Die Stare tauchen in der Abenddämmerung über Rom auf und begeben sich nach einem Tag auf dem Land zu ihren Quartieren. In Herden von mehreren hundert bis mehreren tausend bilden sie gewundene Bäche, wirbelnde Zylinder, Kegel oder Bänder, die sich wie riesige Fahnen über den Himmel ausbreiten. Sie drehten und tauchten zusammen und erinnerten Andrea Cavagna, eine Physikerin des italienischen Nationalforschungsrates, an Atome, die in einem überflüssigen Aggregatzustand namens Bose-Einstein-Kondensat zusammenfielen. Aus Neugier setzte Cavagna eine Kamera ein, um die Flüge aufzuzeichnen. Als Teilchenphysiker sagte er: „Es war erfrischend, mit etwas zu arbeiten, das man tatsächlich sehen kann.“ Aber die Verfolgung von tausend Vögeln erwies sich als viel komplizierter als eine Milliarde Milliarden Atome.
Cavagna war kaum der erste Wissenschaftler, der von dieser Akrobatik fasziniert war - in einem seltenen Fall von Fachsprache, die mit Poesie zusammenfällt, als „Murmeln“ bekannt. Andere Tiere, die in Gruppen reisen - natürlich Fische schulen - zeigen die gleiche unheimliche Fähigkeit dazu Bewegen Sie sich scheinbar unisono von einem Raubtier weg oder auf eine Nahrungsquelle zu. Ein Ornithologe des 20. Jahrhunderts schlug ernsthaft vor, ihre Bewegungen durch Telepathie zu koordinieren. Diese Möglichkeit hat in der Biologie wenig Unterstützung gefunden. Die andere Erklärung ist, dass ein Signal zur Richtungsänderung von einem oder wenigen Individuen ausgeht, wahrscheinlich an der Peripherie (denjenigen, die am wahrscheinlichsten eine Bedrohung sehen), und sich als Wellenfront über die Herde wie eine Welligkeit ausbreitet, die sich über einen Teich ausbreitet von einem fallenden Kieselstein. Es ist nur ein Artefakt des menschlichen Sehens, das wir nicht in Echtzeit sehen können. Hochgeschwindigkeitskameras können es jedoch erfassen, und Computer können das Verhalten modellieren.
Es liegt in der Natur der Wellen, dass sie sich schneller durch ein Medium bewegen können als das Medium selbst: Der Klang einer Fahrradklingel erreicht Ihre Ohren mit einer Geschwindigkeit, die viel höher ist als die des Fahrrads selbst oder als jeder Wind, der jemals auf der Erde geweht hat. Der Princeton-Biologe Iain Couzin und der Meeresforscher Nicholas Makris vom MIT haben gezeigt, dass in Gegenwart eines Raubtiers oder einer potenziellen Nahrungsquelle oder einer Gelegenheit zum Laichen eine Bewegungswelle eine Fischschwarm fünf- bis zehnmal schneller durchquert als jede andere kann schwimmen - "unglaublich gut orchestriert", sagt Couzin, "wie ein Ballett." Die Fische, die sie untersucht haben, zeigen eine Ansprechschwelle, die ihren Kurs nur ändert, wenn ein ausreichend großer Teil ihrer sichtbaren Nachbarn davon betroffen ist.
Was Stare betrifft, haben Cavagna und seine Mitarbeiter kürzlich gezeigt, dass jeder die sechs oder sieben nächsten Stare verfolgt und ihren Flug so anpasst, dass er synchron bleibt. In einer neuen Arbeit zeigen sie, wie ein Signal, das von einer einzelnen Person stammt, eine hundert Meter breite Herde in einem Bruchteil einer Sekunde nahezu ohne Verzerrung oder Verminderung überqueren kann. Die Gleichungen, die dies beschreiben, sind diejenigen, die Wellen steuern - und nicht etwa die Diffusion eines Gases oder einer Flüssigkeit. Im weitesten Sinne gelten die gleichen Gesetze, denen Photonen gehorchen, wenn eine Herde von Staren auf einen Wanderfalken trifft.
Cavagna ist im Moment agnostisch in Bezug auf die Entwicklung einer solch bemerkenswerten Fähigkeit, obwohl er annimmt, dass es ihr Ziel ist, sich gegen Raubtiere zu verteidigen, die es vorziehen, einzelne Individuen anzugreifen. "Ich möchte wissen, wie die Vögel es machen", sagt er, "nicht warum."
Wellenphänomene treten in vielen biologischen Systemen auf. Couzin hat sie in Nestern bestimmter Ameisenarten gefunden, die ein wellenförmiges Muster von Erregung und Ruhe aufweisen. Etwa alle 20 Minuten beginnt ein Aktivitätsschub in der Mitte eines Nestes und breitet sich durch physischen Kontakt zwischen Individuen aus. Er zeichnet eine Analogie zu Gehirnwellen und spekuliert, dass beide entwickelt wurden, um Energie zu sparen. Aktivität - ob sie ein Blatt trägt oder ein Gedächtnis festigt - ist metabolisch teuer und kann nicht auf unbestimmte Zeit aufrechterhalten werden, sodass Ameisen oder Neuronen ruhen, bis sie ihr Stichwort erhalten. Auf der unaufhörlichen Suche nach der effizientesten Lösung entdeckt die Evolution immer wieder eine grundlegende Struktur, die im gesamten physischen Universum zu finden ist.
Wie Makris bemerkt, zeigen Menschen manchmal dasselbe Verhalten. Denken Sie an „The Wave“, wenn eine kritische Masse von Fans an einem Stadion steht und die Arme hebt. Die Bewegung bewegt sich mit einer Geschwindigkeit durch die Arena, die der ungarische Physiker Tamas Vicsek mit 40 Fuß pro Sekunde berechnet hat.
Aber wir verbringen nicht viel Zeit in Reihen, und die menschliche Gesellschaft ähnelt nicht viel der normalen Anordnung einer Heringsschule. Wir werden von allen Seiten mit Informationen bombardiert und von Motiven angetrieben, die weitaus komplexer sind als die Flucht vor einem Thunfisch. Wenn Menschen so einfach geführt werden könnten wie Stare, wäre Werbung eine Wissenschaft, keine Kunst. Wellen bauen sich ab und breiten sich in einem lauten oder ungeordneten Medium aus - was wir, wie sich herausstellt, sind.
