Die Beziehung zwischen Energie – Materie – Information

Beziehung Energie – Materie – Information

Immer wenn diese drei Begriffe nebeneinander vorkommen, könnte das schon ein Hinweis auf einen esoterisch geprägten Artikel sein. Da hört man Aussagen wie “Alles ist Information” oder “Materie ist nur eine Form von Energie”. Auch gibt es dafür bereits Berufe, wie den Bioenergetiker. In diesem Blog möchte ich versuchen diese drei Komponenten in Beziehung zu bringen.

Materie ist jene Substanz, aus dem das ganze Universum besteht. Es sind also Stoffe die eine Masse haben und im Gravitationsfeld reagieren. Im strengen physikalischen Sinne sind es die Teilchen aus denen sich die Atome zusammensetzen und der daraus aufgebauten gesamten gasförmige, flüssige und festen Materie. Alles was nun nicht in diese Kategorie gehört sind dann Felder. Gravitation, Elektromagnetismus, Kernkraft und möglicherweise weitere Felder die uns heute noch nicht bekannt sind.

Energie ist das Vermögen, Arbeit zu verrichten. Also mit einer variierenden oder konstanten Kraft über eine gewisse Zeit auf eine andere Kraft (Gegenkraft) einzuwirken. Zu unterscheiden ist zwischen den Grundformen wie solarer, nuklearer und kinetischer Energie. Es ist allgemeines Wissen, dass Energie nicht erzeugt sondern nur umgewandelt und gespeichert werden kann. Die Vielfalt an “Umwandlungsmaschinen” ist bislang noch sehr bescheiden. Wahrscheinlich wird die Digitalisierung auch hier zu revolutionären Entwicklungen führen. Gerade für das Data-Processing ist Energie, also Stromverbrauch, ein wesentlicher Produktionsfaktor. Das sowohl bei Großrechenzentren, wie auch bei Nanobots.

Information ist ein Begriff der heute für verschiedenste digitale Erscheinungsformen steht. Sehr häufig kommt es zur Verwechslung mit dem Begriff “Daten”. Es ist daher erforderlich diese beiden zu separieren.

Daten sind Beschreibungen von Substanzen und Entitäten – also deren  Eigenschaften. Aus diesen Features entstehen dann Daten, wenn diese auf ein Medium aufgetragen werden. Daten brauchen ein Trägermaterial. Das könnten Bücher, Erzählungen, SD-Karten, Quanten usw. sein. Je nach Medium ist die Beschreibung der Eigenschaften diesem entsprechend codiert. In Büchern die Buchstaben in Quanten der Spin und auf SD’s die Bits. Sender und Empfänger von Daten müssen sich über den verwendeten Code einigen – Übersetzer sind möglich.

Information entsteht dann, wenn diese Daten verarbeitet (Processing) und dadurch eine Veränderung im verarbeitenden System bewirkt wird. Wenn z. B ein Mensch am Morgen das erste Mal in den Nachrichten hört, dass Trump Präsident der USA wurde ist das eine Information. Verändert das Präsidentenbild von Obama zu Trump. Beim zweiten und wiederholten Hören entsteht aus diesen Daten keine Information mehr. Nun ist es völlig egal welche Prozessoren (Gehirn, GPU) man dazu verwendet. Die Unit muss in der Lage sein die Daten zu lesen und dessen Code zu interpretieren. Auch deren Baugröße spielt keine Rolle. Beginnend von den bekannten Mikroprozessoren für Mobiles Computing bis hin zu einer 4.0 Fertigung für Automobile. Genau dieses Beispiel kann herangezogen werden um den Zusammenhang von Energie-Information- Materie zu zeigen (siehe Bild)

 Materie – Energie – Information

Der Designer eines Automobil Herstellers hat eine Idee wie das nächstjährige Modell aussehen soll. Dazu stellt er sich das neue Fahrzeug vor, zeichnet es auf und hat sogar CAD. Am Ende ist ein  geistiges Design fertig. Für dieses virtuelle Objekt wird nun eine Liste von Eigenschaften (Features) erstellt und auf ein Medium gebracht (Daten). Die Daten können auf verschiedensten Trägermaterialien aufgebracht sein. Der Designer könnte z. B. ein Buch darüber schreiben, es jemanden erzählen oder ein CAD File anlegen. Die so vorliegenden Daten für ein Design sind bedeutungslos.  Erst wenn sie jemand versteht entsteht Bedeutung und das passiert im Processing. Ein Prozessor, hier ein 4.0 Automobilwerk kann die binär codierten Daten lesen und zu einem realen Auto verarbeiten und braucht dafür eine bestimmte Menge an Energie.  Dadurch hat sich in der Zusammensetzung der Materie “etwas” geändert – Information ist entstanden. Am Beispiel des Automobils ist die Information in der Form-Struktur des Wagens als “Kristalline Information” abgelegt.

Andere Beispiele:

Die Konstruktionspläne des Menschen liegen ja bekanntlich in seinen Genen. Dort sind sämtliche Eigenschaften beschrieben. In einem Gen sind also “nur” Daten und noch keine Informationen. Dafür fehlt noch was! Es braucht einen Prozessor der die codierten Daten liest und daraus Information für den Körperbau generiert. Über die Datenstruktur im Gen wissen wir schon sehr viel. Das menschliche Genom ist entschlüsselt. Wenig ist über das Processing und der dafür erforderlichen Energieform bekannt.

Der Mensch selber als Spezies “Krone der Schöpfung” hat einen langen evolutionären Prozess hinter sich. Über Evolution wissen wir wiederum sehr viel.  Es ist jene wissenschaftliche Theorie die am besten abgesichert ist. Hier wissen wir aber nicht wo die Konstruktionspläne liegen, wo sie herkommen, wie der Lebensprozess entsteht und welche Energieform dazu benötigt wird. Seit Menschen denken können stellen sie sich die Frage nach dem Woher. Sie wurde bisher theologisch durch das Eingreifen eines Schöpfers erklärt – Schöpfungslehre. In dieser Form findet sie heute vielfach keinen Zuspruch mehr. Nach dem hier verwendeten Modell wäre das “Intelligent Design” ein möglicher Ansatz der die Entstehung von Leben zu erklären. Dieser Frage ist dann auf theologischer Ebene nachzugehen.