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Nobelpreisträger erklärt Stau-Frust

Die Zeit, 26.8.13

Warum glauben wir im Stau stets, in der langsameren Spur zu stehen? Der Nobelpreisträger Paul Krugman versuchte eine Erklärung und hat eine Mathe-Debatte ausgelöst.

Paul Krugman, linksliberaler Wirtschaftswissenschaftler und Nobelpreisträger, geriet Ende Juli auf der Interstate 91 im Nordosten der USA in einen Stau. In seinem viel gelesenen Blog, The Conscience of a Liberal, das er auf der Website der New York Times pflegt, verarbeitete er seine Erfahrung zu einem „Gedankenexperiment„: Stellen Sie sich vor, Sie können im Stau nicht die Spur wechseln. Auf der Hälfte der Strecke haben Sie freie Fahrt, das heißt in den USA: Sie fahren mit 60 Meilen pro Stunde. Auf der anderen Hälfte geht es nur langsam voran, mit 15 Meilen.

Auf der anderen Spur ist es insgesamt genauso, nur dass die langsamen Stellen eventuell anders verteilt sind. Mal fährt also die linke Spur schneller als die rechte, mal umgekehrt. Letztlich braucht man auf beiden Fahrbahnen exakt gleich lange für die Strecke von A nach B, denn im Schnitt fahren alle 24 Meilen pro Stunde. Man sollte annehmen, dass man genauso viel Zeit mit Überholen verbringt, wie man selbst überholt wird, aber, so Krugman: „Sie verbringen viermal so viel Zeit damit, die anderen Typen an sich vorbeirasen zu sehen.“ Deshalb habe jeder Fahrer das Gefühl, die falsche, langsamere Spur gewählt zu haben. Das führe zu Frust und Ärger, selbst bei mathematisch beschlagenen Menschen.

Ein solcher Leser des Blogs war Andy Ruina, Robotik-Professor an der Cornell-Universität im Bundesstaat New York. Ruina zweifelte Krugmans Berechnung an

Wer mit wem?

Die Zeit, 8.8.13

„Wahlistik“ bei ZEIT ONLINE: Wie lassen sich die Wahrscheinlichkeiten denkbarer Koalitionen berechnen?

Wahlumfragen scheinen eine präzise Antwort auf die „Sonntagsfrage“ zu geben: Für wen würden die Deutschen stimmen, wenn nächsten Sonntag Bundestagswahl wäre? In diesen Wochen geht es auf und ab – mal reicht es für die regierende schwarz-gelbe Koalition, mal nicht. In Wirklichkeit stecken hinter den Zahlen große Unsicherheiten. Weil sie auf Stichproben von 1.000 bis 2.500 Bürgern basieren, treffen sie die tatsächliche Stimmung in der Bevölkerung nie genau – sondern nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit. Wie müsste ein Modell aussehen, das dieser Tatsache Rechnung trägt? Wie könnte man für alle realistisch denkbaren Koalitionen die Wahrscheinlichkeit ihrer Möglichkeit nach der Wahl angeben? Helmut Küchenhoff und Andreas Bender vom Institut für Statistik der Universität München haben für die ZEIT und ZEIT ONLINE ein Modell entwickelt, das genau dies tun soll. Wir nennen es „Wahlistik“

Das Muster im Zufall

Die Zeit, 27.6.13

Zwei große Rätsel über Primzahlen sind der Lösung ein Stück näher gekommen.

Forschung ist heutzutage ein Mannschaftssport – große Durchbrüche werden meist von Teams erreicht. Das gilt im Prinzip auch für die Mathematik, aber hier passiert es doch ab und zu, dass ein einzelner Wissenschaftler nach jahrelanger Eremitenarbeit in seiner Studierstube mit einem bahnbrechenden Ergebnis aufwartet und ein Problem löst, an dem sich seine Kollegen jahre-, manchmal jahrhundertelang die Zähne ausgebissen haben.

Im Mai ist das gleich zweimal geschehen, und beide Male ging es um Primzahlen 

Deutschland braucht Nachhilfe in Mathe

Die Zeit, 29.5.13

Zum ersten Mal zeigt eine Studie, wie fit die Deutschen in Mathematik sind. Die Note: mangelhaft. Doch es liegt nicht daran, dass sie zu dumm sind.

In unserem Land wird es in absehbarer Zeit keine Mehrheit für ein Tempolimit auf den Autobahnen geben. Das hat nicht nur mit der Freude am schnellen Fahren zu tun, glaubt Ulrich Kortenkamp. Sondern auch mit einer fundamentalen Rechenschwäche: „Die Deutschen sind nicht in der Lage vorherzusagen, wie sich ihre Fahrzeit bei einer Änderung der Geschwindigkeit verändert.“

Wüssten sie, wie wenig Zeit sie durchs Rasen einsparen, wären sie vielleicht offener für eine Geschwindigkeitsbegrenzung, meint der Professor für Mathematikdidaktik von der Universität Halle.

Kortenkamp hat zusammen mit seinem Saarbrücker Kollegen Anselm Lambert die Fragen zu dem großen Mathematik-Test entwickelt, den DIE ZEIT, die Stiftung Rechnen und das Meinungsforschungsinstitut Forsa im April mehr als 1.000 repräsentativ ausgewählten Deutschen vorgelegt haben

Dazu:

Genie oder Niete? Erfahren Sie, was von Ihrem Schulwissen in Mathematik übrig ist und wie Sie damit im Deutschlandvergleich abschneiden.

Liebe Leser, Sie rechnen überdurchschnittlich gut

Können Frauen schlechter rechnen als Männer?

Elmar Tenorth: „Ohne Mathematik-Verstand ist man kulturbehindert“

 

Auf der Schulter des Gelehrten

Die Zeit, 25.4.13

Der Mathematiker Cédric Villani hat ein fulminantes autobiografisches Buch geschrieben.

Dieses Buch ist eine Zumutung. Wie viele Menschen können die Formeln verstehen, die es seitenweise füllen? „Im Wesentlichen niemand“, sagt der Autor am Telefon. „Nicht einmal professionelle Mathematiker.“

Wenn deutsche Top-Mathematiker, etwa Günter Ziegler oder Albrecht Beutelspacher, Bücher für das allgemeine Publikum schreiben, stapeln sie tief: ein bisschen was über Primzahlen, dazu der Satz des Pythagoras, alles immer schön didaktisch. Die Botschaft: Mathe ist doch gar nicht so schwer!

Die Botschaft von Cédric Villanis Buch Das lebendige Theorem ist hingegen: Mathematik ist verdammt schwer. Der Franzose hat 2010 die Fields-Medaille bekommen, die höchste Auszeichnung seiner Zunft. In seinem Buch beschreibt er die zweieinhalb Jahre davor, in denen er an einem mathematischen Beweis fast verzweifelte

Der einsame Gewinner

Die Zeit, 30.8.12

Eine neue Strategie für das „Gefangenendilemma“ taugt nur in der Theorie. In der Natur versagt das angebliche Patentrezept.

Zwei Ganoven, eines Bankraubs verdächtigt, sitzen in Untersuchungshaft. Noch kann man ihnen nur ein geringes Vergehen nachweisen, eine Urkundenfälschung. Die Strafverfolger bieten einen Deal an: Wer seinen Kumpel verpfeift, bekommt freies Geleit, der andere geht für sechs Monate ins Gefängnis. Sagt jeder gegen den anderen aus, bekommen beide drei Monate Knast. Verweigern beide die Aussage, bekommen sie je einen Monat wegen Urkundenfälschung.

Diese Situation ist unter dem Namen „Gefangenendilemma“ ein klassisches Problem der mathematischen Spieltheorie. Das Dilemma besteht darin, dass eine Kooperation die glimpflichsten Folgen hätte: Beide schweigen, beide kassieren einen Monat Knast. Jeder Einzelne aber überlegt so: Schweigt mein Kumpel, ist es für mich besser, ihn zu denunzieren – dann komme ich frei. Und auch wenn er mich beschuldigt, ist Verrat die bessere Variante – ich bekomme die geringere Strafe. Also sagen beide gegeneinander aus und wandern für je drei Monate hinter Gitter.

Interessanter wird das Problem, wenn man das Spiel immer wieder spielt. Lernen die beiden zu kooperieren, oder versucht jeder, den anderen übers Ohr zu hauen? Was für eine Strategie muss ich wählen, wenn ich den Charakter meines Gegenübers nicht einschätzen kann? Die Frage ist nicht nur theoretisch – sie findet Anwendung im Geschäftsleben, bei Abrüstungsverhandlungen, und sie lässt sich in der Tierwelt beobachten. Als beste Strategie galt bisher tit for tat („wie du mir, so ich dir“): Jeder verhält sich so, wie es sein Gegner im vorherigen Zug getan hat. Verrät der andere mich ständig, verrate ich ihn auch. Nimmt er aber ein Kooperationsangebot an, können wir in weiteren Zügen zum gegenseitigen Nutzen zusammenarbeiten.

Umso größer war das Aufsehen, als im Mai dieses Jahres ein Artikel des amerikanischen Physikers Freeman Dyson und seines Kollegen William Press in der Zeitschrift PNAS erschien 

Wie die Wilden

Die Zeit

Die Pariser Fondation Cartier widmet sich in einer Kunstausstellung der Gedankenwelt der Mathematiker.

Mathematik und Kunst – das hat man doch schon gesehen! Man denke an die Bilder von verschnörkelten Fraktalmustern , die in den achtziger Jahren Furore machten. An die geometrischen Mosaiken in der Alhambra von Granada , in denen alle 17 möglichen regelmäßigen Kachelungen der Ebene vorkommen. Mathematische Formeln können Bilder erzeugen, die wir als schön empfinden . Man kann diese auch ins Museum hängen, aber sie sagen nur wenig aus über die Mathematik, die dahintersteckt, und über jene, die sie erzeugt haben.

»Ich wollte keine Ausstellung über Mathematik und Kunst machen«, sagt Hervé Chandès, Direktor der Fondation Cartier und Chefkurator der Ausstellung Mathématiques – un dépaysement soudain (sinngemäß: »Mathematik – ein überraschendes Anderswo«). »Das haben andere schon oft genug gemacht.«

Und ewig meckert die Ziege

Die Zeit

Eine neue Lösung für ein Problem, das seit 20 Jahren die ZEIT-Leser erregt.

Ach, das Ziegenproblem! Es beschäftigt die Leser dieser Zeitung seit zwei Jahrzehnten. In der Ausgabe 30/91 erschien der erste Artikel zu dieser scheinbar so einfachen Denksportaufgabe und löste eine Flut von Zuschriften aus , auch von Mathematikprofessoren. Bis heute erhitzt das mathematische Problem die Gemüter.

Für alle, die sich später zugeschaltet haben, hier die Originalformulierung des Problems: „Sie nehmen an einer Spielshow im Fernsehen teil, bei der Sie eine von drei verschlossenen Türen auswählen sollen. Hinter einer Tür wartet der Preis, ein Auto, hinter den beiden anderen stehen Ziegen. Sie zeigen auf eine Tür, sagen wir, Nummer 1. Sie bleibt vorerst geschlossen. Der Moderator weiß, hinter welcher Tür sich das Auto befindet; mit den Worten ›Ich zeige Ihnen mal was‹ öffnet er eine andere Tür, zum Beispiel Nummer 3, und eine meckernde Ziege schaut ins Publikum. Er fragt: ›Bleiben Sie bei Nummer 1, oder wählen Sie Nummer 2?‹ – Ja, was tun Sie jetzt?“

Viele sagen intuitiv: Es ist egal, ob man seine Meinung wechselt – es bleiben zwei Türen, hinter einer steht das Auto, die Gewinnwahrscheinlichkeit beträgt jeweils 50 Prozent.

Aber das stimmt nicht, denn die ursprüngliche Wahrscheinlichkeit für Tür 1 war ein Drittel, auf Tür 2 und 3 entfielen zwei Drittel. Da Tür 3 nach der Aktion des Moderators definitiv ausfällt, steht das Auto mit einer Wahrscheinlichkeit von zwei Dritteln hinter Tür 2. Also sollte man wechseln!

In der Ziegenproblemforschung ging es allerdings nie um die Lösung an sich, sondern stets um die Frage: Wie kann man die Sache so formulieren, dass sie ihre Paradoxie verliert und jedem die Lösung einleuchtet? Der Mathematiker Sascha Gnedin von der Universität Utrecht unternimmt nun einen neuen Versuch, der in der Zeitschrift Mathematical Intelligencer zu lesen sein wird

Der Meister der unerhörten Formen

Die Zeit

Ihn kannten wenige, sein Apfelmännchen machte Karriere: Benoît Mandelbrot schenkte der Mathematik eine neue Ästhetik – seine Spuren bleiben unauslöschlich.

„Bodenlose Wunder entspringen aus einfachen Regeln, die ohne Ende wiederholt werden.“ Das waren die letzten Worte, die Benoît Mandelbrot bei seinem letzten öffentlichen Vortrag sprach. Das war im Februar 2010 auf einer Konferenz in Kalifornien.

„Entschuldigen Sie, dass ich im Sitzen rede – ich bin sehr alt“, hatte er am Anfang seines Vortrags gescherzt.

Sein Körper war wohl schon vom Bauchspeicheldrüsenkrebs geschwächt, am vergangenen Donnerstag ist der 85-Jährige daran gestorben

Das Angstfach

Die Zeit

Ein nationales Mathe-Institut gegen den Föderalismus-Hickhack

Über mangelnden Respekt kann sich die Mathematik eigentlich nicht beklagen. Sie gilt als wichtig, wenngleich schwierig. Und dass TV-Prominente dumm, eitel und stolz mit ihren schlechten Mathenoten kokettieren, kommt zum Glück auch immer seltener vor. Just die Mathematikleistungen in der Schule sind – so wissen Bildungsforscher – der beste Indikator für späteren Erfolg im Beruf.

Gleichzeitig ist Mathematik ein Angstfach. Die Mehrheit empfindet hohe Ehrfurcht vor ihr – mit Betonung auf „Furcht“. Schlimmer noch, die meisten nehmen nicht viel aus der Schulmathematik mit ins spätere Leben