Eine Studie in Komplexität

Im strahlenden Sonnenschein, der durch die blühenden Jacaranda-Bäume von Caltech sickert, unterscheidet sich der rundliche Physiker mittleren Alters nur noch von dem winzigen StarTac-Handy, das an seiner ausgebeulten schwarzen Hose befestigt ist, und seinem Laptop von der Gruppe der Dozenten und Studenten vor der Aula Computer - das dünnste Geld, das man kaufen kann - und der aufmerksame Publizist, der ihn für ihn trägt.

Ein 17-jähriger Physik-Major des Caltech nimmt seine Nerven auf und bittet ihn, eine Reihe von Computerdisketten zu signieren. Der Physiker ist Stephen Wolfram. Die Disketten enthalten ein von ihm entwickeltes Computerprogramm namens Mathematica, das Herzstück des 100-Millionen-Dollar-Unternehmens, das er 1986 nach seinem Abgang von der Universität gründete.

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Diese Geschichte war Teil unserer Ausgabe vom Oktober 1997



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Während Wolfram seine Unterschrift mit bescheidenem Schwung kritzelt, scheint er einen Moment des perfekten persönlichen Gleichgewichts zu genießen, wie es ein Seiltänzer nach einem Rückwärtssalto am Hochseil genießen könnte, allein durch seinen Glauben an sich selbst in der Luft gehalten. Tatsächlich halten viele Wolfram für einen der faszinierendsten Hochseilakten der heutigen Physik.
Ohne Netz zu arbeiten – die Sicherheit einer akademischen Position oder die Zusammenarbeit von Kollegen – nutzt Wolfram die Mustererzeugungskapazitäten von Computern, um zu versuchen, grundlegende Regeln aufzudecken, die der außergewöhnlichen, chaotischen Komplexität des Universums zugrunde liegen. Auf diese Weise, sagt er, baut er die Physik von Grund auf neu auf, indem er Techniken entwickelt, die mit den mathematischen Gleichungen konkurrieren, die konventionelle Physiker verwenden, um Ereignisse in der Welt um uns herum zu beschreiben und vorherzusagen.

Für Physiker ist Mathematik eine Sprache. Es bietet ein Vokabular – Geometrie, Berechnung und quadratische Gleichungen –, das es ihnen ermöglicht, viele Eigenschaften des Universums zu beschreiben, von der Beziehung zwischen dem Radius und dem Umfang eines Kreises bis zum Verhalten subatomarer Teilchen. Sein berühmtestes Epigramm-E=mc2- vermittelt in poetischer Kurzform die eingefrorene Energie der Masse und die Macht, Städte zu zerstören.

Aber die traditionelle Physik war nicht in der Lage, viele verbreitete Phänomene in der Natur zu erklären, von der Singularität von Schneeflocken bis hin zu den selbstorganisierenden Eigenschaften neuronaler Netze im menschlichen Gehirn. Einfach gesagt, sie sind zu komplex. Um diese Phänomene zu untersuchen, haben sich viele Wissenschaftler, darunter Wolfram, dem aufstrebenden Gebiet der Komplexitätstheorie zugewandt. Die Komplexitätstheorie sucht Erklärungen für scheinbar unvorhersehbare Phänomene – den Flug eines Bienenschwarms, das Auf und Ab der Börse – im Zusammenspiel ihrer unzähligen einfachen Komponenten. In jedem Fall treffen einzelne Akteure – Bienen oder Makler – getrennte Entscheidungen auf der Grundlage einfacher Regeln; Zusammen ergeben ihre Handlungen dynamische, scheinbar zufällige Muster.

Wolfram und seine Kollegen glauben, dass die Komplexität des Universums eine zugrundeliegende Einfachheit täuscht, in der einige Grundregeln zu kompliziertem und unvorhersehbarem Verhalten führen. Wenn man sich Gott als einen klugen Programmierer vorstellt, dann kann man sich unser riesiges, expandierendes Universum als die ausgeklügelte Konsequenz eines Algorithmus vorstellen, der die Bedingungen der als Urknall bekannten Katastrophe festlegt. Alles, was folgte – von schwarzen Löchern und organischer Chemie bis hin zum Aufstieg des menschlichen Bewusstseins und der spontanen Melodie einer Jazzimprovisation – ist ein unvermeidliches Ergebnis.

Einige der Regeln, die das Verhalten des Universums bestimmen, kennen wir: die Bewegungsgesetze, die Lichtgeschwindigkeit, die Beziehung zwischen Materie und Energie. Andere hingegen können in Systeme eingebettet sein, die so komplex sind, dass sie sich konventioneller Analyse entziehen. Um das Universum aus dieser neuen Perspektive zu untersuchen, verwenden Wissenschaftler wie Wolfram Computersimulationen wie frühere Wissenschaftlergenerationen Mikroskope, Radioteleskope, Zyklotrone und Teilchenbeschleuniger. Soweit sich das Universum wie ein Computer verhalten kann, der den Anweisungen eines Programmierers gehorcht, sind Computermodelle das beste Mittel, um zu lernen, wie es funktioniert.

Wolfram sagt, dass die Computerexperimente, die er nach Stunden bei Wolfram Research in Champaign, Illinois, durchgeführt hat, ihn in eine neue Welt der Grundlagenforschung geführt haben. Das Problem ist, dass er niemandem erzählt, was er dort entdeckt hat. Er hat seit Jahren kein formelles Forschungspapier veröffentlicht, noch hat er seine Ergebnisse auf einer wissenschaftlichen Konferenz präsentiert, obwohl er verspricht, sie irgendwann in einem Buch zu veröffentlichen. Selbst enge Kollegen geben an, nur die groben Umrisse seiner Arbeit zu kennen.

Gibt es einen einfachen Computer, der das Universum darstellt – eine logische Darstellung dessen, wie das Universum grundsätzlich funktioniert? fragt Wolfram. Ich gebe zu, dass ich in dieser Frage ziemlich weit fortgeschritten bin. Es ermutigt mich stark zu sagen, dass die Antwort ja ist.

Aber vorerst ist das ungefähr so ​​viel, wie er über seine Forschungen verraten wird.

Wie bei fast jedem anderen Wissenschaftler könnte Wolframs geheimes Computer-Hacking um Mitternacht als Exzentrik oder - weniger wohltätige - als die Aktivität von jemandem abgetan werden, der die Konsequenzen seiner Berufswahl nicht akzeptieren will. Sein gelehrtes Gerede über die Zukunft der Physik, das von seinem sanften britischen Akzent moduliert wird, mag ebenso wie eine Hightech-Übertreibung erscheinen, die Art von Eigenwerbung, die genauso zum Software-Verpackungen gehört wie eingeschweißtes Plastik. (Dies ist schließlich ein Mann, dessen Pressemitteilung ihn als einen der originellsten Wissenschaftler der Welt beschreibt.) Warum hört also jemand zu?

Wie baut man einen Quantencomputer?

Wenn ich weniger bekannt wäre, würden die Leute einfach sagen: Der Typ ist ein Spinner. Vergiss ihn“, gibt Wolfram zu.
Aber eine bemerkenswerte Anzahl angesehener Informatiker, Physiker und Mathematiker scheint im Moment ihren Unglauben aufgehoben zu haben. Manche sagen, sie nehmen Wolfram wegen seiner veröffentlichten Aufzeichnungen als Physiker, seiner Arbeit an der Entwicklung von Mathematica und der Stärke seines Intellekts ernst. Jeder, auch er selbst, habe auf ihn gewartet, um einen wichtigen Beitrag zu leisten, sagt der Physiker Norman Packard, der Wolfram beim Aufbau des Center for Complex Systems an der University of Illinois half. Als Gründer eines Finanzanalyseunternehmens in Santa Fe, N.Mex., wendet Packard nun die Komplexitätstheorie an, um Schweizer Banken dabei zu helfen, an der Börse zu spielen.

Andere betonen das Potenzial des aufstrebenden Gebiets der Computerphysik. Der Neurowissenschaftler Terry Sejnowski, der am Salk Institute for Biological Studies in La Jolla, Kalifornien, komplexe neuronale Netze erforscht, sagt, Wolfram bietet eine Vision der Zukunft der Wissenschaft – eine Wissenschaft, die auf Rechenprinzipien basiert und nicht auf den klassischen mathematischen Werkzeugen, die so viele Generationen lang verwendet wurden der Wissenschaftler haben sich darauf verlassen.

Ich denke, was er tut, gehört zum Fundament der Teilchenphysik, sagt Sejnowski. Er spricht von einem rechnergestützten [Modell des] Universums, das auf ganz neuen Prinzipien basiert.

Wenn er erfolgreich ist, wird er uns dazu bringen, die Welt, in der wir uns befinden, zu überdenken, sagt Steven Levy, Autor von Artificial Life, einer Einführung in das aufstrebende Gebiet der computergesteuerten Komplexitätsstudien. Ich denke, er hat eine Chance darauf.

Wolfram ist zum Caltech gekommen, um im Rahmen einer 15-Städte-Tour über Mathematica zu referieren, um die Veröffentlichung der neuesten Version des 1.295-Dollar-Softwarepakets bekannt zu geben. Für den 37-jährigen CEO ist die Begegnung auch eine Art persönliche Heimkehr.

Als er kaum ein Teenageralter war, war der Doktorand mit dem Babygesicht Caltechs ungeduldiges Wunderkind, ein aufstrebender Stern, dessen Arbeiten zur Anwendung der Hochenergiephysik auf die Kosmologie hell genug waren, um das Interesse der Nobelpreisträger Richard Feynman und Murray Gell-Mann zu erregen . Aber an diesem Tag am Caltech, der durch Alter, Ehe, Vaterschaft und kommerziellen Erfolg gemildert ist, ähnelt Wolfram nicht mehr der Studie über jugendliche Ungestümheit, die dafür bekannt war, seine Urlaubsorte einfach durch den Kauf eines Flugtickets zu einem beliebigen Ziel auszuwählen, das oben auf der Liste stand die Abfahrtstafel. Bei einem Mittagessen mit Schweinefilet und grünem Salat weist Wolfram persönliche Fragen über seine Frau, die Mathematikerin ist, und sein neugeborenes Kind höflich aus Datenschutzbedenken ab, die durch den Unabomber-Fall ausgelöst wurden. Aber er spricht eifrig über seine umfangreiche Muschelsammlung, die vielen Sackgassen der zeitgenössischen Physik und die eigentliche Rolle eines Wissenschaftlers in einer freien Marktgesellschaft.

Als autodidaktisches Wunderkind, das sich nie die Mühe machte, einen Bachelor-Abschluss zu machen, veröffentlichte der gebürtige Engländer mit 15 Jahren seine erste Arbeit über ein Problem der Teilchenphysik. Nach Stationen in Eton und Oxford promovierte er mit 20 in Physik am Caltech Mit 21 machte er als jüngster Mensch Schlagzeilen, der ein sogenanntes Genius-Stipendium der MacArthur Foundation erhielt. Das Stipendium basierte mehr auf der Qualität seines Intellekts als auf jeder einzelnen Arbeit und sollte Wolfram die Freiheit geben, aus dem Mainstream herauszutreten, erklärt Kenneth W. Hope, stellvertretender Dekan für Sozialwissenschaften an der University of Chicago, der verwaltete das MacArthur-Stipendienprogramm. Er war so bemerkenswert klug, erinnert sich Hope. Er hat viele Leute geblendet.

Mit ihm zu arbeiten [war] wie Basketball mit Michael Jordan zu spielen, sagt Rocky Kolb, Professor für Astronomie und Astrophysik an der University of Chicago, der zu Beginn seiner Karriere zusammen mit Wolfram zehn Arbeiten über Hochenergiephysik und das entstehende Universum verfasst hat. Er drückt.

Tatsächlich schienen sein Talent und sein Ehrgeiz nur von seiner Arroganz übertroffen zu werden. Selbst von seinen Freunden als dreist beschrieben, hatte Wolfram einen erstaunlichen Mangel an Respekt für die Arbeit anderer Leute, erinnert sich Levy. Er eilte durch eine Reihe prestigeträchtiger Fakultätsposten am Caltech, dem Institute for Advanced Study in Princeton und der University of Illinois und ließ Flecken von ungeduldigem Gefühl hinter sich wie eine Reihe verbrannter Brücken.

Er verließ Caltech nach einem Streit um den Besitz einer von ihm entwickelten Programmiersprache. In Princeton, erinnern sich Kollegen, schien sein Vertrauen in elektronische Berechnungen ältere Wissenschaftler zu verunsichern, die eher an Rechenschieber und Tafeln gewöhnt waren. Seine Ungeduld mit akademischen Formalitäten und Fakultätspolitik führte ihn bald dazu, nach Illinois zu ziehen, angelockt von der Möglichkeit einer größeren Unabhängigkeit und dem Versprechen einer schnellen Amtszeit. In Illinois sei Wolfram jedoch auf viele Zehen getreten, sagt Packard. Das politische Spiel der Universität ist komplex und dem frechen, fordernden Eindringling nicht immer zugänglich. Wieder siegte die Ungeduld. Und als er die Wissenschaft für die Geschäftswelt verschmähte, hatten viele das Gefühl, sein Versprechen nicht eingehalten zu haben.

Aber in Dutzenden von einflussreichen Forschungsarbeiten hatte er Physik, Kosmologie, Informatik und Komplexitätstheorie geprägt. 1981 etwa erfand er unabhängig voneinander zellulare Automaten neu, ein Konzept, das die Mathematiker John von Neumann und Stanislaw Ulam 1953 zur Modellierung komplexer Systeme auf Computern entwickelt hatten. Wolfram nutzte sie anschließend, um ein weit verbreitetes System zur Klassifizierung komplexer Phänomene zu erstellen. Die Veröffentlichung seiner Arbeiten über zelluläre Automaten trug dazu bei, den Grundstein für die Entwicklung des Feldes des künstlichen Lebens zu legen, einem Zweig der Komplexitätsstudien, der mithilfe von Computermodellen Ökosysteme simuliert und Evolutionsmuster erforscht.

Christopher Langton, Direktor des Projekts Artificial Life am Santa Fe Institute for Complex Studies in New Mexico, betont die Bedeutung von Wolframs Arbeit für die Entwicklung des Feldes. Ich glaube, es besteht kein Zweifel, dass Stephen Wolfram grundlegende Beiträge geleistet hat. Seine ursprüngliche Arbeit über die statistische Mechanik zellulärer Automaten hat das Feld im Alleingang neu belebt und diente als Grundlage für unzählige andere Beiträge von Tausenden von Forschern auf der ganzen Welt.

Wolfram war auch einer der wichtigsten Initiatoren bei der Schaffung des Gebiets der Computerphysik – der Verwendung von Computern zur Modellierung von Problemen in der grundlegenden Physik – bemerkt Gerald Tesauro, ein Physiker am Thomas J. Watson Research Center der IBM Research Division in Yorktown Heights, NY , Wolframs Schwierigkeiten im akademischen Bereich rührten von der interdisziplinären Natur dieses neuen Feldes her, das die organisatorische Körnung von akademischen Abteilungen, Tenure Tracks und Fakultätsvorrechten durchschneidet. Nach Angaben seiner ehemaligen Mitarbeiter hatte der Physiker erhebliche Schwierigkeiten, über die herkömmlichen akademischen Kanäle eine Finanzierung für seine Arbeit zu erhalten. Mehrere Informatiker vermuten, dass Wolfram möglicherweise auch durch eine anhaltende Skepsis einiger Mitglieder der wissenschaftlichen Gemeinschaft über den wahren Wert der von ihm durchgeführten Computerforschung behindert wurde. Computerexperimente, so die Skeptiker, seien nur ausgeklügelte elektronische Spiele mit wenig oder keinem Bezug zur realen Welt. Tatsächlich wurde das allererste derartige Computerprogramm, ein mustererzeugendes Programm namens Life, einst als Teil eines kommerziellen Pakets von Computerspielen vertrieben.

Es mag ein gewisses Fragezeichen bezüglich der Art von Wissenschaft gegeben haben, die Stephen vertritt, sagt Packard. Diese Art von Wissenschaft ist neu und für die traditionelle wissenschaftliche Gemeinschaft nicht gerade einfach zu verstehen. Aber ich denke, es hat mehr mit der intrinsischen Schwierigkeit zu tun – intellektuell, politisch und kulturell –, akademische Disziplinen dazu zu bringen, interdisziplinäre Forschung wirklich anzunehmen.

Wolframs Ungeduld mit den organisatorischen Zwängen der Wissenschaft passte zu seiner zunehmenden Frustration über die Mechanik, Computer dazu zu bringen, die Hypothesen zu modellieren, die er verfolgen wollte, eine Unzufriedenheit, die ihn dazu trieb, Mathematica zu entwickeln.

Schon früh habe ich mich für Experimente am Computer interessiert, erinnert sich Wolfram. Eines der Dinge, die mich aufgehalten haben, war, dass ich einfach nicht die richtigen Werkzeuge hatte, um das zu tun, was ich tun wollte. Ich verbrachte einen Großteil meiner Tage damit, eine Menge Software zu schreiben, um diese Experimente zu unterstützen. Mir wurde klar, dass das albern ist. Ich verbrachte viel Zeit damit, Werkzeuge zusammenzustellen, die in einigen Fällen ganz allgemeine Werkzeuge sein konnten, aber ich stellte sie für sehr spezifische Computerexperimente zusammen.

Vielleicht“, dachte ich, gibt es einen besseren Weg, dies zu tun.“

Und was ist Mathematica genau? Selbst Wolfram und seine Marketingabteilung tun sich schwer, dieses umfassende mathematische Verarbeitungsprogramm einfach zu beschreiben. Es enthält Hunderte von mathematischen und physikalischen Konstanten und die weltweit größte Sammlung mathematischer Formeln und bietet eine breite Palette von Rechenwerkzeugen für Wissenschaftler, Ingenieure und Mathematiker, die sich für Computermodellierung und Simulationen interessieren. Das Programm führt nicht nur Berechnungen durch, sondern generiert auch Grafiken und stellt die Formatierungswerkzeuge des Desktop Publishing zur Verfügung, damit Forschende ihre Arbeiten präsentieren können.

Es ist ein vielseitiges Werkzeug, das vom individuellen Zweck jedes Benutzers geformt wird. Forscher haben die Modellierungsfunktionen der Software genutzt, um so unterschiedliche Probleme zu lösen, wie die Gestaltung des Fahrradwegs für die Olympischen Spiele 1996, die Vorhersage der Flussraten von Molekülen in kommerziellen Shampoos unter Verwendung verschiedener Arten von Inhaltsstoffen und die Bestimmung, wie sich Flutwellen entwickeln, wenn sie in Richtung Küste fegen. So viele Computergrafiker haben Mathematica verwendet, um fesselnde geometrische Bilder zu erstellen, dass Wolfram eine Kunstgalerie auf der Website seines Unternehmens eröffnete. Nach Schätzungen des Unternehmens nutzen eine Million Forscher in 90 Ländern das Programm, darunter alle Fortune-500-Unternehmen, die Bundesregierung und die 50 größten Universitäten der Welt.

Das Programm hat Konkurrenten wie Mathcad, Scientific Workplace und Theorist. Aber mit der neuesten Version von Mathematica 3.0 im letzten Herbst hat Wolfram seine Überlegenheit untermauert, sagt Gautum Dasgupta, Professor für Bauingenieurwesen an der Columbia University, der Mathematica verwendet, um die Auswirkungen großer Erdbeben zu modellieren. Als Leiter einer internationalen Lehrgruppe nutzt er das Programm auch, um Computer-Tutorials für Universitäten weltweit zu entwickeln. Dasgupta schreibt dem insgesamt umfassenden Ansatz von Mathematica zu, dass er sich von anderen, spezialisierteren Programmen unterscheidet. Andere Benutzer bemerken die Betonung des Programms auf technische Innovation – darin sehen sie die Eigenschaften des Mannes, der es entworfen hat.

wie weit ist das nächste Sonnensystem

Für die neueste Version hat Wolfram das Programm zwei Jahre lang von Grund auf neu aufgebaut. Jetzt hat er sich geschworen, die Welt der Physik zu rekonstruieren, indem er Mathematica als intellektuelles Werkzeug verwendet.

Durch einen Monitor, dunkel

Forscher wie Wolfram kehren der Welt außerhalb des Labors den Rücken. Stattdessen blicken sie durch die Fensterscheibe eines Computermonitors in ein hypothetisches Universum und nutzen die Leistungsfähigkeit des Computers, um das Verhalten mathematischer Strukturen und komplexer Systeme zu erforschen.

Jedes Computerprogramm enthält einen Algorithmus oder eine Reihe von Anweisungen, die die Modifizierung numerischer Daten durch den Computer steuern, ähnlich wie die Naturgesetze das Verhalten von Objekten in der realen Welt bestimmen. Für Experimente am Computer, erklärt Wolfram, verwenden Forscher Zahlen oder Symbole, um Objekte darzustellen, und manipulieren sie dann nach den von ihnen aufgestellten Regeln. Meine Arbeit basiert wirklich alles auf einer großen Idee: dass sich alles als symbolischer Ausdruck ausdrücken lässt, erklärt er. Da diese Art von Simulationen in einem hypothetischen Universum durchgeführt werden können und nicht in einem an die Naturgesetze gebundenen, stellen Computerexperimente eine neue Art von Wissenschaft dar, argumentiert er.

Als Wolfram sich Anfang der 1980er Jahre erstmals der Komplexitätsforschung zuwandte, suchte er nach einer Möglichkeit, komplexe Phänomene zu erklären – die Muster auf Weichtierschalen, das Verhalten von Molekülen, die in turbulenten Flüssigkeiten wirbeln, und schwankende Kurse an der Börse. Ich habe versucht, Methoden aus der statistischen Mechanik und verschiedenen anderen recht formalen, anspruchsvollen Gebieten der Physik zu verwenden, und war ziemlich enttäuscht, dass ich mit diesen herkömmlichen Methoden nicht sehr weit gekommen bin, sagt Wolfram. Es ist ganz klar, dass der [herkömmliche] Ansatz für die Biologie und das Studium komplexerer physikalischer Systeme gescheitert ist.

Stattdessen entwickelte er ein Computermodellierungsgerät namens zellulare Automaten. Zelluläre Automaten sind sich selbst replizierende, selbstorganisierende Gruppen von Zellen, die leben, sterben und auf der Grundlage einfacher Regeln Muster bilden, die jede Zelle anweisen, ihr Verhalten entsprechend dem Verhalten benachbarter Zellen zu ändern. Sie stellen ein einzigartiges nützliches Werkzeug für Wissenschaftler dar, die untersuchen, wie die Interaktion einzelner Elemente ein System als Ganzes beeinflusst. Wie in der Natur ist es außerordentlich schwierig vorherzusagen, welches Muster sich aus einem gegebenen Regelwerk ergeben wird. Die einzige Möglichkeit, dies herauszufinden, besteht darin, die Anfangsbedingungen zu setzen und das Programm laufen zu lassen.

Ich habe festgestellt, dass sehr einfache Regeln, anstatt ziemlich einfaches Verhalten zu erzeugen, tatsächlich extrem kompliziertes Verhalten erzeugen, sagt Wolfram. Das ist eine Intuition, die viele Menschen noch nicht haben. Wenn Sie ein kompliziertes Phänomen in der Natur sehen, versuchen Sie instinktiv, ein kompliziertes Modell zu erstellen, um es zu erklären. Die Natur selbst braucht das irgendwie nicht. Die Leute verstehen nicht, dass es wirklich einfache Experimente gibt, die einem wirklich interessante Dinge darüber sagen können, wie zum Beispiel biologische Systeme aufgebaut werden können.

Wissenschaftler in einer Vielzahl von Bereichen haben damit begonnen, zelluläre Automaten und andere Arten von Computersimulationen zu verwenden, um Fragen zu untersuchen, die die traditionelle Physik nicht beantworten kann. Der Physiker Per Bak vom Brookhaven National Laboratory sucht in seinem Computer nach einer Theorie, die die Fähigkeit der Materie erklärt, sich in immer komplexere Formen zu organisieren. Stuart Kauffman vom Santa Fe Institute untersucht selbstorganisierendes Verhalten als Schlüssel zum Verständnis des Ursprungs des Lebens. Langton vom Santa Fe Institute entwickelt standardisierte Computerprogramme, die es Forschern ermöglichen, komplexe Systeme zu untersuchen, von einer Sammlung einzelliger Tiere in einem Teich bis hin zu einer Gruppe konkurrierender Unternehmen.

Aber Wolfram geht wieder einmal seinen eigenen Weg. Seiner Ansicht nach ist ein Großteil der Komplexitätsforschung undurchdringlicher Unsinn mit einer gehörigen Portion Rhetorik und wenig Wissenschaft. Aber wenn es darum geht, seine eigene Arbeit zu erklären, teilt er die Schwierigkeit: Ich spreche von Konzepten, die einigermaßen grundlegend und einigermaßen abstrakt sind. Das bedeutet, dass die meisten Wörter, die es beschreiben, leer klingen.

Während viele Forscher Komplexitätsstudien verwenden, um die Biologie zu erforschen, erforscht Wolfram die zugrunde liegende Ordnung des Universums selbst. Ich habe mich gefragt, was passieren würde, wenn wir bei Null anfangen und alles ignorieren würden, was in der Physik erreicht wurde, um zu sehen, was wir tun könnten, sagt er. Ich habe die letzten 10 Jahre damit verbracht, die offensichtlichsten Experimente durchzuführen. Natürlich merkt man sie oft erst, wenn man jahrelang darüber nachgedacht hat.

Computerphysik ist ein großartiges Gebiet, weil nichts bekannt ist, absolut nichts, erklärt er. Es gibt dort ein Computeruniversum, das einfach nicht betrachtet wurde.

Wolfram ist etwas verlegen über die Geheimhaltung seiner Arbeit, sagt aber, er wolle einfach ungestört von intellektueller Konkurrenz arbeiten. Sein Schweigen stört nicht alle. Vielleicht hat Stephen eine wirklich gute Idee, achtet aber nur sehr darauf, eine solide Grundlage dafür zu schaffen, sagt Langton.

Kollegen im ganzen Land sagen, Wolfram habe auf einige seiner Ergebnisse im Internet-Austausch mit einigen Schlüsselforschern angespielt. Er ringt mit der wohl schwierigsten Frage der Physik – der Beziehung zwischen Physik und Berechnung. Das ist ein ziemlich berauschendes Thema, sagt Danny Hillis, ein einflussreicher Computertheoretiker, der das Konzept der massiven Parallelverarbeitung, der Grundlage der meisten neuen Supercomputer-Designs, Pionierarbeit geleistet hat.

Er habe nur verlockende Hinweise gegeben, wie die Antworten ausfallen würden, sagt Kolb von der University of Chicago. Er scheint zuversichtlich, dass er etwas auf der Spur ist.

Er sucht nach tiefen Verbindungen zwischen grundlegender Physik und grundlegenden Ideen in der Informatik, sagt Gregory J. Chaitin, ein bekannter Mathematiker am Watson Research Center von IBM. Die Idee, dass die Funktionsweise des Universums der Funktionsweise von Berechnungen entspricht, ist eine sehr faszinierende Idee, über die eine Reihe von Menschen spekuliert haben, aber es gab keine ernsthafte Arbeit. Vielleicht findet er nichts. Aber vielleicht findet er ja wirklich etwas sehr Interessantes.

Ein Wissenschaftler ohne Kollegen

über Geheimdienst Jeff Hawkins

Ob Wolfram als Physiker erfolgreich ist oder scheitert, die Art und Weise, wie er seine Forschung verfolgt, wirft einige provokante Fragen für die wissenschaftliche Praxis auf.

Was Wolfram auszeichnet, ist sein Beharren darauf, unabhängig zu arbeiten, nicht nur ohne Mitarbeiter, sondern auch ohne den tragenden Überbau der konventionellen Forschungseinrichtung: Er ist auf seine eigenen Gelder und Geräte angewiesen und hat niemanden, dem er Rechenschaft ablegen muss.

Meine Meinung zu Grundlagenwissenschaften, erklärt er, ist, dass es eine gute Sache ist, von einer Universität bezahlt zu werden, wenn man keine Wahl hat. Wenn Sie die Wahl haben, gibt es viel bessere Möglichkeiten zu leben.

Als CEO eines Unternehmens ist der Zeitanteil, den ich der Grundlagenforschung widmen kann, wahrscheinlich viel größer als der Zeitanteil, den ein typischer Seniorprofessor an einer Universität der Grundlagenforschung widmen würde. Wenn Sie ein leitender Universitätsprofessor sind, sammeln Sie Geld von der Regierung, sitzen in Ausschüssen und unterrichten Kurse. Nur in der zusätzlichen Bonuszeit können Sie recherchieren.

Wolfram sagt, er wolle eine ältere Tradition wiederbeleben, in der Menschen Wissenschaft als persönliche Berufung ausüben, unabhängig davon, ob sie von öffentlicher Schirmherrschaft profitieren oder nicht. Zu viele Wissenschaftler, sagt er, geben heute ihre Forschung auf, einfach weil sie die Öffentlichkeit nicht dazu bringen können, dafür zu bezahlen. Tatsächlich sei einer der Reize der computergestützten Forschung, sagt er, dass sie nichts Teureres als einen Personal Computer benötige.
Ich muss die Regierung nicht bitten, sagt er. Ich muss niemanden bei der National Science Foundation davon überzeugen, dass das, was ich tue, nicht so verrückt ist, wie sie vielleicht annehmen oder das Peer-Review-System behaupten könnte.

Keine öffentliche Förderung bedeutet jedoch keine wirkliche Verpflichtung zur Mitteilung seiner Ergebnisse und keine Notwendigkeit, sich einem Peer-Review zu unterziehen. Es mag arrogant klingen, aber ich habe mich ziemlich weit von dem entfernt, was die meisten Wissenschaftler wissen, behauptet Wolfram. Das bedeutet, dass es immer weniger Leute gibt, mit denen ich über meine Arbeit sprechen kann. Ihr typischer Spitzenwissenschaftler kennt dieses Zeug nicht.

Ich bin mein eigener Realitätscheck, schließt er.

Einige Forscher sagen, dass Wolfram einen Weg ebnet, dem andere Wissenschaftler folgen können. Angesichts knapper Vollzeitstellen in der Fakultätsforschung und immer knapper werdender Mittel für industrielle Grundlagenforschung suchen viele Wissenschaftler nach neuen Wegen, um die Anforderungen des Handels gegen die Verlockung des Wissens um seiner selbst willen in Einklang zu bringen. Und die Idee der finanziellen Unabhängigkeit wird attraktiver.

Durch die Gründung eines Softwareunternehmens zur Unterstützung seiner Arbeit hat er ein neues Modell zur Finanzierung der Wissenschaft geschaffen – der Wissenschaftler als Unternehmer und nicht der Wissenschaftler als Empfänger öffentlicher Wohlfahrt, sagt Sejnowski vom Salk-Institut. Wolfram, sagt er, erinnere ihn an Edwin Land, der Polaroid gründete und dann in seinem Konzernlabor die Grundlagenforschung zur Physik von Farbe und Sehvermögen fortsetzte.

Wenn Sie Ihr eigenes Unternehmen gründen, stimmt der Physiker zum Unternehmer Packard zu, müssen Sie sich nicht mit der gleichen politischen Komplexität auseinandersetzen und Sie müssen nicht viel von dem Bullen tolerieren, den Sie an einer Universität ertragen müssen. Sie sind nicht der Laune der Wissenschaftskultur irgendeiner Förderagentur ausgesetzt.

An ikonoklastischen Einzelgängern mangelt es in der zeitgenössischen Wissenschaft sicherlich nicht. Der Mathematiker Andrew Wiles von der Princeton University arbeitete sieben Jahre lang heimlich auf seinem Dachboden, um einen 200-seitigen Beweis von Fermats letztem Theorem, einem der berühmtesten Probleme auf seinem Gebiet, zu polieren. Als er 1993 in einer Reihe dramatischer Vorträge seine Lösung vorstellte, machte er weltweit Schlagzeilen. Doch erst dann entdeckte ein scharfäugiger Doktorand – und half bei der Behebung – einen kritischen Fehler.

Tatsächlich ist die Distanz, die Wolfram für eine seiner Tugenden hält, für andere selbstzerstörerisch. Er kämpft mit sich selbst, als er sich entscheidet, in völliger Isolation zu arbeiten, sagt ein ehemaliger Mitarbeiter der Princeton University. Er verletzt sich selbst, indem er nicht mehr mit der wissenschaftlichen Gemeinschaft im Allgemeinen interagiert.

Andere Kollegen befürchten, dass seine Forschungsmuse zur Computerwitwe geworden ist. In den letzten 18 Monaten hatte er beispielsweise wenig Gelegenheit, über Grundlagenforschung zu grübeln, sondern konzentrierte sich darauf, die neue Version des Programms zu polieren. Sie fragen sich, ob Wolfram jemals bereit sein wird, seinen Einfluss auf das Unternehmen so weit zu lockern, dass eine nachhaltige, reflektierte Forschung möglich ist. Während sie seinen kommerziellen Erfolg bewundern, befürchten sie, dass er von seinen Werkzeugen abgelenkt wurde – etwa einer Bildhauerin, die den ganzen Tag damit verbringt, ihre Meißel zu schärfen, aber nie einen zu Marmor setzt, oder ein Romanschriftsteller, der den ganzen Tag damit verbringt, an den Schriftarten in seinem Textverarbeitungsprogramm herumzufummeln .

Er hat viel Zeit in [Mathematica] investiert, sagt Hillis. Das ist großartig für den Rest von uns, die es verwenden, aber es ist wahrscheinlich schlecht für die Physik.

Das Programm, das Wolfram entwickelt hat, um seine eigene Forschung zu erleichtern, kann es am Ende in den Schatten stellen; der Mann, der einen so prominenten Platz in der Wissenschaftsgeschichte gesucht hat, muss sich möglicherweise stattdessen mit einer Erwähnung in den Geschäftsberichten seines eigenen Unternehmens begnügen. Aber während die wissenschaftliche Gemeinschaft abwartet und zuschaut, ist noch nicht klar, wie dieser besondere Drahtseilakt enden wird. Wolfram bleibt auf der Gratwanderung seiner Ambitionen feinfühlig balanciert.

Ich bezweifle ernsthaft, dass Stephen sich auf den Fall vorbereiten würde, den er nehmen würde, wenn er sein Versprechen nicht hält, sagt Langton. Ich bin bereit, meine Wetten auf Stephen zu platzieren, auch wenn ich nicht weiß, wann sie sich auszahlen könnten.

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