Immer wieder versuchen sich Fachleute als Nostradamus und beschwören das Ende der Welt herauf. So auch jetzt wieder, könnte man meinen: Die Physiker Alessio Zaccone von der Universität Mailand und sein Kollege Kostya Trachenko von der Queen Mary University of London stellen in einer bei »Chaos, Solitons & Fractals« erschienenen Arbeit ein mathematisches Modell vor, laut dem sich die Weltbevölkerung bis zum Jahr 2064 halbieren könnte. Doch Zaccone betont bei »Phys.org«: »Dies ist keine Prognose, sondern ein mathematisches Szenario, das verdeutlichen soll, wie empfindlich die Populationsdynamik auf abrupte ökologische oder gesellschaftliche Veränderungen reagieren kann.«

Ursprünglich untersuchten die beiden Forscher ungeordnete physikalische Systeme wie amorphe Festkörper oder Gläser. Um diese passend zu beschreiben, nutzten sie »nichtlineare Differenzialgleichungen«, also komplizierte Formeln, die nicht nur von reinen Größen wie der Teilchenzahl und dem Ort abhängen, sondern auch von deren Ableitungen. Solche Gleichungen zu lösen, ist in der Regel sehr kompliziert. Doch auf diese Weise können Zaccone und Trachenko selbst komplexe Dynamiken modellieren: etwa Systeme mit veränderlichen Wachstumsraten, die langsam starten und dann plötzlich »explodieren«.

Von Festkörpern zu Zivilgesellschaften

Die beiden Wissenschaftler erkannten, dass sich so auch die Entwicklung der Weltbevölkerung simulieren lässt. Sie speisten ihr Modell mit den Bevölkerungszahlen der vergangenen 12 000 Jahre. »Wir haben festgestellt, dass das Modell sowohl ›komprimierte exponentielle‹ Wachstumsphasen wie das rasante Wachstum im Industriezeitalter als auch das langsamere ›gestreckte exponentielle‹ Wachstumsregime, das das weltweite Bevölkerungswachstum seit etwa 1970 geprägt hat, erfolgreich nachbildet«, schreibt Zaccone. 

Mit den an die empirischen Daten angepassten Modellparametern wandten sich die zwei Forscher einer spekulativeren Aufgabe zu: die Entwicklung der Weltbevölkerung in die Zukunft zu extrapolieren. In ihrer Simulation schlossen sie auch große Krisen mit ein, die etwa durch den Klimawandel, Pandemien, Kriege oder Ressourcenknappheit entstehen könnten. »Unter der bewusst konservativen Worst-Case-Annahme, dass die nachhaltige Tragfähigkeit der Erde plötzlich auf etwa zwei Milliarden Menschen sinken würde, sagt unser Modell einen raschen Rückgang der Weltbevölkerung vorher, wobei sich die Zahl der Menschen bis etwa zum Jahr 2064 möglicherweise halbieren könnte«, so Zaccone. Das verdeutliche, wie empfindlich die menschliche Population auf große Krisen reagiere. Aktuell sei der Verlauf jedoch relativ stabil und es deute sich kein Kollaps an.

Trachenko und Zaccone sind davon überzeugt, dass sich noch andere Methoden der theoretischen Physik eignen könnten, um Populationsmodelle zu untersuchen. Die mathematischen Strukturen, welche die zeitliche Entwicklung von Atomen in Gläsern modellieren, könnten auch beschreiben, wie menschliche Gesellschaften über Jahrhunderte hinweg wachsen, sich stabilisieren und dann möglicherweise kollabieren.