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Technologie und Selbstorganisation
Zum Problem eines zukunftsfähigen Fortschrittsbegriffs
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Ulf Skirke Technologie und Selbstorganisation Zum Problem eines zukunftsfähigen Fortschrittsbegriffs |
Die Entstehung des neuzeitlichen physikalischen Zeitbegriffs geht auf die galileische und newtonsche Mechanik zurück. Gemessen an einer linearen Zeitskala galten alle dynamischen Gesetze als umkehrbar in der Zeit, also als reversibel und zeitsymmetrisch: Der Zustand der Zukunft war also mit dem der Vergangenheit identisch (vgl. Blaser 1990 S. 2 ff.). Die Thermodynamik des 19. Jahrhunderts änderte diese Situation entscheidend, denn deren zweiter Hauptsatz verbot die Zeitumkehrbarkeit realer Naturvorgänge, da diese niemals ohne "Reibungsverluste" ablaufen konnten und daher wesentlich irreversibel waren: Vergangenheit und Zukunft konnte so unterschieden werden, Zeit stellte sich also als asymmetrisch heraus. Woher aber stammt die Asymmetrie der Zeit? Vollmer (1985) geht dieser Frage einer genauen Untersuchung der "Zeitpfeile in Physik und Kosmologie" nach. Dabei tauchen zunächst mehrere Zeitpfeile auf, z.B. der thermodynamische und der kosmische in der Physik, aber auch weitere in anderen Disziplinen wie z.B. Chemie, Biologie oder Psychologie. "Wir werden jedoch annehmen, daß sich diese Zeitpfeile auf die physikalischen zurückführen lassen, daß also die Irreversibilität chemischer, biologischer und psychologischer Prozesse auf der Irreversibilität physikalischer Vorgänge beruht" (Vollmer S. 471). Nun entspricht diese Anisotropie der Zeit unserer alltäglichen Erfahrung: Alle Lebewesen altern, unsere Realität kennt nur eine Entwicklungsrichtung in der Zeit (vgl. auch Schaltenbrand 1988 S. 52 ff.). Vollmer folgert daraus zu Recht: "Wenn Zeitpfeile wirklich so auffällige und durchgehende Merkmale unserer realen Welt sind, dann sollten sie sich bei einer angemessenen physikalischen Beschreibung dieser Welt in den Grundgleichungen der Physik spiegeln" (S. 475). Mit Ausnahme der sog. schwachen Wechselwirkung stellt man demgegenüber jedoch in allen physikalischen Grundgleichungen fest: Sie sind alle ohne Ausnahme T-invariant! Sie ändern sich also nicht, wenn man in ihnen t durch - t ersetzt. Dies hat zur Folge, daß die Nichtumkehrbarkeit physikalischer Vorgänge in der Regel indirekt über die Randbedingungen in die physikalische Theorie eingeführt werden müssen. Nicht nur aus diesem Grund sehen viele Naturwissenschaftler in der Beziehung zwischen Irreversibilität und zeitlicher Entwicklung das eigentliche Problem der modernen Physik (vgl. Prigogine/Stengers 1990 S. 4), denn "es wäre dem Wissenschaftler jedenfalls viel lieber, wenn schon die Theorie alle erreichbare Information lieferte und nicht erst noch zusätzliche Bedingungen herangezogen werden müßten" (Vollmer S. 477). Der Ausweg aus diesem Problem wird in der zeitgenössischen Physik vor allem in der Kosmologie vermutet, die nicht nur den Grund für die Irreversibilität von Naturvorgängen liefern soll, sondern auch die Bestätigung, daß sich alle existierenden Zeitpfeile auf einen kosmischen "Urpfeil" reduzieren lassen (vgl. Breuer 1987, Hawking 1988 sowie Kiefer 1990). "Was die Theoretiker suchen, ist deshalb eine Quanten- Gravitationstheorie, die Quantenmechanik und allgemeine Relativitätstheorie als Grenzfälle enthält. Von einer solchen Theorie erwartet Pen- [S.82] rose darüber hinaus, daß sie nicht länger T-invariant sein werde.66 In der zukünftigen Quanten- Gravitationstheorie wäre also auch der kosmische Zeitpfeil nicht in den Randbedingungen, sondern in den dynamischen Grundgleichungen enthalten (Vollmer S. 481). Dieses Vorhaben jedoch hätte weitreichende Konsequenzen für die wissenschaftstheoretischen Grundlagen der modernen Physik.67 Eine tiefgreifendere Analyse der Zeitdimension in der neuzeitlichen Physik führt auf deren begriffliche und theoretische Grundlegung von naturgesetzlicher Erkenntnis. Obwohl die kosmologische Deutung zur Erklärung des Zeitpfeils zunächst noch nicht in der Lage ist, die konkrete Beziehung zwischen einer universellen Zeitrichtung im Kosmos und den Zeit- und Entwicklungsstrukturen in der Biologie zu begründen, scheint eine derartige Beziehung doch plausibel. "Vielleicht mag man eines Tages damit das Rätsel auch des biologischen und des subjektiven Zeitpfeils in größerem Rahmen angreifen. Eine Lösung würde zweifellos unser Weltbild revolutionieren" (Breuer S. 73). Offensichtlich ist die klassische Physik derzeit nicht in der Lage, die komplexe Zeitdimension adäquat zu erfassen, geschweige denn hinreichend zu erklären. "Ausgehend vom ursprünglichen verträglichen Nebeneinander der subjektiven Zeit und der kosmischen Uhr der Himmelskörper stehen wir heute vor einem komplexen Zeitbegriff mit tiefen philosophischen Implikationen. Komplexer ist die Zeit geworden, weil ihre Pfeilrichtung in so verschiedenen Gebieten der Wissenschaft wie Physik, Kosmologie und Biologie nicht mehr getrennt betrachtet werden kann" (Blaser S. 15). Insbesondere ist das Phänomen zu betrachten, daß dem scheinbar gleichförmigem universellen Zeitpfeil komplexe Entwicklungsprozesse überlagert sind, die ungleichförmigen und individuellen Charakter haben: Ob die Entstehung [S.83] von Galaxien oder von Leben, es stellt sich die Frage, in welcher Zeitskala und Zeitstruktur sowie mit welchem Zeitbegriff diese innovativen Selbstorganisationsprozesse zu betrachten sind. Welchen Zeitcharakter haben geschichtliche oder biologische Alterungsprozesse?
"Wie können wir diese verschiedenen Zeitbegriffe - Zeit als Bewegung, wie sie in der Dynamik benutzt wird, Zeit, wie sie in der Thermodynamik mit Irreversibilität verknüpft ist, Zeit als Geschichte wie in Biologie und Soziologie -miteinander in Verbindung bringen? Das ist offenbar nicht ganz einfach. Dennoch leben wir in einer einzigen Welt. Um zu einer zusammenhängenden Sicht der uns umgebenden Welt zu gelangen, müssen wir einen Weg finden, wie man von einer Beschreibung zur anderen übergeht" (Prigogine 1988 S. 12). Orientiert an dieser Fragestellung, gilt deshalb das Hauptaugenmerk im Selbstorganisationsansatz von Prigogine der Aufschlüsselung der zeitlichen Dynamik, deren Begründungszusammenhang nicht nur auf den naturwissenschaftlichen Bereich verwiesen bleibt, sondern auch in den gesellschaftlich-kulturellen hineinreicht, da es ein wesentliches Kennzeichen unserer Epoche ist, "daß die westliche Zivilisation zeitzentriert ist" (S. 17). Von daher sollte die Analyse des Zeitbegriffs einen grundlegenden Einblick nicht nur in die gesetzliche Struktur der physikalischen, sondern auch der technischen Welt vermitteln, so daß naturwissenschaftlicher Zeitbegriff und technisches Fortschrittsmodell in besonderer Weise zusammenhängen. Da die klassische Physik inklusive Relativitätstheorie und Quantenmechanik, die Physik des "Seins", "nur ziemlich dürftige Modelle der zeitlichen Entwicklung geliefert" (S. 18) hat, ist es nach Prigogine von fundamentaler Bedeutung, sich der Physik des "Werdens" zuzuwenden und damit dem Zeitbegriff der Selbstorganisation. Ob am Beispiel der Bénard-Instabilität oder der chemischen Uhren, man begegnet in der Dynamik der Selbstorganisation grundsätzlich der Brechung der zeitlichen Symmetrie: Aus Fluktuationen und Bifurkationen gehen unterschiedliche Entwicklungslinien und Zustände hervor, die eine qualitativ verschiedene Bedeutung haben. "Darüber hinaus wird die Natur insgesamt wegen aufeinanderfolgender Verzweigungen zu einem historischen Objekt" (S. 22).
Das Phänomen der Zeitsymmetriebrechung, d.h. also der Ausbildung einer bevorzugten Zeitrichtung oder Zeitstruktur, läßt sich analog zu räumlichen Phasenübergängen betrachten, beispielsweise die Ausbildung einer Magnetisierungsrichtung. Im Falle oszillierender chemischer Reaktionen handelt es sich also um einen Prozeß, "der die Zeitsymmetrie bricht, genauso wie der Ferromagnetismus ein Prozeß ist, der die Raumsymmetrie bricht" (S. 158). Die bisherigen Untersuchungen lassen dabei die Vermutung zu, daß die gebrochene Zeitsymmetrie eine Art "physikalisches Selektionsprinzip" erstellt, daß nicht nur auf dem Prinzip der Irreversibilität, sondern auch auf einer inneren Instabilität der Bewegung beruht und selbst als Ursache für räumlich [S.84] unsymmetrische Materieformen angesehen werden kann (vgl. Ebeling/Engel/Herzel 1990 S. 64; Nicolis/Prigogine 1987 S. 200 ff.).
Eine fundamentale Konsequenz aus der Beschreibung zeitlich asymmetrischer Phänomene, insbesondere in stark instabilen Systemen, liegt darin, daß sich diese nicht mehr mit Hilfe eines gewöhnlichen "äußeren" Zeitparameters t formulieren lassen. "Wir benötigen dafür einen neuen Zeitbegriff, der es uns gestattet, vom (mittleren) "Alter" individueller Zustände zu sprechen. Einen solchen Zeitbegriff liefert uns der innere Zeitoperator T" (Prigogine 1988 S. 240).68 Daraus resultieren folglich zwei Zeitbegriffe, nämlich die Zeit, die wir auf unseren Uhren ablesen können (universeller Zeitpfeil) sowie die "interne" Zeit, die mit der individuellen Entwicklungsgeschichte instabiler komplexer selbstorganisierender Zustände zusammenhängen. Jedoch sind diese zwei Zeiten nicht unabhängig voneinander: Die mittlere interne Zeit fließt parallel zu der externen universellen Zeit der Dynamik. Allerdings kann die interne Zeit zusätzlich fluktuieren und beim Übergang von einem stabilen Zustand in den anderen einen typischen exponentiell verlaufenden Zeit"sprung" ausführen (vgl. Nicolis/Prigogine S. 232 ff.). Die auf diese Weise neugeordnete physikalische Zeitdimension ermöglicht nun die Einordnung und Charakterisierung anderer Zeitbegriffe, die enger mit internen Strukturen, mit chemischen und biologischen Prozessen verknüpft sind. Neben der einen Zeit enthält die Welt eine unendliche Vielfalt von internen Zeiten. "Zeit ist der große Pfeil, der alle Systeme aneinander koppelt, aber auch die Menge von Pfeilen, die all die Bifurkationen und Veränderungen individueller Systeme ausmachen" (Briggs/Peat S. 222; vgl. auch Prigogine/Stengers 1986, S. 264).
Eine genauere Analyse der inneren Zeit zeigt ferner, daß sie in ihrem Ablauf nicht auf einer Geraden dargestellt werden kann, die sich quasi von der fernen Vergangenheit in die ferne Zukunft erstreckt, und die Gegenwart lediglich einem Punkt entspricht, der Vergangenheit von Zukunft trennt.69 Demgegenüber ist in der neuen Zeitdarstellung die Vergangenheit von der Zukunft durch ein Intervall getrennt, daß durch eine charakteristische Zeit bestimmt werden kann: "Wir können also von der "Dauer" der Gegenwart sprechen" (Prigogine 1988 S. 248). In der Expertise "Zeit und Biologie" erläutert Hans-Jörg Rheinberger (1990) die konkretere Bedeutung einer inneren, operativen Zeit. Er [S.85] nennt drei Merkmale:
Jedoch ändern sich durch den neuen Zeitbegriff und die neue Zeitstruktur nicht nur die Zeitmodi, sondern die naturwissenschaftliche Forschungsweise wird selbst beeinflußt. Nach dem linearen und reversiblen Charakter der klassischen Zeitvorstellung waren die Zustände "zeitlos", ihre Anfangsbedingungen beliebig wählbar. Die neue Zeitauffassung, die Zeit als Überlagerung linearer und nichtlinearer Anteile charakterisiert sowie ihre geschichtliche Gerichtetheit anerkennt, muß eine solche Vorstellung aufgeben. Aus diesem Grunde "unterliegen die Anfangsbedingungen nicht mehr unserem Gutdünken" (S. 260), sondern die Erforschung eines Systems bzw. deren Zustände setzt genaueste Kenntnisse ihrer Vorgeschichte voraus, um einen adäquaten Zugang zu deren komplexer Entwicklungsdynamik zu bekommen. Da Mensch und Natur gleichermaßen in das evolutionäre Universum eingebettet sind, wird Naturerkenntnis wesentlich nur über die Erkenntnis der Geschichte der Natur ermöglicht. "Die Zeit ist nicht nur ein wesentliches Element unserer inneren Erfahrung und der Schlüssel zum Verständnis der menschlichen Geschichte auf deren individuellen wie der gesellschaftlichen Ebene. Sie ist auch der Schlüssel zu unserem wissenschaftlichen Verständnis der Natur" (S. 262).70
Für Prigogine ist im naturwissenschaftlichen Forschungsprozeß die Zeit das Fundamentale: An die Stelle der statischen Auffassung von Raum und Zeit tritt die dynamischere evolutionäre Auffassung von einer "Verzeitlichung des Raumes": "Die Zeit geht in gewisser Weise dem Sein voraus" (Prigogine 1990, S. 59). Im kosmologischen Geschehen der Natur müssen also der Zeitpfeil und die multidimensionalen internen Zeitstrukturen dem inneren Wesen einer kreativen selbstorganisierenden Materie zugeordnet werden und sind nicht mehr auf eine äußerliche statische Raumzeit reduzierbar. Diese neue Sichtweise führt nicht nur zur Vorstellung und Anerkennung eines "partizipatorischen Universums", sondern verweist uns in grundlegender Weise auf die Grenzen unserer [S.86] Möglichkeiten: "Wir können die Natur nicht beliebig manipulieren. Wir haben ... anzuerkennen, was uns, die wir ein Teil der Natur sind, die wir beschreiben, möglich ist" (Prigogine/Stengers S. 275).
In einer jüngeren Arbeit begründen Prigogine/Stengers (1993) einen neuen Ansatz zur physikalisch- mathematischen Auflösung des "Zeitparadoxons", in dem mit Hilfe eines mikrophysikalischen statistischen Modells die Brechung der Zeitsymmetrie bereits in den dynamischen Grundgleichungen eingeführt wird. Grundlegende Voraussetzung dafür ist die Anwesenheit chaotischer Instabilität der Bewegung und der Übergang zu großen Systemen. Realistischer Hintergrund dieses Ansatzes sind die ständigen, dissipativen Stöße mit dem 'See' der Hintergrundstrahlung (2,7 K-Photonen), denen jedes reale mikro- oder makroskopische System ausgesetzt ist, sowie der Nachweis von Chaos in der Quanten-Welt. "Das Chaos führt zur Einbeziehung des Pfeils der Zeit in die grundlegende dynamische Beschreibung. Das Chaos bringt die Auflösung des Zeitparadoxons... Es führt obendrein die Wahrscheinlichkeit in die klassische Dynamik ein, die doch ein Prototyp einer deterministischen Wissenschaft ist. Wahrscheinlichkeit ist hier nicht Resultat von Unwissenheit, sondern der unumgängliche Ausdruck von Chaos. Das führt wiederum zu einer neuen Definition von Chaos. Wir haben gezeigt, daß das Chaos, wie es üblicherweise definiert wird, zu einer irreduziblen probabilistischen Beschreibung führt. Jetzt kehren wir die Behauptung um. Alle Systeme, die einer irreduziblen probabilistischen Beschreibung gehorchen, bezeichnen wir definitionsgemäß als chaotisch. Derartige Systeme können daher nicht durch einzelne Trajektorien (bzw. einzelne Wellenfunktionen in der Quantenmechanik) beschrieben werden, sondern nur durch Ansammlungen (Bündel) von Trajektorien (oder Ensembles)" (ebenda, S. 15).
Diese zunächst rein mathematische neuartige Beschreibung komplexer Dynamik in der Quantenmechanik hat dennoch weitreichende inhaltliche Konsequenzen: Zum ersten führt die chaotische Instabilität zu einer grundlegenden Beeinflussung räumlicher Eigenschaften bzw. des Raumes selbst durch die zeitliche Dynamik. Das Zeitverhalten bestimmt nunmehr die räumliche Struktur! Prigogine/Stengers weisen nach, "daß das Chaos uns zwingt, den Hilbert-Raum zu verlassen und zu generalisierten Räumen ... überzugehen, deren Struktur von der spezifischen Form der Instabilität abhängt. Die Entwicklung der Wahrscheinlichkeitsverteilung muß beschrieben werden in einem Raum, der von der Dynamik abhängt. Die Lösung des Zeitparadoxons und der anderen Paradoxa ist nur deshalb möglich, weil der Raum 'temporalisiert' wird, so daß Vergangenheit und Zukunft nicht länger die gleiche Rolle spielen" (ebenda, S. 26).
Zum zweiten verändert und erweitert sich der Begriff des Chaos, der nicht länger nur als Einschränkung der Vorhersehbarkeit von Prozessen bzw. der sensiblen Abhängigkeit von Anfangsbedingungen zu verstehen ist, sondern als ak- [S.86] tive, kreative Größe, die zu emergenten Entwicklungen im Universum führt und das komplex-dynamische Verhalten der Materie verstehen hilft. "'Chaos' und 'Materie' sind jetzt eng miteinander verknüpfte Begriffe, denn das dynamische Chaos ist die Grundlage für alle Wissenschaften, in denen es um die Aktivität der Materie geht ..., das Chaos als vereinheitlichendes Element entspricht der Vorstellung von einer offenen sich entwickelnden Welt, in der, um Paul Valéry zu zitieren, 'Die Zeit Konstruktion ist'" (ebenda, S. 320 ff.).
Zum dritten werden mit dem Pfeil der Zeit und der chaotischen Dynamik "Ereignisse" insofern zugänglich, als spontane und emergente Prozesse in der Natur nicht länger außerhalb der physikalischen Beschreibung liegen, sondern 'Zustände' im Prinzip evolutionären Charakter bekommen. "Ereignisse und Wahrscheinlichkeiten werden gefordert von einer evolutionären Beschreibung, sei es die der darwinschen Evolution oder die der menschlichen Geschichte. Ereignisse sind ... auch mit dem thermodynamischen Pfeil der Zeit im Bereich der gleichgewichtsfernen Prozesse verbunden" (S. 13). "Aus unserer Sicht sind Ereignisse das Resultat von Instabilitäten, von Chaos. Dies gilt auf allen Ebenen ..." (S. 19).
Auch Eigen (1990) kommt in seiner Zeitanalyse im Zusammenhang von "Evolution und Zeitlichkeit" zu ähnlichen Ergebnissen wie Prigogine, indem er der Frage nachgeht: Wie ist unsere Welt zeitlich strukturiert? Ausgehend von empirischen Erscheinungen von typischen Zeitspannen im Kosmos geht Eigen der weiteren Frage nach, was "lange" oder "kurze" Zeitspannen bedeuten könnten. Gibt es eine untere Grenze der Zeit, eine Elementarzeit (vgl. S. 37 ff.)? Zeitspannen sind nicht einfach "objektiv" physikalisch bzw. naturwissenschaftlich festzulegen, sondern müssen im Zusammenhang und in Rückbindung zur menschlich subjektiven Wahrnehmung verstanden werden, die wiederum auf chemische und biologische Mechanismen verweist.71 "Mit Hilfe unseres zentralen Nervensystems sind wir intuitiv in der Lage, Vergangenheit und Zukunft zu unterscheiden (lediglich die Definition von "Gegenwart" bereitet uns einige Schwierigkeiten). Ist nun diese uns inhärente Zeitlichkeit physikalisch [S.88] determiniert? (S. 41). Auch Eigens Erklärungsansatz zieht im Unterschied zum reversiblen Zeitbegriff der klassischen Physik die Thermodynamik von Nicht-Gleichgewichtszuständen heran, in denen Irreversibilität und Entropieanstieg normale Erscheinungen sind. "Die durch Energiedissipation gekennzeichnete Irreversibilität definiert in einer Welt, die nicht im Gleichgewicht ist, eine Zeitlichkeit - wir wollen sie zunächst als "schwache" Zeitlichkeit bezeichnen. Die Richtung ist allein durch die Bewegung "zum Gleichgewicht hin" und durch die damit verbundene positive Entropieerzeugung definiert" (S. 46).72 Daß die Zeit für einen Beobachter "fließt", liegt in der Eigenschaft des Beobachters begründet, selbst ein Prozeß in der Zeit zu sein: Die Wahrnehmung der "schwachen Zeitlichkeit" korrespondiert mit dem realen Zustand des Universums. "Für die "schwache" Zeitlichkeit, sofern sie als eine allgemeine Eigenschaft unserer Welt gilt, ist es wichtig, daß diese Welt noch "jung", also weit von einem generellen Gleichgewicht entfernt ist ... Wir erleben ständig die durch das Streben zum Gleichgewicht charakterisierte "schwache" Zeitlichkeit (S. 46)".
Als Sonderfall in dieser allgemeinen Zeitrealität betrachtet Eigen die katastrophenartigen instabilen Übergangsprozesse in der Evolution. Dabei sind drei Gesichtspunkte zu berücksichtigen:
Läßt sich im Rahmen der schwachen Zeitlichkeit durch geeignete Manipulationen, wie z.B. durch Überlagerung von Energie oder Materieflüssen noch tendenziell eine Umkehrung des makroskopischen Geschehens erreichen, ist dies während der Instabilität eines Systems nicht mehr möglich. "Wir nennen diese eindeutige und makroskopisch evidente zeitliche Ausrichtung "starke" Zeitlichkeit" (S. 49).73 Insbesondere im Bereich der Lebenserscheinungen ist die Unumkehrbarkeit ein Wesenszug der Zeit: "Ursprung und Evolution des Lebens sind unumkehrbare "stark" zeitliche Prozesse. Eine Vorzugsrich- [S.89] tung erhielt der Evolutionsprozeß erst durch das Auftreten selbstreproduktiver Strukturen" (S. 50 ff.). Die Untersuchung des Zeitverhaltens von Selbstorganisationsprozessen führt also zum einen auf das universelle gerichtete Langzeitverhalten der vorfindbaren anorganischen und organischen Welt und zum anderen auf das absolut unumkehrbare Kurzzeitverhalten instabiler und innovativer "Phasensprünge", die insbesondere die Evolution des Lebens charakterisieren:
Auch in bezug auf die "starke Zeitlichkeit" besteht ein direkter Zusammenhang zwischen realer und erlebter Zeit: "Daß wir - als Beobachter dieser Zeitlichkeit - uns ihr nicht entziehen können, liegt daran, daß Leben und Bewußtsein selber auf "stark" zeitlichen Ereignissen basieren" (Eigen 1990, S. 55).
Die Zeitdimension verweist zwar "in eine für die Zukunft offene Welt", jedoch erweist sich dies als nicht beliebige Offenheit, da die Gesetzmäßigkeiten, sowohl der schwachen als auch der starken Zeitlichkeit, zu beachten und nicht unbegrenzt manipulierbar sind.
Die Bedingungen und Grundgesetze des Lebendigen spiegeln sich in besonderer Weise im Zeitverhalten wider, da gerade hier beispielsweise Wachstumsgeschwindigkeiten, Entwicklungs- und Innovationsprozesse von Organismen eine Vielzahl eigener Zeitordnungen aufweisen, die abkürzend als "biologische Zeit" zusammengefaßt werden können (vgl. Ewers 1988, S. 61 ff.). "Belebte Systeme beinhalten insofern Eigenzeit, als sie eine systemeigene Organisation zur Zeitmessung, also organismische Zeitmaßstäbe aufweisen, die spezifisch auf richtende Umwelteinflüsse anzusprechen vermögen (ebenda)". Innerhalb von Organismen lassen sich beispielsweise verschiedene "Relaxationszeiten" unterscheiden, d.h. unterschiedliche Zeitdauern, die die molekularbiologische Dynamik benötigt, um nach einer kleinen Störung wieder in ihren Gleichgewichtszustand zu gelangen. Viele organismische Wachstums- und Entwicklungsprozesse verlaufen zyklisch [S.90] - oder besser spiralförmig, mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten der verschiedenen Zyklen bzw. Spiralen. Auch die mehr als 150 biologischen Rhythmen des Menschen, die allein mit dem Tag-Nacht-Wechsel gekoppelt sind, verweisen auf die starke Dominanz einer komplexen Zeitstruktur in der menschlichen Wahrnehmung - im deutlichen Unterschied zu einer mechanischen Zeitordnung (vgl. Ewers, S. 62). Auch die genauere Untersuchung der "biologischen" Zeit, die Organismen als biologische Uhren mit vielfältigen Eigenzeiten kennzeichnet, ergibt also ein hohes Maß an Übereinstimmung mit dem Begriff einer "inneren" Zeit selbstorganisierender Systeme im physiko-chemischen Bereich: "Prigogines 'interne Zeit' entspricht der 'biologischen Zeit' par exellance (S. 65)".
Auch wenn im mikrokosmischen Bereich der Quantenphysik, insbesondere im Hinblick auf eine noch ausstehende Theorie der Quantengravitation, ein allgemeiner nichtmechanistischer Zeitbegriff noch unterschiedlich beurteilt wird, so scheint aber auch hier der Terminus einer "Eigenzeit" sinnvoll definierbar zu sein. Insbesondere lassen Experimente im Bereich der Hochenergiephysik vermuten, "daß Partikel zukunfts- wie vergangenheitsgerichtete Weltlinien im Quantengravitationsfeld zu durchlaufen scheinen - ihrer Eigenzeit entsprechend (Ewers S. 66)". Der neue Zeitbegriff sowohl in mikro- als auch in makroskopischer Hinsicht würde also Zeit als ein Maß für die Menge "inneren Geschehens" (vgl. Briggs/Peat S. 287) zu bezeichnen sein, das hinführt auf einen "prozessualen Zeitbegriff von der Art, daß die Geschehnisse selbst den Ablauf der Zeit bestimmen" (Kanitscheider 1979, S. 123). Um nun das interne Zeitgeschehen noch näher aufzuschlüsseln, d.h. also die inneren Geschehnisse zu analysieren, stellt sich die Frage, ob sich bestimmte regelmäßige Muster oder Gesetzmäßigkeiten des zeitlichen Ablaufs während dieser inneren Geschehnisse vollziehen. "Können wir vergangene Ereignisse mit der gleichen Zeitskala messen wie heutige?" (Binnig 1989, S. 110). Da es aufgrund des Zeitpfeils unmöglich ist, von identischen Ereignissen auszugehen und andererseits die "starke" Zeitlichkeit bei Innovations- und Evolutionsprozessen in der Natur dafür sorgt, daß nicht einfach gleichförmige Entwicklungszyklen ständig reproduziert werden, zeigt sich dennoch im Großen sowie im Kleinen die Erscheinung der Selbstähnlichkeit bei der zeitlichen Dynamik entstehender Muster: Bildhaft gesprochen, dreht sich das Evolutions-"Rädchen" im unterschiedlich lang dauernden Zeittakt, indem der Alterungsprozeß um so schneller vonstatten geht, je weniger Neues entsteht. "Wir empfinden z.B., daß die Zeit um so schneller vergeht, je älter wir werden. Unser Rädchen dreht sich eben immer langsamer, weil in unseren Köpfen immer weniger Neues entsteht. Damit haben wir das Gefühl, die Rädchen bzw. Uhren der Außenwelt liefen immer schneller. Ebenso ließe sich möglicherweise auch die Diskrepanz zur Urknalltheorie erklären, daß es am Beginn der Evolution der Materie, nämlich eine andere Zeitskala gegeben und sich das Rädchen viel schneller gedreht hat ... Die Materie ist sehr alt, ihr Rädchen dreht sich langsamer" (vgl. Binnig [S.91] S. 119). Die selbstähnlichen Evolutionsmechanismen bedeuten nach Binnig, daß ihr "Baukastenprinzip" nicht nur unabhängig von der Skala ist, sondern "mit Blick auf alle Zeiten heißt es, daß die Strukturen auch zeitlich fraktal sind" (Binnig S. 154).
Insbesondere in der Untersuchung der Entwicklungs- und Verzweigungsdynamik in der biologischen Evolution läßt sich zeigen, daß die zeitlichen Strukturen ihrer Wachstumsmechanismen einen selbstähnlichen Charakter haben, d.h. ineinander geschachtelt sind - als Muster im Muster. "So kann man sich die biologische Evolution als eine Folge transienter Bifurkationsprozesse vorstellen, die beim Durchlaufen einer vielfach verästelten Bifurkationskaskade auftreten ... Diese Wiederholung des Verzweigungsbaumes der Artbildung auf der zeitlich kleineren Ebene der Artdifferenzierung gibt uns das Recht, hier von einer zeitlich fraktalen Struktur zu sprechen" (Pohlmann/Niedersen 1990, S. 74 ff.).
Es liegt nun nahe, diesen Grundgedanken zu generalisieren, indem auch die "Evolution" der anorganischen Natur mit betrachtet wird, da auch hier die Prinzipien der Selbstorganisation - wenn auch nicht in derselben Komplexität - wirksam werden. Dies führt auf die Konsequenz, "daß die Wachstumsmechanismen der verschiedenen Evolutionen74 gleich sind. Sie sind aber ineinander geschachtelt, miteinander verknüpft und bauen aufeinander auf. Sie sind eben fraktal" (Binnig S. 155). Demzufolge hätte jede Evolution ihre eigene Zeitskala und ihre eigene Geschwindigkeitsskala.75
Die Untersuchung der Dynamik von Selbstorganisationsprozessen in der belebten und unbelebten Natur hat auf einen gegenüber der klassischen Physik qualitativ neuen Zeitbegriff geführt. Erstens: Im gemeinsamen Ergebnis mit Thermodynamik und Kosmologie muß der Zeitablauf als unumkehrbar, als gerichteter Zeitpfeil betrachtet werden; zweitens: tritt bei instabilen und kreativen komplexen Naturvorgängen eine zweite, eine interne, eine Eigenzeit, zutage; und drittens: weisen diese Eigenzeiten innerhalb des dynamischen Verzweigungsverhaltens der Entwicklungsprozesse nicht beliebige Vielfalt, sondern vermutlich fraktale Strukturen auf.
Aufbauend auf den Erkenntnissen der Selbstorganisations-und Chaosforschung hat Friedrich Cramer (1993) den bisher weitestgehenden Versuch der Grundlegung einer allgemeinen Zeittheorie unternommen, die das mikroskopische und makroskopische Zeitgeschehen nach einheitlichen Prinzipien dar- [S.92] stellt.76 "Mit dem Mechanismus der Bifurkation im Seltsamen Attraktor und dem Zusammenspiel von strukturerhaltender zyklischer Zeit, tr, der Eigenzeit eines Systems einerseits und von strukturverändernder, ins Neuland vorstoßender irreversibler Zeit, ti, andererseits glaube ich, eine Struktur der Zeit vorzuschlagen, die in Form des Zeitbaumes das mikroskopische und das makroskopische Zeitgeschehen einheitlich zu beschreiben gestattet" (F. Cramer a.a.O., S. 188 ff.). Die nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik gerichtete und irreversible Zeitstruktur kreiert sozusagen ein "Zeitfeld" oder auch "Entropie- Feld", aus dem Veränderungsprozesse sowie das Entstehen von Neuem hervorgeht und mit Hilfe des irreversiblen Zeitmodus beschreibbar wird. Andererseits ist diese evolvierende und offene Zeitdynamik immer verbunden mit der Herausbildung von zeitlichen Ordnungsstrukturen und Zeitmustern, die eine relative Stabilität aufweisen und näherungsweise reversibel wie in den Fundamentaltheorien der klassischen Physik sind. "Mit diesem Doppelcharakter der Zeit verläuft das Weltgeschehen, und es gilt herauszufinden, welches die Übergänge der beiden Zeitmodi tr und ti sind. Dieser Übergang wurde als chaotisch, diskontinuierlich beschrieben, über einen seltsamen Attraktor verlaufend.77 Das Ordnung-Chaos-Konzept hat sich in den letzten Jahren als außerordentlich fruchtbar erwiesen ... Chaos und Ordnung und die entsprechenden Übergänge lassen sich aufgrund der modernen Chaostheorie heute genauer fassen, und das Verhältnis von Chaos und Ordnung hängt eng mit der Struktur der Zeit zusammen. Periodische, d.h. zyklische Vorgänge können bei häufiger Iteration über einen seltsamen Attraktor und einen irreversiblen Zeitsprung chaotisch werden, um dann wieder in Reversibilität einzumünden" (ebenda, S. 51). Der gerichtete Zeitpfeil wird quasi durch einen 'Zeitattraktor' verdichtet, beschleunigt oder gebremst, kann sich mit anderen Zeitattraktoren überlagern oder in andere übergehen, kann sich verzweigen und eine Vielzahl fraktaler Muster ausbilden (vgl. S. 103 ff.).78 "Ähnlich wie die Geschöpfe der Evolution treten die Attraktoren in Wechselwirkungen miteinander, sie bilden vielleicht sogar ein ganzes Netzwerk. Das würde allerdings bedeuten, daß es nicht nur eine einzige irreversible Zeitachse gibt, an der eine Reihe von reversiblen zyklischen Strukturen oder von seltsamen Attraktoren hängt, sondern daß es sich um einen ganzen Zeitbaum handelt. Die Äste des Zeitbaumes könnten dann je nachdem der geschichtlichen Zeit, der physiologischen Zeit, der thermodynami- [S.93] schen oder kosmologischen Zeit usw. entsprechen, sie sind Stränge von Eigenzeiten" (ebenda S. 118). Der Zeitbaum vereinigt in seinen verschiedenen Zweigen und Ästen nicht nur ganz verschiedene Zeitformen, wie lineare, zyklische, rhythmische oder auch diskontinuierliche Zeitsprünge, sondern er offenbart innerhalb dieses multidimensionalen Zeitgewebes das Phänomen der Selbstähnlichkeit! Zeitabläufe und Zeitmuster sind also individuell verschieden und unvergleichlich, dennoch ähneln sich ihre Muster, werden Konvergenzen, Resonanzen und Parallelitäten des zeitlichen Verhaltens deutlich, "womit das Urmodell der newtonschen Zeit, der einheitliche Zeitstrom endgültig außer Kraft gesetzt wäre" (S. 119).
Wie bereits Binnig oben ausführte, evolviert die Zeit nach Cramer in einem evolutionären Kosmos selber: "Strukturbildende Zeitkreise, Oszillationen, reversible Vorgänge sind systemerhaltend, aber sie sind in Wahrheit nur Warteschleifen, in denen das System solange kreist, bis es an einen Chaos-Ordnungs-Übergang kommt. Dann erfolgt ein Zeitsprung und es entsteht etwas Neues. Mit den beiden Zeitmodi tr und ti kann man erstmalig die Stabilität von Strukturen einerseits und das Entstehen des Neuen andererseits beschreiben sowie mit Hilfe der Chaostheorie die Übergänge dieser beiden Zeitformen verstehen" (S. 122).
Mit Hilfe dieses Ansatzes lassen sich nun die Strukturverwandschaften verschiedener Zeit-Sphären, z.B. die kosmische Zeit, die chemische Zeit, die biologische Zeit einerseits in ihrer Vielgestalt darstellen, ohne einen oberflächlichen Monismus zu bemühen, aber andererseits lassen sich die Zusammenhänge als analoge und homologe Muster deuten.
So lassen sich beispielsweise Ökosysteme nicht nur durch ihre organismischen Funktionen kennzeichnen, sondern als gewachsene Systeme, die mit den Eigenzeiten ihrer Umgebung und ihrer Untersysteme gekoppelt in Resonanzbeziehung stehen, sich also in einer grundlegenden "Zeitverschränkung" befinden, die sich über sehr große Zeiträume erstrecken kann und sowohl die organische als auch die anorganische Umgebung einbezieht (vgl. S. 203). Die elementare Verletzung von Eigenzeiten bzw. von Synchronisations- und Resonanzbeziehungen ökosystematischer Zeitstrukturen muß wohl als das tiefgehendste Kriterium ökologischer Zerstörung angesehen werden. Als Beispiel wird die unmäßige Emission von CO2 infolge der Inanspruchnahme fossiler Energien angeführt. "Diese übersteigerte CO2-Produktion wird möglich durch einen Raubbau an fossilen Brennstoffen durch eine Aufhebung der Eigenzeiten von Atmosphäre und geologischer Erdgeschichte andererseits. Die fossilen Brennstoffe, also Kohle, Erdgas und Erdöl haben sich seit 300 Millionen Jahren unter der Erdoberfläche angesammelt und sind dort festgelegt. Wenn der Mensch des Industriezeitalters diese festgelegten Vorräte innerhalb von 300 Jahren im wahrsten Sinne des Wortes verpulvert, dann wird die Eigenzeit des Systems Kohle, Erdöl und Erdgas um den Faktor von einer Million beschleunigt. Es ist klar, daß man das in einem Netzwerksy- [S.94] stem nicht unbestraft tun kann" (S. 204). Die "Ökologie der Zeit" bzw. ökologische Zeitbilanzen stellen ein zentrales Bindeglied zum Anteil der Lebenszeit bzw. der gesellschaftlichen Zeit dar: Denn nur dann, wenn der gesellschaftliche Arbeitsaufwand - für Zeitersparnis und eigenen Nutzen - in einem maßvollen Verhältnis zum ökologischen Erhaltungsaufwand steht, die beiden Eigenzeiten also weitgehend synchronisiert werden, kann die ökologische Krise abgewendet werden.79 "Die ökologische Krise ist durch eine vom Menschen herbeigeführte Entkoppelung der Eigenzeiten entstanden, die nun nicht mehr miteinander in harmonischer Resonanz treten können, sondern ungebremst zu rasen beginnen und sich dabei total verzerren" (S. 211 ff.).
Die wesentliche Kategorie der Rückkopplung innerhalb von Selbstorganisations- und Chaosprozessen ist also wesentlich eine zeitliche Rückkopplung, so daß jeder dynamische Prozeß durch eine umfassende, iterative und rückgekoppelte Zeitanalyse, die sowohl reversible als auch irreversible und diskontinuierliche Elemente erfaßt, entschlüsselt werden muß.
Die praktische Verfolgung eines derartigen Zeitbegriffs muß fundamentale Konsequenzen auf den Charakter von Naturwissenschaft und Technik haben. Denn wenn die Zeit zu Recht als grundlegende Voraussetzung für naturwissenschaftliches Handeln betrachtet wird, muß ein Paradigmawechsel von der gleichförmigen zur komplexen, gerichteten, multidimensionalen Zeit erhebliche Auswirkungen auf die Erkenntnisbedingungen naturwissenschaftlichen Denkens und Handelns haben - entsprechendes gilt natürlich dann auch für die Technologie! Das mechanistische Zeitgesetz kann nicht mehr als Orientierung für linearen Fortschritt herangezogen werden, sondern die Analyse des Zeitgeschehens von Naturgeschichte und Evolution ermöglichen erst die nötigen Kenntnisse über Voraussetzungen und Rahmenbedingungen technologischer Dynamik und Entwicklung, die im Einklang mit Evolutionsprinzipien steht. Von daher sollen im folgenden die wesentlichen Aussagen und Ergebnisse der im Zusammenhang mit der Selbstorganisationstheorie stehenden Evolutions- und Entwicklungsmodelle dargestellt werden.
67 - "Zum einen gibt es z.Z. noch keine konkrete zufriedenstellende Grand Unified Theory. Es können aber auch prinzipielle Schwierigkeiten entstehen, die mit der schwächsten aller vier bekannten Kräfte der Gravitation zusammenhängen (die aus verschiedenen Gründen sowohl die großen als auch die kleinen Abstände dominiert). Wenn man nämlich zu immer kleineren Skalen übergeht bzw. die kosmische Geschichte gem. der heutigen Kosmologie bis zur Entstehung des Universums zurückverfolgt, stößt man auf die "plancksche Elementarlänge", jenen Abstand, ab dem ein Versuch, die quantenmechanische Unschärfe weiter zu reduzieren, solche hohen Energien verlangt, daß die Raum-Zeit-Krümmung, die durch diese Energiedichten erzeugt wird, gar keine Beobachtung mehr zuläßt... Nur eine Quantentheorie der Gravitation würde uns erlauben, Phänomene um und jenseits der planckschen Skala zu verstehen. Obwohl wir einige Ideen bezüglich spezifischer quantengravitationeller Effekte haben (Wheeler, Hawking), existiert eine solche Theorie als geschlossene widerspruchsfreie Konstruktion noch nicht... Wir wissen also nicht, um es provokativ zu sagen, ob wir vor der Vervollständigung oder vor dem Umsturz dieses Bildes der modernen Physik stehen mit seinen grundlegenden Prinzipien und seinen konkreten Theorien (Stamatescu 1990 S. 4).
69 - Die Gegenwart hat im klassischen Zeitflußschema praktisch keine eigene Realität, sondern zwischen Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft besteht keinerlei Abstand. Auf einen Punkt reduziert ist die Gegenwart also praktisch der Vergangenheit und der Zukunft unendlich nah.
70 - Die "Chaotizität" und Sensibilität selbstorganisierender Prozesse bewirken übergeordnete Randbedingungen für Mikro- und Makrokosmos. Dies "macht die generelle Trennung von Mikro- und Makrowelt (die den mikroskopischen Reduktionismus erst rechtfertigt), nur vermittelt durch das nivellierende Gesetz der großen Zahlen, unmöglich" (Pohlmann/Niedersen 1991, S. 179).
71 - "Für den Menschen haben die auf die Zeit bezogenen Begriffe "lang" oder "kurz" eine durch unsere Wahrnehmung festgelegte semantische Bedeutung. Wir bezeichnen einen Vorgang als "schnell", wenn er schnell im Vergleich zur Auflösung durch unsere Sinnesorgane abläuft. Die Millisekunde ist hier etwa der Bezugswert. Die sinnliche Wahrnehmung selbst basiert wiederum auf physikalisch-chemischen Prozessen, deren Zeitkonstanten dann klein gegenüber einer Millisekunde sein müssen. Die Speicherung der Information im zentralen Nervensystem erfordert aber Zeiten, die sehr viel größer als eine Millisekunde sind. Die Stabilität dieser "Langzeit-Information" legt die Annahme einer strukturellen Fixierung unter Einschluß kovalenter Bindungen nahe" (S. 40).
72 - In dieser Definition ist die "schwache Zeitlichkeit" identisch mit dem kosmischen "Urzeitpfeil" oder dem "äußeren" irreversiblen Zeitbegriff von Prigogine.
73 - In Anlehnung an die prigoginsche Definition der "inneren" Zeit beschreibt Eigen die starke Zeitlichkeit, was in der Übereinstimmung der jeweiligen Eigenschaften zum Ausdruck kommt: "Die Zeitfunktionen solcher stark zeitlicher Prozesse reichen vom exponentiellen Anschwellen über nichtlineare Schwankungen bis zu einem (scheinbar) regellosen sog. chaotischen Verhalten" (S. 50).
74 - der kosmologischen und der biologischen Evolution.
75 - Die Zeiteinheit (ein Zeitquant) entspricht dann einer Drehung der sog. Mutations-Auslese-Helix und die maximale Geschwindigkeit dieser Drehung der maximalen Anzahl von Mutationen pro Zeitquant (vgl. Binnig S. 160).
76 - Cramer kritisiert die insbesondere von Prigogine formulierten Unterscheidungen einer "inneren" und "äußeren" Zeit, da sie das makroskopisch Reversible und das mikroskopisch Irreversible unverbunden nebeneinander bestehen läßt.
77 - Dieser seltsame Attraktor hat folglich eine fraktale Struktur.
78 - Cramer versucht dies in einer grundlegenden Theorie eines Evolutionsfeldes in der Gestalt als "temporales Selbstorganisationsfeld", in dem die Zeit selbst eine kreative Dimension wird (vgl. S. 115).