System

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Ein System (von griech. σύστημα, sýstema, „das Gebilde“, „das Zusammengestellte“, „das Verbundene“) ist ein strukturiertes Gebilde, dessen Teile funktionell und in beständiger Wechselwirkung so aufeinander bezogen sind, dass sie als geordnete Glieder einer sinnvollen Ganzheit erscheinen. Es wird durch einen spezifischen Satz von Systemeigenschaften wie Dynamik, Komplexität, Stabilität usw. charakterisiert. Die Eigenschaften und Verhaltensweisen von Systemen werden im Rahmen der Systemtheorie untersucht und in vereinfachten theoretischen Modellen abgebildet.

In der Praxis hat man es nicht mit starren, sondern stets mit dynamischen Systemen, oft auch chaotischen Systemen zu tun. Letztere sind nichtlineare Systeme, bei denen das Ausgangssignal nicht immer dem Eingangssignal proportional ist wie bei linearen Systemen.

Nach dem Verhältnis zu ihrer Umwelt werden in der Physik offene Systeme (Materie- und Energieaustausch), geschlossene Systeme (nur Energieaustausch, kein Materieaustausch) und völlig isolierte abgeschlossene Systeme unterschieden.

Komplexe Systeme lassen sich ohne Zerstörung ihrer Funktionalität nicht weiter vereinfachen. Dazu zählen insbesondere komplexe adaptive Systeme, die sich selbsttätig ohne äußere Steuerung an veränderte Umweltbedingungen anpassen können. Es handelt sich dabei um nichtlineare dynamische Systeme, deren zeitliches Verhalten nicht nur vom aktuellen Zustand, sondern auch von der Vorgeschichte abhängt (→ Pfadabhängigkeit). Sie sind zur Selbstorganisation und Selbstregulation befähigt und entwickeln durch Emergenz neue Eigenschaften, die sich nicht aus denen ihrer konstituierenden Teile ableiten lassen. Meist verfügen sie auch über sogenannten Attraktoren, indem sie bestimmte Zustände oder Zustandsfolgen unabhängig von den Anfangsbedingungen und den äußeren Einflüssen selbsttätig anstreben. Die Zustandsabfolgen können dabei durchaus auf dem Weg des deterministischen Chaos erreicht werden; man spricht in diesem Fall von „seltsamen Attraktoren“.

Das trifft insbesondere auf Lebewesen zu, die aus physikalisch-biochemischer Sicht offene komplexe adaptive Systeme fern des thermodynamischen Gleichgewichts sind und in ständigem Stoff-, Energie- und Informationsaustausch mit ihrer Umgebung stehen.

Die Struktur des Systems ist umso schärfer ausgeprägt, aber auch umso starrer, je geringer die Anzahl der möglichen Mikrozustände ist, durch die sich der beobachtete Makrozustand des gesamten Systems realisieren läßt, d.h. je geringer die Entropie S des Systems ist. Die Entropie ist proportional zum Logarithmus des Phasenraumvolumens Ω, als der Menge aller möglichen Mikrozustände, die das System einnehmen kann: S = kBlnΩ [1]

Siehe auch

Literaturhinweise

Weblinks

Einzelnachweise

  1. Der Proportionalitätsfaktor ist die Boltzmann-Konstante, in SI-Einheiten: kB = 1,3806504(24) · 10−23 J/K