TED2004
Steven Strogatz: The science of sync
Steven Strogatz über Synchronisation
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Der Mathematiker Steven Strogatz zeigt, wie Tierschwärme (z. B. Vögel, Glühwürmchen und Fische) sich synchronisieren und als Einheit handeln können – obwohl niemand Befehle gibt. Diese mächtige Eigenschaft reicht bis ins Reich der Objekte.
Steven Strogatz - Mathematician
In his work in applied mathematics, Steven Strogatz studies the way math and biology intersect. Full bio
In his work in applied mathematics, Steven Strogatz studies the way math and biology intersect. Full bio
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I was trying to think, how is sync connected to happiness,
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Ich habe drüber nachgedacht, wie Synchronisation mit Glück verbunden ist,
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and it occurred to me that for some reason we take pleasure in synchronizing.
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und mir fiel auf, dass wir aus irgendeinem Grunde gern synchron sind.
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We like to dance together, we like singing together.
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Wir tanzen gern zusammen, wir singen gern zusammen.
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And so, if you'll put up with this, I would like to enlist your help
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Bitte haben Sie ein bisschen Geduld, ich möchte Sie gern
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with a first experiment today. The experiment is --
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bei meinem ersten Experiment heute um Hilfe bitten. Und zwar –
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and I notice, by the way, that when you applauded,
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ich habe übrigens festgestellt, dass Sie beim Applaudieren
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that you did it in a typical North American way,
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dies auf typisch nordamerikanische Art taten,
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that is, you were raucous and incoherent.
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Sie waren also laut und unkoordiniert.
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You were not organized. It didn't even occur to you to clap in unison.
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Unorganisiert. Es kam Ihnen nicht in den Sinn, im Rhythmus zu klatschen.
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Do you think you could do it? I would like to see if this audience would --
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Könnten Sie das vielleicht für mich tun? Ich würde gern sehen, ob dieses Publikum –
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no, you haven't practiced, as far as I know --
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nein, soweit ich weiß, haben Sie nicht geübt –
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can you get it together to clap in sync?
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können Sie es schaffen, synchronisiert zu klatschen?
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(Clapping)
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(Klatschen)
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Whoa! Now, that's what we call emergent behavior.
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Wow! Das nenne ich Eigendynamik.
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(Laughter)
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(Lachen)
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So I didn't expect that, but -- I mean, I expected you could synchronize.
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Das habe ich gar nicht erwartet, aber – ich hatte Sie schon für synchronfähig gehalten.
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It didn't occur to me you'd increase your frequency.
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Ich dachte nur nicht, dass Sie die Frequenz erhöhen würden.
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It's interesting.
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Interessant.
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(Laughter)
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(Lachen)
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So what do we make of that? First of all, we know that you're all brilliant.
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Was sagt uns das? Zum einen wissen wir jetzt, dass Sie alle brillant sind.
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This is a room full of intelligent people, highly sensitive.
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Das ist ein Raum voller intelligenter, höchst sensibler Menschen.
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Some trained musicians out there.
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Einige Musiker sind auch dabei.
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Is that what enabled you to synchronize?
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Ist es das, was Ihnen die Synchronisation ermöglichte?
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So to put the question a little more seriously,
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Um die Frage etwas ernster zu stellen,
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let's ask ourselves what are the minimum requirements for what you just did,
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fragen wir uns, was die minimalen Anforderungen für das eben Passierte sind,
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for spontaneous synchronization.
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für spontane Synchronisation.
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Do you need, for instance, to be as smart as you are?
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Müssen Sie zum Beispiel so clever sein, wie Sie es sind?
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Do you even need a brain at all just to synchronize?
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Brauchen Sie überhaupt ein Gehirn? Zur Synchronisation, meine ich.
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Do you need to be alive? I mean, that's a spooky thought, right?
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Müssen Sie lebendig sein? Das ist doch ein gruseliger Gedanke, oder?
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Inanimate objects that might spontaneously synchronize themselves.
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Unbewegte Objekte, die sich spontan synchronisieren.
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It's real. In fact, I'll try to explain today that sync is maybe one of,
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Das passiert echt. Ich werde heute erklären, dass Synchronisation wohl einer der,
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if not one of the most, perhaps the most pervasive drive in all of nature.
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wenn nicht der verbreitetste Trieb in der ganzen Natur ist.
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It extends from the subatomic scale to the farthest reaches of the cosmos.
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Sie reicht von der subatomaren Ebene zu den entferntesten Weiten des Kosmos.
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It's a deep tendency toward order in nature
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Eine tiefe Tendenz zur Ordnung in der Natur
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that opposes what we've all been taught about entropy.
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steht allem entgegen, was wir über Entropie gelernt haben.
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I mean, I'm not saying the law of entropy is wrong -- it's not.
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Ich möchte damit nicht sagen, dass das Gesetz der Entropie nicht stimmt, es stimmt.
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But there is a countervailing force in the universe --
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Doch es gibt eine ausgleichende Macht im Universum –
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the tendency towards spontaneous order. And so that's our theme.
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die Tendenz zur spontanen Ordnung. Und das ist unser Thema.
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Now, to get into that, let me begin with what might have occurred to you immediately
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Um ins Thema zu kommen, fange ich mit etwas an, das Ihnen vielleicht sofort einfällt,
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when you hear that we're talking about synchrony in nature,
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wenn Sie jemanden von Synchronität in der Natur sprechen hören,
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which is the glorious example of birds that flock together,
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nämlich das wunderbare Beispiel von Vogelschwärmen,
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or fish swimming in organized schools.
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oder Fische, die in organisierten Schwärmen schwimmen.
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So these are not particularly intelligent creatures,
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Das sind keine besonders intelligenten Wesen.
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and yet, as we'll see, they exhibit beautiful ballets.
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Und doch, wie wir sehen werden, sind sie zu wunderschönem Ballett in der Lage.
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This is from a BBC show called "Predators,"
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Das ist aus einer BBC-Show namens "Predators",
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and what we're looking at here are examples of synchrony that have to do with defense.
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und wir sehen hier Beispiele von Synchronisation als Verteidigung.
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When you're small and vulnerable, like these starlings,
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Ist man klein und verletzlich wie diese Stare, oder die Fische,
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or like the fish, it helps to swarm to avoid predators, to confuse predators.
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dann hilft ein Schwarm, Raubtieren zu entgehen, oder sie zu verwirren.
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Let me be quiet for a second because this is so gorgeous.
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Ich möchte einen Moment ruhig sein, denn es ist wahrhaft atemberaubend.
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For a long time, biologists were puzzled by this behavior,
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Lange Zeit veblüffte dieses Verhalten Biologen,
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wondering how it could be possible.
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sie fragten sich, wie es möglich sei.
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We're so used to choreography giving rise to synchrony.
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Wir sind so daran gewöhnt, dass Choreographie Synchronität ermöglicht.
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These creatures are not choreographed.
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Diese Wesen hatten keinen Choreographen.
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They're choreographing themselves.
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Sie choreographieren sich selbst.
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And only today is science starting to figure out how it works.
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Und die Wissenschaft findet erst heute heraus, wie das geht.
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I'll show you a computer model made by Iain Couzin, a researcher at Oxford,
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Ich zeige Ihnen ein Computermodell von Iain Couzin, einem Forscher in Oxford,
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that shows how swarms work.
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das zeigt, wie Schwärme funktionieren.
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There are just three simple rules.
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Es gibt nur drei einfache Regeln.
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First, all the individuals are only aware of their nearest neighbors.
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Erstens sind sich alle Individuen nur ihrer nächsten Nachbarn bewusst.
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Second, all the individuals have a tendency to line up.
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Zweitens haben alle Individuen eine Tendenz, sich einzureihen.♫
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And third, they're all attracted to each other,
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Drittens ziehen alle einander an,
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but they try to keep a small distance apart.
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aber sie versuchen, einen kleinen Abstand zu wahren.
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And when you build those three rules in,
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Und wenn man diese drei Regeln einbaut,
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automatically you start to see swarms
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sieht man automatisch Schwärme,
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that look very much like fish schools or bird flocks.
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die sehr nach Fisch- oder Vogelschwärmen aussehen.
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Now, fish like to stay close together, about a body length apart.
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Fische bleiben also gern nah beieinander, ungefähr eine Körperlänge Abstand.
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Birds try to stay about three or four body lengths apart.
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Vögel halten ungefähr drei bis vier Körperlängen Abstand.
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But except for that difference, the rules are the same for both.
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Aber bis auf diesen Unterschied sind die Regeln für beide gleich.
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Now, all this changes when a predator enters the scene.
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Das ändert sich alles, wenn ein Raubtier dazukommt.
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There's a fourth rule: when a predator's coming, get out of the way.
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Es gibt eine vierte Regel: Kommt ein Raubtier, geh aus dem Weg.
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Here on the model you see the predator attacking.
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305000
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Hier im Modell sehen Sie den Angriff des Raubtiers.
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The prey move out in random directions,
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Die Beute bewegt sich in zufällige Richtungen,
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and then the rule of attraction brings them back together again,
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und dann bringt sie die Regel der Anziehung wieder zueinander,
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so there's this constant splitting and reforming.
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es ist also ein konstantes Aufteilen und Neuformen.
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And you see that in nature.
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Und das sehen Sie in der Natur.
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Keep in mind that, although it looks as if each individual is acting to cooperate,
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Obwohl es also aussieht, als würde jedes Individuum absichtlich kooperieren,
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what's really going on is a kind of selfish Darwinian behavior.
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ist es tatsächlich eine Art eigennütziges darwinistisches Verhalten.
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Each is scattering away at random to try to save its scales or feathers.
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Jedes spritzt in irgendeine Richtung davon, um Federn oder Schuppen zu retten.
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That is, out of the desire to save itself,
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Das heißt, das Begehren, sich selbst zu retten,
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each creature is following these rules,
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bringt jedes Wesen dazu, diese Regeln zu befolgen,
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and that leads to something that's safe for all of them.
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2000
und das führt zu etwas, das sicher für sie alle ist.
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Even though it looks like they're thinking as a group, they're not.
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353000
3000
Es scheint, als denken sie als eine Gruppe, aber sie tun es nicht.
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You might wonder what exactly is the advantage to being in a swarm,
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3000
Vielleicht fragen Sie sich, was genau der Vorzug eines Schwarms ist.
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so you can think of several.
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2000
Es gibt mehrere.
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As I say, if you're in a swarm, your odds of being the unlucky one
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In einem Schwarm ist die Wahrscheinlichkeit, erwischt zu werden,
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are reduced as compared to a small group.
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geringer als in einer kleinen Gruppe.
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There are many eyes to spot danger.
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Viele Augen können die Gefahr leichter erkennen.
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And you'll see in the example with the starlings, with the birds,
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390000
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Und in dem Beispiel mit den Staren, den Vögeln, werden Sie sehen,
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when this peregrine hawk is about to attack them,
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dass kurz vor dem Angriff dieses Wanderfalken
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that actually waves of panic can propagate,
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sich Wellen der Panik ausbreiten,
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sending messages over great distances.
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und Botschaften über große Entfernungen verteilen.
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You'll see -- let's see, it's coming up possibly at the very end -- maybe not.
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405000
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Sie sehen – schauen wir mal, ob es am Ende zu sehen ist – vielleicht auch nicht.
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Information can be sent over half a kilometer away
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Informationen können mit diesem Mechanismus in kürzester Zeit
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in a very short time through this mechanism.
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über mehr als einen halben Kilometer gesendet werden.
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Yes, it's happening here.
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Ja, hier passiert's.
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See if you can see those waves propagating through the swarm.
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Können Sie sehen, wie sich die Wellen durch den Schwarm bewegen?
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It's beautiful. The birds are, we sort of understand, we think,
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Es ist wunderschön. Wir verstehen durch das Computermodell
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from that computer model, what's going on.
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mehr oder weniger, was dabei passiert.
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As I say, it's just those three simple rules,
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Wie gesagt, es sind nur diese drei einfachen Regeln,
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plus the one about watch out for predators.
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und die zur Ausschau nach Räubern.
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There doesn't seem to be anything mystical about this.
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Dahinter scheint nichts Geheimnisvolles zu stecken.
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We don't, however, really understand at a mathematical level.
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441000
3000
Wir verstehen es jedoch auf mathematischer Ebene nicht ganz.
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I'm a mathematician. We would like to be able to understand better.
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444000
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Ich bin Mathematiker. Wir möchten dies gern besser verstehen.
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I mean, I showed you a computer model, but a computer is not understanding.
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Ich habe Ihnen ja das Computermodell gezeigt, aber ein Computer versteht nicht.
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A computer is, in a way, just another experiment.
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Ein Computer ist im Prinzip auch so eine Art Experiment.
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We would really like to have a deeper insight into how this works
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454000
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Wir würden die Funktionsweise wirklich gern besser verstehen,
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and to understand, you know, exactly where this organization comes from.
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und na ja, genau verstehen, was diese Organisation verursacht.
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How do the rules give rise to the patterns?
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462000
2000
Wie führen die Regeln zu solchen Mustern?
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There is one case that we have begun to understand better,
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464000
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In einem Fall verstehen wir die Situation ein bisschen besser,
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and it's the case of fireflies.
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467000
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und zwar im Fall der Glühwürmchen.
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If you see fireflies in North America,
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470000
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Wenn Sie in Nordamerika Glühwürmchen sehen,
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like so many North American sorts of things,
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472000
2000
dann sind die wie so viele Dinge in den USA
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they tend to be independent operators. They ignore each other.
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474000
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unabhängig voneinander aktiv. Sie ignorieren einander.
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They each do their own thing, flashing on and off,
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478000
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Ein jedes leuchtet so vor sich hin,
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paying no attention to their neighbors.
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480000
2000
kümmert sich nicht um seine Nachbarn.
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But in Southeast Asia -- places like Thailand or Malaysia or Borneo --
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482000
5000
Aber in Südostasien – an Orten wie Thailand, Malaysia oder Borneo –
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there's a beautiful cooperative behavior that occurs among male fireflies.
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487000
5000
zeigen männliche Glühwürmchen ein wunderschönes kooperatives Verhalten.
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You can see it every night along the river banks.
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492000
3000
Sie können es jeden Abend an den Flussufern beobachten.
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The trees, mangrove trees, are filled with fireflies communicating with light.
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495000
5000
Die Mangroven sind voll von Glühwürmchen, die per Licht kommunizieren.
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Specifically, it's male fireflies who are all flashing in perfect time together,
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500000
5000
Besonders die Männchen blinken perfekt aufeinander abgestimmt,
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in perfect synchrony, to reinforce a message to the females.
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505000
4000
perfekt synchron, um den Weibchen ihre Botschaft zu vermitteln.
08:47
And the message, as you can imagine, is "Come hither. Mate with me."
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509000
4000
Und die Botschaft ist nicht überraschend: "Komm her. Paaren wir uns."
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(Music)
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514000
6000
(Musik)
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In a second I'm going to show you a slow motion of a single firefly
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521000
4000
Gleich zeige ich Ihnen die langsame Bewegung eines Glühwurms,
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so that you can get a sense. This is a single frame.
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525000
3000
so erhalten Sie einen Eindruck. Das ist eine einzige Einstellung.
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Then on, and then off -- a 30th of a second, there.
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528000
5000
Dann Licht an, Licht aus – das ist ein Dreißigstel einer Sekunde.
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And then watch this whole river bank, and watch how precise the synchrony is.
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533000
4000
Und nun schauen Sie sich dieses Flussufer an und die Präzision der Synchronität.
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On, more on and then off.
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540000
3000
Licht an, noch mehr Licht an, dann aus.
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The combined light from these beetles -- these are actually tiny beetles --
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549000
3000
Das Licht all dieser Käfer – es sind nämlich Käferchen –
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is so bright that fishermen out at sea can use them
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552000
3000
ist so hell, dass Fischer auf See es als Navigationshilfen nutzen können,
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as navigating beacons to find their way back to their home rivers. It's stunning.
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555000
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um ihren Rückweg zu ihren Heimatflüssen zu finden. Es ist verblüffend.
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For a long time it was not believed
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559000
2000
Man glaubte den frühen Reisenden aus dem Westen –
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when the first Western travelers, like Sir Francis Drake,
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561000
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wie Sir Francis Drake – lange nicht, wenn sie aus Thailand
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went to Thailand and came back with tales of this unbelievable spectacle.
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564000
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zurück kamen und von diesem unglaublichen Spektakel berichteten.
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No one believed them.
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568000
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Niemand glaubte ihnen.
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We don't see anything like this in Europe or in the West.
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In Europa, im Westen können wir so etwas nicht sehen.
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And for a long time, even after it was documented,
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Und lange Zeit selbst nach der schriftlichen Erfassung
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it was thought to be some kind of optical illusion.
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576000
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wurde es für eine Art optische Täuschung gehalten.
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Scientific papers were published saying it was twitching eyelids
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Wissenschaftliche Zeitschriften schoben es auf zuckende Augenlider,
09:59
that explained it, or, you know, a human being's tendency
139
581000
4000
oder erklärten es mit der Tendenz menschlicher Wesen,
10:03
to see patterns where there are none.
140
585000
2000
Muster dort zu sehen, wo keine bestehen.
10:05
But I hope you've convinced yourself now, with this nighttime video,
141
587000
3000
Aber ich hoffe, Sie sind jetzt dank dieser Nachtaufnahme überzeugt,
10:08
that they really were very well synchronized.
142
590000
3000
dass sie wirklich sehr gut synchronisiert sind.
10:11
Okay, well, the issue then is, do we need to be alive
143
593000
3000
Die nächste Frage wäre dann also, müssen wir am Leben sein,
10:14
to see this kind of spontaneous order,
144
596000
2000
um diese Art spontaner Ordnung zu schaffen,
10:16
and I've already hinted that the answer is no.
145
598000
3000
und ich habe schon angedeutet, dass die Antwort "Nein" ist.
10:21
Well, you don't have to be a whole creature.
146
603000
2000
Nun, Sie müssen kein komplettes Wesen sein.
10:23
You can even be just a single cell.
147
605000
2000
Es reicht, wenn Sie eine einzelne Zelle sind.
10:25
Like, take, for instance, your pacemaker cells in your heart right now.
148
607000
3000
Nehmen wir etwa die Schrittmacherzellen in Ihren Herzen in diesem Moment.
10:28
They're keeping you alive.
149
610000
2000
Sie halten Sie am Leben.
10:30
Every beat of your heart depends on this crucial region, the sinoatrial node,
150
612000
5000
Jeder Ihrer Herzschläge hängt von dieser kritischen Region ab, dem Sinusknoten,
10:35
which has about 10,000 independent cells that would each beep,
151
617000
4000
der über um die 10.000 unabhängige Zellen verfügt, von denen jede piept,
10:39
have an electrical rhythm -- a voltage up and down --
152
621000
3000
einen elektronischen Rhythmus hat – eine hohe Spannung, eine niedrige –
10:42
to send a signal to the ventricles to pump.
153
624000
3000
um den Ventrikeln ein Signal zum Pumpen zu schicken.
10:45
Now, your pacemaker is not a single cell.
154
627000
3000
Ihr Schrittmacher ist aber keine einzelne Zelle.
10:48
It's this democracy of 10,000 cells that all have to fire in unison
155
630000
3000
Er ist eine Demokratie von 10.000 Zellen, die ein gemeinsames Signal senden,
10:51
for the pacemaker to work correctly.
156
633000
2000
damit der Schrittmacher richtig funktioniert.
10:54
I don't want to give you the idea that synchrony is always a good idea.
157
636000
3000
Ich möchte nicht den Eindruck erwecken, dass Synchronität immer gut ist.
10:57
If you have epilepsy, there is an instance of billions of brain cells, or at least millions,
158
639000
5000
Bei Epilepsie gibt es Milliarden von Gehirnzellen, oder zumindest Millionen,
11:02
discharging in pathological concert.
159
644000
3000
die sich in einem krankhaften Konzert entladen.
11:06
So this tendency towards order is not always a good thing.
160
648000
3000
Diese Tendenz zur Ordnung ist also nicht immer eine gute Sache.
11:10
You don't have to be alive. You don't have to be even a single cell.
161
652000
3000
Sie müssen nicht lebendig sein. Man muss nicht einmal eine einzelne Zelle sein.
11:13
If you look, for instance, at how lasers work,
162
655000
3000
Schauen Sie sich etwa Laser an,
11:16
that would be a case of atomic synchrony.
163
658000
3000
das ist ein Fall von atomarer Synchronität.
11:19
In a laser, what makes laser light so different from the light above my head here
164
661000
4000
Was Laserlicht so von dem Licht über meinem Kopf hier unterscheidet,
11:23
is that this light is incoherent --
165
665000
2000
ist, dass dieses Licht inkohärent ist –
11:25
many different colors and different frequencies,
166
667000
3000
so viele verschiedene Farben und Frequenzen,
11:28
sort of like the way you clapped initially --
167
670000
3000
ungefähr so, wie Sie am Anfang geklatscht haben –
11:31
but if you were a laser, it would be rhythmic applause.
168
673000
3000
aber wenn Sie ein Laser wären, wäre es rhythmischer Applaus.
11:34
It would be all atoms pulsating in unison,
169
676000
2000
Alle Atome würden in Einheit pulsieren,
11:36
emitting light of one color, one frequency.
170
678000
3000
Licht einer Farbe, einer Frequenz abgeben.
11:40
Now comes the very risky part of my talk,
171
682000
3000
Nun kommt der riskante Teil meines Vortrags,
11:43
which is to demonstrate that inanimate things can synchronize.
172
685000
4000
der zeigen soll, dass leblose Dinge sich synchronisieren können.
11:47
Hold your breath for me.
173
689000
2000
Halten Sie Ihren Atem für mich an.
11:49
What I have here are two empty water bottles.
174
691000
4000
Hier habe ich zwei leere Wasserflaschen.
11:56
This is not Keith Barry doing a magic trick.
175
698000
2000
Das ist nicht Keith Barry bei einem Zaubertrick,
11:58
This is a klutz just playing with some water bottles.
176
700000
5000
sondern ein Tollpatsch, der mit ein paar Wasserflaschen spielt.
12:03
I have some metronomes here.
177
705000
2000
Ich habe hier ein paar Metronome.
12:08
Can you hear that?
178
710000
2000
Können Sie das hören?
12:12
All right, so, I've got a metronome,
179
714000
2000
Gut, ich habe also ein Metronom,
12:14
and it's the world's smallest metronome, the -- well, I shouldn't advertise.
180
716000
4000
es ist das weltkleinste Metronom, das – nun, keine Werbung.
12:18
Anyway, so this is the world's smallest metronome.
181
720000
3000
Das ist auf jeden Fall das kleinste Metronom der Welt.
12:21
I've set it on the fastest setting, and I'm going to now take
182
723000
3000
Ich habe es auf die schnellste Stufe gestellt,
12:24
another one set to the same setting.
183
726000
2000
und ich stelle noch eins genauso ein.
12:28
We can try this first. If I just put them on the table together,
184
730000
3000
Zuerst können wir das probieren. Wenn ich sie einfach auf den Tisch stelle,
12:33
there's no reason for them to synchronize, and they probably won't.
185
735000
3000
haben sie keinen Grund zu Synchronisieren, also machen sie es wohl nicht.
12:42
Maybe you'd better listen to them. I'll stand here.
186
744000
2000
Vielleicht hören Sie ihnen besser zu. Ich warte hier.
12:49
What I'm hoping is that they might just drift apart
187
751000
2000
Ich hoffe darauf, dass sie einfach auseinanderdriften,
12:51
because their frequencies aren't perfectly the same.
188
753000
2000
weil ihre Frequenzen nicht genau gleich sind.
13:01
Right? They did.
189
763000
2000
Ah. Sie haben es getan.
13:03
They were in sync for a while, but then they drifted apart.
190
765000
2000
Sie waren eine Weile synchron, drifteten dann aber auseinander.
13:07
And the reason is that they're not able to communicate.
191
769000
2000
Und der Grund dafür ist, dass sie nicht kommunizieren können.
13:09
Now, you might think that's a bizarre idea.
192
771000
2000
Vielleicht halten Sie das für eine bizarre Idee.
13:11
How can metronomes communicate?
193
773000
2000
Wie können Metronome kommunizieren?
13:14
Well, they can communicate through mechanical forces.
194
776000
3000
Nun, sie können durch mechanische Kräfte kommunizieren.
13:17
So I'm going to give them a chance to do that.
195
779000
2000
Ich gebe ihnen also eine Chance, dies zu tun.
13:19
I also want to wind this one up a bit. How can they communicate?
196
781000
3000
Ich möchte dieses hier auch ein bisschen aufziehen. Wie kommunizieren sie?
13:22
I'm going to put them on a movable platform,
197
784000
2000
Ich stelle sie auf eine bewegliche Plattform,
13:24
which is the "Guide to Graduate Study at Cornell." Okay? So here it is.
198
786000
9000
und zwar den "Aufbaustudienführer Cornell". Okay? Es geht los.
13:33
Let's see if we can get this to work.
199
795000
2000
Vielleicht kriegen wir es zum Laufen.
13:37
My wife pointed out to me that it will work better if I put both on at the same time
200
799000
4000
Meine Frau sagte mir, dass es besser funktioniert, wenn ich beide
13:41
because otherwise the whole thing will tip over.
201
803000
2000
zugleich draufstelle, sonst kippt alles um.
13:43
All right. So there we go. Let's see. OK, I'm not trying to cheat --
202
805000
7000
Okay. Da wären wir. Mal sehen. Okay, ich versuche nicht zu betrügen –
13:50
let me start them out of sync. No, hard to even do that.
203
812000
5000
ich starte sie asynchron. Ach, selbst das ist schwierig.
14:08
(Applause)
204
830000
4000
(Applaus)
14:12
All right. So before any one goes out of sync, I'll just put those right there.
205
834000
5000
Gut. Also bevor eins aus dem Takt gerät, stelle ich sie lieber hier hin.
14:17
(Laughter)
206
839000
1000
(Lachen)
14:18
Now, that might seem a bit whimsical,
207
840000
2000
Und das ist jetzt vielleicht ein bisschen verrückt,
14:20
but this pervasiveness of this tendency towards spontaneous order
208
842000
5000
aber diese weitverbreitete Tendenz zur spontanen Ordnung
14:25
sometimes has unexpected consequences.
209
847000
4000
hat manchmal unerwartete Konsequenzen.
14:29
And a clear case of that,
210
851000
2000
Und ein deutliches Beispiel
14:31
was something that happened in London in the year 2000.
211
853000
3000
war etwas, das in London im Jahr 2000 passierte.
14:34
The Millennium Bridge was supposed to be the pride of London --
212
856000
3000
Die Millennium-Bridge sollte der Stolz Londons werden –
14:37
a beautiful new footbridge erected across the Thames,
213
859000
4000
eine schöne neue Fußgängerbrücke über die Themse,
14:41
first river crossing in over 100 years in London.
214
863000
4000
die erste Flussquerung in London seit 100 Jahren.
14:45
There was a big competition for the design of this bridge,
215
867000
3000
In einem riesigen Wettbewerb suchte man nach einem Design
14:48
and the winning proposal was submitted by an unusual team --
216
870000
4000
und der siegreiche Vorschlag wurde von einem untypischen Team gemacht –
14:52
in the TED spirit, actually -- of an architect --
217
874000
3000
ein Team im Geiste von TED – ein Architekt,
14:55
perhaps the greatest architect in the United Kingdom, Lord Norman Foster --
218
877000
4000
vielleicht der größte Architekt im Vereinten Königreich, Lord Norman Foster –
14:59
working with an artist, a sculptor, Sir Anthony Caro,
219
881000
5000
der mit einem Künstler, einem Bildhauer, Sir Anthony Caro arbeitete,
15:04
and an engineering firm, Ove Arup.
220
886000
4000
und einer Baufirma, Ove Arup.
15:08
And together they submitted a design based on Lord Foster's vision,
221
890000
5000
Sie schlugen ein auf Lord Fosters Vision basierendes Design vor,
15:13
which was -- he remembered as a kid reading Flash Gordon comic books,
222
895000
4000
und zwar erinnerte er sich daran, als Kind Flash-Gordon-Comics gelesen zu haben,
15:17
and he said that when Flash Gordon would come to an abyss,
223
899000
3000
und er sagte, dass, immer wenn Flash Gordon an einen Abgrund kam,
15:20
he would shoot what today would be a kind of a light saber.
224
902000
3000
er etwas verschoss, das man heute eine Art Lichtschwert nennen würde.
15:23
He would shoot his light saber across the abyss, making a blade of light,
225
905000
4000
Er würde also sein Lichtschwert über den Abgrund schießen,
15:27
and then scamper across on this blade of light.
226
909000
2000
und auf dieser Klinge des Lichts über den Abgrund sausen.
15:29
He said, "That's the vision I want to give to London.
227
911000
2000
Er sagte: "Das ist die Vision, die ich London geben möchte.
15:31
I want a blade of light across the Thames."
228
913000
3000
Ich möchte eine Klinge aus Licht über die Themse."
15:35
So they built the blade of light,
229
917000
2000
Also bauten sie diese Klinge aus Licht
15:37
and it's a very thin ribbon of steel, the world's --
230
919000
6000
und es ist ein sehr dünnes Stahlband –
15:43
probably the flattest and thinnest suspension bridge there is,
231
925000
3000
wahrscheinlich die flachste und dünnste Hängebrücke der Welt,
15:46
with cables that are out on the side.
232
928000
3000
mit Kabeln entlang der Seiten.
15:49
You're used to suspension bridges with big droopy cables on the top.
233
931000
3000
Sie kennen Hängebrücken mit riesigen von oben herunterhängenden Kabeln.
15:52
These cables were on the side of the bridge,
234
934000
3000
Diese Kabel waren an der Seite der Brücke,
15:55
like if you took a rubber band and stretched it taut across the Thames --
235
937000
4000
so als wenn Sie ein Gummiband über die Themse spannen würden –
15:59
that's what's holding up this bridge.
236
941000
2000
das hält diese Brücke oben.
16:01
Now, everyone was very excited to try it out.
237
943000
2000
Alle waren natürlich sehr gespannt, sie auszuprobieren.
16:03
On opening day, thousands of Londoners came out, and something happened.
238
945000
5000
Zur Eröffnung kamen Tausende von Londonern und etwas geschah.
16:08
And within two days the bridge was closed to the public.
239
950000
4000
Innerhalb von zwei Tagen musste die Brücke geschlossen werden.
16:12
So I want to first show you some interviews with people
240
954000
5000
Ich möchte Ihnen also zuerst ein paar Interviews mit Leuten zeigen,
16:17
who were on the bridge on opening day, who will describe what happened.
241
959000
3000
die zur Eröffnung auf der Brücke waren und beschreiben werden, was passierte.
16:20
Man: It really started moving sideways and slightly up and down,
242
962000
5000
Mann: Sie bewegte sich seitwärts und ein bisschen auf und ab,
16:25
rather like being on the boat.
243
967000
3000
so als wäre man auf einem Boot.
16:28
Woman: Yeah, it felt unstable, and it was very windy,
244
970000
3000
Frau: Ja, es fühlte sich instabil an und war sehr windig,
16:31
and I remember it had lots of flags up and down the sides, so you could definitely --
245
973000
4000
und ich kann mich an viele Flaggen an den Seiten erinnern,
16:35
there was something going on sideways, it felt, maybe.
246
977000
3000
da schwankte eindeutig was hin und her, so fühlte sich das an.
16:38
Interviewer: Not up and down? Boy: No.
247
980000
2000
Interviewer: Nicht auf und ab? Junge: Nein.
16:40
Interviewer: And not forwards and backwards? Boy: No.
248
982000
2000
Interviewer: Und nicht vor und zurück? Junge: Nein.
16:42
Interviewer: Just sideways. About how much was it moving, do you think?
249
984000
3000
Interviewer: Nur seitwärts. Und wie viel ungefähr bewegte sie sich?
16:45
Boy: It was about --
250
987000
2000
Junge: So ungefähr –
16:47
Interviewer: I mean, that much, or this much?
251
989000
2000
Interviewer: Eher so viel oder eher so viel?
16:49
Boy: About the second one.
252
991000
2000
Junge: Eher das zweitere.
16:51
Interviewer: This much? Boy: Yeah.
253
993000
2000
Interviewer: So viel? Junge: Ja.
16:53
Man: It was at least six, six to eight inches, I would have thought.
254
995000
3000
Mann: Es waren mindestens fünfzehn, zwanzig Zentimeter.
16:56
Interviewer: Right, so, at least this much? Man: Oh, yes.
255
998000
2000
Interviewer: Also ungefähr so viel? Mann: Oh ja.
16:58
Woman: I remember wanting to get off.
256
1000000
2000
Frau: Ich erinnere mich, dass ich runterwollte.
17:00
Interviewer: Oh, did you? Woman: Yeah. It felt odd.
257
1002000
2000
Interviewer: Sie wollten runter? Frau: Ja, es fühlte sich komisch an.
17:02
Interviewer: So it was enough to be scary? Woman: Yeah, but I thought that was just me.
258
1004000
6000
Interviewer: Also war es furchterregend? Frau: Ja, aber ich dachte, das sei nur ich.
17:08
Interviewer: Ah! Now, tell me why you had to do this?
259
1010000
3000
Interviewer: Ah! Sag mir nun bitte, wieso du so machen musstest?
17:11
Boy: We had to do this because, to keep in balance
260
1013000
2000
Junge: Wir mussten das tun um das Gleichgewicht zu behalten,
17:13
because if you didn't keep your balance,
261
1015000
2000
denn wenn man das Gleichgewicht nicht hielt,
17:15
then you would just fall over about, like, to the left or right, about 45 degrees.
262
1017000
6000
fiel man einfach um, nach links oder nach rechts, um die 45°.
17:21
Interviewer: So just show me how you walk normally. Right.
263
1023000
4000
Interviewer: Also zeig mir, wie du normal läufst. Okay.
17:26
And then show me what it was like when the bridge started to go. Right.
264
1028000
5000
Und nun zeig mir wie es war, als die Brücke losging. Okay.
17:31
So you had to deliberately push your feet out sideways and --
265
1033000
4000
Also musste man mit Absicht die Füße nach außen drücken und –
17:35
oh, and short steps?
266
1037000
2000
oh, und kurze Schritte?
17:37
Man: That's right. And it seemed obvious to me
267
1039000
3000
Mann: Ja, so. Und ich dachte,
17:40
that it was probably the number of people on it.
268
1042000
3000
das läge an der Anzahl der Leute auf der Brücke.
17:44
Interviewer: Were they deliberately walking in step, or anything like that?
269
1046000
4000
Interviewer: Liefen die Leute mit Absicht so?
17:48
Man: No, they just had to conform to the movement of the bridge.
270
1050000
4000
Mann: Nein, sie mussten sich nur der Bewegung der Brücke anpassen.
17:52
Steven Strogatz: All right, so that already gives you a hint of what happened.
271
1054000
3000
Steven Strogatz: Das gibt Ihnen schon einen Eindruck, was passierte.
17:55
Think of the bridge as being like this platform.
272
1057000
4000
Die Brücke ist wie diese Plattform.
17:59
Think of the people as being like metronomes.
273
1061000
3000
Die Leute darauf sind wie die Metronome.
18:02
Now, you might not be used to thinking of yourself as a metronome,
274
1064000
3000
Jetzt hält man sich normalerweise ja nicht für ein Metronom,
18:05
but after all, we do walk like -- I mean, we oscillate back and forth as we walk.
275
1067000
4000
aber wir laufen alle – wir oszillieren vor und zurück beim Laufen.
18:09
And especially if we start to walk like those people did, right?
276
1071000
3000
Und besonders wenn wir so laufen wie diese Leute es taten, nicht wahr?
18:12
They all showed this strange sort of skating gait
277
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4000
Sie alle zeigen diesen seltsamen Schlittschuhschritt,
18:16
that they adopted once the bridge started to move.
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in den sie verfielen, sobald die Brücke anfing sich zu bewegen.
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And so let me show you now the footage of the bridge.
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3000
Und jetzt zeige ich Ihnen Videos von der Brücke.
18:22
But also, after you see the bridge on opening day, you'll see an interesting clip
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4000
Aber nachdem Sie die Brücke zur Eröffnung sehen, zeige ich noch ein Video
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of work done by a bridge engineer at Cambridge named Allan McRobie,
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5000
mit einer Arbeit eines Brückenbauingenieurs in Cambridge namens Allan McRobie,
18:31
who figured out what happened on the bridge,
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2000
der herausfand, was auf der Brücke passiert war
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and who built a bridge simulator to explain exactly what the problem was.
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4000
und einen Brückensimulator baute, um das Problem genau zu erklären.
18:37
It was a kind of unintended positive feedback loop
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Es war eine unerwartete Rückkopplungsschleife
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between the way the people walked and the way the bridge began to move,
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zwischen der Gangart der Leute und der Art, wie die Brücke sich bewegte,
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that engineers knew nothing about.
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über die Ingenieure nichts wussten.
18:46
Actually, I think the first person you'll see
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Die erste Person, die Sie sehen,
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is the young engineer who was put in charge of this project. Okay.
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ist der junge Ingenieur, der mit dem Projekt beauftragt worden war. Gut.
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(Video) Interviewer: Did anyone get hurt? Engineer: No.
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(Video) Interviewer: Wurde jemand verletzt? Ingenieur: Nein.
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Interviewer: Right. So it was quite small -- Engineer: Yes. Interviewer: -- but real?
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Interviewer: Gut. Also war es recht klein. Ingenieur: Ja. Interviewer: Aber real?
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Engineer: Absolutely. Interviewer: You thought, "Oh, bother."
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Ingenieur: Absolut. Interviewer: Sie dachten bestimmt "Oh, Mist."
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Engineer: I felt I was disappointed about it.
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Ingenieur: Ich empfand Enttäuschung darüber.
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We'd spent a lot of time designing this bridge, and we'd analyzed it,
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Wir hatten eine Menge Zeit mit dem Design der Brücke verbracht,
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we'd checked it to codes -- to heavier loads than the codes --
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hatten sie analysiert und auf riesige Lasten geprüft –
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and here it was doing something that we didn't know about.
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und hier war etwas, worüber wir nichts wussten.
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Interviewer: You didn't expect. Engineer: Exactly.
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Interviewer: Das Sie nicht erwartet hatten. Ingenieur: Genau.
19:16
Narrator: The most dramatic and shocking footage
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Erzähler: Das dramatischste und schockierendste Video
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shows whole sections of the crowd -- hundreds of people --
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zeigt einen Großteil der Masse – Hunderte von Leuten –
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apparently rocking from side to side in unison,
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die sich anscheinend einheitlich von Seite zu Seite wiegen,
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not only with each other, but with the bridge.
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nicht miteinander, sondern mit der Brücke.
19:27
This synchronized movement seemed to be driving the bridge.
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Diese synchronisierte Bewegung schien die Brücke anzutreiben.
19:31
But how could the crowd become synchronized?
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Aber wie konnte die Masse sich synchronisieren?
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Was there something special about the Millennium Bridge that caused this effect?
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Gab es etwas besonders an der Millennium Bridge, das dies verursachte?
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This was to be the focus of the investigation.
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Darauf sollte sich die Untersuchung konzentrieren.
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Interviewer: Well, at last the simulated bridge is finished, and I can make it wobble.
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6000
Interviewer: Endlich ist die Simulation fertig und ich kann sie zum Wackeln bringen.
19:49
Now, Allan, this is all your fault, isn't it? Allan McRobie: Yes.
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Also, Allan, das war alles Ihre Schuld, oder? Allan McRobie: Ja.
19:53
Interviewer: You designed this, yes, this simulated bridge,
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2000
Interviewer: Sie entwarfen diese, ja, diese simulierte Brücke,
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and this, you reckon, mimics the action of the real bridge?
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und die, sagen Sie, verhält sich so wie die richtige Brücke?
19:58
AM: It captures a lot of the physics, yes.
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2000
AM: Sie simuliert einen Großteil der Physik, ja.
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Interviewer: Right. So if we get on it, we should be able to wobble it, yes?
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Interviewer: Okay. Also wenn wir uns draufstellen, können wir darauf wackeln?
20:06
Allan McRobie is a bridge engineer from Cambridge who wrote to me,
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Allan McRobie ist ein Brückenbauingenieur aus Cambridge, der mir schrieb,
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suggesting that a bridge simulator ought to wobble
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dass ein Brückensimulator genau so
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in the same way as the real bridge --
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wackeln könnte wie die echte Brücke –
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provided we hung it on pendulums of exactly the right length.
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wenn wir es an Pendeln mit exakt der richtigen Länge aufhingen.
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AM: This one's only a couple of tons, so it's fairly easy to get going.
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AM: Die hier wiegt nur ein paar Tonnen, sie geht also recht schnell los.
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Just by walking. Interviewer: Well, it's certainly going now.
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Nur indem man drüberläuft. Jetzt hat sie angefangen.
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AM: It doesn't have to be a real dangle. Just walk. It starts to go.
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AM: Man muss nicht rüberschlendern. Einfach loslaufen und sie fängt an.
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Interviewer: It's actually quite difficult to walk.
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Interviewer: Es ist richtig schwierig, loszulaufen.
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You have to be careful where you put your feet down, don't you,
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Man muss vorsichtig sein, wohin man den Fuß setzt, oder,
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because if you get it wrong, it just throws you off your feet.
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denn wenn man ihn falsch setzt, wirst du von den Füßen geworfen.
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AM: It certainly affects the way you walk, yes. You can't walk normally on it.
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AM: Ja, das Gehen verändert sich schon. Man kann nicht normal darauf laufen.
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Interviewer: No. If you try and put one foot in front of another,
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Interviewer: Nein. Wenn man versucht, einen Fuß vor den anderen zu setzen,
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it's moving your feet away from under you. AM: Yes.
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dann bewegt sie die Füße unter einem weg. AM: Ja.
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Interviewer: So you've got to put your feet out sideways.
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Interviewer: Also muss man die Füße seitlich stellen.
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So already, the simulator is making me walk in exactly the same way
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Also lässt mich der Simulator schon genau so laufen,
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as our witnesses walked on the real bridge.
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wie unsere Zeugen auf der echten Brücke liefen.
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AM: ... ice-skating gait. There isn't all this sort of snake way of walking.
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AM: Schlittschuhschritt. Dann gibt es noch diese Schlangenbewegung.
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Interviewer: For a more convincing experiment,
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Interviewer: Für ein überzeugenderes Experiment
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I wanted my own opening-day crowd, the sound check team.
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wollte ich meine eigene Masse am Eröffnungstag, das Audioteam.
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Their instructions: just walk normally.
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Ihre Anweisung: Lauft ganz normal.
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It's really intriguing because none of these people is trying to drive it.
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Es ist echt faszinierend, denn niemand dieser Leute versucht, sie zu bewegen.
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They're all having some difficulty walking.
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Sie haben alle Gehschwierigkeiten.
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And the only way you can walk comfortably is by getting in step.
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Und die einzige Art, gut voranzukommen, ist dieser Schritt.
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But then, of course, everyone is driving the bridge.
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Aber dann treibt natürlich jeder die Brücke an.
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You can't help it. You're actually forced by the movement of the bridge to get into step,
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Man kann nichts dagegen tun. Die Brückenbewegung erzwingt diesen Schritt,
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and therefore to drive it to move further.
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und der führt dazu, dass sie sich weiter bewegt.
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SS: All right, well, with that from the Ministry of Silly Walks,
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1280000
4000
SS: Mit diesem Beitrag vom Ministry of Silly Walks
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maybe I'd better end. I see I've gone over.
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höre ich besser auf. Ich habe auch überzogen.
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But I hope that you'll go outside and see the world in a new way,
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Aber ich hoffe, dass Sie beim Rausgehen die Welt mit neuen Augen sehen,
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to see all the amazing synchrony around us. Thank you.
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und diese faszinierende Synchronität um uns sehen. Danke.
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(Applause)
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(Applaus)
ABOUT THE SPEAKER
Steven Strogatz - MathematicianIn his work in applied mathematics, Steven Strogatz studies the way math and biology intersect.
Why you should listen
Steven Strogatz studies some of the most interesting problems in applied mathematics -- such as the intersection of math and biology, looking for patterns in the human sleep-wake cycle or in swarms of blinking fireflies.
He's been looking at nonlinear dynamics and chaos applied to physics, engineering and biology, and branching out into new areas, such as explorating of the small-world phenomenon in social networks (popularly known as "six degrees of separation"), and its generalization to other complex networks in nature and technology.
Strogatz' work has been in the news as British engineers released the definitive paper on the Millenium Bridge wobble, and its roots in how people walk on an unpredictable surface.
In 2012, he re-examined the "birthday problem" >>
Steven Strogatz | Speaker | TED.com