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Am Santa Fe Institute gelten für Wissenschaftler und Forscher ganz eigene Regeln. Vor allem für die Zusammenarbeit über verschiedene Disziplinen hinweg.  Und das bringt ganz erstaunliche Ergebnisse.




• Tausendvierhundert Kilometer östlich von Hollywood gibt es eine Forschungsanstalt, wie man sie sonst nur aus Spielfilmen kennt. Da stehen drei junge Männer in Jeans und T-Shirt vor einer wandfüllenden Tafel im Gang und betrachten eine komplizierte Gleichung. Dann tritt einer vor, wischt ein paar Buchstaben vom Bruchstrich und schreibt neue darüber, die beiden anderen nicken zufrieden. Etwas abseits lassen zwei Frauen den Durchlauf einer Zahlenkolonne auf ihrem Monitor nicht aus den Augen, im Hintergrund kniet ein Mann an der Fensterfront zum Innenhof und schreibt mit rotem Filzstift Formeln auf die Scheibe.

Was wie das Kino-Klischee einer Einrichtung für geniale Gelehrte anmutet, ist akademischer Alltag am Santa Fe Institute (SFI) in New Mexico. 1984 von einer Handvoll betagter und hochdekorierter Wissenschaftler gegründet, die fanden, dass die Probleme unserer Zeit vielschichtiger sind als landläufig angenommen, sollte sich das Institut als erstes seiner Art der Erforschung komplexer Systeme widmen. Ihre Leitidee: Einer Welt aus wechselseitigen Abhängigkeiten und Einflüssen kommt man nicht mit linearem Denken bei; auf A folgt eben nicht mehr zwangsläufig B.

Wollten sie am SFI die Kompliziertheit der Welt entschlüsseln, mussten sie – waren erst die Geldgeber für das private Forschungsinstitut gefunden – also ganz neue Wege gehen. Allen war klar, dass kein Wissenschaftler Aufgaben solchen Kalibers im Alleingang stemmen konnte. Schließlich sollte es um nichts Geringeres gehen als die Erklärung der Welt in Formeln. Für die Gründer des Instituts stand deshalb fest: Zusammenarbeit über alle Fachgrenzen hinweg war nicht bloß gewünscht, sondern absolute Voraussetzung. So würde am ehesten Neues entstehen, hofften die Pioniere.

Echte Innovation: miteinander reden

Drei Jahrzehnte später ist aus der Hoffnung Gewissheit geworden. Das Santa Fe Institute hat sich weltweit einen Ruf in der interdisziplinären Erforschung komplexer Systeme erworben. Zum Beispiel auf dem Gebiet der Ökonophysik, die hier entstand und zur Entdeckung robuster Potenzgesetze in der Wirtschaft geführt hat. Dazu übertrugen Physiker und Ökonomen erfolgreich einige Methoden und Theorien der Physik auf die Wirtschaft, um deren nicht lineare Dynamiken zu verstehen. Ohne Austausch mit der fremden Disziplin wäre keine der beiden Seiten dazu in der Lage gewesen.

Auch wenn noch viel zu tun bleibt, bilanziert Jeremy Sabloff, der amtierende Präsident des SFI, gebe es mittlerweile bis in den akademischen Mainstream ein Grundverständnis für die Vorteile durch Kooperation. Selbst an konventionellen Hochschulen, wo sich Forscher meist noch in ihren Kammern abschotten, um sich einen kleinen Vorsprung vor den Konkurrenten nebenan zu sichern, und wo jeder, der sich dem Fenster mit einem Filzstift näherte, unweigerlich vom Hausmeister zusammengestaucht würde. Auch dort versteht man mittlerweile, dass es zu neuen Erkenntnissen führt, wenn sich Physiker mit Archäologen, Informatikern und Biologen in der Forschung austauschen. Diese Pionierleistung rechnet Sabloff auch seinem Institut an.

Doch was andernorts eher als lästige Konsequenz der Moderne wahrgenommen wird, leben sie in Santa Fe mit Offenheit und Hingabe. Die Studierstuben der Angestellten sind klein, die Flure, Sitzecken und Besprechungsräume dagegen besonders weitläufig und einladend. Unter beinahe jedem Fenster des verwinkelten Anwesens liegen Stifte bereit, um damit Geistesblitze und Ideen öffentlich sichtbar festzuhalten und die Kollegen zur Debatte darüber einzuladen. An manchen Scheiben überlagern sich inzwischen die mathematischen Thesen und Kritiken wie die Graffiti auf den New Yorker U-Bahn-Wagen der Achtzigerjahre.

Zahlen und Formeln sind heute die Lingua franca am Santa Fe Institute. Wenn sich ein Archäologe und ein Informatiker über einen Sachverhalt verständigen wollen, treffen sie sich in ihrer gemeinsamen Fremdsprache, der Mathematik. In den Anfängen des Instituts gab es diese gemeinsame Sprache noch nicht. Das illustre Gründergrüppchen um den Chemiker und Mitentwickler der Atombombe, George Cowan, und den Physik-Nobelpreisträger Murray Gell-Mann war naturwissenschaftlich besetzt, aber an sozialwissenschaftlichen Fragen interessiert. Doch die sogenannten harten und weichen Wissenschaften lebten wie auf fremden Planeten vor sich hin: Jeder hatte seine eigenen Gesetze und eine für den anderen unverständliche Sprache. Profunder Austausch schien unmöglich. Bei Naturwissenschaftlern galten die weichen Fächer als kopf- und strukturlos. Wer von seinesgleichen ernst genommen werden wollte, belächelte sie, um sich nicht selbst lächerlich zu machen. Da das fachliche Renommee der bejahrten Herrenrunde jedoch als unanfechtbar galt, konnten sie sich auf den bis dahin heiklen Austausch einlassen und der Welt beweisen, wie hilfreich es sein kann, das Trennende durch Zusammenarbeit zu überwinden.

Die ersten Treffen ohne gemeinsame Sprache waren geprägt von Umschreibungen, Vergleichen und Symbolen, mal treffend, mal abstrus, wie ein Stochern im Nebel, auf der Suche nach Neuland. Passenderweise tagte das Institut ab 1987 im ehemaligen Konvent Cristo Rey, das spanische Eroberer einst auf einer Kultstätte der Pueblo-Indianer errichtet hatten, die im 12. Jahrhundert in der Region siedelten und deren Bauweise aus Lehmziegeln bis heute das Stadtbild prägt.

Seit 1994 liegt der Campus des SFI am Fuße einer Bergkette namens Sangre de Cristo, Blut Christi. Das Anwesen gehörte einst dem US-Kriegsminister Patrick Hurley, der zwischen 1946 und 1952 dreimal für einen Sitz im Senat von New Mexico kandidierte – und jedes Mal verlor. Seine Wahlkämpfe bestritt der Republikaner auch auf seinem Anwesen mit Blick auf Santa Fe. Der Ballsaal, in dem die Hurleys zu Empfängen für die Großen und Mächtigen einluden, ist heute der Seminarraum des Instituts. Die Hurleysche Bibliothek blieb erhalten, ihr Buchbestand wurde allerdings komplett ersetzt.

Echte Sensation: die Urban-Scaling-Theorie

„Die Suche nach einer gemeinsamen Sprache ist die schwerste und zugleich fruchtbarste Aufgabe“, sagt Jennifer Dunne, als Vize-Präsidentin verantwortlich für alle wissenschaftlichen Aktivitäten am SFI. „Wir benutzen hier oft die gleichen Worte und meinen doch völlig unterschiedliche Dinge.“ So erinnert sie sich an eine interdisziplinäre Forschergruppe, die herausfinden wollte, was mit Systemen geschieht, wenn sich ihre Größe verändert. Die Systeme waren so verschieden wie der akademische Hintergrund der Teilnehmer. Biologen berichteten vom Stoffwechselhaushalt kleiner und großer Säugetiere, Ingenieure vom Gewicht einer Brücke im Verhältnis zu deren Länge und Ökonomen über den Einfluss von Investitionen auf das Wachstum. „Und manchmal habe ich ihre Wortgefechte bis in mein Büro gehört“, sagt Dunne.

Es brauchte ein ganzes Jahr, bis die Forscher eine gemeinsame Sprache gefunden hatten. Je besser sie einander verstanden, desto mehr Fahrt nahm das Projekt auf. Bald wurde aus den Treffen ein eigener Forschungszweig, der bis heute wissenschaftliche Sensationen hervorbringt, unter anderem die Urban-Scaling-Theorie, die – etwas verkürzt – besagt, dass der Wohlstand in wachsenden Städten schneller steigt als die Zahl der Einwohner. Auch die Politik hat mittlerweile erkannt, dass sie die Dynamiken großer Städte besser verstehen muss, und stützt sich auf die Erkenntnisse aus Santa Fe.

Echte Probleme: die Urbanisierung der Zukunft

Wie bilden sich Slums? Wodurch entsteht Gemeinschaft? Wie sichert man die Strom- und Wasserversorgung für eine Metropole? Fragen, die mit jedem Jahr dringlicher werden, in dem Regionen durch Landflucht veröden, während Mega-Citys wuchern. Mit Problemen der Urbanisierung beschäftigen sich die Forscher in Santa Fe seit Gründung des Instituts. An ihrer These, dass hinter der Infrastruktur und dem sozialen Gefüge jeder Stadt ein Satz gemeinsamer mathematischer Grundregeln steckt, halten sie bis heute fest. Doch ihre Arbeitsmethoden sind so kompliziert, dass sich Jennifer Dunne erst gar nicht an einer Übersetzung versucht.

Das SFI betreibt Grundlagenforschung. Die Ergebnisse sind häufig wegweisend, aber für Laien meist unverständlich. Erst Jahre später finden sie womöglich als Unterbau weiterer Entdeckungen und Erfindungen Eingang ins „reale Leben da draußen“, wie Jennifer Dunne es nennt. Wenn sie über diese Welt spricht, deutet sie mit dem Zeigefinger aus dem Fenster ihres Büros auf den menschenleeren Hügel gegenüber, auf dem der Steppenbeifuß wuchert und bei Einbruch der Dämmerung die Kojoten heulen. Santa Fe liegt auf einer Höhe von 2000 Metern, im Windschatten der Rocky Mountains.

Um sicherzustellen, dass sich die knapp 30 fest angestellten Forscher und deren akademischer Besuch nicht in ihren Büros verschanzen und allein vor sich hin brüten, gelten für das Campusleben Rituale: Um Punkt zwölf treffen sich alle zum Mittagessen, um fünfzehn Uhr wird gemeinsam Tee getrunken. Ganz wie in einer traditionellen Familie. Ein Caterer liefert das Essen an, damit die Gelehrten ihre Pausenzeit zum Austausch miteinander nutzen und nicht im Privatwagen zum Lunch hinunter in die Stadt fahren.

Da die lange Tafel im Haus heute bis auf den letzten Platz besetzt ist, lagert ein Grüppchen von Postdoktoranden mit ihren Snacks im schattigen Innenhof. Ein Schweizer berichtet von der Auswertung örtlicher Handydaten. Was er erzählt, klingt interessant, aber er hat noch keine Idee, was genau er damit anfangen soll. Ein junger Physiker aus Quebec fragt, ob es vergleichbare Muster zu Daten anderer Städte gibt.

Sein Nachbar – er heißt Marcus Hamilton und ist Anthropologe – zieht Parallelen zu archaischen Kulturen und wie die ihr Zusammenleben organisierten. Die Handydaten machen ihn neugierig, gerade weil sie fremdes Terrain für ihn sind. Denn es gehört zum Konzept am SFI, dass sich Altertumswissenschaftler auch mit Experten für Mega-Citys austauschen. Wo es um nicht weniger als die Zukunft unserer Zivilisation geht, kann jede Expertise hilfreich sein.

Echte Konsequenz: Niemand darf lange bleiben

Ihre Untersuchungen, die von den Jägern und Sammlern grauer Vorzeiten bis in die Herzen moderner Metropolen reichen, weisen zum Beispiel auf einen Zusammenhang zwischen Wachstums- und Innovationsrate hin: Je größer eine Gesellschaft wird, desto enger arbeiten ihre Individuen zusammen und desto mehr Bahnbrechendes erfinden sie, so die These. Es sind überlebensnotwendige Innovationen, weil jedes Wachstum irgendwann an natürliche Grenzen stößt. So wurden aus kleinen Populationen von Jägern und Sammlern schließlich sesshafte Gemeinschaften, die Ackerbau, Viehzucht, Gewerbe und Handel entwickelten und lernten, das urbare Land effizient zu nutzen. Diese Kette lässt sich bis zu den Millionenstädten von heute fortsetzen.

Die nächste natürliche Grenze sei bald beim Verbrauch der fossilen Brennstoffe erreicht, sagt Hamilton. „Bis die Vorräte erschöpft sind, müssen wir etwas Neues erfunden haben – sonst ist es aus. Das wird ziemlich knapp!“ Dabei blickt er in die Wintersonne und lächelt, als ginge es um den nächsten Urlaub und nicht um den drohenden Untergang der Menschheit. „Früher oder später werden wir sowieso aussterben“, fügt er hinzu. „Keine Spezies überlebt ewig.“

Vor mehr als zehn Jahren hat er wegen New Mexico seine Londoner Heimat verlassen. Abends tritt er mit der Gitarre gern in einer Kneipe in Santa Fe auf. Er mag das Leben unter den Alt-Hippies, die aus Kalifornien übersiedeln, weil sie sich im „land of enchantment“, dem Land der Verzauberung, von ihrer Rente noch ein Haus mit Garten leisten können; dazu die Anregungen in mehr als 200 Kunstgalerien, obwohl die älteste Stadtsiedlung auf dem Gebiet der USA nur rund 80 000 Einwohner hat.

Hamilton ist einer von zwölf Postdoktoranden, die fest am Institut arbeiten. Die Stelle ist auf drei Jahre befristet und kann einmalig verlängert werden. Selbst fest angestellte Professoren dürfen nicht länger als zehn Jahre am Institut bleiben. „Es soll sich hier keiner zu gemütlich einrichten“, sagt die Vize-Präsidentin Jennifer Dunne, der selbst nur noch drei Jahre am SFI bleiben. „Wir sehen uns als Keimzelle der interdisziplinären Forschung“, sagt sie. „Wir bilden aus und schicken unsere Gedanken in die Welt.“ Der permanente Wechsel sorgt für Nachschub an frischen Ideen und Fragen.

Jüngster Neuzugang ist Laurent Hébert-Dufresne. Der 27-Jährige hat an der Université Laval in Quebec theoretische Physik studiert, doch irgendwann langweilten ihn Laser und die immer gleichen Arbeitstage im fensterlosen Labor, und er widmete sich nebenbei der Erforschung sozialer Netze – einem noch ganz jungen interdisziplinär besetzten Fachgebiet. Ein befreundeter Biologie hatte ihm bei einem Bier erzählt, dass man seit Langem wisse, dass Syphilis-Epidemien in regelmäßigen Sieben-Jahres-Zyklen aufträten – aber nicht, warum. Hébert-Dufresne schaute sich die Ergebnisse des Biologen an, fütterte seine Systeme zur Netzwerk-Analyse mit den Daten – und fand eine erstaunliche Antwort. „Die simple Erklärung: Syphilis ist nicht nur eklig“, sagt Hébert-Dufresne. „Im Unterschied etwa zu Grippe ist sie ein Grund, warum Paare sich trennen und Freunde auf Distanz gehen.“ Als er die medizinischen Erkenntnisse von Ansteckung und Heilung mit Daten über das Sozialverhalten von Menschen in Beziehung setzte, kam er ziemlich genau auf sieben Jahre, erzählt der Physiker. Sein fachfremder Blick hatte ein Problem der Biologie erklärt. „Alles ist einleuchtend – sobald man die Lösung kennt“, hat Duncan Watts einmal gesagt, ein Pionier der Erforschung komplexer Systeme.

Laurent Hébert-Dufresne ist erst seit Oktober 2014 am SFI. „Hier wird Wissenschaft so gelebt, wie ich mir das immer erträumt habe“, sagt er. Seine Zeit verbringt er am Kickertisch mit Kollegen oder solo beim Spaziergang durch das Pinienwäldchen nebenan, um seine Gedanken zu ordnen. Erst wenn er eine konkrete Idee hat, setzt er sich ins Büro an den Rechner.

Von Santa Fe hörte er zum ersten Mal, nachdem ein Freund und Kommilitone die Summer School des Instituts besucht hatte und berichtete, diese Erfahrung habe sein Leben verändert. Im Jahr darauf bewarb sich auch Hébert-Dufresne. Dass er als einer von 60 unter 250 Bewerbern angenommen wurde, empfindet er als Glück. „Das Institut hat auch mein Leben verändert“, sagt er beim Spaziergang durch seinen Musenhain hinter dem Campus, „und das nicht nur, weil ich hier die Liebe meines Lebens kennengelernt habe.“ Ein Jahr später setzte er sich unter 300 Bewerbern um eine der drei Postdoktorandenstellen durch, die jedes Jahr neu ausgeschrieben werden.

Selbst 30 Jahre nach Gründung des Instituts umweht den Campus immer noch der Geist des Aufbruchs in akademisches Neuland. Das ständige Kommen und Gehen und das vergleichsweise geringe Durchschnittsalter der auf die Fenster schreibenden Forscher tragen dazu bei. Diese Atmosphäre zieht nicht nur Wissenschaftler im engeren Sinne an. Der Bestseller-Autor und Pulitzer-Preisträger Cormac McCarthy sitzt beinahe jeden Abend an seiner Schreibmaschine in der ehemaligen Bibliothek des US-Kriegsministers und debattiert mit den Gelehrten über den Untergang der Menschheit. Er schätzt den jungen, kreativen Geist am Institut. Und manche Notiz aus den Gesprächen fließt später ein in seine düsteren Romane wie „No Country for Old Men“.

McCarthy ist ein alter Freund des Mitgründers Murray Gell-Mann und Förderer des Instituts. Als private, nicht profitorientierte Forschungseinrichtung finanziert sich das SFI etwa zur Hälfte aus Spenden und Stiftungen, zur anderen Hälfte aus staatlichen Zuwendungen und Kooperationen mit Firmen. „Wir nehmen aber weder Geld von militärischen Einrichtungen, noch lassen wir uns von Unternehmen für die Produktforschung einspannen“, sagt der Präsident Jeremy Sabloff. Jedes Forschungsergebnis werde veröffentlicht.

Echte Ausnahme: im Büro eine Tafel ganz für sich

Doch längst nicht jedes Projekt kommt zu einem erfolgreichen Ende. „Natürlich laufen wir immer mal wieder in eine Sackgasse“, sagt Vize-Präsidentin Dunne. Lee Fleming, außerordentlicher Professor an der Harvard Business School, hat den traditionellen Forschungsansatz homogener Arbeitsgruppen mit dem des SFI verglichen. Er sagt, dass der konventionelle Ansatz leichter kalkulierbar sei, weil er berechenbare Erfolge produziere. Interdisziplinäre Forschergruppen drohten eher mal zu scheitern, im Erfolgsfalle aber seien die Erkenntnisse oft bahnbrechend und von großer Tragweite.

Auch für die beteiligten Wissenschaftler hat Interdisziplinarität eine Kehrseite. David Wolpert, Professor am SFI, sagt, er habe ihr zuliebe auf die große Karriere verzichtet. „Wenn du als Forscher etwas werden willst, musst du dich ein Leben lang einem winzigen, aber komplexen Problem verschreiben und darin zum Experten werden.“ Dafür fehle ihm die Disziplin. Wenn er auf ein interessantes Problem stoße, nehme es ihn jedes Mal neu gefangen. Je weniger er zu Anfang darüber wisse, je fremder es sei, desto spannender.

In den Achtziger- und frühen Neunzigerjahren zählte Wolpert zu den Pionieren der Erforschung künstlicher Intelligenz und maschinellen Lernens. Doch als er 1991 eine Stelle als Postdoktorand am Santa Fe Institute annahm, wurde er von dessen Geist infiziert. „Wäre ich bis heute stur bei meinem ursprünglichen Thema geblieben, wäre ich jetzt wohl eine große Nummer“, sagt er.

Schlecht bekommen ist ihm der Tausch trotzdem nicht: Wolpert wurde vielfach ausgezeichnet, hält drei Patente, ist Autor mehrerer Bücher und zahlloser Aufsätze sowie Namensgeber des No-free-lunch-Theorems über die natürlichen Grenzen maschinellen Lernens. „Ich erforsche nur, was mich interessiert“, sagt er. „Für alles andere ist das Leben zu kurz.“

Zurzeit entwickelt er die Spieltheorie weiter, mit dem Ziel, sie irgendwann auf die Steuerung unbemannter Flugkörper in komplexen Umweltbedingungen anzuwenden. Immer wieder tauscht er sich mit Biologen, Ökonomen und Informatikern aus. Aber in seinem Büro hat er eine Tafel, ganz für sich. Auf der kann er in Ruhe neue Formeln entwickeln, ohne damit gleich eine Diskussion loszutreten. Es sind die Nischen, in denen das Große am besten gedeiht, auch am Santa Fe Institute. //

"Zahlen und Formeln sind die Lingua franca am Santa Fe Institute. 30 Jahre nach Gründung umweht den Campus immer noch der Geist des Aufbruchs. Das Institut finanziert sich aus Spenden, staatlichen Zuwendungen und Kooperationen mit Firmen."