Autor(en)

Nicolis, Grégoire und Ilya Prigogine:

Auflage

[1. - 7. Tsd.].

Verlag / Jahr

München ; Zürich : Piper, 1987.

Format / Einband

kart. 384 S. : 110 Ill. u. graph. Darst. ;

Sprache

Deutsch

Gewicht

ca. 541 g

ISBN

3492030750

EAN

9783492030755

Bestell-Nr

987480

Bemerkungen

Sauber erhalten, Vorsatzblatt mit Papieretikett aber sonst gut erhalten. - Was immer unser beruflicher Hintergrund sein möge, mehr oder weniger haben wir heute alle das Gefühl, uns in einem Zeitalter des Übergangs zu befinden. Wir müssen neue Ressourcen aufspüren und erkunden; und wir müssen zu einer weniger destruktiven Koexistenz mit der Natur gelangen. Solche wichtigen Ziele erfordern gravierende Veränderungen qualitativer Art, und diese müssen sich innerhalb einer Frist abspielen, die in keiner Weise mit den immensen Zeitspannen verglichen werden kann, die für die biologische oder geologische Evolution zur Verfügung gestanden haben. Es handelt sich um die Größenordnung von Jahrzehnten, und die Auswirkungen werden innerhalb der jetzt lebenden und der nächsten Generation spürbar. Wir können nicht vorhersehen, wie unsere Welt nach dieser Übergangsphase aussehen wird. Es ist jedoch klar, daß Wissenschaft in zunehmendem Maße wichtig sein wird für unser Bemühen, den durch das Begreifen und Umgestalten unserer gesamten Umwelt an uns herangetragenen Herausforderungen zu begegnen. Es ist bezeichend, daß zu diesem entscheidenden Zeitpunkt die Wissenschaft selbst durch eine Erneuerungsphase geht. Vorwort: Wissenschaft in einer Übergangsphase 9 1. Kapitel Komplexität in der Natur 17 1.1 Was ist Komplexität? 17 1.2. Selbstorganisation in physikalisch-chemischen Systemen: Geburt des Komplexen 19 1.3 Thermische Konvektion, ein Prototyp für Selbstorganisationsphänomene in der Physik 20 1.4 Selbstorganisationsphänomene in der Chemie. . . . 29 1.5 Weitere Beispiele komplexen Verhaltens in Alltagsdimensionen 45 1.6 Nochmals biologische Systeme 51 1.7 Komplexität in planetaren und kosmischen Dimensionen 58 1.8 Kräfte und Korrelationen - eine Schlußbilanz . . . . 65 2. Kapitel Das Vokabular des Komplexen 71 2.1 Konservative Systeme 71 2.2 Dissipative Systeme 77 2.3 Mechanisches und thermodynamisches Gleichgewicht. Nichtgleichgewichts-Einschränkungen... 82 2.4 Nichtlinearität und Rückkopplung 86 2.5 Die vielen Facetten des Zweiten Hauptsatzes . . . . 93 2.6 Stabilität 99 2.7 Bifurkation und Symmetriebrechung 108 2.8 Ordnung und Korrelationen 113 3. Kapitel Dynamische Systeme und Komplexität 119 3.1 Die Geometrie des Phasenraums 119 3.2 Maße im Phasenraum 123 3.3 Integrable konservative Systeme 129 3.4 Bifurkation in einem einfachen dissipativen System: Suche nach Urbildern komplexen Verhaltens 136 3.5 Dissipative Systeme in zweidimensionalen Phasenräumen. Grenzzyklen 142 3.6 Reduktion auf niedrigdimensionale Systeme: Ordnungsparameter und Normalformen 148 3.7 Rückkehr zum Phasenraum: Topologische Mannigfaltigkeiten und Fraktale 157 3.8 Nichtintegrable konservative Systeme: die neue Mechanik 164 3.9 Ein Modell für instabile Bewegung: das Hufeisen . 171 3.10 Dissipative Systeme in hochdiriiensionalen Phasenräumen. Chaos und seltsame Attraktoren 174 3.11 Ortsabhängige Systeme. Symmetriebrechende Bifurkationen und Morphogenese 187 3.12 Asymmetrie, Selektion und Information 194 4. Kapitel Stochastische Aspekte komplexer Phänomene . 202 4.1 Fluktuationen und stochastische Beschreibung . . . 202 4.2 Markov-Prozesse. Master-Gleichung 209 4.3 Markov-Prozesse und Irreversibilität 217 4.4 Räumliche Korrelationen und kritisches Verhalten . 223 4.5 Das zeitabhängige Verhalten von Fluktuationen: Kinetik und Zeitskalen der Selbstorganisation. . . . 232 4.6 Sensitivität und Selektion 243 4.7 Symbolische Dynamik und Information 248 4.8 Irreversibilität als Quelle von Asymmetrie und Information 253 5. Kapitel Auf dem Weg zu einer einheitlichen Formulierung von Komplexität 261 5.1 Allgemeine Eigenschaften konservativer dynamischer Systeme 262 5.2 Allgemeine Eigenschaften dissipativer dynamischer Systeme 266 5.3 Die Suche nach einer einheitlichen Beschreibung . 5.4 Wahrscheinlichkeit und Dynamik 269 5.5 Die Bäcker-Transformation 271 5.6 Mannigfaltigkeiten mit gebrochener Zeitsymmetrie 275 5.7 Die symmetriebrechende Transformation A . . . . 277 5.8 Gibbs-Ensemble und Boltzmann-Ensemble . . . . 282 5.9 Kinetische Theorie 283 5.10 Schlußbemerkungen 286 6. Kapitel Komplexität und Kenntnistransfer 288 6.1 Nichtlineare Dynamik unter Nichtgleichgewichtsbedingungen und die Modellierung von Komplexität . 289 6.2 Materialwissenschaften 290 6.3 Schwellenwertphänomene in der Zelldynamik . . . 297 6.4 Modellierung der Klimaentwicklung 300 6.5 Wahrscheinlichkeitsverhalten und Anpassungsstrategien staatenbildender Insekten 307 6.6 Selbstorganisation in Humansystemen 316 Anhang I Lineare Stabilitätsanalyse 322 1.1 Grundgleichungen 322 1.2 Das »Prinzip« der linearen Stabilität 326 1.3 Die charakteristische Gleichung 327 1.4 Beispiele 331 1.5 Systeme mit chaotischer Dynamik 334 Anhang II Bifurkationsanalysis 337 II. 1 Allgemeine Eigenschaften 337 11.2 Die Entwicklung der Lösungen in Störungsreihen . 340 11.3 Die Bifurkationsgleichungen 342 Anhang III Störung resonanter Bewegungen in nichtintegrablen konservativen Systemen 345 III. 1 Die Twist-Abbildung 345 111.2 Wirkung der Störung im Falle rationaler Rotationszahlen 347 111.3 Homokline Punkte Anhang IV Rekonstruktion der Dynamik komplexer Systeme aus Zeitreihen. Anwendung auf Klimaschwankungen 355 IV. 1 Einführende Bemerkungen 355 IV.2 Theoretischer Hintergrund für die Datenanalyse . 358 IV.3 Der Klimaattraktor 359 IV.4 Schlußbemerkung und Ausblick 362 Literaturempfehlungen 363 Namenregister 377 Sachregister ISBN 3492030750

Schlagworte

Naturwissenschaften, Informatik, Datenverarbeitung

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