März-Sitzung der Klasse Naturwissenschaften und Technikwissenschaften

Die Klasse Naturwissenschaften und Technikwissenschaften führt ihre März-Sitzung am 09.03.2017 als öffentliches wissenschaftliches Kolloquium durch zum Thema:

„Entropie, Information und Energie, Feldwirkung und Verschränkung”

Vortragender: Lothar Kolditz (MLS)

10.00 bis 12.00 Uhr
Ort: Achtung Raumänderung!  Kleiner Saal, Berlin, Rathaus Tiergarten (Erdgeschoss)

C.V.:
Prof. Kolditz ist Chemiker. Er wurde 1969 zum Korrespondierenden, 1972 zum Ordentlichen Mitglied der 1700 von Leibniz begründeten Gelehrtengesellschaft gewählt, der heutigen Leibniz-Sozietät der Wissenschaften zu Berlin e.V.
Nach Promotion (1954) und Habilitation (1957) war er 1957 – 1959 Professor mit Lehrauftrag für Spezialgebiete der anorganischen Chemie und Radiochemie an der Technischen Hochschule für Chemie Leuna-Merseburg, 1959 – 1962 Professor mit vollem Lehrauftrag für anorganische Chemie und Direktor des Anorganisch-Chemischen Instituts der Friedrich-Schiller-Universität Jena sowie 1962 – 1980 Professor mit Lehrstuhl für anorganische Chemie und Direktor des I. Chemischen Instituts der Humboldt-Universität. 1972 – 1980 leitete er die Sektion Chemie der Humboldt-Universität und 1980 – 1990 das Zentralinstitut für Anorganische Chemie der Akademie der Wissenschaften der DDR.

Abstract:
Der Vortrag ist eine Weiterführung zum Vortrag Entropie, Selbstorganisation und Evolution, der Energieaustausch (Leibniz Online Nr. 23 [2016]. Das Gebiet ist zwar wissenschaftlich anspruchsvoll und dem allgemeinen Verständnis nicht sofort zugänglich, es hat jedoch erheblichen Einfluss auf die Gestaltung unserer Weltanschauung.
Die verschiedenen Entropiearten werden miteinander verglichen und in der Form des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik auf die ihnen zutreffenden Bereiche angewendet. Dabei wird festgestellt, dass der zweite Hauptsatz jeweils die Möglichkeit des Ablaufes des Vorganges anzeigt. Ob der Ablauf stattfindet, hängt jeweils von weiteren Bedingungen ab, wie in der Chemie von der Überwindung von Aktivierungsschwellen und bei handelnden Individuen von der Überwindung von Hemmschwellen.
Maxwell hat 1871ein Gedankenexperiment veröffentlicht, das die Gültigkeit des zweiten Hauptsatzes in Frage stellen sollte. Ein Wesen, dessen Sinne so geschärft sind, dass es die einzelnen Moleküle sehen und verfolgen kann, lässt in einem Gasvolumen, das in die Bereiche A und B aufgeteilt ist, durch Öffnen und Schließen eines Loches zwischen den Bereichen die schnellen Moleküle nach A wandern und die langsamen nach B. Damit würde ohne Arbeitsaufwendung ein Temperaturunterschied zwischen beiden Bereichen entstehen, der die Möglichkeit zur Konstruktion eines perpetuum mobile zweiter Art eröffnet. Das Wesen wurde später Maxwellscher Dämon genannt.
Bis in die heutige Zeit gibt es verschiedene Erörterungen zur Aufspürung des Fehlers im Gedankenexperiment von Maxwell. Herausgehoben werden sollen aus diesen Erörterungen die Ausführungen von Szilárd in seiner Habilitationsarbeit 1929: Über die Entropieverminderung in einem thermodynamischen System bei Eingreifen intelligenter Wesen. Szilárd konstruierte ein Modell, das in den Bereichen A und B nur ein Molekül enthält. Ist das Molekül in B, kann der Kolben in A vorrücken. Das Molekül drückt den Kolben zurück, wobei Arbeit an einem Gewicht ausgeübt wird. Die Auflösung des Widerspruchs zum zweiten Hauptsatz liegt in der Information, die das Wesen erlangen muss, ob sich das Molekül in A oder B aufhält. Die thermodynamische Entropieverminderung beim Vorgang wird durch die Messung, die zur Beobachtung notwendig ist. mit einem gleichen Betrag wieder ausgeglichen. Szilárd hat damit wohl zum ersten Mal die Begriffe Information und Entropie miteinander verbunden.
Mit der Anwendung der Shannon-Entropie auf den zweiten Hauptsatz lässt sich die Energie berechnen, die benötigt wird, um eine bestimmte Menge an Bit als Information weiterzugeben. Der Umrechnungsfaktor entspricht dem von Szilard ermittelten Ausdruck.
In Zusammenhang mit der Feldwirkung muss ein quantenphysikalischer Begriff, die Verschränkung, in die Betrachtung einbezogen werden. Verschränkte Teilchen hängen so eng zusammen, dass die Messung an einem Teilchen sofort die Eigenschaft  des anderen Teilchens bestimmt, auch wenn sie sich deutlich getrennt voneinander aufhalten.
Der Nachweis der Verschränkung, die Einstein ablehnte und als spukhafte Fernwirkung bezeichnete, ist neuerdings gelungen. Die Frage, ob nicht nur Elementarteilchen, sondern auch größere Teilchen der Verschränkung unterliegen können, wird erörtert.
Von der Betrachtung der viele Wissensgebiete umfassenden Bedeutung der Entropie führt der Weg über die Kraftfelder zu den Grundkräften und zu Ansichten, die im Zentrum der heutigen Weltanschauung liegen.
Die Gravitation ist die einzige nach heutiger Erkenntnis nicht abschirmbare Kraft. Sie wird als selbstständige Urkraft eingeschätzt, die nicht mit den anderen Grundkräften – der elektromagnetischen Kraft, der starken und der schwachen Kernkraft – vereinigt werden kann. Es wird die Vermutung ausgesprochen, dass die schweren Massen im Gravitationsfeld verschränkt sind, was eine neue Bewertung der Gravitation erfordern würde und das Rätsel um Dunkle Materie und Energie einer Lösung näher bringen könnte.