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Nichtlinearität

Die Welt ist ein Prozess.
Sie ist nicht, sondern sie geschieht
Cramer und Kämpfer (1991, S. 1).

Was sind nichtlineare Dynamiken?

Systeme bilden mit dem Faktor Zeit eine untrennbare Einheit - die Prozesse von Systemen bleiben dabei über einen gewissen Zeitraum stabil oder verändern sich. Eine rein statische Beschreibung ohne die Berücksichtigung dieser Dynamik kann einem System nicht gerecht werden.
   
Für das Verständnis von komplexen dynamischen Systemen ist die Analyse dieser Verlaufsformen, zum Beispiel anhand von Zeitreihen oder dynamischer Modellierung, unerlässlich.
 
An der dynamischen Entwicklung eines aus dem vernetzten Zusammenwirken von Elementen bestehenden Systems sind lineare Beziehungen nur äußerst selten beteiligt.
 
Deshalb sind lineare Beziehungen zwischen den Elementen eines Systems der Form y = ax + b, die nur proportionale Zusammenhänge abbilden, nicht ausreichend, um das System zu beschreiben.
 
Durch den Einbezug nichtlinearer Dynamiken lassen sich jedoch verschiedene, zum Teil hoch komplexe raum-zeitliche Ordnungsmuster, die so genannten Attraktoren des Systems verstehen. Chaos tritt nur in Systemen mit nichtlinearen Beziehungen zwischen den Elementen auf.
 
Die Dynamische Modellierung beschränkt sich also nicht nur auf eine Momentaufnahme, sondern erlaubt es, das Verhalten des Systems bei unterschiedlichen Parameterwerten zu beobachten. Dabei können über einen Zeitraum hinweg verschiedene Szenarien durchgespielt werden - wie verändert sich das Gesamtsystem im Zeitablauf, wenn man einen Parameter ändert?

Abbildung: Veränderung der Potenziallandschaft bei einem Phasenübergang

Die Abbildung stellt in drei Schritten dar, wie sich die so genannte Potenziallandschaft bei einem Phasenübergang verändert. Die Metapher der Potenziallandschaft kennzeichnet attraktive Systemzustände als tiefe Täler und unattraktive als hohe Berge oder steile Wände. Im Attraktor (a) sind die steilen Wände und das Tal klar ausgeprägt, die Kugel, die das Systemverhalten repräsentiert, rollt nach einer Auslenkung schnell zurück in den Attraktor. Das Einzugsgebiet des Attraktors wird in der Nähe zum Bifurkationspunkt zunächst flacher (b) und geht im Bifurkationspunkt in einen Potenzialhügel (so genannter Repellor) über (c).
(Mehr dazu: Strunk, G. & Schiepek G. (2014) Therapeutisches Chaos)

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