Das Video »The Surprising Secret of Synchronization« erklärt ein interessantes Phänomen: Wenn Systeme in irgendeiner Form gekoppelt sind, gleichen sie mit der Zeit ihre Eigenschwingung auf die des Gesamtsystems ab und synchronisieren sich so.

Gut verständlich wird dies am Beispiel zweier Pendeluhren, die gemeinsam an einem Stab hängen, der die Schwingungen zwischen beiden überträgt. Alle Amplituden, die nicht im Takt der einen Uhr erfolgen, führen zu einer minimalen Korrekturbewegung, die die Uhr in den Takt des Gesamtsystems zwingt. Nach hinreichend langer Zeit haben sich beide Uhren aufeinander eingeschwungen.

Dieses Phänomen betrifft aber nicht nur die Kopplung durch feste Körper, sondern gelingt auch mithilfe der Gravitationskraft. Auf diese Weise zwingt ein Planet seine Monde zu einer gebundenen Rotation, d. h. die eine Hälfte des Mondes ist immer dem Planeten zugewandt, die andere abgewandt. So ist es bei der Erde und auch Jupiter mit seinen inneren drei Monden. Bei den Monden, die zu weit entfernt sind, reicht die Kopplung nicht aus, um die Synchronisation herbeizuführen.

Trifft dieses Verhalten noch mit Interferenz zusammen, kommt es zu einer selbstverstärkenden Rückkopplung, wie es am Beispiel der Millennium-Bridge in London passiert ist: Die Brücke hatte eine horizontale Eigenfrequenz von 1 Hz, was gut der Schrittfrequenz von Menschen entspricht. Wenn genug Menschen (die kritische Zahl liegt bei etwa 160; bei 156 sieht man keine Auswirkung, bei 166 heftige Schwingen) durch das Auftreten mit dem linken Fuß die Brücke im selben Moment nach links bewegen, bewegt sich der Boden (minimal) unter den Füßen für alle und sie versuchen dies auszugleichen bzw. sich dem anzupassen. Genau diese Rückkopplung führt zur Synchronisation und einer Verstärkung des Phänomens. Behoben wurde das Problem durch eine entsprechende Dämpfung der horizontalen Schwingung.

Ein weiteres Beispiel ist das Klatschen einer Menschenmenge, bei dem es immer wieder zu spontanen Synchronisationen und klatschen im Gleichtakte kommt, ohne dass es einen externen Anreiz gab. Ähnliches gibt es auch bei Glühwürmchen, die sich »nur« mit ihrem Nachbarn einschwingen, aber dadurch das Gesamtsystem synchronisieren und als Ganzes im Gleichtakt blinken. Dazu gibt es eine schöne Simulation der Glühwürmchen mit zellulären Automaten und ein Video, dass dies erklärt.

Weiteres

Die Belousov-Zhabotinsky-Reaktion ist eine pulsierende chemische Reaktion.