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7. Die Einführung der Zeit in die Physik: Die Thermodynamik
ОглавлениеAuf diese Art war um die Mitte des 19. Jahrhunderts geschichtliches Denken in viele Wissenschaften eingedrungen. Eine große Ausnahme jedoch gab es und zwar diejenige Wissenschaft, die die fortgeschrittenste war und das Modell für Wissenschaftlichkeit abgab: die Physik. Und es ist auch schwer einzusehen, wie die Wissenschaft von den beobachtbaren Naturvorgängen und ihren Gesetzmäßigkeiten historisiert sollte werden können, läuft doch der Begriff der Gesetzmäßigkeit auf zeitlose Gültigkeit hinaus. Zwar hat sich auch in der Physik vieles, das einst als unwandelbar galt – etwa das Molekül –, als der Veränderung unterworfen herausgestellt, aber der Kernbereich – die Naturgesetze – eben nicht.
Ihre bis dahin höchste Ausprägung hatte die Physik in der klassischen Mechanik von Isaac Newton (1643-1727) gefunden, dem System der Naturbeschreibung auf der Basis der Gravitationskräfte. Nach dieser Auffassung ist die Welt eine Maschine, und daher spricht man von „mechanistischem“ Denken. Die Zukunft ist durch die Gegenwart bzw. jeden beliebigen Moment der Vergangenheit determiniert. Die klassische Mechanik ist zwar nicht „statisch“, denn sie untersucht ja nicht zuletzt die Bewegungen von Körpern unter dem Einfluss von Gravitationskräften, aber in dieser sogenannten klassischen „Dynamik“ ist die Zeit lediglich ein geometrischer Parameter. Vergangenheit und Zukunft spielen ein und dieselbe Rolle. Insofern kennt dieses Weltbild keine qualitativen und keine unvorhersehbaren Veränderungen, kein echtes ,Werdenʻ.
Das änderte sich mit der Formulierung des Zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik, der den Begriff der Evolution in die Physik einführte.24 Dieser Zweite Hauptsatz wurde 1850 von Rudolf Clausius (1822-88) aufgestellt. Die Fassung, die für die Zwecke dieser Argumentation am besten geeignet ist, besagt, dass Wärme von selbst nur von höherer zu niederer Temperatur übergeht. Man kann den Zweiten Hauptsatz auch den Satz von der Vermehrung der Entropie nennen; er besagt dann, „daß bei einem in einem abgeschlossenen System ablaufenden natürlichen (irreversiblen) Prozeß Zustände wachsender Wahrscheinlichkeit durchlaufen werden, bis der Prozeß schließlich im Gleichgewicht, dem Zustand maximaler Wahrscheinlichkeit, endet.“25
Das bedeutet, dass einige Gesetze der Thermodynamik nicht symmetrisch gegenüber Zeitumkehr sind. Zukunft und Vergangenheit spielen verschiedene Rollen. Das Naturgeschehen hat einen Zeitsinn. Bringt man beispielsweise zwei Körper mit verschiedenen Temperaturen in enge Berührung, so stellt sich nach einer bestimmten Zeit ein thermisches Gleichgewicht her; das Umgekehrte hat man noch nie beobachtet. Wenn eine Porzellantasse auf den Küchenboden fällt, zerbricht sie – jedenfalls meistens; das Umgekehrte, dass sich nämlich ein Scherbenhaufen spontan zu einer Tasse zusammenfügt, hat man noch nie beobachtet. Man spricht hier von „irreversiblen Prozessen“, und der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik drückt die Tatsache aus, dass irreversible Prozesse eine Richtung der Zeit einführen. Und ohne die Richtung der Zeit einzuführen, kann man keine Prozesse, die eine Entwicklung einschließen, auf nicht-triviale Weise beschreiben. Damit erhalten die Phänomene der unbelebten Natur eine geschichtliche Dimension, erhält der Begriff der Entwicklung einen Sinn auch in der Welt von Masse und Energie.