Nr. 167 / 4. September 2017 JS
Zusammenh?nge k?nnen ganz einfach sein: Man drückt einen Lichtschalter, das Licht geht an. Ursache und Wirkung sind klar erkennbar. Es gibt jedoch Systeme, in denen sie sich nicht eindeutig voneinander trennen lassen. Das ist beispielsweise bei manchen Krankheiten der Fall: Ein Mann leidet unter Depressionen. Es f?llt ihm schwer, am allt?glichen Leben teilzunehmen. Die Depression kann die Ursache dieser Probleme sein – oder verst?rken die Probleme vielleicht seine Depression? Ursache und Wirkung lassen sich nicht 澳门皇冠_皇冠足球比分-劲爆体育 eindeutig voneinander trennen.
In anderen Systemen lassen sich Ursache und Wirkung gar nicht erst identifizieren. Wenn Wasser allm?hlich abkühlt, ver?ndert sich sein Zustand pl?tzlich von flüssig zu gefroren. Die einzelnen Wassermoleküle ?ndern sich jedoch kaum. Ein Wissenschaftler k?nnte also das Eis bis auf die einzelnen Moleküle auseinander nehmen und würde dennoch dort keine Erkl?rung für die dramatische Zustands?nderung des Gesamtsystems finden. Die Wirkung entsteht erst durch das Zusammenspiel 澳门皇冠_皇冠足球比分-劲爆体育erer Faktoren.
Systeme, in denen sich Ursache und Wirkung nicht klar trennen lassen stellen Wissenschaftler aller Disziplinen vor gro?e Herausforderungen. W?hrend sich mit dem klassischen Kausalit?tsmodell – Ursache bedingt Wirkung – Berechnungen und damit auch Vorhersagen durchführen lassen, fehlte es bislang an einem Konzept, das ?hnliches auch für komplexe Systeme leistet.
Erstmals mathematische Beschreibung kausaler Einflüsse in komplexen Systemen
Den Wissenschaftlern Daniel Harnack, Erik Laminski, Maik Schünemann und Physikprofessor Klaus Richard Pawelzik von der Universit?t Bremen ist es jetzt gelungen, die effektiven kausalen Einflüsse zwischen Komponenten auch in Systemen zu erfassen, in denen ?das Ganze wesentlich anders ist als die Summe seiner Teile“, so Pawelzik. Ihre Theorie wurde nun unter dem Titel ?Topological causality in dynamical systems“ im Fachmagazin Physical Review Letters ver?ffentlicht.
?Besonders an unserer Theorie ist auch, dass wir mit unserem Konzept sowohl den klassischen Kausalit?tsbegriff als auch die kausalen Wirkungen in komplexen nichtlinearen dynamischen Systemen erfassen, in denen das Verhalten des Gesamtsystems sich nicht auf das der Komponenten mit einseitigen Wechselwirkungen reduzieren l?sst“, erkl?rt Pawelzik. ?Unser Vorschlag l?sst sich also sowohl auf einfache wie auch auf komplexe Zusammenh?nge anwenden.“ Dabei nutzt die Theorie gerade jene Eigenschaft, die das ursprüngliche Kausalit?tskonzept verkompliziert hat: Wenn in einem dynamischen System eine vermeintliche Wirkung auch Ursache für eine andere Beobachtung ist, l?sst sich aus dem zeitlichen Ablauf nur einer dieser Komponenten der Zustand des gesamten Systems rekonstruieren.
?Mit unserem Konzept der 'Topological Causality' ist der Grundstein gelegt für die Entdeckung bisher unsichtbarer Interaktionen in vernetzten Systemen, die zu einer verbesserten Beschreibung und Vorhersagbarkeit führt“, so Pawelzik. ?Insbesondere das Enthüllen der zeitlichen Entwicklung einer kausalen Effektivit?t k?nnte sich als nützlich erweisen, um einen geeigneten Zeitpunkt zur Intervention – zum Beispiel in ?kologischen Systemen – festzustellen“.
Der Artikel ?Topological causality in dynamical systems“ ist hier abrufbar:
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.098301
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Universit?t Bremen
Institut für Theoretische Physik
Prof.Dr. Klaus Pawelzik
Tel.: 0421/218-62001 oder 0176/83690226
E-Mail: pawelzikprotect me ?!neuro.uni-bremenprotect me ?!.de