Mehr als die Summe der Teile (eBook)

Komplexität in der Natur

Helmut Satz (Autor)

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2024
209 Seiten
Springer Berlin Heidelberg (Verlag)
9783662678381 (ISBN)

Infos

Von der Physik bis zur Informationstheorie und Kosmologie, von der Struktur tierischer Gesellschaften bis zur linguistischen Analyse der menschlichen Schrift zeigen Systeme, die aus vielen interagierenden Bestandteilen bestehen, oft ein kollektives Verhalten, das sich nicht aus der Interaktion der einzelnen Bestandteile vorhersagen lässt. In Mehr als die Summe der Teile befasst sich Helmut Satz mit verschiedenen Formen dieses komplexen Verhaltens, die erst in den letzten Jahrzehnten gründlich untersucht worden sind. Obwohl diese Studien ihren Ursprung in der Physik haben, erweist sich das Verhalten als universell und reicht von der Struktur des frühen Universums über die Bildung von Vogelschwärmen bis hin zur Häufigkeit von Wörtern in literarischen Texten. Die Komplexität wird somit zu einem immer wichtigeren interdisziplinären Bereich für die künftige wissenschaftliche Forschung.

Auf konzeptionelle und nicht-technische Weise erschließt Satz dieses spannende Gebiet für eine allgemeine Leserschaft und für Studierende aller naturwissenschaftlichen Fächer.

Inhalt

Vorwort 6
Inhaltsverzeichnis 11
Abbildungsverzeichnis 13
1 Teilen und Zusammenfügen 18
1.1Divide et impera 18
1.2Die Grenzen des Reduktionismus 19
1.3Komplexität 22
1.4Die Vielfalt von Komplexität 25
2 Der Gang der Zeit 31
2.1Zeitumkehrinvarianz in der Physik 31
2.2Das Joule’sche Experiment 33
2.3Entropie 35
2.4Warum ist die Entropie des Universums heute nicht maximal? 37
Literatur 40
3 Globale Verbindungen 41
3.1Münzen werfen 41
3.2Perkolationstheorie 43
3.3Gitter-Perkolation 46
Literatur 48
4 Die Natur der Kräfte 49
4.1Fallende Äpfel 49
4.2Kollektive Schwerkraft 54
4.3Dunkle Materie 55
4.4Emergente Kräfte 58
4.5Gibt es eine Ladung der Schwerkraft? 60
4.6Die Entropie Schwarzer Löcher 63
Literatur 67
5 Das Entstehen von Struktur 68
5.1Ordnung und Unordnung 68
5.2Die Rolle der Schwerkraft 70
5.3Die Struktur von Galaxien 75
Literatur 77
6 Die Raumenergie 78
6.1Formen der Energieerhaltung 78
6.2Der Urknall 80
6.3Horizonte 82
6.4Das Hubble’sche Gesetz 85
6.5Dunkle Energie 88
6.6Ein Universum aus dem Nichts 93
Literatur 94
7 Kritisches Verhalten 95
7.1Singularitäten 97
7.2Skaleninvarianz 99
7.3Das Ising-Modell 100
7.4Renormierung 103
7.5Die Thermodynamik der starken Wechselwirkung 107
Literatur 111
8 Selbstorganisierte Kritikalität 112
8.1Thermodynamik ohne Heizer 112
Literatur 118
9 Fraktale Dimensionen 119
9.1Dimensionen 119
9.2Skaleninvarianz und fraktales Verhalten 120
Literatur 126
10 Verzweigung und Chaos 127
10.1Das Ende des Determinismus 127
10.2Der Schmetterlingseffekt 129
10.3Die Entwicklung von Kaninchenvölkern 130
10.4Verzweigung 132
10.5Fibonaccis Kaninchen 137
10.6Der Stammbaum von Honigbienen 140
Literatur 142
11 Die Brown’sche Bewegung 143
11.1Staub in der Sonne 143
11.2Wieder Münzen werfen 146
Literatur 153
12 Strömung, Wirbel und Turbulenz 154
12.1Konvektion 156
12.2Der Weg zum Chaos 160
Literatur 167
13 Plötzlich und unerwartet 168
13.1Intermittent Flooding 168
13.2Wenige Reiche 170
13.3Summen und Produkte von Zufallsgrößen 173
Literatur 174
14 Wörter und Zahlen 175
14.1Das Zipf’sche Gesetz 175
14.2Die Poesie der Zahlen 178
14.3Die Größe von Städten 180
Literatur 181
15 Schwärme 183
Literatur 190
16 Quantenkomplexität 191
16.1Die Quantenrevolution 191
16.2Das Bose-Einstein-Kondensat 196
16.3Supraleitung 198
Literatur 203
17 Schlusswort 204
Literatur 208
Personenverzeichnis 212
Sachverzeichnis 215

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 26.7.2024
• Zusatzinfo: XIX, 209 S. 60 Abb., 43 Abb. in Farbe.
• Sprache: deutsch
• Original-Titel: More than the Sum of the Parts
• Themenwelt: Naturwissenschaften ► Physik / Astronomie ► Astronomie / Astrophysik
• Themenwelt: Naturwissenschaften ► Physik / Astronomie ► Theoretische Physik
• Schlagworte: Brown'sche Bewegung • Chaos • Intermittenz • Kollektives Verhalten • Komplexe Systeme • Komplexität • Komplexitätsforschung • Quantenkomplexität • Schwärme • Strukturbildung • Systemtheorie • Turbulenz
• ISBN-13: 9783662678381 / 9783662678381