Techniklexikon

Thermodynamik lebender Systeme

Biophysik, Anwendung thermodynamischer Grundbeziehungen (Thermodynamik und Statistische Mechanik) auf biologische Systeme (Leben) und deren Evolution. Im Kern geht es um die Lösung des Widerspruches zwischen dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik und dem hohen Grad der Strukturiertheit der uns umgebenden Welt. Besonders krass erscheint der Widerspruch zwischen dem zweiten Hauptsatz und der Evolutionshypothese von Darwin zu sein, nach welcher der Organisationsgrad biologischer Systeme als Folge der Selektion ihrer ungerichteten genetischen Änderungen sogar zunimmt. Auch wenn viele Aspekte des fundamentalen Problems der Bildung von Strukturen aus homogener, undifferenzierter Materie nach wie vor als ungeklärt betrachtet werden müssen, gibt es einen prinzipiellen kybernetischen Zugang (Kybernetik) über die Begriffe der Information, Rückkopplung, und Selbstregulation bzw. Selbstorganisation. Strukturbildung in molekularen Systemen ist möglich als stationärer Nichtgleichgewichtszustand offener Systeme mit hohem Ordnungsgrad. Anwendung solcher Effekte auf makromolekulare Systeme führt zu Erscheinungen, die als Selektion und Evolution bezeichnet werden können. (Prigoginesches Prinzip, Prigogine-Glansdorff-Theorem, Dissipation, Negentropie, Energiekonservierung, biologische)