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Erster
Grad: Die Haut
2. Wachstumsstörungen
Schellnhuber-2015
21-26
Dennis
Meadows ist ein freundlicher, weißbärtiger Herr, der gute Geschichten und
Witze erzählen kann. Außerdem hat er die nahezu geniale Fähigkeit,
didaktische Spiele zu erfinden, mit denen er den Besuchern seiner Vorträge
die Denkschablonen aus den Köpfen reißt. Wenn man ihm so zuhört und
zuschaut, wird man nachhaltig verunsichert und fragt
sich, ob nicht der allergrößte Teil unserer Ansichten und Handlungen durch
nichts weiter begründet ist als Routine, Gewohnheit, Wiederholung.
Meadows
wurde in den 1970er-Jahren als Leitautor der Studie 'Die Grenzen des
Wachstums' weltberühmt. In jenem Jahrzehnt begann man an verschiedenen Orten
der Wissenschaftswelt Computer einzusetzen, um die Dynamik komplexer Systeme
zu simulieren. Das Wort »komplex« signalisiert zunächst einmal nur, dass
die betrachteten Forschungsgegenstände sich aus vielen Komponenten
zusammensetzen, die auf vielfältige Weise miteinander wechselwirken. Eine
besondere intellektuelle Herausforderung stellen solche Systeme dar, wenn die
Bestandteile sehr unterschiedlich sind – also nicht wie beim idealen Gas,
das nur aus einer Schar identischer Moleküle besteht. Und wenn die Kräfte
zwischen diesen Bestandteilen nichtlinear sind – also nicht wie bei einer
idealen Federmatratze, wo sich alle Verformungen und Schwingungen aus der
Proportionalität von Belastung und Widerstand ergeben.
Unsere
Welt ist voller Systeme mit diesen verschärften Komplexitätseigenschaften;
die Beispiele reichen von den selbst organisierten Mustern von Schleimpilzen
bis hin zu den subtil strukturierten Ringen des Saturn. Und zu den
komplexesten aller bekannten Systeme im Universum zählen ohne jeden Zweifel
das planetarische Ökosystem, die Weltwirtschaft und das menschliche Gehirn
(also Wesenheiten, die nicht ganz unabhängig voneinander existieren, was wir
noch ausführlicher behandeln werden).
Komplexe
Systeme sind überaus faszinierend (die Schönheit einer majestätischen
Kumuluswolke, vom Flugzeugfenster aus betrachtet, ist kaum zu übertreffen),
aber für den Menschen in mindestens dreierlei Hinsicht »schwierig«:
erstens, schwierig zu verstehen; zweitens, schwierig vorherzusagen; drittens,
schwierig zu beherrschen.
Nehmen
wir als Beispiel das Phänomen des tropischen Wirbelsturms, der je nach
Weltregion des Auftretens als Hurrikan (Atlantik), Taifun (Pazifik) oder
Zyklon (Indik) bezeichnet wird. Bei der Entstehung dieser gewaltigen Stürme,
die in Böen Geschwindigkeiten von über 350 km/h erreichen, spielt eine Reihe
von physikalischen Elementen und Prozessen eine Rolle - von der latenten
Wärme, die beim Auskondensieren winziger Meerwassertröpfchen frei wird, bis
hin zur sogenannten Corioliskraft, die für die berühmt-berüchtigte
Spiralform der Hurrikane & Co. verantwortlich ist und ihren Ursprung in
der Rotation der Erde selbst hat.
Das
Zusammenspiel der am Wirbelsturm beteiligten Kräfte ist schon kompliziert
genug, um den Wissenschaftler verzweifeln zu lassen. Aber damit nicht genug:
Im Herzen der komplexen Sturmdynamik sitzt ein kognitives Widerstandsnest, das
bisher allen Belagerungsversuchen der brillantesten Forscher getrotzt hat: die
Navier-Stokes-Gleichung, welche das Strömungsverhalten von einfachen
Flüssigkeiten oder Gasen beschreibt. Diese Gleichung ist also beispielsweise
für Wasser gültig, nicht aber für zähflüssiges Blut. Zur Erbauung der
Physiker unter den Lesern und zum wohligen Gruseln aller übrigen sei die
berühmte Gleichung hier explizit wiedergegeben:
Es
ist unmöglich, dieses Gebilde in wenigen Sätzen zu erläutern, aber es
sollte zumindest erwähnt werden, dass v das Strömungsfeld des betrachteten
Mediums bezeichnet, p seine Dichte, p den inneren Druck und f die Intensität
der von außen aufgeprägten Kräfte (wie etwa der Schwerkraft). Gleichung 1
ist so etwas wie der »heilige Gral der Komplexitätswissenschaft«, denn
hinter der abstrakten Symbolkette verbergen sich so unterschiedliche und
wichtige Effekte wie der Umschlag eines gemächlichen Flusses in eine
wild-turbulente Wirbelstraße oder der Auftrieb unter den Tragflächen von
stählernen Flugkolossen, die allen Todesängsten ihrer Passagiere zum Trotz
nur äußerst selten vom Himmel stürzen.
Der
vermutlich klügste Mensch des 20. Jahrhunderts war - trotz der geringeren
Wirkmächtigkeit im Vergleich zu Albert Einstein - der Mathematiker John
von Neumann (siehe dazu ausführlich Kapitel 15). Von ihm wird
glaubhaft berichtet, dass er sich die für nur wenige Sekunden aufgeschlagenen
Seiten eines beliebigen Telefonbuchs exakt merken und sie wiedergeben konnte.
Aber er wird auch zitiert mit seinem brennenden Forscherwunsch, vor
dem Ableben noch die Navier-Stokes-Gleichung im Kern zu begreifen, eine
Hoffnung, die sich selbst für diesen Geistesriesen nicht erfüllte.
wikipedia
John_von_Neumann *1903 in Budapest bis 1957
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Sollte
es der Wissenschaft aber eines Tages doch noch gelingen, die Strömungsdynamik
gewöhnlicher Flüssigkeiten zu enträtseln, dann dürfte es auch möglich
sein, vereinfachte Gleichungen niederzuschreiben, die das Werden und
Vergehen eines Wirbelsturms nachvollziehbar machen.
Aber
selbst dann dürfte das Prognoseproblem hartnäckig weiterbestehen. Mithilfe
von Supercomputern können die Bewegungen von Hurrikanen zwar heute schon
einigermaßen zufriedenstellend vorhergesagt werden, etwa durch das
amerikanische National-Hurricane-Center (NHC) in Miami. Eine besondere Tücke
dieser nichtlinearen Objekte ist es allerdings, dass selbst kleinste Fehler in
den von Satelliten, Schiffen oder Wetterstationen in die Simulationsrechnungen
eingespeisten Werten – etwa die anfängliche Luftdruckverteilung in einer
bestimmten Atmosphärenschicht – sich zu exponentiell wachsenden
Kalkulationsfehlern auftürmen und damit die gesamte Prognose zerschmettern
können: Es macht immerhin einen gewissen Unterschied, ob der Wirbelsturm
über Kuba oder über Haiti hinwegbraust beziehungsweise ob er sich deutlich
vor dem Aufprall auf die Südostküste der USA abschwächt oder nicht.
Die
Problematik der galoppierenden Computerabweichung ist den
Komplexitätsforschern schon seit einer legendären Arbeit von Stephen Smale
aus dem Jahr 1967 (Smale 1967) bekannt. Dort wurde gezeigt, dass völlig
harmlos erscheinende Gleichungen überaus verwirrende und praktisch nicht
vorhersagbare Bewegungsabläufe in sich bergen. In anderen Worten: Diese
simplen Gleichungen erzeugen eine chaotische Dynamik, die letztlich jeden
Wundercomputer schlägt. Da die Navier-Stokes-Gleichung noch viel
hinterhältiger ist, wird es auch in absehbarer Zeit keine verlässliche
14-Tage-Wettervorhersage geben. Grob vereinfacht müsste nämlich die
Computerkapazität exponentiell mit der Anzahl der Prognosetage wachsen –
was irgendwann zu einem Rechner in Planetengröße führen würde. Das
bedeutet aber nicht, dass eine solide Klimavorhersage unmöglich wäre, wie
weiter unten zu diskutieren ist.
Was
schließlich die Beherrschbarkeit von tropischen Wirbelstürmen (im Sinne der
direkten Beeinflussung) angeht, betreten wir endgültig das Terrain der
Wissenschaftsfantasie. Allerdings gibt es bereits interessante Hinweise auf
natürliche Faktoren, welche beispielsweise Hurrikane dämpfen könnten –
unter anderem massive Staubwolken, die in bestimmten Jahren von der Sahara
hinüber in die Karibik ziehen. Solche Wolken künstlich als Sturmtöter zu
fabrizieren und gezielt einzusetzen, dürfte ein Ding der Unmöglichkeit sein.
Dagegen wird in den USA unter anderem darüber spekuliert, wie man
Wirbelstürme – vor allem die hochgefährlichen Tornados – eventuell per
Laserstrahl »abschießen« könnte. Science-Fiction, zumindest vorerst.
23
Ganz
allgemein muss die Steuerung komplexer Systeme allerdings nicht
notwendigerweise schwierig sein: Der Mensch als zweifellos hochkomplexes
Gebilde ist bekanntlich mit den einfachsten psychologischen Tricks verführbar
und lenkbar. So
weit der Ausflug in die Komplexitätswissenschaften, die in den letzten
Dekaden atemberaubende Fortschritte erzielt haben.
#
Kehren
wir nun zu Dennis Meadows zurück, den ich häufig bei internationalen
Konferenzen treffe. Bei einer dieser Gelegenheiten lud ich ihn zu einem
Vortrag ans Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) ein, das ich 1992
gründete und seither leite. Dennis sagte sofort zu, und Anfang 2010 fand sich
dann auch ein passender Termin für seine Vorlesung an unserem Institut.
Beim
Mittagessen vor der Veranstaltung erzählte er mir, wie ihn das Schicksal auf
mehreren Zufallswellen in die Arbeitsgruppe von
Jay Forrester am renommierten
Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge bei Boston spülte.
Forrester selbst gilt als einer der Pioniere der Computersimulation
verwickelter Vorgänge. Bereits 1956 gründet er die Systems-Dynamics-Group an
der Sloan-School-of-Management am MIT und erfindet dort einen speziellen
Formalismus zur mathematisch-elektronischen Nachahmung komplexer Systeme.
Meadows
selber verlässt Massachusetts nach der Promotion Ende der 1960er-Jahre und
begibt sich auf eine abenteuerliche Reise durch Südostasien, wo er zum ersten
Mal in direkte Berührung mit der armen, schmutzigen und überbevölkerten
Welt jenseits der nordamerikanischen Wohlstandszitadellen kommt. Ein weiterer
Zufall führt ihn später ans MIT zurück, wo Forrester über einem Versprechen
gegenüber dem Club-of-Rome brütet: Er soll die Verträglichkeit der
exponentiellen Zivilisationsentwicklung nach dem Zweiten Weltkrieg mit der
Endlichkeit der planetarischen Ressourcen wissenschaftlich hinterfragen.
Dafür
möchte er zum ersten Mal in der Forschungsgeschichte nichts Geringeres zum
Einsatz bringen als ein elektronisches Simulationsmodell der modernen
Weltgesellschaft und ihrer Fortentwicklung im natürlichen Bett aus
Ökosystemen und mineralischen Rohstoffen! Im Nachhinein erscheint dieses
Projekt ziemlich größenwahnsinnig, aber die Technologieeuphorie der
1960er-Jahre kannte das Wort »unmöglich« nicht. Einmal zur Reise ins
Unbekannte aufgebrochen, würde man auf alle Fälle faszinierendes Neuland
entdecken – wie schon Kolumbus mithilfe des größten Navigationsfehlers des
2. Jahrtausends. Und
genau so kommt es:
24/25
Unter
Dennis Meadows’ Leitung wird in Massachusetts ein Weltpuppentheater
erschaffen, wo elektronische Marionetten nach verschiedenen Melodien
(»Szenarien«) Gruppentänze in die ferne Zukunft aufführen. Die Studien mit
dem einzigartigen Spielzeug produzieren haufenweise interessante Ergebnisse.
Bemerkenswert ist jedoch, dass die meisten Tänze, nach ekstatischen Phasen um
die Wende zum 3. Jahrtausend, zwischen 2010 und 2050 ins Stocken geraten und
in einigen Szenarien ganz kollabieren. In anderen Worten: Das Wachstum der
globalen Industriegesellschaft schlägt aufgrund der Erschöpfung der
Rohstoffquellen und der Umweltzerstörung in einen Schrumpfungsprozess um –
zumindest im Computer.
Diese
Ergebnisse trafen die wachstumsselige Weltöffentlichkeit der frühen
1970er-Jahre wie eine Gigatonnen-TNT-Bombe und verursachten einen ungeheuren
medialen Trichter. Das Meadows-Team hatte gewissermaßen eine neue,
bedrohliche Welt im Cyberspace entdeckt, aber die Expeditionsberichte waren
wie damals bei Kolumbus gewagte Verallgemeinerungen von überaus
bruchstückhafter, anekdotischer Information. Beim »Weitererzählen« der
Story von den Grenzen des Wachstums im zufallsgetriebenen gesellschaftlichen
Diskurs kam es dann – genau wie im historischen Vergleichsfall – zu
zahlreichen Fehl- und Überinter-pretationen.
Interessanterweise sagte Dennis Meadows in einem aktuellen Interview, dass die
öffentliche Debatte über seine Studie weitgehend ohne seine Beteiligung
stattgefunden habe. »Denn die Leute wollten nicht meine Meinung wissen,
sie hatten ihre eigene.« (Krohn 2010)
Im
Nachhinein ist man meistens – aber nicht immer – klüger: Die
MIT-Kristallkugel, welche unablässig Zahlen, Kurven und Tortendiagramme über
mögliche Zukünfte ausspuckte, faszinierte jedermann. Gleich zeitig war das
Modell aber sicherlich Lichtjahre vom eigenen Anspruch entfernt, die komplexe
Mensch-Erde-Dynamik über hundert Jahre und mehr adäquat abzubilden. Und eine
zentrale Annahme bei der Entwicklung der verschiedenen Szenarien, die
mittelfristige Erschöpfung der damals wichtigsten Rohstoffquellen, erwies
sich in ihrer simplen Form als falsch. Der menschliche Erfindungsreichtum beim
Aufspüren wertvoller Ressourcen wird ja eigentlich immer unterschätzt.
Dennoch ist die Roh- und Grundstoffproblematik selbst mit den kreativsten
wissenschaftlichen und technologischen Ansätzen nicht für immer aus einer
endlichen Welt zu schaffen. Ich werde später darauf zurückkommen und zeigen,
dass die entsprechenden Herausforderungen im 21.
Jahrhundert teilweise anderen Charakter haben als im 20. Jahrhundert noch
vermutet, dass sie aber möglicherweise vielgestaltiger und
verwickelter sind, als sich selbst die MIT-Eierköpfe jemals vorstellen
konnten.
Im
Rahmen seines Vortrags am Potsdam-Institut konnten wir
in kritischer Offenheit mit Meadows über die vermuteten und
tatsächlichen Schwachstellen der legendären Simulation von 1972 und ihrer
diversen Nachfolger (1992 und 2004) diskutieren. Er wies wiederholt darauf
hin, dass der Zeitraum, für den massive Zusammenbruchssymptome
regionaler oder auch globaler Zivilisationsdynamiken vorhergesagt wurden, mit
dem Jahr 2010 gerade erst begonnen habe – wir könnten ja längst schon auf
einer schiefen Nachhaltigkeitsebene in Richtung tiefer
Abgründe jenseits unseres beschränkten Horizonts rutschen.
Am
meisten beeindruckte mich allerdings eine damit zusammenhängende Behauptung
von Meadows: Zivilisatorische Systeme neigten dazu, auf krisenhafte
Erscheinungen mit der Verstärkung genau jener Strategien und Praktiken zu
reagieren, welche die Krise überhaupt hervorgebracht haben! Wenn etwas
schiefzulaufen droht, ist die Systemantwort in der Regel von der –
einleuchtenden – Voreinstellung geprägt, dass man sich nicht etwa auf dem
falschen Entwicklungspfad befinde, sondern dass man den richtigen Weg nicht
entschlossen genug verfolgt habe. Dies
führt in vielen Fällen zur fatalen Selbstverstärkung des Missmanagements:
»If you are in a deep hole, stop digging!«, wie die Amerikaner solche
Situationen treffend kommentieren.
Ich komme auf diese ebenso einfache wie
bedeutsame Einsicht weiter unten mehrfach zurück.
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