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ORDNUNG IST NUR DAS HALBE LEBEN

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Warum ist es nicht möglich, exakte Wetterprognosen zu erstellen? Warum kommt es trotz gutgemeinter politischer Maßnahmen zu Wirtschaftskrisen? Warum fuhren Umweltschutzprojekte oft gegen jede Vorausplanung zu einer Störung des ökologischen Gleichgewichts? Warum Ist es nicht möglich, die Entstehung des Lebens nachzuvollziehen? Diese offenen Fragen versucht die Chaosforschung mit Hilfe des Computers zu beantworten.

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Warum ist es nicht möglich, exakte Wetterprognosen zu erstellen? Warum kommt es trotz gutgemeinter politischer Maßnahmen zu Wirtschaftskrisen? Warum fuhren Umweltschutzprojekte oft gegen jede Vorausplanung zu einer Störung des ökologischen Gleichgewichts? Warum Ist es nicht möglich, die Entstehung des Lebens nachzuvollziehen? Diese offenen Fragen versucht die Chaosforschung mit Hilfe des Computers zu beantworten.

Ordnung ist das halbe Leben. So lautet ein Sprichwort, das bislang auch auf die wissenschaftliche Forschung und ihre Erkenntnisse zutraf. Denn das vorrangige Ziel der Wissenschaft war es, die Ordnung der Dinge zu erkennen. Dies galt für alle Bereiche, ob Natur-, Geistes- oder Sozialwissenschaften. Nachdem aber die Ordnung - laut Sprichwort - nureine Hälfte des Daseins ausmacht, wandte sich die Wissenschaft vor einigen Jahren der zweiten zu. Man begann, das Chaos zu untersuchen. Denn offene Fragen gab es trotz immensen Forschungsaufwandes in Hülle und Fülle:

Das Verlangen, seine Umgebung zu ordnen und zu strukturieren, scheint ein Grundbedürfnis des Menschen zu sein, wenngleich konfuse und hekti-$che Zeitgenossen oft den gegenteiligen Eindruck vermitteln. Tatsache ist 35

aber, daß der Mensch generell versucht, Ereignissen eine Ursache und eine Wirkung zuzuschreiben. Dies kommt auch in der traditionellen wissenschaftlichen Forschung zum Ausdruck. Ein Musterbeispiel ist die Newtonsche Mechanik, lange Zeit Grundlage unseres Weltbildes. Newton meinte, daß alle Vorgänge, die im dreidimensionalen Raum und im Zusammenhang mit der Zeitdimension ablaufen, bei exakter Messung in Ursache und Wirkung erklärt werden könnten. Mit anderen Worten: Man braucht nur möglichst präzise Meßinstrumente, um den Geheimnissen auf die Spur zu kommen. Die Erkenntnisse von Albert Einstein und die sogenannte „Unschätfe-Relation" von Werner Heisenberg stellten Newtons Weltbild jedoch in Frage. Heisenberg bewies nämlich, daß hundertprozentiggenaue Messungen prinzipiell unmöglich sind - eine Entdek-kung mit großer Bedeutung für die Chaosforschung.

Bald fanden Forscher aus den verschiedensten Sparten ein gemeinsames Merkmal ungeordneter Systeme: Sie sind hochempfindlich für jeden noch so winzigen Einfluß. Dazu ein Beispiel: Der Versuch, langfristige Wetterprognosen zu erstellen, beweist, zu welch großen Veränderungen auch kleinste Schwankungen führen können. Amerikanische Wissenschaftler versuchten in den sechziger Jahren, mit Hilfe von Computersimulationen die Entwicklung des Wetters über längere Zeit zu berechnen. Durch minimale Abweichung der verwendeten Daten - man gab die Werte nur bis zur dritten Stelle hinter dem Komma ein - entstanden völlig

verschiedene Prognosen. Man untersuchte dieses Phänomen näher und fand, daß selbst winzige Differenzen nach einiger Zeit größte Auswirkungen haben. Der bekannte Vergleich vom Schmetterling, der in Indien von einer Blume zurnächsten fliegt und in der Folge einen Wirbelsturm in den USA hervorruft, drängt sich auf.

Traurige Aussichten also für die Meteorologen, denn es wird ihnen wohl auch in Zukunft immer das eine oder andere Detail entgehen, und sie werden weiterhin für Fehlprognosen gescholten werden. Der einzige Trost dabei ist, daß sie nichts dafür können. Schuld trägt einzig und allein das dem Erdklima innewohnende Chaos.

Wenn nun, wie Wissenschftler diverser Fachrichtungen behaupten, die gesamte Welt ein großes Maß an Ungeordnet-heit und Unberechenbarkeit aufweist, drängt sich eine Frage auf: Wie kommt es, daß im Weltall, aber auch in der Natur auf unserem Planeten eine scheinbar so harmonische Ausgewogenheit herrscht? Die Astronomie und Astrophysik versuchen, darauf Antwort zu geben.

Das Weltall ist ein Musterbeispiel fürein System, das keinen äußeren Einflüssen unterliegt. Es wird ausschließlich durch sich selbst beeinflußt, durch seine inneren Veränderungen. Bemerkenswert ist nun. daß innerhalb dieses riesigen Universums immer wieder dieselben Strukturen und Muster anzutreffen sind. Die Chaosforschung bezeichnet das als „Fraktale" oder ..selbstähnliche Formen".

Mit Hilfe von Computern - denn ohne hochwertige Rechenanlagen gäbe es die Chaosforschung nicht -kann die Form ganzer Galaxien mit der Struktur kleinster Teile, Atome oder Moleküle, verglichen werden. Dabei kann man unwahrscheinliche Ähnlichkeiten erkennen. Auch im Alltag finden wir unzählige Beispiele von Mustern, die in völlig verschiedenen Zusammenhängen immer wieder auftreten. Man denke nur an Wirbel, die beim Umrühren im Kaffee ebenso entstehen wie in der „Wetterküche" über dem Atlantik. Feinverzweigte Strukturen kehren im dichten Geäst von Bäumen und Sträuchern ebenso wieder wie in der Anordnung von Kristallen.

Die Ursache für die heutige Gestalt des Kosmos liegt, so der Stand des Wissens, in der Phase unmittelbar nach dem Urknall. In den ersten Momenten traten jene Einflüsse auf, die auch nach Millionen von Jahren den Lauf der Dinge bestimmen. Auch hier sind also kleine Faktoren am Beginn Ursache für die gegenwärtige Situation. Man weiß, daß sich die meisten Sonnensysteme stabil zueinander verhalten, ebenso wie die Planeten zu ihren Sonnen. Wie wir wissen, ist dies auch in unserem Fall nicht anders. Es ist allerdings auch bekannt, daß diese

Stabilität an einem seidenen Faden hängt.

Wie Computersimulationen zeigen, sind winzige Abweichungen vom System im jetzigen Zustand verkraftbar. So gibt es einen Satumtrabanten. der sich auf einer völlig unregelmäßigen Umlaufbahn bewegt, dabei aber keinen Schaden anrichtet. Langfristig, auch das sieht man am Computer, sind die Folgen solcher Bewegungen unvorhersehbar, chaotisch. Es läßt sich also nicht genau ermitteln, warumeinzelne Atome und ganze Galaxien sich genau so entwickelt haben, wie es letztlich eineetreten ist.

Auch ist ungewiß, wie es in Zukunft weitergehen wird. Die Chaosforschung zeigt aber, nach welchen Kriterien diese Entwicklung abläuft.

Im Gegensatz zum Kosmos ist das Leben auf der Erde und somit auch der Mensch von Energiezufuhr von außen abhängig. Dies gilt es zu bedenken, will man die Entstehung und

Entwicklungdes Lebens nachvollziehen. Um es gleich vorwegzunehmen: Der Wissenschaft ist bisher nicht gelungen, die Geburt des irdischen Lebens zu ergründen. DerGrund liegt in der Unzahl von unbekannten Einflüssen, die auf der Erde vor mehreren Milliarden Jahren geherrscht haben und die Evolution in Gang setzten. Wohl kennt man die Grundregeln, nach denen die ersten Zellen und Lebewesen entstanden sind. Den genauen Ablauf kann man jedoch nicht rekonstruieren. Und angesichts der Chaosforschung und ihrer Erkenntnisse sind viele Gelehrte auch skep-

tisch, daß dies je der Fall sein wird.

Es mag für manche auf diesem Gebiet tätige Forscher frustrierend sein, aber trotz des Wissens um die Gesetze des Lebens scheint es unmöglich, zu ergründen, wie diese Gesetze im Laufe der Evolution angewandt wurden und wie sie das Leben in seiner heutigen Form prägen.

Auf höchst leidvolle Art müssen die Bewohner der modernen Industriestaaten erfahren, wie schwierig es ist, das ökologische System gezielt zu beeinflussen. Dem Menschen in seiner begrenzten Fähigkeit, komplexe Zusammenhänge der Natur zu

erkennen, ist es zwar „gelungen", die Natur aus dem Gleichgewicht zu bringen. Die Frage ist, ob es auch einen Weg zurück gibt. Welche Maßnahmen soll man ergreifen, um wieder Harmonie und Ordnung herzustellen?

Jene Chaosforscher, die sich mit der Ökologie befassen, geben leider recht triste Aussichten. Selbst wenn sich Vertreter derpolitischen und wirtschaftlichen Gruppen entschließen, etwas zum Wohle der Natur zu tun, ist der Erfolg noch lange nicht garantiert. Auch hier gilt, daß kleinste Eingriffe unabsehbare Folgen haben können. Biologen stehen schon vor Problemen, relativ einfache Nahrungsketten und die damit verbundenen Schwankungen in der Zahl einer Tierart zu erklären. Computeranlagen, die mit den nötigen Daten gefüttert werden, zeigen, wie ungeheuer komplex die Zusammenhänge auch auf diesem Gebiet sind.

In der Natur finden sich auch faszinierende Beispiele für Fraktale, also Muster, die in ähnlicher Form, aber in verschiedenen Systemen vorkommen. Wenn man bestimmte mathematische Formeln am Computer graphisch umsetzt, zeigen sie erstaunliche Ähnlichkeit mit dem Gefieder von Vögeln oder Fellmustem von Raubtieren. Auchdiverse Gleichungen und gewisse Zahlenfolgen finden sich in der Natur wieder. Das Chaos in der

Umwelt unterliegt also relativ einfachen Gesetzen. Doch auch in diesem Fall scheint deren Anwendung nahezu undurchschaubar.

Aus diesen Erkenntnissen geht also hervor, daß das ökologische System sich selbst beeinflußt und somit reguliert. Andererseits reagiert es auf äußere Einflüsse sehr sensibel. Wenn es noch einer Warnung im Umgang mit der Natur bedürfte, so könnte die Chaosforschung viele weitere Hinweise in dieser Richtung geben.

Was auf den ersten Blick nicht allzu wünschenswert scheint, wird von den Gehirnforschern als absolute Notwendigkeit bezeichnet: Chaos innerhalb der Nervenzellen des Gehirns. Diese Nervenzellen zeigen bei Messungen oft relativ planlose Aktivität, deren Sinn man auf Anhieb nicht recht erkennen kann. Bei genauerer Betrachtung liegt in dieser konfusen Tätigkeit

der Gehirnzellen der Schlüssel zur Lernfähigkeit des Menschen. Nur dank dieser Eigenschaft sind wir in der Lage, auf neue Eindrücke entsprechend zu reagieren.

Von der menschlichen ein Blick zur künstlichen Intelligenz. Computergelten ja nahezu als Inbegriff logischen und systematischen Vorgehens. Doch auch vor ihnen macht die Chaosforschung nicht halt. Große miteinander vernetzte Anlagen stellen schwer kontrollierbare Systeme dar, und kleine Störungen können sie lahmlegen. Dennoch ist diese neue Richtung in der Wissenschft auf den Einsatz von Computern angewiesen. Sowohl die Rechnerleistungen als auch die graphischen Darstellungen machen eine so hochkomplexe Forschung erst möglich.

Der neue Trend in der Forschung macht sich auch in der Soziologie bemerkbar. Während man bisher gemeinhin annahm, politische Ideologien bestimmten das System einer Gesellschft, so meinen manche Soziologen, die Gesellschaft organisiere sich selbst. Das soziale System sei viel zu komplex, als daß es mit Hilfe politischer Ideen gesteuert werden könnte.

Das gleiche gilt auch für Bereiche der Wirtschaft oder Kultur. Es besteht eine Tendenz zu kleinen, nur mit sich selbst beschäftigten Systemen. Die zahlreichen Wechselwirkungen innerhalb der Gesamtgesellschaften gelten als kaum überschaubar. Chaos also auch in derGesellschaft.eine Erkenntnis, die vielleicht gar nicht so neu scheint. Die von den Chaosforschem dafür gelieferten Erklärungen sind aber doch recht aufschlußreich.

Das bisherige Resümee kann nur lauten: Alle Aspekte des menschlichen Lebens und der gesamten Welt werden von Ungeordnetheit, Unberechenbarkeit und Chaos bestimmt. Wobei vor allem verblüfft, wie einheitlich dieser Zustand auf alle Systeme zutrifft.

Die Chaosforschung steckt noch in ihren Anfängen, sie hat die Wissenschaft jedoch schon stark beeinflußt. So ist es gut möglich, daß diese Erkenntnis in Zukunft das gesamte menschliche Denken verändert.

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