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2021 | Buch

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Komplexität

Warum die Bahn nie pünktlich ist

verfasst von: Prof. Dr. Frank-Michael Dittes

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Buchreihe : Technik im Fokus

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

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Über dieses Buch

Die Bahn ist komplex – aber kann sie nicht auch pünktlich sein?

Müssen technische Systeme immer komplexer werden? Und wie können wir sie trotzdem beherrschen?

Auf anschauliche Weise geht der Autor diesen Fragen nach. Er untersucht zahlreiche Modelle aus Natur und Technik und erläutert, worin deren Komplexität besteht. Die Tendenz großer Systeme, einen Zustand am Rande der Instabilität einzunehmen, wird ebenso erörtert wie die Mittel, dem entgegenzuwirken. Detailliert behandelt der Autor komplexe Netzwerke und schlägt dabei den Bogen zu realen Energie- und Verkehrsnetzen wie auch zum alltäglichen Chaos.

Mit zahlreichen Abbildungen versehen, erlaubt das unterhaltsame Buch einen Einstieg in das Thema Komplexität und vermittelt Denkanstöße für eine vertiefte Beschäftigung.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung: Komplexität und Pünktlichkeit

Zusammenfassung

Was ist Komplexität? Wieso gibt es sie überhaupt und warum werden und sind Systeme komplex? Ist Komplexität messbar? Ist sie gut und wenn ja, in welchem Sinne? Das vorliegende Kapitel stellt den „Fahrplan“ zur Beantwortung dieser Fragen vor und erörtert dazu zunächst verschiedene Facetten des Begriffs „Komplexität“.

Frank-Michael Dittes

Kapitel 2. Beziehung ist alles: Komplexität und Korrelation

Zusammenfassung

In diesem Kapitel gehen wir auf die erste Voraussetzung für das Entstehen eines komplexen Systems ein: Seine Komponenten müssen miteinander in Beziehung stehen. Als typisches Beispiel dienen uns dazu Kettenreaktionen. Wir werden drei verschiedene Verhaltensmuster beobachten: Auf der einen Seite das schnelle Abklingen, auf der anderen Seite das explosive Anwachsen der Reaktion. Und wir stoßen zum ersten Mal auf das kritische Verhalten an der Grenze zwischen diesen beiden Mustern.

Frank-Michael Dittes

Kapitel 3. Wider den Einheitsbrei: Komplexität und strukturelle Vielfalt

Zusammenfassung

Komplexe Systeme weisen Strukturen auf, die sich über viele Größenordnungen erstrecken. Wir beschäftigen uns in diesem Kapitel mit der Beschreibung derartiger Strukturen. Dabei spielt der Logarithmus eine zentrale Rolle. Wir untersuchen die Gesetze menschlicher Wahrnehmung und führen weitere Beispiele von Systemen an, deren Verhalten Potenzgesetzen unterliegt.

Frank-Michael Dittes

Kapitel 4. Selbst ist der Mann: Komplexität und selbstorganisierte Kritikalität

Zusammenfassung

In diesem Kapitel werden wir den Zusammenhang zwischen der Komplexität und jenem kritischen Punkt betrachten, an dem das Verhalten eines Systems umschlägt. Insbesondere wird sich zeigen, dass viele Systeme von sich aus am kritischen Punkt sind, ohne dass dazu ein gezieltes „Ansteuern“ nötig wäre. Sie befinden sich also auf natürliche Weise im Zustand maximaler Komplexität und zeigen alle Anzeichen kritischen Verhaltens: Lawinen auf allen Skalen, Potenzgesetze u. a. m.

Frank-Michael Dittes

Kapitel 5. Was rauscht denn da? Komplexität und Fluktuation

Zusammenfassung

Wir haben in den vorangegangenen Kapiteln oft von der Häufigkeit von Ereignissen gesprochen. Dazu musste ermittelt werden, wie viele Lawinen einer gegebenen Größe in einem Sandhaufen entstehen, wie oft verschiedene Wörter in einem Text vorkommen usw. Wir haben also die Anzahl betrachtet.

Häufigkeit hat aber neben dieser Bedeutung auch den Aspekt der zeitlichen Abfolge: Wie wahrscheinlich ist es, dass einem großen Beben ein weiteres großes Beben folgt? Wenn jetzt eine Feder gerissen ist – kann es sein, dass diese Feder morgen wieder reißt? Stimmt es, dass ein Unglück selten allein kommt?

Frank-Michael Dittes

Kapitel 6. Haarscharf am Abgrund: Komplexität und Chaos

Zusammenfassung

Nachdem wir in den vergangenen Kapiteln gezeigt haben, dass Komplexität an der Grenze zwischen periodischem, und damit regulärem Verhalten auf der einen Seite, und Zufall, d. h. Irregularität auf der anderen liegt, betrachten wir in diesem Kapitel, wieso es Systeme immer wieder in gefährliche Nähe zum Chaos treibt.

Wir untersuchen, auf welche Weise die Annäherung an den Chaosrand vor sich geht, und wir entdecken die Schönheit des Übergangsgebiets zwischen Regularität und Irregularität.

Frank-Michael Dittes

Kapitel 7. Halten und gehalten werden: Komplexe Netze

Zusammenfassung

Vernetzen, Netzwerke bilden, „networken“ – Worte, die heutzutage in aller Munde sind. Doch wie vernetzt man sich eigentlich richtig? Gibt es ein optimales Netz? Was ist der Preis der Vernetzung? Und was hat Vernetzung mir Komplexität zu tun?

Auf diese Fragen wird im Folgenden eingegangen. Den Leitfaden bildet dabei wieder die Suche nach Komplexität. Wir werden formulieren, was der kritische Zustand eines Netzes ist und feststellen, dass sich viele Netze in der Nähe dieses Zustands befinden.

Frank-Michael Dittes

Kapitel 8. Die Komplexität der Bahn

Zusammenfassung

Nach der langen Reise durch die Facetten der Komplexität in den Kap. 2–7 können wir uns nun endlich den in der Einleitung gestellten Fragen zuwenden: Wie komplex ist die Bahn und welche Auswirkungen hat ihre Komplexität auf die Pünktlichkeit?

Frank-Michael Dittes

Kapitel 9. Bitte zurücktreten! – 5 Wege, Komplexität zu reduzieren

Zusammenfassung

Systeme neigen dazu ihre Komplexität zu erhöhen und einen Zustand am Rande zum Chaos einzunehmen. Aber das Chaos ist nicht beherrschbar: Wenn etwas einigermaßen ordentlich und trotzdem effizient ablaufen soll, dann muss es im stabilen, im regulären Bereich arbeiten. Ideal ist dabei der Zustand kurz vor dem kritischen Punkt. Da Systeme jedoch gern auf diesen zulaufen, müssen wir Maßnahmen ergreifen, die sie vorm Sturz ins Chaos bewahren.

Ein System kann stabilisiert werden, indem man seine Komplexität reduziert. Fünf Möglichkeiten dafür sind im Folgenden aufgezeigt.

Frank-Michael Dittes

Kapitel 10. Zum Schluss: Verweile doch, du bist so schön

Zusammenfassung

Wir haben unsere Reise durch das Reich der Komplexität nun abgeschlossen. Ich hoffe, ich konnte Sie sowohl von der Unausweichlichkeit der Bildung komplexer Strukturen und deren Nutzen als auch von den damit verbundenen Gefahren überzeugen. Beherrschbare Komplexität mit überschaubaren Risiken sollte immer angestrebt werden – auch die Bahn würde dadurch pünktlicher.

Frank-Michael Dittes

Kapitel 11. Anhang: Wenn's mal wieder länger dauert

Zusammenfassung

Komplexität ist nicht allein auf große Systeme beschränkt. Auch in ganz alltäglichen Situationen finden sich ihre Anzeichen.

Die folgenden Seiten sollen Ihnen ein paar Anregungen für schöne lange Bahnfahrten vermitteln. Natürlich stehen sie alle in Zusammenhang mit dem Thema des Buches. Sehen Sie selbst:

Frank-Michael Dittes

Backmatter

Titel: Komplexität
verfasst von: Prof. Dr. Frank-Michael Dittes
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN: 978-3-662-63493-6
Print ISBN: 978-3-662-63492-9
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-662-63493-6

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