Douglas R. Hofstadter

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Douglas Hofstadter (2006 in Stanford)

Douglas Richard Hofstadter (* 15. Februar 1945 in New York City) ist ein US-amerikanischer Physiker, Informatiker und Kognitionswissenschaftler.

Leben[Bearbeiten]

Douglas Hofstadter ist der Sohn des Physik-Nobelpreisträgers Robert Hofstadter. Er verbrachte seine Jugend in Genf, studierte bis 1965 an der Stanford University und bis 1972 an der University of Oregon, wo er 1975 in Physik promovierte.

Er hat zwei Kinder. Seine Frau, die er 1985 heiratete, ist im Jahr 1993 verstorben.

Hofstadter-Schmetterling[Bearbeiten]

1976 untersuchte er das energetische Spektrum von Elektronen in zweidimensionalen Gitterstrukturen mit einem äußeren Magnetfeld, das eine selbstähnliche fraktale Struktur ergibt, der Hofstadter Schmetterling (Hofstadter Butterfly).[1] Dies wurde 2013 auch experimentell in Graphen-Supergittern unabhängig von verschiedenen Gruppen (University of Manchester und eine Gruppe um Hochfeldlabor der Universität Florida) beobachtet.[2][3][4][5] Hofstadter beschrieb in seinem Modell Bloch-Elektronen in Magnetfeldern, die die Elektronen auf Bahnen mit der durch das Magnetfeld bestimmten Zyklotron-Frequenzen zwingen. Die Energieniveaus sind quantisiert in Abhängigkeit vom Verhältnis der Zyklotronfrequenz zu den Gitter-Parametern. Um den Effekt beobachten zu können, musste man allerdings entweder sehr hohe Magnetfelder benutzen oder Gitter mit sehr großen Gitterabständen (Supergitter). Das gelang schließlich 2013 mit einer Kombination aus beidem. Die Supergitter wurden mit Graphen auf sehr glatten Bornitrid-Oberflächen erzeugt - beide hatten hexagonale Struktur und deren Zusammenspiel erzeugte eine Art Moiré-Gitter.

Hofstadter-Schmetterling

Schaffen[Bearbeiten]

Hofstadter hatte Gastprofessuren an der Universität Regensburg und dem MIT und ist derzeit Professor für Kognitionswissenschaften an der Indiana University.

Einer großen Öffentlichkeit wurde Hofstadter durch sein populärwissenschaftliches Buch Gödel, Escher, Bach: ein Endloses Geflochtenes Band bekannt, für das er 1980 den Pulitzer-Preis sowie den American Book Award in der Kategorie Science Hardback erhielt. Das Buch nimmt Bezug auf den Mathematiker Kurt Gödel, den Zeichner M. C. Escher und den Komponisten Johann Sebastian Bach.

Darin stellt er unter anderem mehrere mathematische Folgen ganzer Zahlen mit einfachen, rekursiven Bildungsregeln vor, die seither als Hofstadter-Folgen bezeichnet werden. Die Eigenschaften der bekanntesten unter ihnen, der Q-Folge, konnten bis heute nicht in einem strengen mathematischen Sinn bewiesen werden.[6][7][8] Es ist insbesondere unbekannt, ob die Q-Folge an allen Stellen wohldefiniert ist, das heißt, ob sie irgendwo abbricht.[6][9][8] Die Darstellung der Q-Folge in Hofstadters Buch ist die erste bekannte Erwähnung einer Meta-Fibonacci-Folge in der Literatur.[10][9] Ebenfalls aus diesem Werk stammt die seltsame Schleife.

1981 veröffentlichte er gemeinsam mit dem Philosophen Daniel Dennett The Mind’s I. 1985 erschien Metamagical Themas, eine Sammlung von Artikeln, die er in den Jahren zuvor als ständige Rubrik im Scientific American (dt. als Metamagikum in Spektrum der Wissenschaft) veröffentlicht hatte. In dieser Rubrik folgte er Martin Gardner mit dessen Mathematical Games (dt. Mathematische Spielereien) nach; Metamagical Themas ist ein Anagramm von Mathematical Games.

Im Jahr 1995 erschien Fluid Concepts and Creative Analogies: Computer Models of the Fundamental Mechanisms of Thought, das Hofstadter mit Kollegen der Fluid Analogies Research Group (daher das Wort »FARGonauten« im Titel der deutschen Ausgabe) vom Center for Research on Concepts and Cognition der Indiana University verfasste.

In Le Ton beau de Marot: In Praise of the Music of Language aus dem Jahr 1997 diskutiert Hofstadter die Frage der literarischen Übersetzung anhand des Gedichtes À une Damoyselle malade von Clément Marot – verschiedene Übersetzungen des Gedichts durchziehen das Buch – und anhand zahlreicher anderer Werke. Insbesondere spielen die Schönheit der Sprache, das Problem der Übersetzbarkeit des Nichtübersetzbaren und die Frage, wie dicht man am Original bleiben muss, eine große Rolle.

In seinem 2007 veröffentlichten Buch I Am a Strange Loop verbindet Hofstadter seine Gedankenexperimente und intellektuellen Abenteuer mit seiner eigenen Lebensgeschichte.

Themen[Bearbeiten]

Hofstadters Hauptthema ist die Frage nach der Natur der menschlichen Intelligenz, der Erkenntnis und des Selbst. Er nähert sich diesem überwiegend aus der Richtung der Physik, der Informatik, der formalen mathematischen Logik und – in eingeschränktem Maß – der Physiologie. In den 1980er Jahren war er einer der Vertreter jener wissenschaftlichen Richtung, die große Erwartungen an das Fachgebiet der Künstlichen Intelligenz knüpften.

Hofstadter untersucht, wie aus relativ einfachen, »dummen« Bestandteilen – wie den Neuronen des menschlichen Gehirns – intelligente Systeme mit der Fähigkeit zur Selbstreflexion entstehen können. Hierzu prägte er den Begriff Sphexishness, nach einem bestimmten Verhalten einer Art der Grabwespen (lat. Sphex). Dies ist das Leitmotiv in seinem Buch Gödel, Escher, Bach. Er warnt in diesem Zusammenhang vor zu starker Vereinfachung und schierem Reduktionismus und meint, dass die Lösung in der Synthese von Holismus und Reduktionismus liegen müsse.

Zu den Psi-Experimenten von Daryl Bem schreibt Hofstadter, es müsse eine „Ausschaltvorrichtung für Verrücktheit“ geben (so auch der Titel seines Artikels auf nytimes.com: „A Cutoff for Craziness“). Er wendet sich gegen die Veröffentlichung von Artikeln, die unser Verständnis vom Wesen des Universums grundsätzlich verändern würden, in wissenschaftlichen Zeitschriften: „If any of his claims were true, then all of the bases underlying contemporary science would be toppled, and we would have to rethink everything about the nature of the universe. ... [W]e cannot lightly publish articles whose implications would necessarily send all of science as we know it crashing to the ground. Instead, we have to find out how those articles are wrong. Or perhaps we simply have to ignore them, because there are a million crazy ideas.“ [11]

Trivia[Bearbeiten]

Hofstadter hat eine Leidenschaft für Fremdsprachen. Neben seiner Muttersprache Englisch spricht er Französisch und Italienisch fließend und recht gut Deutsch.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Hofstadter Energy levels and wavefunctions of Bloch electrons in rational and irrational magnetic fields, Physical Review B 14, 1976, S. 2239–2249
  2. L. A. Ponomarenko, R. Gorbachev u.a. Cloning of Dirac fermions in graphene superlattices, Nature, Band 497, 2013, 594-597, Abstract
  3. 40-year-old prediction confirmed: First direct proof of Hofstadter butterfly fractal observed in moire superlattices
  4. Dean u.a. Hofstadter's butterfly in moire superlattices: A fractal quantum Hall effect,Arxiv Preprint, Nature, Band 497, 2013, 598-602, Abstract
  5. Hofstadter´s butterfly spotted in Graphen, Physics World 2013
  6. a b  Klaus Pinn: Order and Chaos in Hofstadter's Q(n) Sequence. In: Complexity. 4, 1999, S. 42, arXiv:chao-dyn/9803012v2.
  7.  Klaus Pinn: A Chaotic Cousin of Conway's Recursive Sequence. In: Experimental Mathematics. 9, Nr. 1, 2000, S. 57, arXiv:cond-mat/9808031.
  8. a b  B. Balamohan, A. Kuznetsov, Stephan M. Tanny: On the Behaviour of a Variant of Hofstadter's Q-Sequence. In: Journal of Integer Sequences. 10, Nr. 7, University of Waterloo, Waterloo, Ontario (Kanada) 2007, ISSN 1530-7638, S. 2 (http://www.cs.uwaterloo.ca/journals/JIS/VOL10/Tanny/tanny3.pdf).
  9. a b  Nathanial D. Emerson: A Family of Meta-Fibonacci Sequences Defined by Variable-Order Recursions. In: Journal of Integer Sequences. 9, Nr. 1, University of Waterloo, Waterloo, Ontario (Kanada) 17. März 2006, ISSN 1530-7638, S. 7 (http://www.cs.uwaterloo.ca/journals/JIS/VOL9/Emerson/emerson6.pdf).
  10.  Nathanial D. Emerson: A Family of Meta-Fibonacci Sequences Defined by Variable-Order Recursions. In: Journal of Integer Sequences. 9, Nr. 1, University of Waterloo, Waterloo, Ontario (Kanada) 17. März 2006, ISSN 1530-7638, S. 1 (http://www.cs.uwaterloo.ca/journals/JIS/VOL9/Emerson/emerson6.pdf).
  11. Douglas Hofstadter: A Cutoff for Craziness. In: NYTimes.com. The New York Times Company, 7. Januar 2011, abgerufen am 12. Mai 2013 (englisch).

Werke (Auswahl)[Bearbeiten]

  •  Vom Zauber des Zauberwürfels. Mathematische Spielereien. In: Spektrum der Wissenschaft. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg Mai 1981, ISSN 0170-2971, S. 16 ff (Enthält u. a. eine Anleitung zur fachgerechten Würfeldemontage, Lösungsstrategie, grafische Muster und Variationen. Englisches Original: Scientific American, 1981).
  •  Gödel, Escher, Bach: ein Endloses Geflochtenes Band. Klett-Cotta, Stuttgart 1985 (Originaltitel: Gödel, Escher, Bach: an Eternal Golden Braid), ISBN 3-608-94338-2 (Original: 1979).
  •  Einsicht ins Ich. Fantasien und Reflexionen über Selbst und Seele. Klett-Cotta, Stuttgart 1986 (Originaltitel: The Mind's I), ISBN 3-608-93038-8 (Original: 1981).
  •  Metamagicum. Fragen nach der Essenz von Geist und Struktur. Klett-Cotta, Stuttgart 1988 (Originaltitel: Metamagical Themas), ISBN 3-608-95774-X (Original: 1985).
  •  Douglas R. Hofstadter, The Fluid Analogies Research Group (David Chalmers, Daniel Defays, Robert French, Gary McGraw, Melanie Mitchell): Die FARGonauten. Über Analogie und Kreativität. Klett-Cotta, Stuttgart 1996 (Originaltitel: Fluid Concepts and Creative Analogies: Computer Models of the Fundamental Mechanisms of Thought, übersetzt von Ulrich Enderwitz), ISBN 3-608-91758-6 (Original: 1995).
  •  Le Ton beau de Marot: In Praise of the Music of Language. 1997.
  •  Ich bin eine seltsame Schleife. Klett-Cotta, Stuttgart 2008 (Originaltitel: I Am a Strange Loop, übersetzt von Susanne Held), ISBN 978-3-608-94444-0 (Original: 2007).
  •  Die Analogie: Das Herz des Denkens. Klett-Cotta, Stuttgart 2014 (Originaltitel: Surfaces and Essences: Analogy as the Fuel and Fire of Thinking, übersetzt von Susanne Held), ISBN 978-3-608-94619-2 (Original: April 2013 - zuerst veröffentlicht im Februar 2013 unter dem Originaltitel L’Analogie. Cœur de la pensée).

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Douglas Hofstadter – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien