De spreeuwen verschijnen rond de schemering boven Rome, op weg naar hun slaapplaatsen na een dag eten op het platteland. In koppels van enkele honderden tot enkele duizenden vormen ze bochtige stromen, wervelende cilinders, kegels of linten die zich als gigantische vlaggen over de hemel verspreiden. Terwijl ze samen reden en onderdompelden, herinnerden ze Andrea Cavagna, een natuurkundige aan de Nationale Onderzoeksraad van Italië, aan atomen die op hun plaats vielen in een superfluïde toestand van materie die een Bose-Einstein-condensaat wordt genoemd. Uit nieuwsgierigheid zette Cavagna een camera in om de vluchten op te nemen. Als deeltjesfysicus, zegt hij, "was het verfrissend om met iets te werken dat je daadwerkelijk kunt zien." Maar het bijhouden van duizend vogels bleek veel gecompliceerder dan een miljard miljard atomen.
Cavagna was nauwelijks de eerste wetenschapper die geïntrigeerd raakte door deze acrobatiek - in een zeldzaam geval van technische taal die samenvalt met poëzie als 'murmuraties'. Andere dieren die in groepen reizen - het vissen van vissen, uiteraard - tonen hetzelfde griezelige vermogen om beweeg in schijnbaar samen weg van een roofdier of in de richting van een voedselbron. Een 20e-eeuwse ornitholoog stelde serieus voor dat ze hun bewegingen coördineerden via telepathie. Die mogelijkheid heeft niet veel steun gevonden in de biologie. De andere verklaring is dat een signaal om van richting te veranderen afkomstig is van een of enkele individuen, waarschijnlijk aan de rand (die waarschijnlijk een bedreiging zullen zien), en reist als een golffront over de kudde, als een rimpel die zich over een vijver verspreidt van een gevallen kiezelsteen. Het is gewoon een artefact van menselijke visie dat we het niet in realtime kunnen zien gebeuren. Maar high-speed camera's kunnen het vastleggen en computers kunnen het gedrag modelleren.
Het is de aard van golven dat ze sneller door een medium kunnen reizen dan het medium zelf: het geluid van een fietsbel bereikt je oren met een snelheid die veel hoger is dan de fiets zelf, of dan welke wind dan ook die ooit op aarde is geblazen. Princeton-bioloog Iain Couzin en MIT-oceanograaf Nicholas Makris hebben aangetoond dat in aanwezigheid van een roofdier, of een potentiële voedselbron, of een gelegenheid om te paaien, een golf van beweging vijf tot tien keer sneller een school vissen kruist dan een van hen kan zwemmen - "ongelooflijk goed georkestreerd", zegt Couzin, "als een ballet." De vissen die ze hebben bestudeerd vertonen een drempelrespons en veranderen alleen van koers wanneer een voldoende grote fractie van hun zichtbare buren hebben.
Wat spreeuwen betreft, hebben Cavagna en zijn medewerkers onlangs laten zien dat ze elk de zes of zeven dichtstbijzijnde spreeuwen bijhouden en hun vlucht aanpassen om synchroon te blijven. In een nieuw artikel laten ze zien hoe een signaal afkomstig van een enkel individu een honderd meter brede kudde in een fractie van een seconde kan passeren, met vrijwel geen vervorming of vermindering. De vergelijkingen die dit beschrijven zijn die welke golven besturen - in plaats van, zeg, de diffusie van een gas of vloeistof. In de breedste zin van het woord, spelen dezelfde wetten die fotonen gehoorzamen wanneer een zwerm spreeuwen een slechtvalk ontmoet.
Cavagna is voorlopig agnostisch over de ontwikkeling van zo'n opmerkelijk vermogen, hoewel hij aanneemt dat het doel ervan is zich te verdedigen tegen roofdieren, die liever alleen individuen aanvallen. "Ik wil weten hoe de vogels het doen, " zegt hij, "niet waarom."
Golffenomenen verschijnen in veel biologische systemen. Couzin heeft ze gevonden in de nesten van bepaalde mierensoorten, die een golfachtig patroon van opwinding en rust vertonen. Om de 20 minuten begint een uitbarsting van activiteit nabij het midden van een nest en verspreidt zich naar buiten door fysiek contact tussen individuen. Hij trekt een analogie met hersengolven en speculeert dat beide evolueerden om energie te besparen. Activiteit - of het nu een blad is of een geheugen consolideert - is metabolisch duur en kan niet voor onbepaalde tijd worden volgehouden, dus mieren of neuronen rusten tot ze hun signaal ontvangen. In zijn eindeloze zoektocht naar de meest efficiënte oplossing, ontdekt evolutie steeds weer een fundamentele structuur die overal in het fysieke universum wordt gevonden.
Zoals Makris opmerkt, vertonen mensen soms hetzelfde gedrag. Overweeg 'The Wave' wanneer een kritische massa fans in een stadion staan en hun armen opsteken; de beweging reist door de arena met een snelheid die de Hongaarse fysicus Tamas Vicsek met 40 voet per seconde heeft berekend.
Maar we brengen niet veel van onze tijd door in rijen, en de menselijke samenleving lijkt niet veel op de reguliere reeks van een haringschool. We worden aan alle kanten gebombardeerd door informatie en worden gedreven door motieven die veel complexer zijn dan het ontsnappen aan een tonijn. Als mensen net zo gemakkelijk konden worden geleid als spreeuwen, zou reclame een wetenschap zijn, geen kunst. Golven worden afgebroken en verdwijnen in een lawaaierig of ongeordend medium - dat blijken wij te zijn.
