Ken Keeler ist Mathematiker — und er schreibt Drehbücher, in denen er zeitweise auch ein bisschen Mathematik unterbringt. Für die Sci-Fi-Zeichentrickserie „Futurama“ hat er sich ein mathematisches Problem ausgedacht, ohne zu wissen, ob es dafür eine Lösung gibt. Das hat ihn angespornt, eine zu finden.
Die Science-Fiction-Serie „Futurama“ spielt rund 1000 Jahre in der Zukunft in einer futuristischen Version von New York. Schöpfer der Serie ist Matt Groening, der auch „Die Simpsons“ erfunden hat. Beide Serien sind bekannt für ihren schrägen Humor — und für ihre wissenschaftlichen Anspielungen. Das ist kein Zufall: Im Autorenteam von „Futurama“ sind und waren seit Erstausstrahlung der Serie 1999 drei Personen mit Doktortitel und sieben Personen mit Master-Abschluss. Einer von ihnen ist der Mathematiker Ken Keeler, der in Harvard in Mathematik promoviert hat und deshalb besonders gerne mathematische Easter Eggs in seinen Folgen versteckt. So auch in der Episode „Im Körper des Freundes“ („The Prisoner of Benda“).
In der besagten Folge erfinden er fast 180-jährige Professor Farnsworth und die Ingenieurin Amy den „Mindswitcher“ — eine Maschine, die es ihnen ermöglicht, ihre Körper miteinander zu tauschen. So landet Farnsworths Geist auf Knopfdruck in Amys jungem Körper ist und Amys Geist im alten Körper von Farnsworth. Es beginnt als lustiges Abenteuer, doch nach einer Zeit wollen die beiden in ihre eigenen Körper zurück. Da taucht allerdings ein Problem auf…
Zwei Körper können den Mindswitcher immer nur einmal benutzen. Man kann also den Geist tauschen, aber man kann nicht zurücktauschen.
Demian Nahuel Goos, Mathematiker
Trotz des Rücktauschproblems wollen sämtliche „Futurama“-Charaktere ihre Körper wechseln — und das führt zu einem ziemlichen Chaos. Bald stellt sich nicht nur Professor Farnsworth die Frage, ob es eine Möglichkeit gibt, das Kuddelmuddel wieder rückgängig zu machen, sondern auch Autor Ken Keeler. Gibt es eine mathematische Lösung für das Problem, das er sich für diese „Futurama“-Folge ausgedacht hat? Seine Antwort: Ja, aber nur mithilfe zusätzlicher Körper, sogenannter Proxys. Damit legt Keeler er den Grundstein für das, was heute als Futurama-Theorem bekannt ist — eine echte mathematische Entdeckung, die 2014 sogar in der Fachzeitschrift „The American Mathematical Monthly“ veröffentlicht wird.
Das Futurama-Theorem besagt, dass sich jede noch so komplizierte Körpertausch-Situation wieder entwirren lässt — und zwar immer mit genau zwei zusätzlichen Personen. So entsteht eine Art „Körpertausch über Bande“ und man umgeht das Problem, dass zwei Personen immer nur einmal miteinander ihre Körper tauschen können.
Die beiden Proxys haben ja erstmal nur mit uns beiden getauscht, bis bei uns alles richtig war. Und dann erst ganz am Schluss tauschen sie einmal untereinander. Und theoretisch können die noch viel mehr aufräumen als nur zwei Leute.
Manon Bischoff, Mathe-Redakteurin bei Spektrum der Wissenschaft
In der Folge „Im Körper des Freundes“ lösen die Basketballspieler Sweet Clyde und Bubblegum Tate das Problem — die sind praktischerweise nämlich auch Mathematiker und dienen als die notwendigen Proxys.
Was erhoffen sich Professor Farnsworth und Amy eigentlich davon, ihre Körper zu tauschen? Was begeistert Demian so an „Futurama“? Und was ist Manons liebstes Easter Egg in der Serie? Darüber sprechen detektor.fm-Moderatorin Karolin Breitschädel, Spektrum der Wissenschaft-Redakteurin Manon Bischoff und Mathematiker Demian Nahuel Goos in dieser Folge von „Geschichten aus der Mathematik“.
„Geschichten aus der Mathematik“ ist ein detektor.fm-Podcast in Kooperation mit Spektrum der Wissenschaft. Die Idee für diesen Podcast hat Demian Nahuel Goos am MIP.labor entwickelt, der Ideenwerkstatt für Wissenschaftsjournalismus zu Mathematik, Informatik und Physik an der Freien Universität Berlin, ermöglicht durch die Klaus Tschira Stiftung.