WISSENSCHAFT AKTUELL.

Die Dynamik der elektrischen Aktivität des ge­sunden menschlichen Herzens, dargestellt als Phasenraumporträt. Oben: die gesamte Aktivi­tät. Unten: Ausschnittsvergrößerung. Die Abbil­dung basiert auf einer neuen Einbettungstech­nik und Rauschunterdrückung. zg.

mit Vorträgen oder Workshop-Iteilnahmen. Im wesentlichen, erklärt der Gast, werde in Maryland auf mit Potsdam vergleichbarer Ebene gearbeitet. Und doch gäbe es Unter­schiede. Während man in der brandenbur- gischen Landeshauptstadt die Forschung breiter, anwendungsbezogener betreibe, erfolge in Maryland eher die Beschäftigung mit den mathematischen Grundlagen. In seiner Heimat konzentriere sich der Wis­senschaftler gemeinsam mit seinen Mit­streitern auf die Analyse grundlegender Prinzipien, die allen Systemen gleich seien. Hier im Märkischen spiele vielmehr die Auseinandersetzung mit elementaren Ei­genschaften von Chaos in ganz speziellen Systemen eine Rolle, freilich nicht ohne an den „Fundamenten" der Nichtlinearen Dy­namik zu rühren.

Chaosforschung ist vielfältig angelegt. So überschneiden sich heute häufig die Gren­zen wissenschaftlicher Disziplinen: Mathe­matiker studieren biologische Gesetzmä­ßigkeiten, Physiker packen die Probleme der Neurophysiologie an; Neurophysiolo- gen büffeln Mathematik, Grebogi versucht, das Phänomen an einem Beispiel zu erläu­tern. „Chaos beschäftigt sich mit allem, was in gewisser Weise in komplizierten Syste­men auftaucht.“ Als einen Traum beschreibt er die Kontrolle des Wetters. Die Vorstellun­gen gingen dahin, mit kleinen Störungen in der Atmosphäre Regen und Sonne beein­flussen zu können, Absehbar gelinge dies jedoch nicht. Und das, obwohl an einfache­ren Modellsystemen bereits 1990 eine Me­thode gefunden wurde, komplizierte Syste­me zu beherrschen.

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Der Mathematiker Celso Grebogi wurde 1947in Brasilien geboren. In Rio de Janeiro studierte er Chemische Technologie und erhielt gleichsam das Diplom auf dem Fachgebiet Physik. An der Universityof Maryland, USA, studierte er später Plasmaphysik und promovierte zu einem entsprechenden Thema. An die Promotion schloß sich ein dreijähriger Aufenthalt als Postdoc. an der University of California, Berke­ley. Hier begann auch die Beschäftigung mit Problemen der Nichtlinearen Dynamik. Nach dieser Zeit erfolgte die Rückkehr nach Mary­land, wo er heute schließlich als Professor im Mathematik-Department arbeitet. Über 100 Pu­blikationen weisen ihn als internationalen For­scher aus. Foto: Rüffert

„Die meisten biologischen Systeme - und auch sehr viele physikalische - sind unste­tig, inhomogen und unregelmäßig“ schrie­ben Bruce West (Physiker der Universität von Kalifornien) und Ary Goldberger (Pro­fessor an der Harvard Medical School) in einem Artikel im American Scientist. Damit gehören sie zu denjenigen Forschern, die eine gewagte neue Perspektive entwickeln: „Der Aufbau und das Verhalten lebendiger Systeme sind in ihrer Variabilität und Kom­pliziertheit gleichermaßen dem Chaos wie einem regelmäßigen Muster nahe.“

Der Naturwissenschaftler Grebogi verweist auf zwei mögliche Anwendungen. Zum ei­nen seien kleine Mikroprozessoren (dem Herzschrittmacher ähnlich) in der Entwick­lung, die die Fünktion des Organs aufneh­men und bei Schwierigkeiten durch geziel­te, kleine Störungen den regelmäßigen Herzschlag bewirken. Die Umkehrung ge­schehe bei der Behandlung von Epilepsie.

Ein übliches Elektroenzephalogramm vom menschlichen Gehirn zeige zwei Zustände: geordnete und ungeordnete Perioden. Im Falle einer epileptischen Attacke sehe das Elektroenzephalogramm sehr, sehr geord­net aus. Das wiederum zwänge zur Herstel­lung eines chaotischen Zustands. In beiden Vorgängen mache sich das gleiche erfor­derlich: eine durch minimale Einflüsse von außen erfolgende Veränderung der Be­schaffenheit des Systems.

„Derzeit", so der amerikanische Mathema­tiker, „gibt es über 100 verschiedene Expe­rimente bezüglich der technologischen Anwendung zur Kontrolle des Chaos“. Da­bei stelle dies von den mathematischen Ideen her nichts Neues dar. Gegenwärtig vollziehe sich lediglich deren Gebrauch auf eine neue Art von Problemen.

Die Herausforderungen der modernen Zeit nimmt er gern an - wie auch seine Potsda­mer Kollegen, EG.

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PUTZ 3/95