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Evolutionstheorie im Lichte moderner Physik

Thema erstellt von Grtgrt 
Beiträge: 1.566, Mitglied seit 11 Jahren
Auch Biologie ist nur Physik:

Wie Quantenmechanik und physikalische Chemie Darwin korrigieren


Nach Darwin bedeutet Evolution einfach nur zufällig eintretende Mutation gefolgt von natürlicher Auslese.

Heute wissen wir es genauer, denn unser Wissen über die allgemeinen Eigenschaften von Molekülen zeigt uns: Mutation ist letzlich der Übergang eines Quantensystems von Zustand A nach Zustand B, wobei dieser Zustandsübergang
  • entweder provoziert wurde (durch Zusammenstoß des Quantensystems mit einem Elementarteilchen, z.B. dem Zusammenstoß eines Lebewesens mit Röntgenstrahlung)

ABER: Ob ein Quantensprung von Zustand A nach Zustand B oder C führt, wird durch den Paaren (A,B) und (A,C) zugeordnete Übergangswahrscheinlichkeiten geregelt, die sich aus den Wellenfunktionen aller möglichen Zustände ergeben.

Daraus folgt: Auch spontan eintretende Mutation ist in aller Regel nicht ohne Richtung. Dies führt zu einer Art von Auslese, die noch  v o r  dem Prozess der natürlichen Auslese stattfindet und jene daher gewissermaßen kanalisiert (sog. Quantenauslese — durch Biologen in der Evolutionstheorie recht lange ignoriert).


Motor der Evolution ist eben diese, ständig stattfindende, Quantenauslese.

Natürliche Auslese kann nur das bewerten, was ihr von der Quantenauslese zur Bewertung vorgelegt wird.


Versteht man Evolution als einen Prozess von Übergängen zwischen virtuellen Quantenzuständen, wie es die Quantenbiologie heute zu Recht tut, so ergibt sich:

Die sich entwickelnde Komplexität der Lebensformen entsteht keineswegs aus dem Nichts und auch nicht aus dem Chaos, sondern über Quantensprünge, die einer kosmischen Ordnung gehorchen, welche unabhängig davon existiert, ob oder wie oft Quanten und Quantensysteme ihnen mögliche Zustände tatsächlich annehmen.

Unter der Aktualisierung eines Quantenzustands versteht die physikalische Chemie das Springen des Quantensystems in eben diesen Zustand. So jedenfalls gebraucht Lothar Schäfer in seinem Buch "Versteckte Wirklichkeit“ diesen Begriff. Er sagt:

In gewissem Sinne ist jeder von uns zu jedem Zeitpunkt Aktualisierung eines komplizierten Quantenzustandes, der schon lange vor unserer Geburt in der Quantenstruktur des Universums als Ordnungsmuster angelegt war, also existiert hat, und der auch lange nach unserem Tod als — dann wieder als nur virtueller (sprich: als gerade nicht durch ein Quanten­system angenommener) Zustand — weiter existieren wird.

Seine Aktualisierung durch uns
  • war möglich,
  • war keineswegs notwendig,
  • könnte sich aber wiederholen.
Wie groß die Wahrscheinlichkeit solcher Wiederholung ist, scheint eine eher nur untergeordnete Frage.

Wenn identische DNS-Moleküle aber nicht durch Kopieren entstehen, sondern durch wiederholtes Auftreten ein und desselben Quantenzustandes, erhält auch der Begriff der Abstammung eine etwas andere Bedeutung ...

grtgrt
 
Beitrag zuletzt bearbeitet von Grtgrt am 17.09.2012 um 13:07 Uhr.
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Beiträge: 2.998, Mitglied seit 15 Jahren
Du machst es komplizierter, als es ist.

Nach Deiner Aussage würde jedes Zufällige Ereignis in der Quantenphysik seine Ursache finden.
Wenn Du eine Münze oder einen Würfel wirfst oder eine Roulettekugel ihr Feld findet, jeder „Zufall“ wäre ein Ergebnis der Quantenphysik.

Aber das kann man in der „klassischen Physik“ nicht so behaupten.
Jedes Ereignis hat dabei seine Ursache. Aber man muss nicht bis in die Quantenebene eintauchen.

Bei der Evolution spielt es z.B. eine Rolle, welche Individuen einer Spezies sich paaren.

Paart sich da Weibchen X mit dem Männchen Y, so werden bestimmte Gene weitergegeben.
Paart es sich jedoch mit Männchen Z, so sind die Gene anders.
Dabei spielen so viele Zufälle eine Rolle, ob das Weibchen dem Männchen X oder Y überhaupt begegnet.

Stell Dir einmal vor, du gehst heute Abend in irgendeine Lokal, und triffst dort Deine Traumfrau. Ihr lernt euch kennen, und bekommt irgendwann Kinder, die bestimmte genetische Eigenschaften haben.

Nun mal angenommen, heute regnet es, und du bleibst zu hause, oder Dein Chef verpasst Dir Überstunden, so dass Du deine Traumfrau nicht kennenlernst.

Du trifft dann an anderer Stelle eine andere Frau, mit der Du Kinder zeugst. Die genetischen Eigenschaften werden nicht die gleichen sein, wie die mit der ersten Frau.

Spinnen wir das Beispiel ein paar Generationen weiter, so wird Dein Chef, der Dir die Überstunden verpasst hatte, am Aussterben der Menschheit schuld sein. Weil sich der genetische Zweig fortgesetzt hatte, der, in einer bestimmten Umweltkonstellation, keine Überlebenschance hatte.

Wo bitteschön soll ich, bei so einem komplexen Gebilde von Zufällen, die Quantenmechanik berücksichtigen.
Signatur:
Wer jung ist, meint, er müsste die Welt retten :smiley8:
Der Erfahrene erkennt, dass er nicht alle Probleme lösen kann
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Beiträge: 1.566, Mitglied seit 11 Jahren
 
Hans-m schrieb in Beitrag Nr. 1913-2:
Du machst es (in Beitrag 1913-2) komplizierter, als es ist.

Nach Deiner Aussage würde jedes zufällige Ereignis in der Quantenphysik seine Ursache finden.
Wenn Du eine Münze oder einen Würfel wirfst oder eine Roulettekugel ihr Feld findet, jeder "Zufall" wäre ein Ergebnis der Quantenphysik.

Hallo Hans-m,

du scheinst mich gründlich missverstanden zu haben, denn ich behaupte keineswegs, dass jeder Zufall einzig und allein ein Ergebnis der Quantenphysik sei.

Meine Aussage ist: Der Weg hin zu einem neuen Lebewesen führt stets über eine sehr lange Kette von Zuständen, die  a b w e c h s e l n d  Ergebnis von physikalischem Zufall einerseits und Zufall im Sinne deiner Beispiele andererseits sind. Hierbei gilt:

Der quantenphysikalisch zufällige Schritt besteht im Kollabieren einer Wellenfunktion, sprich: im physikalisch zufälligen Reduzieren einer Menge möglicher Quanten­zustände auf genau einen, der zu materieller Wirklichkeit W führt. Erst in dieser Wirklichkeit wirkt dann Zufall im Sinne deiner Beispiele.

Damit ist klar: Die Wirklichkeit, in der Zufall im Sinne deiner Beispiele wirkt, hätte — falls der vorangehende quantenphysikalische Zufall sich anders entschieden hätte — in eben dieser Form W gar nicht erst existiert (jedenfalls nicht hinsichtlich aller nur denkbaren Details).

Beste Grüße,
grtgrt
 
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Beiträge: 1.566, Mitglied seit 11 Jahren
 
Wie in Beitrag 1913-3 gezeigt, wird Evolution durch zweierlei Zufall gesteuert:
  • durch einen vordergründig wirkenden (das ist der, von dem Darwin und die Beispiele aus Beitrag 1913-2 sprechen),
  • daneben aber auch durch einen hintergründig wirkenden (das ist der quantenphysikalische).

Es ist wichtig, zu sehen, dass der hintergründige den vordergründigen kanalisiert, selbst aber auch kanalisiert wird durch die den Quanten zugeordneten Wahrschein­lichkeitswellen (durch das also, was Heisenberg als die der kosmischen Ordnung zugrundeliegenden "Tendenzen und Neigungen“ nennt: siehe Beitrag 1915-5).


Da nun aber Wahrscheinlichkeiten nichts anderes als dimensionslose Zahlenverhältnisse sind, kommt man nicht umhin, feststellen zu müssen:

Zitat von Lothar Schäfer in: Versteckte Wirklichkeit, S. 47:
 
An der Wurzel der Wirklichkeit finden wir Zahlenverhältnisse — nichtmaterielle Prinzipien, auf denen die Ordnung dieser Welt gegründet ist.

Die Grundlage der materiellen Welt ist somit nichtmateriell.

 


Wem das zu abstrakt ist, der sollte sich vor Augen führen, dass man — ausgehend von der Kenntnis der den Quanten zugeordneten Wahrscheinlichkeitswellen — die Struktur von Molekülen berechnen kann, letztlich also die Gesetze der Chemie.

Wie weit man da heute schon ist, weiß ich nicht genau. Auf jeden Fall gilt:
  • Schon 1998 gelang es, die Struktur von Cambrin zu berechnen. Cambrin ist mit etwa 640 Atomen ein eher kleines Protein-Molekül. Über noch größere Erfolge berichten Treppen et al., 2002, J. Phys. Chem. A. 106; 5498-5503.
  • Insbesondere weiß man: Die Struktur selbst der größten röntgenographisch erforschten Proteine kann durch quanten-chemische Berechnungen ihrer Teile vorhergesagt werden (Jiang et al., 1995, Phys. Chem. 99:10521).
Solcher Erfolg der Quantenchemie bei der zuverlässigen Berechnung der Eigenschaften von Molekülen — unabhängig von ihrer Größe — beweist ganz klar:


Alle Moleküle, ob groß oder klein, sind Quantensysteme,

und so wirkt der quantenphysikalische Zufall hinein in sämtliche chemikalischen Vorgänge (!).


Das ist für die Evolution durchaus bedeutsam, wenn man sich vor Augen führt, dass quantenphysikalischer Zufall ja nur bezogen auf das Ergebnis je eines einzelnen Ereignisses absoluter Zufall zu sein scheint, statistisch gesehen aber, wie oben gerade erklärt, durchaus kanalisierend wirkt.

grtgrt

PS: Zur Terminologie, den Zufall betreffend, siehe Beitrag 1911-1.

 
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