Photogalerie „Die Ästhetik im Chaos“

Die Chaosforschung widmet sich dem Studium nichtlinearer dynamischer Systeme. Das klingt erstmal ziemlich sperrig, meint aber nur das Verhalten von Systemen, die zwar von festen Regeln bestimmt werden, sich aber trotzdem nicht langfristig vorherbestimmen lassen, weil sie auf geringfügige Änderungen der Ausgangsbedingungen mit erheblich veränderten Resultaten reagieren. Beispiele für solche Systeme sind das Wetter, das menschliche Herz, den Wurf einer Münze (Kopf oder Zahl), Strömungen in Flüssen und den Ozeanen, die Gestalt der Blutgefäße, Wachstum im allgemeinen, Turbulenz in Luft und Wasser, Erosionsprozesse oder die Vorhersage von biologischen Populationen.
Der erste Wissenschaftler, den man rückwirkend zu Recht als Chaosforscher bezeichnen darf, war Edward Lorenz. 1917 in Connecticut geboren, studierte er am Dartmouth College, an der Harvard University und am Massachusetts Institute of Technology Mathematik und Meteorologie. Bevor er 1946 ans MIT kam, wo er von 1962 bis 1987 als Professor für Meteorologie tätig war, arbeitete er im Wetterdienst der US Army.
1961 war das entscheidende Jahr. Lorenz arbeitet bereits eine Weile am Problem langfristiger Wettervorhersagen und hatte zu diesem Zweck ein Computerprogramm eingerichtet, das das Wettergeschehen auf der Basis von 12 einfachen Gleichungen simulierte. An einem Wintertag wollte er eine bestimmte Sequenz der Simulationskurve noch einmal genau anlysieren. Um das Programm nicht noch einmal von Anfang an laufen lassen zu müssen, nahm er eine Abkürzung und gab die Werte ab der Kurvenmitte von Hand ein. Dann startete er das Programm und überließ den Rechner sich selbst. Als er nach einer Stunde vom Kaffeetrinken zurückkam, um das Ergebnis abzuholen, erwartete ihn eine Überraschung. Da die Werte und das Programm gleich geblieben waren, hätte der zweite Programmdurchlauf die gleiche Kurve wie der erste liefern sollen. Statt dessen stellte sich Lorenz auf dem Ausdruck ein Wettergeschehen dar, das sich zuerst nur ein wenig, dann stark und schon nach wenigen Monaten fundamental von der ersten Simulation unterschied. Sein erster Erklärungsgedanke galt natürlich einem Hardwarefehler. Die damals üblichen Vakuumröhren waren recht anfällig und mussten häufig ersetzt werden. Als dieser Faktor ausschied, wandte er sich der Dateneingabe zu da fiel es ihm wie Schuppen von den Augen. Das Programm speicherte die Datenwerte mit sechs Nachkommastellen. Um Papier zu sparen, ließ er aber immer nur drei Stellen ausdrucken. Da die damalige Technik ohnehin nicht in der Lage war genauer als 1/1000 zu messen, wurde diese Genauigkeit allgemein als völlig ausreichend angesehen. Folgerichtig hielt es niemand für möglich, das ein numerischer Fehler im darunterliegenden Bereich Einfluß auf den Ausgang einer Berechnung haben könnte. Mit dem Ausgang seines Rechnerdurchlaufs hatte Edward Lorenz diese Vorstellung als nicht haltbar bewiesen. Gleichzeitig war von diesem Moment an klar, daß eine seriöse langfristige Wetterprognose unmöglich war.

Damit hatte Edward Lorenz den Samen für eine neue Wissenschaft gepflanzt. Was er gefunden hatte, wurde später als Schmetterlingseffekt bekannt. Denn der Unterschied im Ausgangspunkt der beiden lorenzschen Kurven ist so gering, daß man ihn mit dem Flügelschlag dieses kleinen Insekts vergleichen darf. Wohl aus diesem Grund betitelte Lorenz jenen Vortrag, den er 1972 vor der American Association for the Advancement of Science hielt mit Predictability: Does the Flap of a Butterfly’s Wings in Brazil set off a Tornado in Texas?.