WERELD & DENKEN
 
 

Bronnen bij Menswetenschappen, regels: evenwicht-catastrofe

5 sep.2009

Een voorbeeld van de universele geldigheid van het evenwichtproces en de bijbehorende mogelijke catastrofes:


Uit: De Volkskrant, 05-09-2009.

Beurs en klimaat delen universele alarmsignalen

VOORSPELLEN Systemen die op omvallen staan, geven gelijke waarschuwingssignalen af als het omslagpunt in zicht is. Dat geldt voor het menselijk lichaam (bij bijvoorbeeld een beroerte), maar ook voor beurscrashes en klimaatomslagen. Dat zegt een internationale groep onderzoekers in Nature, onder wie geleerden 'uit Nederland. De veranderingen hebben te maken met een verschijnsel dat wiskundigen een 'critical slowing down' noemen: hoe dichter bij het kantelpunt, hoe trager de fluctuaties in de toestand van een systeem worden.
 

Red.:   Klimaat, beurs en menselijk lichaam hebben natuurlijk bijzonder weinig gemeen, behalve dat het evenwichtsystemen met veel variabelen zijn. En dat laatste betekent dat de wiskundige beschrijving van de dynamiek veel op elkaar lijkt, of zelfs identiek is.
    Een nieuwe bevestiging in onderzoek, en naar aanleiding van de praktijk:


Uit: De Volkskrant, 12-03-2011, door Ben van Raaij

Kantelpunt

Tunesië, Egypte, Libië, Jemen? De wereld kijkt gespannen toe welk Arabisch regime als volgende valt. Er zijn technieken waarmee je dat misschien ooit kunt voorspellen.

Tussentitel: Tunesië was zo instabiel dat er weinig nodig was
                  'Een ineenstorting lokt soms de ondergang uit van systemen die zelf veerkrachtiger zijn'


Op een wat onwaarschijnlijke plek in Nederland worden de ontwikkelingen in de Arabische wereld met meer dan gemiddelde belangstelling gevolgd: de vakgroep Aquatische Ecologie van Wageningen UR. Hier werken Marten Scheffer en zijn team aan het modelleren en voorspellen van omwentelingen in complexe systemen. In ecosystemen, maar niet alleen.
    Wij kijken nu inderdaad met interesse naar het Midden-Oosten, zegt Egbert van Nes van de WUR. 'Dit zijn natuurlijk heel intrigerende politieke omwentelingen. Interessant is bijvoorbeeld de kettingreactie die we zien optreden. Het ene land na het andere land valt om. De Arabische revolte verspreidt zich met een domino-effect. Dat zien we in onze eigen wiskundige modellen terug.'
    Het Wageningse onderzoek draait om de dynamiek van complexe systemen, in het bijzonder om regime shifts, de overgangen van een complex systeem van de ene toestand in de andere, transities die zich plotseling voordoen, door een bepaalde aanleiding, en meestal moeilijk ongedaan zijn te maken.
    Het klassieke ecologische voorbeeld: ondiepe plassen. Die zijn in Nederland doorgaans of helder, met veel waterplanten, of troebel, met veel algen. De overgang van de ene toestand in de andere treedt op als de hoeveelheid meststoffen in het water zo oploopt dat een kantelpunt (tipping point) bereikt wordt waarbij het systeem ineens zijn veerkracht verliest en naar de andere toestand 'springt'. Als een plas eenmaal troebel is, is dat lastig om te keren.
    De Wageningse wetenschappers hebben door zulke relatief simpele ecologische systemen te bestuderen veel geleerd over de dynamiek van complexe systemen in het algemeen, zegt Van Nes. Zo lijken allerlei complexe systemen, van het klimaat tot het menselijk immuunsysteem, en van financiële markten tot politieke stelsels, aan dezelfde wetmatigheden te gehoorzamen.
    Zo liet Scheffers groep in 2009 in een spraakmakend stuk in Nature zien dat er in complexe systemen onder spanning vroege waarschuwingssignalen zijn die een aanwijzing vormen dat een kantelpunt nadert. Een zo'n indicatie is de zogenaamde 'kritische vertraging': het systeem reageert moeizamer op veranderingen, ontwikkelingen gaan steeds langzamer. 'Vandaag lijkt als het ware steeds meer op gisteren', zegt Van Nes.   ...


Red.:   Dit is al vele jaren eerder bekend van het hartritme reguleringssysteem. De regelmaat van de hartslag is een goede voorspeller van de gezondheid van het hart. daarbij bleek, tot verrassing van velen, dat een hartinfarct, in de regel,  niet vooraf gegaan wordt door een periode van grote onregelmatigheid, maar juist van vergrote regelmaat - met als uitleg dat het een teken is van de afgenomen mogelijkheid om op externe veranderingen te kunnen inspelen. Precies het argumenten dat hier ook wordt aangevoerd aangaande andere systemen.

  ... kunnen de Wageningers al voorspellen wanneer de volgende bejaarde tiran in de Arabische wereld valt? Wat zijn de factoren en waarschuwingssignalen waarop we moeten letten?
    Het is niet zo simpel, zegt promovendus Vasilis Dakos. Complexe systemen bouwen onder spanning vaak onmerkbaar stress op. Die wordt soms pas zichtbaar als hij zo hoog is opgelopen dat een kleine aanleiding voldoende is om het systeem te doen kantelen. 'Neem het immuunsysteem. Slechte voeding of gebrek aan slaap kunnen het ondermijnen. Toch blijven we gezond. Pas als de afweer te veel is verzwakt, kan een alledaags virus ons ineens ziek maken.'
    Het is daarom ook van belang, zegt Van Nes, bij een omwenteling veeleer te kijken naar het onderliggende systeem, zoals de vertraagde reactie op veranderingen. 'De directe aanleiding kun je nooit voorspellen. Die is toevallig of komt van buiten, zoals de zelfverbranding van die jonge Tunesiër die de protestgolf ontketende. Bovendien is er als de weerstand van een systeem slinkt bijna geen aanleiding meer nodig.'
    We zijn ervan overtuigd dat je in een politieke omwenteling als in Egypte dezelfde wetmatigheden kunt vinden als in een ecologische transitie, aldus Van Nes. 'Alleen is een samenleving natuurlijk nog veel ingewikkelder dan een plas.

Dat is hoogstwaarschijnlijk een opmerking ingegeven door geestelijke traagheid: de gewoonte is om te veronderstellen dat de men en zijn maatschappij in alle opzichten ingewikkeld en moeilijk of niet te beschrijven is. Een veel voor de hand liggende conclusie is: de systemen voldoen ongeveer aan dezelfde wetmatigheden, dus ze zijn ongeveer even ingewikkeld - en dat geldt dus ook voor modderpoelen en menselijke maatschappijen.

  De uitdaging is dus hoe je patronen kunt vinden terwijl je niet weet welke variabelen een rol spelen en hoe die op elkaar inwerken. En als je die variabelen zou kennen, zou je nog de gegevens moeten hebben om ze te meten.'
    Allerlei aspecten spelen in de Arabische revoltes mee: armoede, werkloosheid, autoritaire regimes, een jonge bevolking zonder kansen, stijgende voedselprijzen. Van Nes: 'De CIA noemde na een studie ooit als grootste risicofactoren voor de ineenstorting van staten: hoge kindersterfte, gebrek aan democratie en disfunctionele markten.'
    Grootste verschil tussen politieke en ecologische omwentelingen is natuurlijk de menselijke factor, zegt Dakos, als extra dimensie van complexiteit. 'Terwijl je in ecologische systemen vrij zeker kunt zijn van de regels van het spel, kunnen die in sociale systemen onvoorspelbaar veranderen. Kort en goed: je kunt niet weten of de transitie in Egypte voortkwam uit een opgebouwde interne stress of uit de beslissing van de legertop om Mubarak te vervangen.'

Dezelfde misvatting. De menselijke factor zit overal al in want het is een menselijke maatschappij. Als het gaat om iets extra's, moet je gewoon dat extra's vinden, en verwerken in je beschrijving. Middels is uit psychologisch onderzoek wel duidelijk dat dat niet de zogenaamde vrije wil is.

  Een belangrijke parallel tussen politieke en ecologische systemen is dat ze vaak verbonden zijn met andere systemen, door uitwisseling van materiaal, energie of informatie, zegt Dakos. 'Een ineenstorting kan daardoor de ondergang van omringende systemen uitlokken, zelfs als die op zich veerkrachtiger zijn dan het eerste systeem dat valt.'
    Dat zie je bijvoorbeeld bij koraalriffen, aldus Van Nes, die onderling verbonden zijn door de uitwisseling van de larven van koraalpoliepen. 'Als een rif uitvalt, kunnen naburige riffen ook in de problemen komen. Zo'n verbondenheid zie je ook in de Arabische wereld: er zijn veel contacten en verbondenheid over en weer. Mensen voelen zich eerder Arabier dan Tunesiër of Egyptenaar.'

Precies. Er is helemaal geen fundamenteel verschil te vinden.

  Dakos ziet dit alles terug in het Arabische domino-effect. 'Tunesië was zo instabiel dat een kleine aanleiding al voldoende was voor de ondergang van het regime. Dit leverde zo'n krachtige verstoring op dat het veel stabielere Egyptische regime óók viel. Door de ineenstorting van de regimes van Tunesië en Egypte werd de druk op Libië nog groter. Al blijkt uit het feit dat dit regime nog niet weg is, dat hier het kantelpunt verder weg was. De menselijke factor speelt ook een rol; Kadhafi is een rare heerser met onvoorspelbaar gedrag.'
    Het is al met al dus moeilijk te zeggen of we revoluties als in het Midden-Oosten ooit met zekerheid kunnen voorspellen, geeft Van Nes toe. 'Ik denk niet dat we kunnen voorspellen welk land op welk moment omvalt; wel welke landen het meeste risico lopen. In de huidige situatie: we zullen nooit kunnen zeggen waar het mis zal gaan na Libië. Wel welke heersers moeten oppassen.'

Tja, het weer was vroeger ook helemaal niet te voorspellen. Nu zijn de trends van een week al redelijk nauwkeurig.


Naar Menswetenschappen, regels  , Menswetenschappen, huidig  , Wetenschap, lijst  , Wetenschap overzicht  , of site home