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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: Systemwissenschaftliche Methodologie

Eine systemwissenschaftliche Methodologie verfolgt als gemeinsames Ziel zweier unabhängiger, aber parallel geführter Forschungszugänge die Dynamik empirischer Zeitreihen (bottom-up) und künstlich im Rahmen von Computersimulationen gewonnener Zeitreihendaten (top-down) aufeinander zu beziehen und miteinander zu vergleichen.
(Mehr dazu: Strunk, G. & Schiepek G. (2014) Therapeutisches Chaos)

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