AW: Kristallisation bei Schneeflocken
 

Viele interessante Fragen! (die sollten mal sortiert werden)


Für einige davon hat die Mathematik bzw "Chaosforschung" Hinweise auf Antworten.

Iterative Wachstumsvorgänge sind sehr stark von den Anfangsbedingungen abhängig. Zwei Vorgänge, wie das Wachstum zweier Schneeflocken, mit ähnlichen ("exakt identisch" gibt es nicht) Anfangsbedingungen kann zunächst sehr ähnlich sein und dann relativ plötzlich unterschiedliche Richtungen nehmen. Vermutlich meinst du das mit "perfekten Bruch". Die Ursache dafür kann man in den nichtlinearen Eigenschaften der Gleichungen wiederfinden.


Links (unter Vorbehalt, habe nur quergelesen):

https://www.scinexx.de/news/technik/...per-mausklick/

https://www.zeit.de/1997/03/Mathematik_der_Kristalle

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Wenn iterative, nichtlineare Vorgänge beim Wachstum eine Rolle spielen, dann ist das symmetrische Wachstum auf Millimeterebene unerklärlich außer es ist ein Quanteneffekt. Es findet ein Übergang von "nie identische Form" zu "immer identische Form" statt.

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Sorry, das geht mir langsam in die falsche Richtung. Dieser "Bruch" ist deine Erfindung, den gibt es nicht. Den Autoren des Beitrags zu unterstellen, sie hätten sich den aus den Fingern gesaugt, weil sie die richtige Erklärung nicht kennen, ist nicht ok. Und deswegen ein Quantenphänomen zu postulieren kommt mir wiederum sehr an den Haaren herbeigezogen vor. Als ob das Ergebnis für dich von vornherein feststünde und du es jetzt nur noch vor "Angriffen" verteidigen wolltest.

Zu deinem "Bruch": Schneeflocken entstehen nicht in Sekundenbruchteilen, sondern über einen längeren Zeitraum. Über diesen Zeitraum ändern sich die Bedingungen ständig. Auf den paar Millimetern der Flocke sehr homogen, so dass zu einer bestimmten Zeit an jedem Ort fast identische Bedingungen herrschen. Eine zweite, ursprünglich benachbarte Flocke hingegen wird sich nach dieser Zeit ganz woanders befinden und unter anderen Bedingungen wachsen. Da gibt es keinen Bruch, wir reden nicht von 5 mm und 10 mm, sondern von 5 mm und vielleicht 50 m Skalenunterschied.

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Ja, das ist ein gutes Argument. Bei allein 5000 verschiedenen Grundformen ist aber eine hohe Empfindlichkeit gegenüber den Ausgangsbedingungen zu erwarten. Wie erklärst du dir, dass trotzdem nur symmetrische Formen beobachtet werden, obwohl es doch bestimmt auch manchmal Turbulenzen im Millimeterbereich geben müsste, die dann unsymmetrisches Wachstum zeigen müssten? Weitere Faktoren der Unregelmäßigkeit sind Wind und Windschatten beim Aufwind, die Schwerkraft sowie die Sonneneinstrahlung.

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Nö, Nichtlinearität und Unterschiede in den Anfangsbedingungen kann ein Grund für Unähnlichkeit in Entwicklungsvorgängen sein. Der Umkehrschluss 'wenn nichtlinear, dann nichtähnlich' stimmt nicht unbedingt. Edit: Insbesondere dann nicht, wenn äussere, regulierede Faktoren, wie z.B. die genannte Struktur der Wassermoleküle, unzukommen.

Ich bezog mich auch auf die Unterschiedlichkeit ganzer Schneeflocken und nicht auf die Symmetrie der Arme.

Inzwischen habe ich aber glaube ich verstanden, dass du mit 'perfekter Bruch' etwas anderes meintest.

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Es ist leicht einfach zu sagen, es würde an Quanteneffekten liegen. Allerdings gibt es keinerlei Verbindung zwischen Quanten und dem Aufbau einer Schneeflocke, die relevant sein könnte. Damit meine ich, dass das gesamte Phänomen alleine durch die Moleküle erklärt werden kann.
Mit der Quantenmechanik werden Eigenschaften von Atomen z. B. untersucht. Das betrifft vor allem Änderungen innerhalb des Atoms. Hingegen ist die Ausbildung Kristalliner Strukturen oberhalb diesem Bereich und ein einbeziehen der Quantenphysik ist dabei zur Erklärung nicht notwendig. Man könnte es sogar als hinderlich für das Verständnis werten. Nicht alles ist unglaublich kompliziert und hat direkt mit dem Kleinsten uns bekannten Teilchen zu tun.

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Ein Wassermolekül ist von den Bindungskräften her betrachtet primitiv wie ein Legobaustein. Diese Primitivität kann die komplexen Kristallstrukturen nicht hervorbringen, ausschlaggebender Faktor müssten dann die Umweltbedingungen sein. Die sind aber innerhalb des Kristalls nicht gleich, es gibt Mikroturbulenzen, bei Sonneneinstrahlung ist die sonnenzugewandte Seite wärmer als die sonnenabgewandte Seite, bei Wind und Windschatten verhält es sich ähnlich, die Schwerkraft drückt die oben befindlichen Wassermoleküle Richtung Kern, die unten befindlichen Richtung Kristallspitze. Trotzdem findet der perfekte Bruch statt. Auch wenn die Skalen 50 Meter und 5 Millimeter sind, wie "Ich" schon ganz richtig bemerkt hat und nicht Zentimeter und Millimeter sollte es diesen perfekten Bruch auch beim Faktor 10.000 nicht geben, er ist klar beobachtbar ein Fakt, auch wenn "Ich" das nicht wahrhaben möchte weil ihm die Richtung nicht passt, in die es dann gehen würde.

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Kannst du diesen „Bruch“ nochmal präzisieren?

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Bevor ich antworte, umschreibe bitte ausführlich, um weitere Mißverständnisse zu vermeiden, was du mit diesem "perfekten Bruch" meinst.