Kurs 2.2
Komplexe Systeme einfach gemacht

Von der Statistischen Physik zu den Sozialwissenschaften

Zur Akademie Clemenswerth 2022-2
04.08. - 20.08.2022

Was haben Magneten, Aktienmärkte oder das Gehirn gemeinsam? Sie alle sind Beispiele für sogenannte komplexe Systeme: Systeme, die aus vielen interagierenden Einzelteilen bestehen und deren Beschreibung sich daher als schwierig erweist. Doch trotz ihrer Komplexität können aus diesen Systemen manchmal sehr simple Phänomene „hervortreten“: So haben Magneten klar definierte Eigenschaften, Aktienpreise sind kalkulierbar, und die unzähligen Neurone in unserem Gehirn erzeugen Gedanken und Emotionen. Solche Phänomene werden auch „emergente Phänomene“ genannt. Doch wie lassen sich komplexe Systeme und daraus entstehende emergente Phänomene verstehen?

Der Kurs beginnt mit einer sehr allgemeinen Einleitung zu komplexen Systemen und emergenten Phänomenen, wird sich dann jedoch auf komplexe Systeme in der Physik, den Wirtschafts- und den Sozialwissenschaften spezialisieren. Im theoretischen Teil erarbeitet der Kurs auf verständliche Weise Hintergründe und Methoden der statistischen Physik.

Diese Methoden helfen im praxisorientierten Teil dann nicht nur dabei, Magnete besser zu verstehen, sondern auch, wie sich Aktienkurse als Resultat der Interaktionen mehrerer Aktienhändler untersuchen lassen. Ein Ziel hierbei ist es, die Vorzüge und Herausforderungen interdisziplinären Arbeitens zu vermitteln.

Um schließlich emergente Phänomene und ihr Entstehen zu visualisieren, implementieren die Teilnehmenden in Gruppenarbeit einfache Computerprogramme, die diese komplexen Systeme simulieren. Informatikkenntnisse sind hilfreich, werden aber nicht vorausgesetzt.

Der Kurs richtet sich an Schülerinnen und Schüler, die eine gewisse Affinität für Physik oder Mathematik haben. Zur Kursvorbereitung bekommen die Teilnehmenden einleitende Texte zu komplexen Systemen und zur statistischen Physik.

Die Kursleitung