Das Sandkorn, das die Erde zum Beben bringt: Dem Gesetz der Katastrophen auf der Spur oder warum die Welt einfacher ist, als wir denken [Gebundene Ausgabe]

Viele neue Gedanken begleiten mich seit ich das Buch gelesen habe. Ich habe mir vorher nicht vorstellen können, was alles "berechenbar" ist. Ob Waldbrände, Erdbeben, Lawinen oder Unglücke... in allem steckt ein System - man weiss wie es funktioniert - aber es ist nie exakt voraussehbar. Die Formel für die Berechung und Vorhersage eines Unglücks wird in diesem Buch gesucht. Gut beschriebene Versuchsanordnungen, erfolglose Hypothesen, reale Katastrophen in der Natur und in unserem Leben werden gut verständlich und anregend physikalisch und mathematisch erklärt. Der Zusammenhang und die Abläufe der Natur und vieles mehr wird für "Normalos" und "Studierte" gut beschrieben. Keine Angst vor diesem Buch - es öffnet Sichtweisen und bringt uns einen Schritt näher an die Wirklichkeit. Keine schlimmen Formeln, keine unverständlichen Wörter - gut zu lesen und packend, nach dem Motto: "was passiert wohl auf der nächten Seite..."

Obwohl ich der These des Autors, wie sie zumindest auf der Titelseite wieder gegeben wird, dass die Welt einfacher sei, als wir denken, entschieden widerspreche, bin ich trotzdem der Meinung, mit diesem Buch eines der besten populärwissenschaftlichen Bücher der letzten Jahre gelesen zu haben.
Es werden kritische Phänomene aus den verschiedensten Gebieten der Physik erläutert und beschrieben. Dies geschieht in einer Sprache, die anregend ist und zum Weiterlesen einlädt.

Mark Buchanan, US-Physiker, sitzt am Fenster, sieht in die französischen Alpen hinauf und beobachtet einen Schneesturm. Nicht zwei der unvorstellbar vielen Schneeflocken sind gleich, doch ähneln sie sich alle: ein altes Rätsel, das die Wissenschaft erst heute erklären könne, zusammen mit einer ganzen Klasse von Erscheinungen in Natur, Kultur und Geschichte. Es ist dieser Blick in den Schnee, mit dem der Ex-Redakteur von "Nature" sein Buch "Das Sandkorn, das die Erde zum Beben bringt" beschließt. Thema: Wie kam die Wissenschaft, voran die theoretische Physik, der Gesetzmäßigkeit von Katastrophen und anderen Phänomenen auf die Spur? Überlegungen der neuen Physik zufolge treten so gut wie überall spezielle Muster und eine universelle Logik auf, sobald ein beliebiges System - die Struktur der Erdkruste, die internationalen Beziehungen, Erwartungen und Gewinnaussichten an der Börse - sich auf einen kritischen Zustand einspielt. Kleinste Erschütterungen haben dann oft gewaltige Folgen, so als ob die Systeme darauf warteten, abzustürzen, eine "selbstorganisierte Kritikalität", die sich ganz von allein einstellt. Die Grundidee geht auf einen zentralen Versuch der New Yorker Physiker Per Bak, Chao Tang und Kurt Weisenfeld zurück. 1987 häuften sie immer ein Sandkorn aufs andere , um die "typische" Größe der Lawinen zu ermitteln. Anders als bei der erwarteten "Normalverteilungs"-Glockenform, mit vielen Sandlawinen mittlerer Größe, aber wenigen kleinen und großen, entstanden Lawinen aller Größen. Jede wurde von einem einzigen Sandkorn ausgelöst, das auf verschieden steile Hänge fiel und je nachdem Kettenreaktionen bewirkte oder nicht. Großlawinen waren stets möglich, doch nie vorhersagbar. Der Versuch wirkt abstrakt, hat aber große Tragweite, denn vergleichbare Zonen der Instabilität sind weit verbreitet. So in der Erdkruste: Ein einzelner Fels, der durch die Plattentektonik verhakt und anspannt, kann sich plötzlich lösen und (je nachdem, ob diese Initialbewegung andere Bewegungen auslöst) Kettenreaktionen, also Erdbeben auslösen. Bislang suchten die Erdbebenforscher nach Zyklen und Vorboten oder sprachen von "überfälligen" Beben, entgegen der Tatsache, dass Beben in einer Gegend umso unwahrscheinlicher sind, je länger keins dort auftrat (Clusterbildung). Die Erde bebt, wann und wie stark sie will, ohne speziellen Grund, nur auf Grund des kritischen Zustands der Kruste. Jedoch lässt sich ein Potenzgesetz für Beben aller Größe (daher "Skaleninvarianz" ) formulieren: Doppelt starke Beben sind vier Mal seltener. Eine Regel, die gleiche Ursachen anzeigt, nämlich kleine Bewegungen in instabilen Zonen, wovon es in jedem Verwerfungsgebiet unzählige gibt. Damit ist der lange Zeit schleierhafte Erdbebenmechanismus verstanden, vorhersagen lässt sich aus prinzipellen Gründen nichts, man kann nicht hunderte Millionen Regionen im Detail kennen. Seit Physiker die Verbreitung in stabiler Zustände erkannt haben, ist es in vielen Fachgebieten zu einer stillen Revolution gekommen. Im Fall von Waldbränden etwa lernte man, nicht mehr unbedingt Waldbrände zu verhüten, weil dies nur einen überkritischen Zustand erzeugt und noch größere Brände begünstigt ("Yellowstone-Effekt"). So wenig wie den typischen Wald gibt es die typische Stadt: Städte doppelter Einwohnerzahl kommen weltweit und auch in den Regionen vier Mal seltener vor: Begänne die Besiedlung des Planeten morgen von vorn, so könnte Frankfurt ein Dorf und Bad Vilbel eine Metropole sein, aber an diesem Potenzgesetz würde sich nichts ändern. Genauso ist es bei der Verteilung des Wohlstands (der überall, ob im Sudan oder in New York, vier Mal seltener wird, wenn er sich verdoppelt) und sogar Kriegen: doppelte Anzahl Tote, vier Mal seltenere Kriege. Der klassische Fall eines kritischen Zustands betrifft die Finanzmärkte. Krasse Fehlprognosen sind durchweg die Normalität, ob bei Wirtschaftswissenschaftlern, Investoren oder Journalisten. Die Kursschwankungen und selteneren Crashs gleichen nicht zufällig seismischen Kurven, denn sie drücken Reaktionen auf Moden und andere "irrationale" Elemente aus. Absolute Kursschwankungen sind in Potenzgesetzen fassbar. Vorhersagen sind ebenso ausgeschlossen wie bei Erdbeben, wenngleich sich nach Crashs, genau wie nach Kriegen, stets Propheten zu Wort melden, die genau wissen, wie es dazu kam; man müsste sie wohl "Epipheten" nennen. Ein weiteres Beispiel betrifft das Aussterben von Tierarten. Dabei ergibt sich aus dem Vergleich der Massensterben von Tierarten und -familien wieder ein Potenzgesetz: Ein doppelt großes Artensterben ist vier Mal seltener. Da das Ökosystem natürlicherweise in "kritischem" Zustand ist, werden eben mit rechnerischer Wahrscheinlichkeit Katastrophen passieren. Doch zurück zur Schneeflocke, einem weiteren Beispiel von zeitabhängiger Physik. Sie kristallisiert nicht auf einmal, sondern nach und nach, ähnlich wie die Evolution einer Art auf der Evolution aufbaut, die sie zurück