen. Sie scheuen das Wetter nicht. Sie ist der biologischen Evolution sehr ähnlich, unterscheidet sich jedoch in Details. Wir glauben, dass ein Gesetz fehlt, nämlich das Gesetz der Evolution. Wenn es ein Gesetz gibt, muss es quantitativ sein. Es muss eine Skala haben. Man muss etwas messen können. Und worauf wir uns konzentriert haben, ist ein faszinierendes Konzept über Informationen, aber nicht nur über Informationen im Allgemeinen, das sogenannte „funktionale Informationen“.

Mal sehen, ob ich Ihnen das erklären kann, denn es hat eine Weile gedauert, bis ich es selbst herausgefunden habe. Stellen Sie sich ein System vor, ein hochentwickeltes System, das in der Lage ist, eine große Anzahl unterschiedlicher Konfigurationen zu erstellen. Nehmen wir an, es sind Atome, aus denen Metalle bestehen, und es gibt Dutzende verschiedener Elemente, aus denen Metalle bestehen, und sie können sich auf ganz unterschiedliche Weise anordnen. Und 99,99999999 – ich könnte so weitermachen – Prozent dieser Konfigurationen funktionieren nicht. Sie werden zusammenbrechen. Sie werden sich nie bilden. Ein zu geringer Anteil ergibt ein stabiles Metall, und am Ende erhält man wenige stabile Metalle und viel Ausschuss.

Jetzt müssen Sie nur noch über diesen Bruch nachdenken. Wenn eins zu hundert Billionen, Billionen, Billionen, Billionen eine stabile Wahrscheinlichkeit ist, dann können Sie diesen Bruchteil als Information darstellen. Und weil es so ein kleiner Teil ist, braucht man dafür viele Informationen – das sind funktionale Informationen. Evolution ist einfach eine Zunahme funktioneller Informationen, denn wenn Sie sich für immer bessere Ergebnisse entscheiden, entscheiden Sie sich für Mineralien, die immer stabiler sind. Ich habe mich für Organismen entschieden, die schwimmen können. Sie können fliegen. Sie können sehen.

Sie benötigen mehr Informationen und jeder Schritt auf der Evolutionsleiter führt Sie zu mehr funktionalen Informationen. Unser Gesetz, unser fehlendes Gesetz, der zweite Pfeil der Zeit, wird also das „Gesetz der funktionalen Informationserweiterung“ genannt. Dies ist der parallele Zeitpfeil, von dem wir glauben, dass er existiert und den wir verstehen wollen. Die Idee, funktionale Informationen zu erweitern, hat wirklich tiefgreifende Auswirkungen. Denken Sie an die funktionalen Informationen einer Kaffeetasse; Vielleicht trägst du jetzt einen.

Es gibt eine Menge Atome, und diese Atome können Billionen Billionen Billionen unterschiedlicher Konfigurationen haben, aber nur ein kleiner Bruchteil dieser Konfigurationen passt in eine Tasse Kaffee. Stellen Sie sich eine Kaffeetasse nun wie einen Briefbeschwerer vor. Ich weiß, dass du eine Kaffeetasse als Briefbeschwerer benutzt hast. Wir alle haben es und es ist ziemlich gut darin, aber man kann einen besseren Briefbeschwerer herstellen. Und eine Kaffeetasse ist ein toller Schraubenzieher. Denken Sie also darüber nach: Wir sagen, dass eine Tasse Kaffee genauso wertvoll ist wie eine Tasse Kaffee. Es hat einen gewissen Wert als Briefbeschwerer, aber keinen Wert als Schraubenzieher – das hängt vom Kontext ab.

Deshalb ist der zweite Zeitpfeil für die Wissenschaft schwierig, weil er besagt, dass es in der natürlichen Welt etwas gibt, das nicht absolut ist. Es ist kontextbezogen. Es hängt davon ab, was Ihr Zweck ist. Es hängt davon ab, was Ihr Job ist. Wenn das wahr ist, dann sagen wir, dass es etwas im Universum gibt, das die Ordnung erhöht, die Komplexität erhöht, und zwar nicht auf zufällige Weise. Es ist eine Wahl für den Job. Und wenn das der Fall ist, wenn Sie sich für die Funktion entscheiden, bedeutet das, dass es fast – kann ich das Wort „Zweck“ verwenden?

Haben Metalle einen Zweck? Hat die Atmosphäre einen Zweck? Hat das Leben einen Sinn? Für mich ist da etwas Reales, und die alte Denkweise, die sich einen einzelnen Zeitpfeil vorstellt, gilt für mich nicht mehr.