Lavalampen und die Zufälligkeit von Zahlen

Autor: ©Science Pool, Jan und Carola
Oktober 2020

Beim Unboxing Science-Experiment „Lavalampe“ geht es um Chemie. Wir erzeugen „Bubbles“, also Blasen, mit 3 Materialien und deren chemischer Reaktion. Die Lavalampen, die man kaufen kann allerdings, arbeiten mit einer physikalischen Größe, nämlich der Wärme. Aber ganz egal wie sie zustande kommen, die wunderschön blubbernden Bubbles ziehen uns in ihren Bann – wir könnten ihnen ewig beim Rumblubbern zusehen!

Lava-Bubbles sind chaotisch

Wusstest du aber, dass es nicht möglich ist vorherzusehen, wo eine Blase aufsteigt und wie groß sie ist? Diese Eigenschaft nennt man „chaotisch“. Das heißt im Grunde, dass die Blasen ungeordnet aufsteigen: sie entstehen zufällig und steigen zufällig dort auf, wo sie es eben tun.

Die Ordnung hinter unserem Chaos

Vielleicht haben deine Eltern dir schon einmal gesagt, dass dein Zimmer furchtbar unordentlich ist oder besonders chaotisch. Allerdings haben sie dabei nicht wirklich ganz Recht, natürlich „nur“ wissenschaftlich gesehen! Denn eigentlich liegen deine Sachen sicher immer an den gleichen Stellen! Kleidungsstücke vor dem Bett, Papierschnipsel oder Arbeitsmaterialien auf oder neben dem Tisch, die Spielsachen genau dort am Boden, wo du am liebsten spielst! Eigentlich können deine Eltern ganz gut „vorhersehen“, wo du deine Sachen liegen läßt.

Warum zufällige Zahlen so wertvoll sind

Und auch ganz genau so geht es uns Menschen mit Zahlen. Eigentlich können wir nicht zufällig Zahlen „erfinden“ bzw. nennen. Irgendwann – und das meist relativ schnell – kommt in Zahlenreihen, die wir uns ausdenken, unser Geburtsdatum vor, die Zahl, die wir besonders gerne mögen oder die Zahl von der wir denken, dass andere denken, dass wir sie niemals denken würden … Und dabei macht jeder Mensch ein Muster, das andere, die ihn mehr oder auch weniger gut kennen, entdecken können. Auch bei Passwörtern, die wir im Internet verwenden, ist das so, oder bei Zahlenkombinationen von Schlössern. Die Zahlen, die wir uns dabei ausdenken, sind meist ganz schnell herauszufinden.

Allerdings ist es für das Internet – oder zum Beispiel für WissenschafterInnen in vielen Forschungsbereichen – total wichtig, dass wir uns Zahlenkombinationen – also Codes – ausdenken, die niemand so schnell herausfinden kann. Denn sonst könnte man ja ganz leicht Passwörter oder Codes erraten und alles ansehen, auch die Inhalte wie zum Beispiel E-Mails von anderen Menschen, die nicht für uns gedacht sind. Genau dafür brauchen wir wirklich zufällige Zahlen.

Verschlüsselung mit Lavalampen

Der Computerhersteller Silicon Graphics hat dafür „Lavarand“, einen Zufallszahlengenerator, entwickelt. Für Lavarand werden zuerst Lavalampen fotografiert. Dieses Bild der zufälligen Bubbles wird zunächst komprimiert. Das Komprimieren ist ein Verfahren, bei dem die Daten verringert werden, indem die Bild-Information in verkürzter Form dargestellt wird. Und aus einer Vielzahl von solchen komprimierten Bildern, die die zufälligen Bubbles zeigen, werden dann die unvorhersehbaren Zahlenkombinationen entwickelt. Ungefähr 10 % des weltweiten Internets ist auf diese Art verschlüsselt.

Übrigens, bei unserem Unboxing Science Experiment „Skytale“ zeigen wir dir eine sehr alte Technik der Geheim-Codierung, die schon im antiken Griechenland verwendet wurde!

Bild Lavarand: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lava_lamps_(16136876840).jpg