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10. Jun. 16

Lag mit seiner Vorhersage ziemlich richtig: 2014 sagte Metin Tolan mit Hilfe der Physik voraus, dass Deutschland Fussball-Weltmeister wird.

Der Zufall Wind

Was Fußball und der Wind gemeinsam haben? Den Zufall, Wahrscheinlichkeitsrechnung und Physik. Ein Gespräch mit Metin Tolan über die Vorhersagbarkeit von Weltmeistern und warum Windkraftanlagen aussehen wie sie aussehen.

Lag mit seiner Vorhersage ziemlich richtig: 2014 sagte Metin Tolan mit Hilfe der Physik voraus, dass Deutschland Fussball-Weltmeister wird.

Von Timour Chafik

Metin Tolan (*1965) ist Professor für Experimentelle Physik an der TU Dortmund. Er erforscht dort das Verhalten von Polymeren, Flüssigkeiten oder Biomaterialien und beschäftigt sich nebenbei mit der humoristisch-physikalischen Betrachtung von Fußball, Film und Fernsehen. In seinem Buch „Manchmal gewinnt der Bessere: Die Physik des Fußballspiels“ präsentiert der bekennende VfB-Stuttgart-Fan unter anderem eine Formel, die den nächsten Fußballweltmeister vorhersagt.

Sein erstes Buch „Geschüttelt, nicht gerührt“ über die Physik in James-Bond-Filmen wurde zum Überraschungsbestseller, in „Titanic: Mit Physik in den Untergang“ erklärt er, was das berühmteste Passagierschiff der Welt mit einer Ente gemeinsam hat – und warum es einfach sinken musste. Jetzt erscheint „Die Star Trek Physik“ und wird als „unentbehrliches Handbuch für jeden Star-Trek-Fan“ beworben.

Herr Tolan, schon einige Monate vor der WM 2014 haben Sie berechnet, mit welcher Wahrscheinlichkeit welche Mannschaft Weltmeister wird – und Recht behalten.
Das hat mich auch ein wenig überrascht, wobei die deutsche Mannschaft ja schon als Favorit nach Brasilien gefahren ist. Was ich im Vorfeld gemacht habe, war relativ simpel: Ich habe die durchschnittliche Zahl der Tore je Mannschaft in der Qualifikation als Berechnungsgrundlage herangezogen.

Natürlich ist ein Fußballspiel eigentlich unvorhersagbar, wenn man sich aber die Ergebnisse hunderttausender Spiele anschaut, dann ist die Verteilung der Tore bei den einzelnen Spielen nicht mehr ganz so zufällig, wie man zunächst denkt. Sie folgt einer mathematischen Kurve, der sogenannten Poisson-Verteilung, damit lässt sich ein ganzes Turnier am Rechner auswürfeln. Das ist keine große Raketenwissenschaft, jedes Wettbüro arbeitet im Grunde nach diesem Prinzip.

Also dann: Wird Deutschland auch Europameister?
Deutschland wird mit 14,27-prozentiger Wahrscheinlichkeit Europameister. Ein Wert, der höher ist als bei jedem anderen Team. Das habe ich unter der Bedingung berechnet, dass alle Mannschaften so spielen, wie sie bisher bei Europameisterschaften gespielt haben. 14,27 – das hört sich erstmal nicht besonders hoch an, ist aber immerhin 3,5-mal höher als der Wert für ein Durchschnittsteam. Das hätte nämlich nur eine Wahrscheinlichkeit von 4,2 Prozent auf den Titel.

Sie werden gerne auch als „Physiker und Humorist“ bezeichnet – so urkomisch klingt das aber gar nicht.
Der Stempel „Humorist“ kommt wohl auch eher daher, weil ich bei meinen Vorträgen zum Beispiel über Fußball auch die unfreiwillig komischen Seiten des Sports zeige. Die Physik an sich hat keine komischen Seiten, die hat nur nüchterne Fakten abzuliefern. Sie liefert den Rahmen um kuriose Ergebnisse zu erklären. Beim Fußball ist es zum Beispiel wichtig, dass möglichst wenig Tore fallen. Jeder normale Fan will natürlich viele Tore sehen, er hungert danach. Aber für den Sport an sich ist weniger mehr.

In seinem Buch „Manchmal gewinnt der Bessere” betrachtet Metin Tolan Fussball aus physikalischer Sicht. Für Fussball wie Windkraft gilt: Beide haben noch Entwicklungsmöglichkeiten.

Warum?
Weil sich dadurch die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass auch ein eigentlich unterlegenes Team mal gewinnt, dass im Pokal ein Viertligist einen Erstligisten schlägt. Der Zufall sorgt dafür, dass das Spiel unterhaltsam bleibt.

Und der Wind!
Ja, auch wenn er sich physikalisch berechnen lässt: Bananenflanke plus Wind, das führt manchmal zu extrem kuriosen Situationen. Durch den Wind kann beispielsweise ein Ball in der Luft „stehen bleiben“ und senkrecht nach unten fallen – als die Stadien noch offener waren und der Wind eine größere Rolle gespielt hat, hat es das in der Bundesliga alles schon gegeben. Auch der Wind ist beim Fußball eben ein Zufallselement.

Gut für den Sport, für eine Branche wie die Windindustrie allerdings eine Herausforderung.
Der Wind weht oder er weht nicht, aber mit so einer Aussage kann weder ein Fußballer noch die Windenergiebranche arbeiten. Weil der Wind also in gewisser Weise eine Zufallserscheinung ist, behelfen sich beide mit Mittelwerten. Die Einzelschwankungen um diese Mittelwerte müssen dann abgepuffert werden.

Möglicherweise auch über ein neu gedachtes Anlagendesign?
Mir scheint es, dass die gegenwärtigen Anlagen ein guter Weg zwischen Haltbarkeit und Effizienz sind: nicht zu groß, effizient, gut beherrschbar. Allerdings würde ein Physiker nie behaupten, eine Konstruktion sei zu 100 Prozent ausgereift – das Ende der Fahnenstange ist nie erreicht! Dennoch: Würden Sie mir heute die Aufgabe stellen, eine Anlage zu konstruieren, die den Wind effizient nutzt, dann würde ich wohl eine Windkraftanlage entwerfen, die der Form und Funktion einer aktuellen ziemlich genau entspricht.

Dabei sind Sie doch jemand, der den Alltag immer wieder aufs Neue denkt.
Da haben Sie recht und vieles lässt sich auch immer wieder aus einer ganz anderen Sicht durchdenken. Nur funktionieren Windmühlen nicht ohne Grund seit Jahrhunderten nach dem Prinzip der Nutzung der mechanischen Energie des Windes. Trotzdem gibt es natürlich Optimierungsmöglichkeiten, zum Beispiel raue Oberflächen, die geringere Strömungswiderstände aufweisen als glatte.

Bei Fußbällen wie bei Rotorblättern einer Windkraftanlage ist da sicher noch nicht das letzte Wort gesprochen. Ich kann meine Physikerrolle aber auch verlassen und eine Folge „Raumschiff Enterprise“ oder einen „James Bond“ so genießen, wie jeder andere auch. Ich habe halt noch den Zusatzgenuss des Lebens, dass ich immer hinterfragen kann: „Kann das denn wirklich funktionieren, was wir da sehen?“

Ricarda Schuller
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