Evolutionsprozesse sind Gegenstand verschiedener Wissenschaftsdisziplinen und gehören zu den kompliziertesten
Vorgängen in Natur und Gesellschaft. In diesem Werk wird der Versuch unternommen, die Grundlagen einer Physik der Evolutionsprozesse darzulegen. Ausgehend von der inzwischen gut ausgearbeiteten Theorie der Selbstorganisation
stellen die Autoren die wichtigsten Prinzipien und Mechanismen zusammen, auf deren Grundlage Evolutionsprozesse ablaufen können. Es wird ein Szenarium der Evolution vom Urknall und der Ausbildung der Elemente und Strukturen
im Kosmos bis hin zur Biogenese auf der Erde entwickelt. Die Anwendung der aufgezeigten Prinzipien und Mechanismen auf die Beschreibung ausgewählter Beispiele aus Physik, Chemie, Biologie, Technik und Ökonomie wird diskutiert.
Die dargestellten Konzepte umfassen u. a. thermodynamische Prinzipien, Multistabilität, räumliche Strukturierung,
Selbstreproduktion, Frustration und stochastische Dynamik. Als Beispiele werden vor allem autokatalytische, chemische Reaktionen, die Entwicklung präbiologischer Makromoleküle und Populationen biologischer Arten behandelt, aber auch Netzwerke formaler Automaten und Konkurrenzprozesse bei der Entwicklung von Technologien. Herausgestellt wird die Rolle der Informationsverarbeitung für evolvierende Systeme, und die mögliche Anwendung von Evolutionsstrategien auf technische Optimierungsprobleme wird diskutiert. Abschließend werden die Perspektiven einer praktischen Nutzung von Prozessen der Selbstorganisation und Evolution aufgezeigt.
Das Buch wendet sich an einen breiten Leserkreis, der Interesse für die Gesetzmäßigkeiten von Evolutionsprozessen
hat, wobei die physikalisch-naturwissenschaftlichen Aspekte im Vordergrund stehen.
Author(s): Werner Ebeling, Andreas Engel, Rainer Feistel
Edition: 1
Publisher: Akademie-Verlag
Year: 1990
Language: German
Pages: 373
City: Berlin
Titelseite
Vorwort
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
1.1. Das Werden des Komplizierten
1.2. Zielstellung einer Physik der Evolutionsprozesse
1.3. Zur allgemeinen Struktur von Evolutionsprozessen
2. Szenario der Evolution der Metagalaxis, der Erde und des Lebens
2.1. Heißer Urknall und Expansion
2.2. Mehrfache Symmetriebrechung und Entstehung der Elemente
2.3. Strukturierung des Urplasmas und Ausbildung der Photonenmühle
2.4. Entstehung des Lebens
3. Thermodynamische Bedingungen der Evolution
3.1. Energie und Entropie
3.2. Hauptsätze und Selbstorganisation
3.3. Globale Bedingungen der Selbstorganisation
3.4. Lokale Bilanzen und Evolutionskriterien
3.5. Thermodynamische Triebkräfte der Evolution der Erde
3.6. Thermodynamik der Selbstorganisation von Lebewesen
3.7. Thermodynamik ökologischer Systeme
4. Instabilitäten und raum-zeitliche Strukturen
4.1. Thermodynamische Instabilitäten
4.2. Kinetische Instabilitäten in fluiden Medien
4.3. Kinetische Instabilitäten in chemischen Systemen
5. Selbstreproduktion
5.1. Dynamik der einfachen Selbstreproduktion
5.2. Stochastik der einfachen Selbstreproduktion
5.3. Selbstreproduzierende Automaten
5.4. Dynamik der nichtlinearen Selbstreproduktion
5.5. Stochastik der nichtlinearen Selbstreproduktion
5.6. Selbstreproduktion in komplexen Systemen
6. Konkurrenz· und Selektionsprozesse
6.1. Evolution als Optimierungsproblem
6.2. Selektion bei einfacher Konkurrenz
6.3. Konkurrenz und Selektion in Netzwerken
6.4. Koexistenz und Hyperselektion
6.5. Selektion in komplexen Systemen
7. Individualentwicklung als neue Evolutionsstrategie
7.1. Die Rolle der Ontogenese in der Evolution
7.2. Diskrete Modelle von Lebenszyklen
7.3. Das McKendrick-von-Foerster-Modell des Alterns
7.4. Selektionsprozesse in Modellen mit kontinuierlichem Altern
7.5. Komplizierte Altersstrukturen
8. Mutationen und Evolutionsspiralen
8.1. Fehlerhäufigkeiten bei Sequenzreplikation
8.2. Grundlagen der Eigen-Schuster-Theorie
8.3. Stochastik von Evolutionsprozessen
8.4. Simulationsspiele
8.5. Innovationen in komplexen Systemen
9. Evolution im Raum der Phänotypen
9.1. Die adaptive Landschaft
9.2. Sprungcharakter der Evolution in einem einfachen ModelJ
9.3. Individualentwicklung des Phänotyps
10. Frustration und hierarchische Ordnung
10.1. Darwinsche Evolution als frustriertes Optimierungsproblem
10.2. Einige Resultate der Spinglastheorie
10.3. Das Anderson-Modell der präbiologischen Evolution
11. Evolution der Information
11.1. Informationsverarbeitung als Prozeß der Selbstorganisation
11.2. Information und Leben
11.3. Biosequenzen und Evolutionsbäume
11.4. Entropie und Komplexität
11.5. Genetische Sprache und Grammatik von Biosequenzen
12. Perspektiven der Nutzung
12.1. Energie-, Material- und Bauelemente-Probleme
12.2. Probleme der Automatisierung und Optimierung
12.3. Probleme der Biotechnologie
12.4. Assoziative Speicher
12.5. Netzwerkmaschinen und Neuronenrechner
13. Literaturverzeichnis
14. Sachverzeichnis
Klappentexte des Buchumschlages
