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Die Arbeit
Die Arbeit ist der zentrale Begriff der Philosophie lebender Systeme.
Das Universum besteht u.a. aus Materie.
Die Physik hat allerdings einen Arbeitsbegriff, der erneuerungsbedürftig ist. Hier setzt die PhilS an.
Die PhilS definiert Arbeit als
Materieveränderung unter Aufwand von Energie und Zeit.
"Materie" als lokalisierte Energie mit einer endlich begrenzten räumlichen Ausdehnung heißt "Objekt". Ein derartiges Objekt hat den Aggregatzustand "fest". Es ist ein System, das sich aus "Elementen" (im Sinne der Systemtheorie) zusammensetzt, die ihrerseits aus Neutronen, Protonen und Elektronen bestehen, die in Form verschiedener Atom- und Molekülsorten organisiert sind.
Derartige Objekte besitzen Trägheit. Sie ändern weder aktiv ihre Ausdehnung (=Größe), noch ihre Masse (=Gewicht), aber sie ändern ihren Aufenthaltsort: sie bewegen sich linear, das heißt, sie bewegen sich geradlinig mit stets gleicher Geschwindigkeit fort, sie "fliegen" zusozuagen immer geradeaus. Sie ändern diese Fortbewegung nur, wenn äußere Kräfte auf sie einwirken (z.B. die Gravitation).
Da sie aus Teilen zusammengesetzt sind, die "Elemente" heißen, sind sie "Systeme" im Sinne der Systemtheorie. Sie sind "tote Systeme".
Auf diese toten Systeme können nicht nur äußere Kräfte einwirken, die Bewegungsrichtung und Bewegungsgeschwindigkeit dieser im festen Zustand befindlichen toten Systeme verändern, sondern diesen festen Objekten kann auch Energie zugeführt werden, zum Beispiel durch Sonnenstrahlung (Wärmeenergie). Unter Zeitaufwand verändern diese festen Objekte dadurch ihre Ausdehnung. Sie werden größer, man könnte meinen, sie wachsen. Sie werden dadurch größer, dass die Elemente im Sinne der Systemtheorie (also Atome oder Moleküle) sich voneinander entfernen. Die Masse des Objekts bleibt gleich, aber die Ausdehnung des Objekts wird größer, das feste Objekt dehnt sich in alle Richtungen gleichmäßig aus. Eine derartige feste Masse hat ein räumliche Grenze und dadurch ein Innen und ein Außen.
Bei dieser Grenzverlagerung nach außen handelt es sich also um eine Materieveränderung unter Zeitaufwand.
Mit anderen Worten: es wird bei diesem Vorgang Arbeit geleistet.
Entweicht Wärmeenergie aus diesem Objekt, weil das Außen kühler ist, wird das Objekt kleiner. Da es sich unter Zeitaufwand verändert, wird ebenfalls Arbeit geleistet. Dabei fließt die Energie jedoch von innen nach außen, in die Umwelt.
Wir können also nun Vergrößerungsarbeit und Verkleinerungsarbeit unterscheiden.
Wird Energie (Wärmeenergie) nach physikalischen Gesetzmäßigkeiten in das Objekt hineintransportiert, wird Vergrößerungsarbeit geleistet, wird Wärmeenergie vom Innen des Objekts nach außen abgezogen, wird Verkleinerungsarbeit geleistet.
Betrachten wir noch einmal den Fall der Vergrößerungsarbeit und setzen diese Arbeit fort, ändert sich ab einem bestimmten Punkt der Aggregatzustand des Objekts, es wird zunächst flüssig, unter weiterer Zufuhr von Wärmeenergie schließlich gasförmig. Damit ändern sich die Begrenzung des ehemaligen Objekts und seine Bewegungsmodalitäten. Wird das Objekt flüssig, kann es nicht mehr seine gleichförmige Bewegung fortsetzen, sondern fällt auf feste Körper, wenn diese in der Nähe sind und nennenswerte Gravitationskraft ausüben.
Die Vergrößerungsarbeit, die am Objekt ausgeübt wird, führt also zu einer Veränderung der Grenzeigenschaft. Die Grenze wird beweglich. Das Objekt (z.B. der Eisklumpen) kann keine lineare Fortbewegung mehr vollziehen, aber die vorher starre Grenze kann sich nun bewegen, verändern. Das Objekt fliegt nicht mehr, sondern es kann nun fließen. Vorher, als festes Objekt, konnte es fliegen und fallen. Wenn große Materieobjekte, wie die Erde, in der Nähe waren, fiel es, nun kann es fallen und fließen, vorher konnte es fallen und linear fliegen, wenn keine äußere Kraft einwirkte.
Zwischendurch möchte ich die Frage stellen, wer eigentlich die Arbeit erbringt.
Bezogen auf das System Erde-Sonne ist es zunächst die Sonne, die im umgangssprachlichen Sinn die Arbeit "erbringt", weil sie die Energie liefert. Wie sie das tut, können Physker erklären.
Die Sonnenwärme erbringt genauer gesagt die Vergrößerungsarbeit, bezogen auf die materiellen Objekte auf der Erde, seien sie fest oder flüssig. Dadurch, dass die Erde um eine Achse rotiert, transportiert sie die Erdobjekte in gleichmäßigem Zeitabstand immer wieder auf die der Sonne abgewandte Seite, so dass sie sich regelmäßig im Tagesrhythmus abkühlen (Tageszeiten). Dadurch, dass die Erde um die Sonne kreist und ihre Achse schieft steht, kühlen sich ihre Teile in jahreszeitlichem Rhythmus ab. Daher ordne ich diese Abkühlungstätigkeit der Erde zu. Die Drehbewegungen der Erde verursachen also eine regelmäßige Abkühlung, die dazu führt, dass die Wärmeenergie sich entsprechend den Gesetzen der Thermodynamik verteilt. Dies bedeutet vor allem, konkret auf die Erde angewandt, dass das flüssige Objekt Wasser, das sich entsprechend seinen physikalischen Eigenschaften in die Ritzen von Felsen fließt und sich dort bei Abkühlung ausdehnt (ab 4 Grad Celsius), den Felsen sprengt, also zerkleinert.
Die oben angeführte Regel hat also eine Ausnahme. Wenn Wärmeenergie vom Wasser in den Felsen und die Luft übergeht, sich also abkühlt, nimmt bei Wasser ausnahmsweise die Ausdehnung nicht ständig ab (Verkleinerungsarbeit), sondern ab 4 Grad Celsius wieder zu, so dass hier bereits vor dem Erreichen des festen Zustands paradoxer Weise Vergrößerungsarbeit geleistet wird, wobei gleichzeitig der umgebende, im festen Zustand befindliche Fels, zerstört wird (Zerstörungsarbeit). Man spricht hier auch von der Dichteanomalie des Wassers. Diese Dichteanmalie versetzt das sich abkühlende Wasser in die Lage, am umgebenden Felsen trotz Energieabgabe eine Sprengungsarbeit zu verrichten. Entscheidend ist also nicht immer die Zufuhr von Wärmeenergie, sondern bisweilen auch die Bildung von Strukturen - wie hier beim Wasser, das bei Energieentzug ab einer Temperatur von 4 Grad Celsius kristalline Strukturen bildet.
Die Sonne leistet übrigens auch Hebearbeit, indem sie durch Wärmeeinwirkung (Energieaufwand) unter Zeitverbrauch das Wasser, vor allem über den Ozeanen, verdampfen lässt, so dass es in die Höhe fliegen kann und Wolken bildet. Beim Fallen des Wassers ("Regen") wandelt sich die potentielle Energie des Wolkenwassers wieder in kinetische Energie um, die der Mensch später zum Betreiben von Wassermühlen und Turbinen in Staudämmen weiter verwendet. Die Energie, die der Mensch hier "gewinnt" kommt also auch aus der Sonne, die Arbeit geleistet hat, indem sie unter Energie- und Zeitaufwand das Wasser angehoben hat, bevor es von Bergen in Form von Bächen und Flüssen wieder ins Meer hinunter fließen kann.
Wir haben also zwei Energielieferanten auf der Erde, nämlich die Wärmestrahlung der Sonne und die Rotations- und Fliehkraft der Erde, die im Verbund mit der Gravitationskraft der Sonne, die die Erde anzieht und der Gravitationskraft der Erde, die die Regentropfen anzieht, die unter Zeitaufwand die Wetter- und Klimabedingungen schaffen, die es letztlich, auch unter Verwendung der elektrischen Energie durch Blitze, ermöglichen, dass sich aus nichtlebender Materie im Lauf der Zeit lebende Materie entwickelt hat.
Diese Umwandlung von nichtlebender in lebende Materie ist ein Arbeitsvorgang.
Die Philosophie lebender Systeme beschreibt also die Entstehung lebender Systeme aus nichtlebenden Systemen als das Produkt einer Arbeit, die die physikalischen Kräfte der Natur erbracht haben und weiterhin erbringen.
Unter Energie- und Zeitaufwand haben sich aus nichtlebender Materie lebende Systeme entwickelt. Dies ist ein natürlicher Arbeitsvorgang.
Der Mensch, der nun unter Energie- und Zeitaufwand die Materie, die er auf der Erde vorfindet, weiterhin verändert und nach seinen Bedürfnissen umgestaltet, setzt mit dieser Arbeitstätigkeit lediglich einen Vorgang der Materieumgestaltung fort.
Der zentrale Begriff, der die physikalisch beschreibbare Tätigkeit der Natur mit der Tätigkeit des Menschen verbindet, ist also der Begriff der
Arbeit.
Rudi Zimmerman, Philosoph lebender Systeme
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