Universelle Gleichung für explosive Phänomene

An einem Kipppunkt kann sich der Systemzustand langsam oder sprunghaft verändern. Bild: Emiliano Arano / Pexels Mathematiker finden Kernmechanismus zur Berechnung von Kipppunkten - Der Klimawandel, eine Pandemie oder die koordinierte Aktivität von Neuronen im Gehirn: Ab einem gewissen Punkt findet bei all diesen Beispielen ein Übergang des Grundzustandes in einen neuen Zustand statt. Forscher der Technischen Universität München (TUM) haben an solchen sogenannten Kipppunkten eine universelle mathematische Struktur entdeckt. Sie bildet die Grundlage für ein besseres Verständnis für das Verhalten von vernetzten Systemen. Es ist eine essentielle Frage für Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aller Fachdisziplinen: Wie können die Veränderungen in einem vernetzten System vorhergesagt und beeinflusst werden? ,,In der Biologie ist ein Beispiel die Modellierung von Neuronen, die sich koordinieren können", erklärt Christian Kühn , Professor für Mehrskaligkeit und stochastische Dynamik an der TUM. Aber auch in anderen Disziplinen werden solche Modelle untersucht, etwa für die Ausbreitung einer Krankheit oder den Klimawandel. Alle sogenannten kritischen Veränderungen von vernetzten Systemen haben dabei eins gemeinsam: einen Kipppunkt, an dem sich das System vom Grundzustand wegbewegt und zu einem neuen Zustand übergeht.