Brownsche Bewegung

Hamburg/Zürich (dpa) - Ameisen, Meinungstrends und Menschen in Panik haben auf den ersten Blick wenig gemein. Doch alle verbindet eine Dynamik, die sich mit Handwerkszeug untersuchen lässt, das auf Albert Einstein zurück geht. Vor 100 Jahren, am 11. Mai 1905, reichte Einstein das dritte große Werk seines «annus mirabilis» (Wunderjahrs) ein und erklärte damit erstmals plausibel die «Brownsche Molekularbewegung». Dieses ungeordnete Gewimmel von Staubteilchen in Flüssigkeiten geht demnach auf die Wärmebewegung der Flüssigkeitsmoleküle zurück, die die Staubteilchen anstoßen. Mit dieser Erklärung half Einstein, den Grundstein für die Erforschung verschiedener so genannter Gruppenprozesse zu legen.

Heute nutzen Wissenschaftler der unterschiedlichsten Disziplinen, von der Biologie bis zur Soziologie, diese Erkenntnisse. Ganz praktisch lässt sich damit unter anderem die Futtersuche von Ameisen beschreiben. «Meist folgen Ameisen den Duftspuren, die ihre Kollegen hinterlassen haben», erläutert Prof. Frank Schweitzer von der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich. Die Wege der Insekten richten sich nach diesen chemischen Markern und weisen ihnen den Weg nach Hause oder zur einer Nahrungsquelle.

Damit sie aber neue Futterquellen finden, ist ein zufälliges Abweichen von diesen Geruchsmarken wichtig. Diese «Störungen» lassen sich durch einen Zufallsfaktor beschreiben, der schon bei Einstein als ungerichteter Einfluss der Wärmebewegung der Moleküle auftaucht. Dieser Zufallsfaktor, den der Franzose Paul Langevin drei Jahre nach Einstein allgemeiner formulierte, dient auch in heutigen Modellen als Variable für eine ungerichtete, scheinbar zufällige Kraft, die verschiedene chaotische Einflüsse repräsentiert.

«Sieht man das Ganze im Kontext der Meinungsbildung, ist es diese Größe, die Menschen scheinbar grundlos die Meinung ändern lässt», erläutert Schweitzer, der auch Gründungsvorsitzender des Arbeitskreises Physik sozio-ökonomischer Systeme in der Deutschen Physikalischen Gesellschaft ist. Es sei in gewisser Weise der irrationale Teil bei der Entscheidung für oder gegen einen bestimmten Trend. Der gleiche Faktor spiele bei der Dynamik einer Massenpanik eine große Rolle. «Viele Menschen rennen zum offensichtlichen Ausgang und verstopfen ihn damit, aber die Zufallskraft lässt ein paar Menschen auch nach einem anderen Ausgang suchen.» Das Prinzip kann nicht das Verhalten eines bestimmten Menschen vorhersagen, lässt sich aber auf größere Gruppen anwenden.

Ähnlich verhält es sich bei der Beschreibung von Unternehmenswachstum. «Je mehr Unternehmen betrachtet werden, desto genauer der gemittelte Wachstumswert», sagt Schweitzer. «Natürlich sind das ideale Modelle, die Realität ist in der Regel um ein Vielfaches komplexer. Die Physik beschränkt sich auf den dynamischen Kern.» Die Brownsche Bewegung kann als idealisiertes Modell für manche chaotischen Prozesse dienen. «Das Beobachten der Brownschen Molekularbewegung durch ein Mikroskop gehört auch heute noch zum Pflichtprogramm für Physikstudenten», sagt Schweitzer, der seit vielen Jahren an Modellen und Simulationen arbeitet, um Meinungstrends und andere gruppendynamische Prozesse zu beschreiben.

Was Einstein angeht, erdachte dieser seine Erklärung angeblich sogar «ohne zu wissen, dass Beobachtungen über die "Brownsche Bewegung" schon lange bekannt waren», wie er selbst einmal schrieb. Das könnte erklären, warum Einstein die Brownsche Bewegung noch nicht einmal im Titel seiner Arbeit «Über die von molekularkinetischer Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen» erwähnt hat.

Alexandra Sorge, dpa

Weitere Infos:

• Originalarbeit von Albert Einstein: "Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderten Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen", Annalen der Physik und Chemie, IV. Folge, Band 17 (1905) S. 549-560
  Arbeitskreis Physik sozio-ökonomischer Systeme in der Deutschen Physikalischen Gesellschaft:
  http://www.dpg-fachgremien.de/aksoe