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Das dynamische Paradigma in der Linguistik - Universität Bremen

Das dynamische Paradigma in der Linguistik - Universität Bremen

ynam.Paradigma ____ Dynamische Modellkonzepte____________________44 Verstärkung charakterisiert. Bei höheren Lebewesen kommen feed-forward-Prozesse, d.h. Planprojektionen, projektive Anpassungen hinzu. Diese grundlegenden Eigenschaften haben eine erste Konzeptualisierung in der Kybernetik, in der Theorie offener Systeme und schließlich in der Theorie selbstorganisierter Systeme erhalten. In der Forschung sind es aber nicht die eher technikorientierten Arbeiten der Kybernetik (vgl. Abschnitt 2.1.3), sondern die neueren thermodynamischen Ansätze von PRIGOGINE und seiner Schule, welche im Zentrum stehen. Wir wollen in den folgenden Abschnitten die Grundideen skizzieren, die zu Anwendungen der Theorie selbstorganisierender und dissipativer Systeme in der Linguistik führen. In Bezug auf die Theorie dynamischer Systeme bewegen wir uns auf Anwendungen zu, welche zwar über die Katastrophentheorie hinausgehen, deren Resultate aber aufgreifen und anwenden können. 2.6 Selbstorganisationsprozesse in PRIGOGINEs Theorie dissipativer Strukturen Die Theorie selbstorganisierender Systeme baut auf die Thermodynamik, insbesondere auf deren zweiten Hauptsatz (vgl. WILDGEN, 1985d: Kap. 5) auf, der die Irreversibilität der Umwandlung von Energie in Wärme, d.h. den unvermeidbaren Umwandlungsverlust zum Inhalt hat. Die irreversible Thermodynamik beschreibt diesen phänomenalen Bereich. Wir können drei Ausbaustufen dieser Theorie unterscheiden: (1) Die Gleichgewichtsthermodynamik: Alle Prozesse streben irreversibel dem thermischen Gleichgewicht zu. (2) Die linerare Nichtgleichgewichtsthermodynamik: Wird in (1) ein Maximum der Entropie angestrebt, so tendieren die in der Nichtgleichgewichtsthermodynamik betrachteten Systeme lediglich dazu, die Entropieerzeugung auf ein Minimum zu bringen. Dies ist dann möglich, wenn es sich um offene Systeme handelt, welche Entropie an die Umgebung abgeben können. Wir können demnach zwei Entropieflüsse unterscheiden: de S: externer Entropiefluss; das System führt Entropie ab, di S: das System erzeugt intern Entropie. Damit der Gesamtfluss dS null wird, muss gelten deS=diS>0, d.h. die Entropieabgabe hebt die erzeugte Entropie auf. Das System wird dadurch stationär, d.h. zeitunabhängig. Diese Systeme verhindern zwar lokal die Zunahme von Entropie und den Strukturverlust (auf Kosten der Umgebung), sie können aber zu keiner Höherentwicklung, zu keiner Strukturzunahme führen. Gerade dieses Phänomen muss aber zumindest seit DARWINs Evolutionstheorie und implizit schon seit HERDERs Entwicklungstheorie für die Sprachtheorie erklärt werden. (3) Das scheinbare Schwimmen gegen den Strom des Strukturverlustes, der Aufbau von Struktur wird erst in der Thermodynamik fern des Gleichgewichts erfassbar (mit gewissen Einschränkungen vgl. WEIZSÄCKER, 1986:50 f.). Werden Schwankungen in den Systemen unter (1) und (2) sofort gedämpft, so werden Schwankungen in den Systemen fern des Gleichgewichtes zu Strukturquellen. Die Entstehung von Ordnung durch Schwankungen (bei bestimmten Randbedingungen) charakterisiert die Forschungsrichtung der Brüsseler Schule (PRIGOGINE, NICOLIS u.a.). Man spricht auch von der Theorie dissipativer Strukturen. Wir wollen kurz das Funktionieren dieser Prozesse anhand des so genannten Brüsselators erläutern. Jantsch (1979: 56) definiert den komplexen Begriff „als Maß für jenem Teil der Gesamtenergie [...], der nicht frei verfügbar ist und nicht in gerichteten Energiefluss oder Arbeit umgesetzt werden kann.“ Vereinfachend wird häufig von einem Maß der Unordnung, die nach dem zweiten Satz der Thermodynamik nur zunehmen oder gleich bleiben kann.

ynam.Paradigma ____ Dynamische Modellkonzepte____________________45 Wenn eine chemische Reaktion als Umwandlung A-->B-->C-->D verläuft, ist sie häufig stabil, d.h. sie reagiert nicht auf Schwankungen in der Konzentrationsverteilung von A. Es kann aber auch zu Reaktionen mit Schleifen kommen, bei denen ein erzeugter Stoff den Prozess rückkoppelnd beeinflusst. Man spricht in diesem Fall von Katalysation. Der Brüsselator ist ein einfacher Katalysationsprozess (mit Autokatalyse), der sich experimentell besonders gut steuern und beobachten lässt. Er besteht aus der folgenden Reaktion: (1) A + 2X 3X d.h. in Gegenwart von 2x wird aus A auch X. Graphisch können wir das in folgender Weise darstellen: (2) Etwas komplizierter ist ein System mit wechselseitiger Katalyse, z.B.: A X 2X + Y 3X B + X Y + D X E Diese Reaktion wird in Abb. 2.33 dargestellt. Man nennt sie den Brüsselator. Abb. 2.33: Chemische Reaktionen im Brüsselator. Im mathematischen Modell der Reaktionsdynamik sind die Konzentrationen der Substanzen A, B, D, E Kontollparameter, die Verhaltensparameter sind X, Y (vgl. zu diesen Begriffen Abschnitt 2.2). Betrachtet man das System in Abhängigkeit von Veränderungen der Kontrollparameter A und B, so zeigt es bei bestimmten Verhältnissen eine stationäre Lösung, also einen stabilen Fokus. Überschreitet B jedoch eine gewisse Schwelle, so wird der Fokus unstabil. Es entsteht ein Grenzzyklus, also eine periodische Konzentrationsschwankung, die in der (X-Y) Ebene als eine geschlossene Kurve dargestellt wird. Die Abb. 2.34 (a) und (b) illustrieren dieses Verhalten. In Abb. 2.34 (a) sind mehrere Anfangsbedingungen (1) (2) (3) angegeben. Der Grenzzyklus wird in jedem Fall erreicht. S bezeichnet den stationären Zustand, der zu einem instabilen Fokus wird (vgl. PRIGOGINE, 1977: 110-112).

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