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Geschichte des Chaos

  1. Schöpfungsmythen: Chaos als Ursprung allen Seins
  2. China: Geschichten von Yin und Yang
  3. Newton: der Durchbruch des Reduktionismus
  4. Poincaré: der Anfang der Chaosforschung
  5. Moderne Chaostheoretiker: Abstraktion der Wirklichkeit

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Schöpfungsmythen: Chaos als Ursprung allen Seins

In jeder Religion oder Kultur gibt es einen Schöpfungsmythos. So hat im Juden- bzw. Christentum Gott an sieben Tagen die Welt erschaffen, während in der ägyptischen Mythologie anfangs eine gestaltlose Leere namens Nut herrschte, die dann Ra, die Sonne gebar. In der chinesischen Mythologie war am Anfang ein Nichts, aus dem erst das Yang, das reine Licht, und dann Yin, das trübe Erdreich entstand. Im babylonischen Schöpfungsmythos war am Anfang nur Tiamat, wörtlich übersetzt "die Mutter des Alls".

All diesen Mythen ist gemein, dass der Anfangszustand als eine Art von Chaos dargestellt wird, ohne Ordnung, oder wie es in der Bibel heisst: "wüst und leer". Aus dieser Unordnung entspringt in allen Mythen die Ordnung, sei es nun in Form des Sonnengottes Ra oder des chinesischen Drachen, der als Verkörperung des Yang über die Ordnung in seinem Reich wacht. In fast allen Mythen wird auch gesagt, dass, wenn eine der neu geschaffenen Formen von Ordnung Überhand nimmt, das Chaos wieder zurückkehrt und alle Ordnung verschlingt.

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China: Geschichten von Yin und Yang

In dem chinesischen Yin-Yang-Zeichen wird dies besonders deutlich: die Verschmelzung der beiden Formen von Ordnung zu einem ganzen, miteinander verflochtenen, stabilen System. Im chinesischen Mythos ist davon die Rede, dass Yang, der Drache als Sinnbild des Lichts unermüdlich gegen die Finsternis, gegen das Chaos ankämpft. Dabei ist Yang von Yin abhängig, die ihm Platz zum Leben und zur Erholung bietet. Yin dagegen braucht Yang, da sie sich nicht allein gegen das Chaos wehren kann. Wird also einer der beiden zu schwach, um dem anderen helfen, verschwinden beide und das Chaos kehrt zurück und verschlingt alle Ordnung. Damit wäre das Ende der Welt besiegelt. Mit dem Wissen um diesen Mythos versteht man auch, warum der Drache im chinesischen Alltag so eine wichtige Rolle spielt. So war ein schlangenähnliches Reptil schon seit jeher das Symbol der chinesischen Kaiser. Außerdem werden in der chinesischen Version des Silvesters mit Drachenkostümen die bösen Geister - also die Krieger des Chaos - ausgetrieben.

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Newton: der Durchbruch des Reduktionismus

Seit den frühen Mythologien hat die Menschheit immer wieder versucht, Ordnung in diese chaotische, unordentliche Welt zu bringen. Dazu stand ihr zunächst nur die Philosophie zur Verfügung, doch schon bald entwickelten sich aus ihr die Mathematik und später die Physik, woraus sich im späteren Verlauf der Geschichte immer mehr Naturwissenschaften entwickelten. Zur Wissenschaft gehören allerdings auch Werkzeuge, um die Natur angemessen beschreiben zu können. Eines dieser Werkzeuge nennt sich Reduktionismus und sollte sich später als der Renner bei naturwissenschaftlichen Betrachtungen erweisen.

Der Reduktionismus geht davon aus, das jedes Problem in immer kleinere Probleme unterteilbar ist, bis irgendwann ein Problem rein logisch gelöst werden kann. In der Physik ist diese Definition leicht abgewandelt: Jede Ebene der materiellen Welt lässt sich in immer kleinere Ebenen unterteilen, bis irgendwann die Grundebene, das Unteilbare gefunden wird. Dieses Unteilbare wurde schon im frühen Griechenland lokalisiert: das Atom (atomos ist griechisch und bedeutet unteilbar).

Auf diesen Atomen konnte nun aufgebaut werden. Die Spitze dessen, was auf dieser Erkenntnis fußt, stellen die Erkenntnisse Newtons dar. Besonders das Gravitationsgesetz, das er entwickelte, ist uns heute in Erinnerung. Newton wandte bei der Entdeckung dieses glorreichen Gesetzes lediglich reduktionistische, logische Verfahren an. Obwohl viele Wissenschaftler seiner Zeit dieses Verfahren benutzten, beschrieb jedoch keiner seine Vorgehensweise so detailliert wie Newton bei der Herleitung des berühmten Satzes: "Die Kraft zwischen zwei Körpern ist direkt proportional zum Produkt ihrer Massen und antiproportional zum Quadrat ihrer Entfernung." Diese Herleitung, nachzulesen in der "Principia" von 1687, Newtons bedeutendstem Werk, ist ein Meisterstück reduktionistischer Detailarbeit. Hierbei geht Newton wirklich vom kleinsten, logischsten, zum grössten, dem Verhalten von Planeten, vor.

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Poincaré: der Anfang der Chaosforschung

Der französische Mathematiker, Physiker und Philosoph Henri Poincaré verwehrte sich schon Ende des 19. Jahrhunderts gegen diese Form der wissenschaftlichen Betrachtung und warnte davor, die Welt als eine Summierung lauter einzelner, idealer Systeme anzusehen.

Eine seiner unzähligen Leistungen bestand darin, zu versuchen, den newtonschen Satz von der Gravitation auf mehr als zwei Körper anzuwenden. Dabei stellte er fest, dass ein brauchbares Ergebnis nur bei schrittweiser Näherung herauskam. Dabei wandte er das von Newton entwickelte Näherungsverfahren an. Mit Erschrecken stellte er nach langer und mühsamer Rechnung fest, dass eine minimale Abweichung der eingesetzten Startwerte gravierende Auswirkungen auf das Resultat hatten mal schlingerte die Erde durch den Einfluss Jupiters extrem um die Sonne, mal stürzte sie nahezu ungebremst auf das Zentralgestirn zu und manchmal entfloh sie dem Sonnensystem. Zu seiner Zeit erntete er mit seinen Theorien nur Spott, doch sollte diese Erkenntnis wiederbelebt werden: in dem Schmetterlingsgleichnis, bei dem ein Flügelschlag eines Schmetterlings in Hongkong ausreicht, um in New York einen Hurrikan zu verursachen.

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Moderne Chaostheoretiker: Abstraktion der Wirklichkeit

Gewaltige Fortschritte machte die Chaosforschung in den achtziger und neunziger Jahren. Angetrieben von Heisenbergs Entdeckung der Unschärferelation erkannten einige Wissenschaftler, dass die bisherige Wissenschaft die Wirklichkeit zu sehr idealisierte und dass die "normale" Umwelt sich kaum nach aufgestellten Prinzipien richtet. Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik, der besagt, das die Entropie - die Unordnung in einem System - immer zunimmt, wird deutlich durch die Tatsache in Frage gestellt, dass das Leben auf der Erde im Kleinen sowie das Universum im Großen immer neue, kompliziertere Strukturen hervorbringt, zum Beispiel den Menschen oder Galaxienhaufen. Die Mechanik von Newton ist ein Musterbeispiel von Idealisierung: um die vorhergesagten Effekte, beispielsweise die Bahn einer geworfenen Kugel, wirklich zu beobachten, ist ein perfektes Vakuum nötig - doch wo auf der Erde herrscht schon so ein luftleerer Raum?! Die von der Biologie aufgestellten Populationsregeln sind ebenfalls nur statistische Vermutungen, die niemals 100%ig die Wirklichkeit reflektieren. Mit all diesen Problemen befasst sich die moderne Chaosforschung. Hilfreich dabei war die Entdeckung durch Benoît Mandelbrot, dass viele Formen in der Natur Fraktale sind. Sein Buch "The Fractal Geometry of Nature" wurde ein Bestseller - sowohl unter Mathematikern und anderen "Kopfarbeitern" als auch unter Nichtwissenschaftlern. Wie genau diese Auswirkungen auf die Chaostheorie aussehen, werde ich im Kapitel Fraktale genauer behandeln. Seit Mandelbrot jedenfalls gehört die Fraktalforschung als wichtigstes Teilgebiet zur Chaosforschung. Weitere wichtige Personen der modernen Chaosforschung sind der Meteorologe Edward Lorenz, der die von Poincáre entdeckte Wissenschaft wiederbelebte, der Physiker Mitchell Feigenbaum, der bei Forschungen mit Gleichungen mit Periodenverdopplungen bestimmte Zahlen entdeckte, die bei allen Systemen, in denen Periodenverdopplung auftrat, vorkamen. Der Physiker Erwin Schrödinger, der die nach ihm benannte Gleichung aufstellte, kombinierte erstmals die Chaos- mit der Quantentheorie. Heutzutage gilt Chemiker Ilya Prigogine als "Guru" der Chaostheorie. Er versucht, herauszufinden, wie Ordnung aus dem Chaos entsteht. Das ist zwar heutzutage kein Novum mehr, aber er war der erste, der diesen Weg beschritt, während sich die meisten seiner Kollegen noch wunderten, das aus einem geordnetem, berechenbarem System plötzlich und ohne Vorwarnung chaotische Strukturen entstanden. Von ihm gibt es leider kaum populärwissenschaftliche Dokumente, doch in der Welt der Chaosforscher gilt er als der Chaoskenner der heutigen Zeit schlechthin. Weitere große Namen in der modernen Chaosforschung sind: Roger Penrose (theoretischer Physiker), Giuseppe Peano (Mathematiker), Karl Weierstrass (Mathematiker), Bénard (Physiker), David Bohm (Quantenphysiker), Helge von Koch (Mathematiker), Georg Cantor (Mathematiker), Gaston Julia (ebenfalls Mathematiker)... Sollte ich aus Versehen einen großen Mann der modernen Chaostheorie vergessen haben, dann tut es mir leid, diese Liste soll auf keinen Fall eine Wertung der Wichtigkeit von Entdeckungen abgeben. Die meisten der genannten Personen haben einen Beitrag zur Fraktalforschung beigetragen, indem sie neue Fraktale entdeckt und untersucht haben. Einige von ihnen versuchten dann, die Ergebnisse mit der Natur in Einklang zu bringen und fanden überraschende Parallelen: die Natur verhält sich öfter fraktal und determiniert chaotisch als man zuerst annahm. Heutzutage kann man in fast allen alltäglichen Prozessen und in fast allen natürlichen Formen das Chaos oder zumindest Fraktalität erkennen, wenn man nur lange genug bereit ist zu suchen.

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