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Dirk Brockmann über Corona-Prognosen: „Es entstehen oft Missverständnisse darüber, was Modelle überhaupt leisten können“

Der Physiker Dirk Brockmann hat sich unter anderem zur Aufgabe gemacht, die Dynamik der Corona-Pandemie zu modellieren. Dabei gibt es ständige Unwägbarkeiten, wie er im RND-Interview erklärt.

Komplexe Systeme – dazu forscht Dirk Brockmann schon lange. In der Pandemie kam er dann plötzlich als Corona-Experte zu Wort. Dabei ist er eigentlich Professor am Institut für Theoretische Biologie an der Berliner Humboldt-Universität. Mit dem RND hat er darüber gesprochen, wieso er als Physiker Infektionskrankheiten modellieren kann, wo die Grenzen von Vorhersagen in der Pandemie und im Klimawandel liegen – und was Deutschland von anderen Ländern lernen kann, wenn es um Ansteckungsorte geht.

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Herr Brockmann, Sie sind Physiker. Seit Pandemiebeginn treten Sie regelmäßig als Corona-Experte auf. Wieso eigentlich, wenn Viren nicht Ihr Spezialgebiet sind?

Physikerinnen und Physiker sind gut darin, Systeme zu vereinfachen. Das hilft auch in der Corona-Pandemie. Die ist ja sehr komplex. Es gibt soziale und virologische Faktoren, auch Risikowahrnehmung, unser Kontaktverhalten, soziale Normen wie Maskentragen spielen eine Rolle. Ganz klassisch zerlegen Forschende dieses System dann in seine Einzelteile. Spezialistinnen und Spezialisten nutzen ihr sehr tiefes Wissen in einem begrenzten Forschungsbereich, um einen Teilaspekt der Pandemie besser zu verstehen.

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Die Physik hat da eine andere Perspektive. Statt das System in verschiedene Einzelteile zu zerlegen, innerhalb derer dann alle Faktoren berücksichtig werden, funktioniert der reduktionistische Ansatz der Physik anders. Man probiert wesentliche und vernachlässigbare Faktoren zu trennen, ohne das Ganze zu verlieren. Wir beherrschen die Kunst des Weglassens.

Sie sind also mehr Generalist als Experte auf einem Spezialgebiet. Das klingt ein Stück weit unwissenschaftlich.

Man könnte meinen, dass es gerade bei so etwas Kompliziertem wie Corona alle Details braucht. Oft hilft es aber, sich nicht ablenken zu lassen. Stellen Sie sich ein Auto vor. Da sind Fahrwerk, Motor und Lenkrad. Es gibt auch Klimaanlage, Aschenbecher und Radio, Rückspiegel, Handschuhfach, et cetera – die bringen mehr Komfort, sind aber nicht notwendig, um zu verstehen, wie das Auto im Kern funktioniert.

In Deutschland liegt der Fokus traditionell mehr auf dem, was man schon weiß. Deshalb entstehen in der Öffentlichkeit und auch unter Fachleuten oft Missverständnisse darüber, was solche Modelle überhaupt leisten können.

Oder stellen Sie sich einen Wald vor. Da sieht kein Baum wie der andere aus. Alle verbindet aber die verästelnde Struktur. Das ist das Wesen des Baums. Wenn ich nur dieses Kernelement untersuche, verstehe ich irgendwann, dass alle Bäume mit möglichst wenig Material möglichst viel Oberfläche nutzen. Und dann kann ich erklären, dass der Baum genug Platz für Blätter braucht, die wichtig sind für die Photosynthese. Diese Struktur ist also etwas Universelles, das man nur versteht, wenn man Details weglässt. Man konzentriert sich auf die verbindenden Eigenschaften, denn nur verbindende Eigenschaften haben etwas Verbindliches.

Haben Sie auch ein Beispiel aus der Pandemie?

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Nehmen wir die Inzidenz. Fachleute aus der Statistik fragen nach dem Istzustand. Also: Wie ist die Inzidenz heute im Vergleich zu gestern oder vor einer Woche und welche Zusammenhänge kann man aus den Unterschieden ablesen, ohne einen Mechanismus anzunehmen. In der Physik stehen die Mechanismen im Vordergrund: Wir fragen danach, wie sich die Inzidenz mit der Zeit verändert und welche Mechanismen dafür sorgen, welche dynamischen Gesetzmäßigkeiten dahinter liegen. Es geht um kausale Zusammenhänge und Wirkungen. Ein Beispiel: Angenommen, man wüsste nichts über die Ursachen der Gravitation: Man könnte rein statistisch untersuchen, dass alle Gegenstände fallen und statistisch die Planetenbewegung analysieren. Aber auf diesem Weg wird man nicht, wie Newton, auf die Idee kommen, dass ein und dieselbe Gesetzmäßigkeit dahinter liegt.

Corona-Krise: Was Modelle leisten können

Dafür nutzen Sie Modellierungen, die dabei helfen, die Realität zu vereinfachen. Immer wieder gab es in der Corona-Krise Kritik, auch unter Forschenden, weil die Fallzahlen dann anders ausfielen als in den Arbeiten.

In Deutschland liegt der Fokus traditionell mehr auf dem, was man schon weiß. Deshalb entstehen in der Öffentlichkeit und auch unter Fachleuten oft Missverständnisse darüber, was solche Modelle überhaupt leisten können. Das europäische Ausland und die USA haben solche Diskussionen weniger erlebt. In Großbritannien hat das Modellieren von Infektionskrankheiten seit rund 40 bis 50 Jahren Tradition. Dort wurde deutlich mehr dazu publiziert als hierzulande. Es ist dort schon lange bekannt, dass es eine Stärke ist, wenn man sich in Gebiete begibt, wo man vielleicht nicht der oder die wichtigste Gelehrte ist, aber einen guten Methodenkoffer dabeihat und schon mit vielen verschiedenen Disziplinen Kontakt hatte.

Wenn ich zehn Tage hintereinander zehn verschiedene Leute treffe, hat das einen geringeren Effekt auf die Infektionsdynamik, als wenn ich neun Tage lang niemanden treffe und einen Tag dann plötzlich hundert Menschen auf einmal.

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Großbritannien weiß also, wie solche Modellierungen zu lesen sind. Worauf beruht das Missverständnis in Deutschland?

Modellierungen sind keine Langzeitvorhersagen, die genau so in der Realität eintreffen. Es ist auch nicht das Ziel, exakt zu beantworten, wo wir in zwei Monaten wirklich mit Corona stehen. Modellierer und Modelliererinnen fragen danach, was unter verschiedenen Annahmen passieren könnte. Es geht viel mehr darum, einen Eindruck zu bekommen, in welcher Spanne sich zum Beispiel die Inzidenz entfalten kann. Ähnlich wie bei den Vorhersagen des Weges eines atlantischen Hurricanes, der sich auf die amerikanische Ostküste zubewegt. Es geht nicht darum, genau vorherzusagen, wo der Sturm langzieht, sondern um die Breite der Verteilung der möglichen oder wahrscheinlichsten Wege. Außerdem geht es noch viel mehr um das Verständnis der Dynamik.

Haben Sie ein weiteres Beispiel?

Es wurde unter Forschenden und auch in der Politik lange diskutiert, wie relevant Superspreading-Events sind. Dabei zeigen Modellierungen seit Pandemiebeginn ganz klar: Es kommt nicht nur auf den Durchschnitt der Kontakte, sondern auch die Variabilität an. Heißt: Wenn ich zehn Tage hintereinander zehn verschiedene Leute treffe, hat das einen geringeren Effekt auf die Infektionsdynamik, als wenn ich neun Tage lang niemanden treffe und einen Tag dann plötzlich hundert Menschen auf einmal. Man könnte meinen, das würde aufs Gleiche rauslaufen. Das ist aber nicht so. Das macht einen riesigen Unterschied, und ist eine wichtige Erkenntnis für politische Entscheidungen. Dass beide Szenarien sehr unterschiedliche Dynamiken nach sich ziehen, haben Netzwerkmodelle für Infektionsdynamik schon vor 20 Jahren gezeigt. Das ist aber vielfach auch unter Experten und Expertinnen unbekannt.

Dirk Brockmann hat auch ein neues Buch veröffentlicht. „Im Wald vor lauter Bäumen – Unsere komplexe Welt besser verstehen“ beschreibt, wie komplex die großen Krisen unserer Zeit sind – Pandemie und Klimawandel. Erschienen Ende 2021 bei dtv, 22 Euro.

Dirk Brockmann hat auch ein neues Buch veröffentlicht. „Im Wald vor lauter Bäumen – Unsere komplexe Welt besser verstehen“ beschreibt, wie komplex die großen Krisen unserer Zeit sind – Pandemie und Klimawandel. Erschienen Ende 2021 bei dtv, 22 Euro.

Könnte man präzisere Szenarien entwickeln, wenn Deutschland besser darin würde, die Daten zu Ansteckungen in der Bevölkerung auszuwerten?

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Leider ist das im Moment immer noch eine große Raterei, jedenfalls was die Struktur unserer Kontaktnetzwerke angeht. Dabei sind Kontakte das Substrat, über das sich das Virus ausbreitet. Das ist das Wichtigste, und wir wissen darüber immer noch sehr wenig. Fachleute aus der Epidemiologie schauen zwar danach, wie viele Menschen sich anstecken und wie sich das mit der Zeit ändert. Aber hinter der Inzidenz versteckt sich ein weiteres System – die Kontaktnetzwerke. In denen bewegen wir Menschen uns, interagieren miteinander, verhalten uns auf unterschiedliche Weise. Darüber tauschen wir auch Informationen aus – zum Impfen beispielsweise, oder zu neuen Maßnahmen. Solche Daten zu erheben und auszuwerten würde sich lohnen. Technologisch wäre das möglich.

Mal angenommen, wir wüssten alles über das Virus und alles über das menschliche Verhalten – könnte man dann die Zukunft des Pandemiegeschehens exakt vorhersagen?

Es gibt Grenzen der Vorhersagbarkeit, selbst wenn wir wirklich alles über Corona und unser Verhalten wüssten. Das Prinzip dahinter ist ein Naturgesetz, das wir deterministisches Chaos nennen. Wenn ich zum Beispiel einen Würfel fallen lasse, ist unklar, was genau passieren wird. Obwohl ich ihn genau ausmessen kann und alle physikalischen Gesetzmäßigkeiten dahinter kenne. Ähnlich ist es beim Wetter. Wir kennen die physikalischen Gesetze und messen die physikalischen Größen mithilfe der Meteorologie. Trotzdem liegen die Prognosen oft falsch. Das ist einfach so. Weil die physikalischen Gesetze bestimmte Eigenschaften haben, die trotz sehr genauer Kenntnis des Istzustands keine Langzeitvorhersagen erlauben.

Werden Erkenntnisse zu physikalischen Gesetzmäßigkeiten und Modellierungen auch in der Klimakrise helfen?

Die Pandemie hat ja schon gezeigt, dass es für wissenschaftsbasierte Entscheidungen in Krisensituationen die Erfahrungen aus der Vergangenheit braucht – aber eben auch einen progressiven, naiven und explorativen Blick. Wichtig ist auch in der Klimakrise, dass wir erkennen, dass wir zum Beispiel unsere Risikowahrnehmung, die Dynamik von sozialen Normen, Verhaltensänderungen und die Gesetze kollektiven Verhaltens besser verstehen. Und wir müssen verstehen, dass wir auch Elemente der Biosphäre sind.

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Wie meinen Sie das?

Als Homo sapiens beharren wir regelrecht darauf, dass wir uns von anderen Spezies unterscheiden und etwas Besonderes sind. Wir glauben, dass für uns andere Regeln gelten. Um die Klimakrise zu begreifen, würde es aber helfen, uns als Organismen zu verstehen, die in die Biosphäre eingebettet sind. Im Kollektiv machen wir viele Dinge, die Fische oder Ameisen nicht anders machen. Wir haben den Eindruck, Entscheidungen zu treffen – aber eigentlich passiert das meiste ganz automatisch.

Wir können von den ökologischen Netzwerken lernen. Sie sind robust und stabil, gerade weil kooperative Elemente die Dynamik dominieren und weil sie nicht auf Wettstreit und ewig andauerndes Wachstum setzen.

Das klingt fast ein wenig gruselig.

Ich finde das toll. Wir können von den ökologischen Netzwerken lernen. Sie sind robust und stabil, gerade weil kooperative Elemente die Dynamik dominieren und weil sie nicht auf Wettstreit und ewig andauerndes Wachstum setzen. Es gibt clevere Prinzipien aus der Natur, die wir auf unser zwischenmenschliches Dasein übersetzen können. Auch wir müssen akzeptieren, dass nichts auf der Erde unendlich lange wächst, auch nicht die Wirtschaft. Es erfordert nur gesunden Menschenverstand, um zu erkennen, dass bei endlichen Ressourcen und planetaren Grenzen ewiges Wachstum einfach nicht funktionieren kann.

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Komplexes Fachwissen zu Corona und auch zum Klimawandel kann Laien überfordern. Ist es in Ordnung, neuen Erkenntnissen hinterherzuhinken?

Was oft nicht erkannt wird, ist, dass in der Wissenschaft Unwissen eigentlich der Normalzustand ist. Jede wissenschaftliche Handlung wird durch Unwissen und fehlendes Verständnis motiviert. Es heißt ja auch „Wissen schaffen“. Es geht ja nicht darum, mit dem schon angesammelten, eigenen Wissen hausieren zu gehen. Unsere Gesellschaft ist leider darauf trainiert, dass es immer sofort Antworten auf alles gibt. Welcher Politiker oder Politikerin antwortet auf Fragen schon mit „Ich weiß es nicht, das muss ich noch herausfinden“? Vielleicht würde aber genau das lohnen. Die Wissenschaft nimmt sich ja auch ständig das Recht heraus, zu sagen, dass sie etwas noch nicht weiß. Und beginnt dann zu forschen.

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