Spektrum der Wissenschaft Spezial 1/2010
Zufall und Chaos

Die Mathematiker können trefflich mit Wahrscheinlichkeiten rechnen. Wer aber damit in der Realität etwas anfangen will, gerät unweigerlich in begriffliche Probleme. Ist der Zufall - der irgendwie hinter jeder Wahrscheinlichkeitsaussage steckt - eine Eigenschaft der Welt oder Ausdruck unserer mangelhaften Kenntnis derselben? Und wenn alle Wahrscheinlichkeitsrechnung nichts hilft, weil wir die Katastrophen, die uns drohen, nicht einschätzen können?
Den Begriff "Chaos" haben die Physiker und Mathematiker in der Zwischenzeit umdefiniert zum "deterministischen Chaos". Es sieht immer noch so aus wie der schiere Zufall, aber der Zustand eines chaotischen Systems ist von Anfang an vorherbestimmt und erweist damit seine Nützlichkeit.
Im vorliegenden Heft finden Sie eine Zusammenstellung von Artikeln zu den Themen Zufall und Chaos.
(22. Oktober 2010)

Weitere Informationen finden Sie im Editorial des Heftes.

Inhaltsverzeichnis

Zufall und Determinismus

 
6
Welche Rolle spielt der Zufall in den exakten Wissenschaften?

Wahrscheinlichkeit – ein mehrdeutiger Begriff

 
12
Die mathematische Definition der Wahrscheinlichkeit ist glasklar - weil sie vermeidet zu sagen, worum es sich "eigentlich" handelt. Angewandt auf die Realität ist der Begriff problematischer

Interpretationen der Wahrscheinlichkeit

 
18
Steckt die Wahrscheinlichkeit in den Dingen, als "Neigung" der Münze, gleich häufig auf Kopf oder Zahl zu fallen, oder in unserem Kopf, als Maß unserer beschränkten Kenntnis des Münzwurfs?

Chaos unter Kontrolle

 
24
Es ist nicht die totale Unordnung - es sieht nur so aus. Mit neuer Mathematik lässt sich ein chaotisches System sogar beherrschen

Die Rolle des Zufalls bei der Genexpression

 
32
In den scheinbar perfekt organisierten Zellen eines Lebewesens sind viele Vorgänge von zufälligen Variationen der Genaktivität bestimmt

Die DNA zwischen Zufall und Notwendigkeit

 
40
Statt eines fixen genetischen Programms enthält die Erbsubstanz DNA einen Zufallsgenerator zur Produktion unterschiedlichster Proteine, die dem Selektionsdruck ihrer Umgebung unterworfen sind

Wie der Zufall Sinneszellen festlegt

 
48
Stochastische Prozesse im Verein mit strengen Regeln führen dazu, dass Sinneszellen in Auge oder Nase sich unterschiedlich differenzieren

Krebs, Gene und Mikromilieu

 
54
Nicht allein genetische Veränderungen sind dafür maßgeblich, ob Zellen entarten. Ihre unmittelbare Umgebung beeinflusst ihr Verhalten oft entscheidend

Chaos im Gehirn

 
60
Die Nervenzellen in unserem Denkorgan feuern scheinbar regellos. Ordnung zeigt sich erst, wenn man größere Neuronennetze betrachtet

Statistik für seltene Ereignisse

 
68
Wenn es nicht auf den Mittelwert ankommt, sondern - bei Überschwemmungen zum Beispiel - auf einen Maximalwert, ist eine neue Theorie gefordert: die Extremwertstatistik

Wie sieht man das Unvorhersehbare vorher?

 
76
Wie viel Aufwand ist zur Abwendung einer unbekannten Katastrophe gerechtfertigt? Die Psychologie kann hilfreiche Hinweise geben
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