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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Biologie - Kleine Ursache mit großer Wirkung



Cobra
22.03.2006, 14:21
Kann der Flügelschlag eines Schmetterlings in Brasilien einen Wirbelsturm in Texas auslösen? Das ist der berühmte Schmetterlingseffekt, die Grundthese der Chaostheorie. Zu einer eigenen Disziplin hat es die Chaostheorie nie geschafft. Dennoch bietet sie heute vielfältige Einsatzmöglichkeiten in der Klimaforschung, der Physik und Medizin.

bildEin Flügelschlag führt zum Orkan.
1961 entwickelt Edward Lorenz vom Massachusetts Instiute of Technology (MIT) ein einfaches Computermodell für die Wettervorhersage. Das Ergebnis seiner Berechnungen weicht bei nochmaligem Nachrechnen gravierend ab - und das wegen eines winzigen Abrundungsfehlers von einem hunderstel Prozent. Was einem schwachen Windhauch entspricht. Dieser Windhauch allerdings bringt seine Vorhersage völlig durcheinander. Die Chaostheorie ist geboren.

Das Kleine im Großen
Sein unberechenbares Verhalten macht die Theorie in der Wissenschaft populär. Computer sind in den achtziger Jahren in der Lage, komplexe Naturprozesse zu simulieren. Gleichzeitig können die Forscher auf ihren Rechnern Fraktale erzeugen. Das sind hochkomplexe Figuren wie die so genannte Mandelbrot-Menge, die aufgrund ihres Aussehens oft Apfelmännchen genannt wird.

Eine typische Eigenschaft dieser Fraktale ist die so genannte Selbstähnlichkeit. Betrachtet man eine sechseckige Schneeflocke, so sitzt an jeder Spitze dieser Flocke wieder ein sechseckiges Sternchen usw. Ähnliches gilt für Schwämme oder für eine Küstenlinie. Diese Fraktale bilden sozusagen die Geometrie, in deren Rahmen sich das Chaos abspielt.
http://www.br-online.de/wissen-bildung/artikel/0603/22-chaostheorie/foto/eiskristall_getty.jpg http://www.br-online.de/wissen-bildung/artikel/0603/22-chaostheorie/foto/schwamm_getty.jpg http://www.br-online.de/wissen-bildung/artikel/0603/22-chaostheorie/foto/landzunge_stockbyte.jpg
Die Begrenzung......ähnelt bei Vergrößerung............dem eigenem Bild


Geordnetes Chaos
Dass sich das Wetter bisweilen chaotisch verhält, weiß jeder Mensch, es ist inzwischen auch mathematisch bewiesen. Das ist der Grund, warum Vorhersagen nur auf vier, fünf Tage im Voraus zu berechnen sind. Aber das Chaos lässt sich mathematisch erfassen und damit in eine Ordnung bringen. Die Forscher machen sich die Instabilität eines chaotischen Systems mittlerweile auch in der medizinischen Praxis zunutze.

Nützliches Werkzeug

bildFraktale Struktur in der Natur: beim Farnkraut
Ein Hirnschrittmacher beispielsweise, der bei schweren Fällen von Parkinson eingesetzt wird, steuert mit künstlich erzeugten Pulsen gegen die fälschlich zusammengeschalteten Nervenzellen eines erkrankten Patienten. Ebenso arbeitet die Klanganalyse von Musikinstrumenten mit den Methoden der Chaostheorie, um zum Beispiel den Klang einer Gitarre zu bestimmen. Eines der neuesten Einsatzfelder der nichtlinearen Dynamik, wie die Chaostheorie heute auch heißt, ist die Erdbebenforschung. Bis die Wissenschaftler aber Erdbeben vorhersagen können, wird es noch eine ganze Weile dauern.

Chaostheorie hat die Wissenschaft also nicht völlig revolutioniert, aber sie erweist sich als ein nützliches Instrument in der praktischen Anwendung.