Nachdem ich heute schon meine Meinung über den Aufbau und die Gliederung des Vortrags „Kollektive Dynamik der Schwärme von Lebewesen aus der Sicht der Physik“ am Max-Planck-Institut für die Physik komplexer Systeme äußerte, werfe ich jetzt noch mal einen Blick auf den Inhalt des Vortrages.
Beginnen möchte ich mit dem Ende des Vortrages, wo ich mich nochmal an einen der mitforschenden Professoren wandte und mir die Motivation dieser Untersuchungen erklären ließ und in diesem Moment wurde mir klar, was das Ziel des Vortrags war. Die Professoren, die sich mit der Thematik „Constructive role of noise in complex systems (CRNCS)“ befassten, waren ausschließlich theoretische Physiker, die aus dem Teilgebiet der Selbstorganisation kommen. Der Vortrag war also, wie der Prof. Ebeling schon ausführte, nur die populärwissenschaftliche Ausführung bzw. Übertragung auf Lebewesen von Forschungen, die mit „unintelligenten“ Dingen durchgeführt werden.
Somit wurden auch keine von den Punkten angesprochen, auf die ich Antwort erhofft hatte, aber dafür traten teils bekannte und viele neue Erkenntnisse zu Tage. Die Forschungsergebnisse stammen aus den unterschiedlichsten Bereichen (Biologie, Chemie, Medizin) und haben allesamt auf eine physikalische Erklärung gewartet. Und wie theoretische Physiker nun mal so sind, haben sie erstmal alles vereinfacht und sind zu folgendem Modell gelangt:
Hier werden sämtliche Teilchen auf ein Depot von Energie reduziert. Dieses bekommt von außen hochwertige Energie zugeführt und kann diese umsetzen, z.B. in Bewegung. Zusätzlich werden dem System stochastische Stöße versetzt, also bei Molekülen zum Beispiel die Kollision mit Ionen. Beim Umsetzen in Bewegung kennen die Teilchen dann drei Modi (Der Professor nannte es: drei Moden):
- Rotationsmodus (die Teilchen beginnen zu rotieren)
- Translationsmodus (die Gruppe von Teilchen bewegt sich)
- Amöbenmodus (die Form der Gruppe ändert sich)
Anhand von Computersimulation und Experimenten konnte nachgewiesen werden, dass beim Abbremsen eines Systems dieses automatisch von der Translation wieder in die Rotation übergeht. Natürlich haben sich die Physiker intensiv mit der Rotation auseinandergesetzt. Damit die Selbstorganisation solchen Systemen einsetzt muss eine bestimmte Menge Energie zugeführt werden. Denken wir einfach an einen Wassertopf, den wir auf eine Herdplatte stellen und dann erhitzen. Zuerst bilden sich am Boden des Topfes kleine Blasen von Wasserdampf, die Wärme höherwertige Energie vom Boden des Topfes an das darüberliegende Wasser abgeben. Und da haben wir schon das Prinzip der Rotation, die in den Wasserdampfblasen stattfindet. Wird die Menge Energie weiter erhöht, löst sich die Wasserdampfblase vom Boden, im allgemeinen sagt man: Das Wasser kocht. Hält man aber die Energie in dem Moment konstant, wo die Wasserdampfblase am Boden des Topfes Energie austauscht, dann entsteht ein interessantes Muster. Das wären dann die sogenannten Benardzellen.
Und natürlich wurde auch versucht das Verhalten der einzelnen Teilchen zu simulieren, indem man das Teilchen als Punkt simulierte und ihm eine Richtung zuordnete. So wie ich es verstanden hab, konnte man mit Hilfe einer Größe, die negative Reibung, Einfluss auf die Teilchen nehmen. In Abhängigkeit dieser Größe konnte die Richtung, ein Richtungswechsel und völlig chaotische Bewegungen erreicht werden. Im Anschluss an den Vortrag wurde in der Diskussion erklärt, dass man sich zur Zeit in der Phase befindet, wo die Übergänge bei Richtungswechsel, die einer chaotischen Bewegung entsprechen, näher untersucht werden.
Fazit: Ich habe für diesen Beitrag mich noch ein bißchen im Netz umgesehen und diverse Seiten besucht, u.a. auch welche die sich auf Werke des Prof. Ebeling bezogen. Dort gewann ich den Eindruck, dass es sich um ein sehr weites und komplexes Thema handelt, dass man als Ganzes nicht innerhalb eines Vortrag von einer Stunde abwickeln kann. Dennoch hätte ich mir erhofft, dass statt der Animationen und Simulationen doch mehr Fakten präsentiert werden könnten.
