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Wege ins Chaos

Das Lorenz-System als periodisches System

Das Lorenz-System zeigt einen interessanten Weg ins Chaos, der als Krise und Intermittenz bzw. Pomeau-Manneville-Szenario bezeichnet wird.

Der Attraktor des Lorenz-Systems durchläuft starke qualitative Veränderungen auf dem Weg ins Chaos. Diese Veränderungen deuten sich in der Nähe von Phasenübergängen durch Intermittenzen in den Zeitreihen an, bei denen ein einfacher periodischer Grenzzyklus zunehmend „aus dem Tritt gerät“, bis er sich beim Überschreiten der Grenze zum Chaos völlig verändert hat. 

Die Animation zeigt das Lorenz-System für r = 350. Der einfache Grenzzyklus lässt die spätere (chaotische) Form noch nicht erahnen. 

Lorenz ohne Chaos

Die generierenden Gleichungen lauten:  
   
  

 

Periodenverdopplung

Wird r verringert kommt es zunächst zu Periodenverdopplungen.   

Die Animation zeigt das Lorenz-System für r = 166. Der Grenzzyklus hat seine Periode verdoppelt.

 

Lorenz-System

Übegang zum Chaos

Das Die Animation zeigt das Lorenz-System für r = 120. Das Verhalten wird zunehmend komplexer und die reguläre, zyklische Gestalt verliert sich. 

Lorenz System

Chaos

Die Animation zeigt das Lorenz-System für r = 29. Das Verhalten ist nun chaotisch. 

Lorenz-System  

Abbildung: Küstenlinie Britanniens

Die Länge der Küstenlinie Britanniens ändert sich, wenn sie mit unterschiedlichen Zirkelweiten gemessen wird. Das Ausmaß mit dem die Länge wächst, wenn genauer gemessen wird ist ein geometrisches Maß für die Komplexität der Küstenlinie. Der Mathematiker Benoit B. Mandelbrot verdeutlicht damit sein Konzept der fraktalen Dimension.
(Mehr dazu: Strunk, G. & Schiepek G. (2006) Systemische Psychologie)

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