Entropie zwischen Mikro- und Makroebene
Unter Energie kann sich jedermann etwas vorstellen, unter dem noch wichtigeren Begriff Entropie jedoch die wenigsten. Dabei spielt Entropie in der allgemeinen Physik, der Informationstheorie und der Biologie eine entscheidende Rolle. Und: Es gibt Gründe, weshalb der Begriff so schwierig zu verstehen ist. Das hat vor allem damit zu tun, dass Entropie physikalisch und informationstheoretisch als Abstand zwischen der Mikro- und Makroebene eines untersuchten Objekts definiert ist.
Entropie und Information
Der Begriff Entropie wird gerne vermieden, weil er eine gewisse Komplexität enthält, die sich nicht wegdiskutieren lässt. Doch wenn wir über Information sprechen, müssen wir auch über Entropie sprechen. Denn Entropie ist das Mass für die Informationsmenge. Wir können nicht verstehen, was Information ist, ohne zu verstehen, was Entropie ist. Information ist immer relativ. Wir glauben, dass wir Information packen können, so wie wir Bits in einem Speichermedium ablegen. Die Bits sind dann die Information, die objektiv verfügbar ist. Wir haben uns so sehr an dieses Bild gewöhnt, dass wir glauben, dass Information in kleinen Kügelchen daherkommt, die ja
Fünf Vorurteile über Entropie
Nerds interessieren sich gern für entlegene Themen. Da passt Entropie gut hinein, nicht wahr? Blutleere Nerds stellen sich damit als intellektuell überlegen dar. Dieses Spiel wollen Sie nicht mitmachen und Sie denken, dass es keinen wirklichen oder gar praktischen Grund gibt, sich mit Entropie zu beschäftigen. Diese Haltung ist sehr verbreitet und ziemlich falsch. Entropie ist kein nerdiges Thema, sondern bestimmt ganz grundlegend unser Leben, von der elementaren Physik bis in den praktischen Alltag hinein.
Informationsreduktion 8: Unterschiedliche Makrozustände
Zwei Zustände gleichzeitig Im Vorbeitrag habe ich dargestellt, wie ein System auf zwei Ebenen beschrieben werden kann, auf der Ebene des Mikro- und auf der des Makrozustandes. Auf der Ebene des Mikrozustandes finden sich alle Detailinformationen, auf derjenigen des Makrozustandes finden sich weniger, dafür stabilere Informationen. Das klassische Beispiel ist das Wasserglas, wo der Mikrozustand die Bewegung der einzelnen Wassermoleküle beschreibt, der Makrozustand dafür die Temperatur der Flüssigkeit kennt. In diesem Beitrag möchte ich darauf eingehen, wie unterschiedlich die Beziehung zwischen Mikro- und Makrozustand sein kann. Hängt der Makrozustand vom Mikrozustand ab? Der Makrozustand ist informatisch, d.h. bezüglich seines Informationsgehaltes,
Informationsreduktion 7: Mikro- und Makrozustand
Beispiele von Informationsreduktion In den bisherigen Texten haben wir Beispiele von Informationsreduktion in folgenden Gebieten angesehen: Kodierung / Klassifizierung Sinneswahrnehmung Fallpauschalen Meinungsbildung Wärmelehre Was ist gemeinsam? Mikro- und Makrozustand Allen diesen Beispielen ist gemeinsam, dass wir bezüglich Informationen zwei Zustände haben, einen Mikrozustand mit vielen Details und einen Makrozustand mit wesentlich weniger Information. Sehr anschaulich und den meisten noch aus der Schule bekannt, ist das Verhältnis der beiden Ebenen in der Wärmelehre. Beide Zustände existieren gleichzeitig. Sie betreffen weniger das betrachtete Objekt, als vielmehr die Sichtweise des Betrachters. Will er viel wissen? Oder weniger? Oder gar nur die Essenz, beziehungsweise
Informationsreduktion 5: Das klassische Wasserglas
Informationsreduktion in der Wärmelehre In der Wärmelehre findet sich ein ganz besonderes Beispiel für die Informationsreduktion. Das Beispiel ist deshalb besonders, weil es so einfach ist. Es zeigt das Grundgerüst der Informationsreduktion in aller Deutlichkeit, ohne die Komplexität anderer Beispiele, z.B. solchen aus der Biologie. Es ist vielen von uns auch aus dem Physikunterricht bereits bestens bekannt. Was ist Temperatur? Ein Wasserglas enthält viele Wassermoleküle, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten in unterschiedlichen Richtungen bewegen, dabei immer wieder mit anderen Wassermolekülen zusammenstossen und bei jedem Stoss Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung ändern. Mit anderen Worten: Das Wasserglas ist der typische Fall eines realen
Informationsreduktion 2: Der drastische Trichter
Der Trichter der Informationsreduktion Im vorhergehenden Beitrag Informationsreduktion 1 habe ich eine Kette der Informationsverarbeitung vom Patienten bis zur Fallpauschale (DRG) beschrieben: Bei dieser Kette handelt es sich um einen Trichter, der die verfügbare Informationsmenge bei jedem Schritt reduziert. Das Ausmass der Reduktion ist drastisch. Stellen Sie sich vor, sie haben den Patienten vor sich. Um ihn zu beschreiben, können Sie z.B. die roten Blutkörperchen zählen. Es gibt 24–30 Billionen (= 24–30·1012 ) davon, jedes hat eine bestimmte Form, einen Ort im Körper, eine Bewegung zu einem bestimmten Zeitpunkt und eine bestimmte Menge an rotem Blutfarbstoff im Innern. Das ist in
