Kleine Manipulationen an einem System können zu dramatisch verschiedenen Entwicklungen führen: Das ist die Kernaussage der vorliegenden Filmdokumentation, durch die uns der Physiker Jim Al-Khalili von der University of Surrey (England) führt. Al-Khalili befasst sich unter anderem mit Alan Turing (1912-1954), einem der einflussreichsten Theoretiker der frühen Computerentwicklung und Informatik. 1952 veröffentlichte dieser ein theoretisches Modell (den "Turing-Mechanismus"), mit dem sich beschreiben lässt, wie Dinge spontan Gestalt annehmen. Solche Selbstorganisationsprozesse gibt es in der Natur viele, etwa die Morphogenese bei Embryonen, die Bildung von Sanddünen oder das Entstehen farbiger Muster auf Tierfellen. Turing initiierte damit eine Disziplin, deren Fortschritte er nicht mehr verfolgen konnte – er nahm sich mit 41 Jahren das Leben, vermutlich infolge der Hormonbehandlung, zu der er als Homosexueller genötigt worden war.

Ungefähr zeitgleich, aber ohne von Turing zu wissen, entdeckte der russische Chemiker Boris Beloussov (1893-1970) Systeme aus mehreren chemischen Reaktionen, die nichtlinear reagieren und so zeitliche Oszillationen aufweisen. Mathematisch werden derlei Vorgänge durch Gleichungen beschrieben, wie Turing sie entdeckt hatte. Veröffentlichen konnte Beloussov seine bahnbrechenden Erkenntnisse nicht, denn seine Kollegen glaubten ihm nicht. Wie konnten die einfachen Gleichungen, denen ein solches System gehorcht, ein so kompliziertes Verhalten hervorbringen?

Systeme auf der Kippe

Schon damals war das mechanistisch-deterministische Weltbild durch die aufkommende Quantenphysik bereits stark ramponiert worden. Doch welch überwältigende Komplexität makroskopische Systeme zeigen können, hatte man noch nicht erkannt. Das geläufigste Bild für nichtlineares Verhalten prägte der Meteorologe Edward Lorentz (1917-2008). Der Flügelschlag eines Schmetterlings kann demnach den Verlauf des Wetters ändern und sogar einen Hurrikan auslösen. Mit anderen Worten: Das Verhalten mancher Systeme lässt sich nicht vorhersagen, selbst wenn man alle Regeln kennt, denen es genügt. Denn ihre Entwicklung hängt dermaßen empfindlich von den Anfangsbedingungen ab, dass sie für alle praktischen Fälle unmöglich prognostizierbar ist.

Ein wesentliches Element solcher Systeme ist die Rückkopplung, der Umstand also, dass das Ergebnis eines Vorgangs zugleich wieder dessen Ausgangsbedingung ist. Der Film illustriert dies mithilfe der "Videorückkopplungsschleife", bei der eine Kamera das Bild filmt, das sie selbst gerade aufgenommen hat. Wie von Geisterhand entstehen dabei Muster, deren Aussehen niemand hätte vorher ahnen können.

Mathematisch sind derlei Strukturen mit den Fraktalen verwandt, denen sich Al-Khalili im nächsten Abschnitt annimmt. Als Vater der fraktalen Geometrie gilt der amerikanische Mathematiker Benoit Mandelbrot (1924-2010). Romanesco-Blumenkohl, Küstenlinien oder Flussdeltas: Diese Formen sind häufig selbstähnlich. Wenn man sie vergrößert, findet man kleinere Versionen der Gesamtstruktur. Eines der ästhetischsten Beispiele ist die Mandelbrot-Menge (auch "Apfelmännchen" genannt), die der Film beeindruckend schön zeigt. Diese fraktale Figur wird zwar durch eine sehr einfache Gleichung erzeugt, wirkt aber komplex wie wildwachsender Farn.

Die Entdeckung des "Chaos" führte also zu einer Neudefinition dessen, was komplex ist. Folgerichtig widmet sich die Dokumentation am Ende den komplexesten Systemen, die wir kennen: die des Lebens. Die biologische Evolution unterliegt nur wenigen Faktoren, im Wesentlichen Mutation, Selektion, Gendrift und Rekombination. Wer könnte vorhersehen, dass so wenige Prozesse dermaßen komplizierte Wesen hervorbringen wie Menschen? Die Parallele zum Chaos ist frappierend.

Versuch und Irrtum

Sehr schön ist das Beispiel, das Al-Khalili wählt, um die schöpferische Kraft der Evolution zu zeigen: Virtuelle Wesen im Computer können ihre Gliedmaßen nach wenigen einfachen Regeln bewegen. Natürlich stolpern die meisten von ihnen. Schaltet man aber einen Evolutionsprozess dazu, bei dem bevorzugt jene, die besser laufen können, ihre "Bewegungsgene" weitergeben, dauert es kaum hundert Generationen, bis sich der aufrechte Gang entwickelt. Die Wesen lernen sogar, nach Stürzen wieder aufzustehen, ohne dass man dies je einprogrammiert hätte. Laufende Kreaturen ohne Gestalter oder Schöpfer: Dieses kraftvolle Bild mit deutlicher Anspielung lässt der Film am Ende stehen.

Die Doku hat eine ausgezeichnete und fesselnde Ästhetik und wartet mit tollen Visualisierungen auf. Dass sie in England entstand, merkt man deutlich an der Auswahl der Interviewpartner, die allesamt an britischen Hochschulen lehren. Auch wird Turings Rolle im Zweiten Weltkrieg etwas glorifiziert, schließlich hat nicht er allein die deutschen Funksprüche entschlüsselt. Regelrecht verstörend ist es, wie der Film das Labor Beloussovs darstellt: In einer staubigen Bruchbude soll demnach der russische Chemiker geforscht haben. Ein Bild, das der Mentalität des Kalten Kriegs entspricht und eine gewisse Arroganz erkennen lässt.

Die Übersetzung aus dem Englischen ist nicht besonders präzise; bereits der englische Titel "The Secret Life of Chaos" überzeugt viel mehr als die deutsche Version. Im Vergleich mit vorherigen Produktionen, in denen Al-Khalili zu sehen ist, hat der deutsche Verlag den Preis deutlich gesteigert. Konnte man auf den früheren DVDs für 30 Euro zwei je einstündige Filme genießen, ist nun für 20 Euro nach einem Film und einer Stunde bereits Schluss.