Der Vogelschwarm und der Nobelpreisträger

Ein kleines Büchlein, das es in sich hat. Für seine Forschung zu komplexen Systemen erhielt Giorgio Parisi 2021 den Nobelpreis für Physik. Genauer: „Für die Entdeckung des Zusammenspiels von Unordnung und Fluktuationen in physikalischen Systemen von der atomaren bis hin zur planetarischen Ebene“. 

Aber der Italiener kann auch allgemeinverständlich. Spannend.
Und vor allem überraschend.

Buchcover: (c) S. Fischer Verlag

Was am Buchtitel etwas verwirrend oder besser irreführend ist: Nur im ersten von insgesamt acht Beiträgen – Niederschriften von Vorlesungen oder Vorträgen – geht es um den Schwarmflug der Stare. Trotzdem: Schon alleine dieses Kapitel wäre es wert, das ganze Buch zu besorgen. Zu den anderen, ebenso lesenswerten Kapiteln später.

Da kommt doch was. Aber wird das noch was?

Ob die Fotos Stare zeigen, kann ich nicht beurteilen. Wenn es ein(e) Leser(in) kann, stelle ich dazu gerne Fotos in hoher Auflösung zur Verfügung.

Die Faszination von Zugvögeln aller Arten (meist sind es sonst in meiner Beobachtung Kraniche, Störche oder Reiher) teilen wohl viele Menschen.

Das Flugverhalten eines sich bildenden oder bereits vollkommenen Schwarmes hat mich schon immer fasziniert.

Wie sich das atemberaubende Naturschauspiel des Starenfluges mit den Mitteln der Physik erklären lässt, wollte der Quantenphysiker Giorgio Parisi wissen. Eigentlich ein Theoretiker, der sich mit Interaktionsregeln auf dem Papier oder am Computer beschäftigte, wurde er über seine Neugier an den spektakulären Flugmanövern zum begeisterten Experimentator.

Probleme mit den Biologen

Parisi erkennt schnell – im Gegensatz zu den Biologen, die sich anfangs arg gegen die Methoden der Mathematik sträuben –, dass man komplexe Systeme, wie ein Vogelschwarm es ist, am besten mit System und Koordination höherer Ordnung (als es einzelne Beobachter sind) erforscht. Trotzdem sind im Endeffekt Biologen an der Forschung mit beteiligt.

Eine Kamera am Bahnhofsvorplatz in Rom, wo sich die Stare auf ihrer Reise niederlassen, genügt nicht. Auch mehrere würden nicht den gewünschten Erfolg bringen. Erst die komplexe und (zeitlich) koordinierte maschinelle Steuerung der Kameras und ihrer Objektive lässt eine Zuordnung zu bestimmten Vögeln im Schwarm und ihrem Verhalten zu. Parisi ist mit seinem Wissen prädestiniert für diese Forschung.

Zuvor muss man erst einmal überprüfen, oben man über den technischen Sachverstand und die technischen Mitteln verfügt, um ans Ziel zu gelangen. Bildhaft gesprochen muss man sein Herz in die Hand nehmen und Hindernisse beseitigen…

Aus: Der Flug der Stare

Am Himmel bewegen sich vielgeformte Objekte, die sich abrupt zusammenziehen, sich enger zusammendrängen, wieder auseinander streben, in der die Formen umschlagen, fast unsichtbar und dann dunkler werden. Ihre Gestalt und Dichte schwankt gewaltig.

Text aus: Der Flug der Stare

Wir wollen nicht vorgreifen, das Selberlesen des Beitrages lohnt sich. 🙂
Trotzdem sollen einige der interessanten Ergebnisse der Experimente kurz erwähnt werden. (Vielleicht regen sie ja auch an, den gesamten Text zu lesen…)

Die Ergebnisse

Höchst überrascht hat ihn die Entdeckung, dass die Dichte der Vögel am Rand des Schwarmes um fast 30 Prozent höher lag als im Zentrum. Ähnlich einem überfüllten Bus (= eines der allgemeinverständlichen Beispiele, die er immer wieder einstreut), in dem sich die Menschen an den Türen drängen, während in der Mitte durchaus Luft ist. Weiters:

  • Stare bilden Formationen mit scharf abgegrenzten Rändern. Selten entfernt sich ein Vogel aus der Gruppe.
  • Jeder Vogel neigt dazu, zu den Artgenossen vor und hinter sich einen größeren Abstand einzuhalten als zu denen, die seitlich von ihm fliegen. Parisi vergleicht dies mit Fahrern auf der Autobahn…
  • Der Vergleich von Vögeln in verschiedenen Schwärmen liefert falsche Ergebnisse, da die Abstände der Vögel zu ihren Nachbarn von Schwarm zu Schwarm stark variierten.

Wer sich nun für weitere Ergebnisse und besser noch, die Gründe dazu, interessiert, dem sei das schmale Büchlein wärmstens empfohlen.

Darüber hinaus

Aber wie eingangs erwähnt, gibt es noch weitere, lesenswerte Kapitel. Zum Beispiel das nächste, das humorvoll die Situation in der Physik in Rom während der 1980er Jahre beschreibt. (Der Geist von) Enrico Fermi scheint sie da noch immer sehr dominiert zu haben. Auch wenn der Autor mir an Jahren (und auch sonst 😉 ) einiges voraus hat, vieles von dem Geschilderten kann ich für die TU Wien in der Physik Ende letzten Jahrhunderts bestätigen. Habe mich köstlich amüsiert beim Lesen.

Zwei nachfolgende Kapitel beschäftigen sich mit der physikalischen Forschung von Parisi. Auch für Laien verständlich und immer mit dem großen Blick aufs Ganze. Absolut empfehlenswert.

Austausch von Metaphern zwischen Physik und Biologie, Wie Ideen entstehen, Der Sinn von Wissenschaft und Je ne regrette rien – sind die Titel der weiteren Beiträge. Elegant erzählt er darin, wie Ideen entstehen und welche Rolle Intuition und Kreativität dabei spielen. „Parisi zeigt, wie Forschung funktioniert und welche Bedeutung der Wissenschaft in unserer Gesellschaft zukommt. Ein eindrucksvoller und persönlicher Einblick in Welt der Physik und den Kopf eines Genies.“ Genau. Besser hätte ich es auch nicht ausdrücken können…


Empfehlenswert

  • für alle, die eine unterhaltsame, geistreiche Lektüre schätzen
  • für Physiker (sowieso) 😉
  • als kleines Mitbringsel, wenn der/die Beschenkte Interesse für Naturwissenschaften, die Natur und das Weiterdenken hat

alle Bilder bis aufs Buchcover: (c) FlugundZeit

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