Mathematik & Physik

Vor 100 Jahren revolutionierten Physiker wie Heisenberg, Schrödinger und Born mit der Begründung der Quantenmechanik unser Verständnis von Physik. Denn obwohl die Quantenwelt oft unserer Alltagsintuition widerspricht, ist sie relevant für die Beschreibung der Realität. Beginnend bei Heisenbergs Unschärferelation zeigen Sara Ditsch und Elia Mazzuchelli vom Max-Planck-Institut für Physik die Entwicklung der Quantenmechanik im letzten Jahrhundert – bis hin zu ihrer heutigen Rolle in der Quantenfeldtheorie, welche die fundamentalen Bausteine unseres Universum beschreibt. Bei "Café &amp; Kosmos" geben Wissenschaftler*innen Einblick in ihre Forschung und diskutieren im Anschluss mit dem Publikum. Im "Pinsa im Einstein 28" können Sie Getränke und kleine Speisen bestellen. Weitere Infos finden Sie unter <a href="www.cafeundkosmos.de">Café &amp; Kosmos</a>.

Die Unmöglichkeit, ein quantenphysikalisches Messergebnis exakt vorherzusagen, wird in der Regel als Beleg dafür angeführt, dass der Zufall fest in der Natur verankert ist. Daraus wurden auch weitreichende philosophische Folgerungen abgeleitet, von einer „Offenheit“ der kosmischen Entwicklung bis hin zur menschlichen Willensfreiheit. Bis heute ist die Diskussion um „verborgene Parameter“, die die Zukunft des Universums vielleicht doch von Anfang an eindeutig festlegten, nicht verstummt.. Der Vortrag stellt die unterschiedlichen Auffassungen vor.

Vier Kräfte beherrschen unser Universum: Die starke Wechselwirkung hält den Atomkern zusammen, die schwache spielt bei radioaktivem Zerfall eine Rolle - und die elektromagnetische kennen wir in Form von Elektrizität und Magnetismus. Für diese drei Kräfte gibt es quantenmechanische Beschreibungen, die theoretisch und experimentell kaum Fragen offen lassen. Problematisch ist die vierte Kraft: Die Gravitation will einfach nicht ins Standardmodell der Physik passen. Was sind die Probleme? Welche Ansätze gibt es, auch die Gravitation in die Theorie einzubinden?

Phänomene wie das geheimnisvolle Doppelspalt-Experiment geben Einblick in die verrückte Welt der kleinsten Teilchen. Bizarre Quanteneffekte wie Überlagerung, Verschränkung oder Quanteninterferenzen widersprechen unserem Weltbild - und ermöglichen dennoch völlig neue Anwendungen: eine Revolution an der Grenze des Vorstellbaren. Quantencomputer nutzen diese Effekte und machen das Unmögliche möglich. Sie können komplexe Probleme lösen, an denen klassische Computer scheitern, und weisen in eine Zukunft, in der Computer völlig neu gedacht werden.

Phänomene wie das geheimnisvolle Doppelspalt-Experiment geben Einblick in die verrückte Welt der kleinsten Teilchen. Bizarre Quanteneffekte wie Überlagerung, Verschränkung oder Quanteninterferenzen widersprechen unserem Weltbild - und ermöglichen dennoch völlig neue Anwendungen: eine Revolution an der Grenze des Vorstellbaren. Quantencomputer nutzen diese Effekte und machen das Unmögliche möglich. Sie können komplexe Probleme lösen, an denen klassische Computer scheitern, und weisen in eine Zukunft, in der Computer völlig neu gedacht werden.

Einfache geometrische Formen lassen sich mithilfe exakter Gesetzmäßigkeiten verändern und vervielfältigen. Durch Variation von Größe, Anzahl oder Form entstehen komplexe Strukturen, die auch die Unendlichkeit berühren oder sogar überschreiten. Was sich wie eine geometrische Spielerei anhört, findet viele Entsprechungen in der Natur - vor allem im Reich des Lebendigen, wo Zellen wachsen, sich teilen und vervielfältigen: z.B. das Öffnen einer Knospe, das Wachsen eines Farns oder der Formenschatz von Fischen, Knochen, Zapfen oder Blüten. Vorkenntnisse sind nicht erforderlich.

Wo und wie wir auf der Erde leben, hängt sehr vom Klima ab. Dr. Theo Glauch - Atmosphärenphysiker beim Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt - vermittelt an drei Abenden die Prozesse, die unser Klimasystem prägen. Dafür erklärt er anschaulich Prinzipien aus Thermodynamik, Strömungsmechanik oder Strahlungslehre. Wie wechselwirken Atmosphäre, Wasser- und Landoberfläche und Biosphäre? Wie hat sich das Klima im Lauf der Erdgeschichte geändert? Welche Rolle spielen Sonnenzyklen und welchen Einfluss hat der Mensch? Vorkenntnisse sind nicht erforderlich.

Manchmal ist die Realität spannender als ein Krimi. In ihrem prämierten Sachbuch beschreibt die Wissenschaftsjournalistin Dr. Astrid Viciano, wie sich deutsche und französische Physiker im besetzten Paris dem Druck der Wehrmacht widersetzten und verhinderten, dass Forschungsergebnisse und Materialien zum Bau der Atombombe in die Hände der Nazis gelangten. Die Autorin wirft Schlaglichter auf die Geschichte und erklärt die Zusammenhänge: ein Plädoyer für unabhängige Wissenschaft, politische Haltung und Mut zum Widerstand – heute aktueller denn je.

Chemie assoziieren wir oft mit "giftig" oder "künstlich" – dabei ist Chemie Teil unseres Alltags. Ob kochen, backen, putzen, waschen oder färben: Dahinter stecken chemische Prozesse. Vom Joghurtbecher bis zum Spülmittel, von der Batterie bis zur Sportkleidung: Produkte der chemischen Industrie erleichtern unser Leben, aber sie belasten auch die Umwelt. Der Chemiker Dr. Michael Altmayer veranschaulicht die Welt der chemischen Prozesse und Stoffe, die unseren Alltag prägen, zeigt aber auch die Folgen für die Umwelt und was wir dagegen tun können.

Sie finden Quantenphysik spannend, finden aber keinen konkreten Zugang? Im PhotonLab können Sie nach einer kurzen Einführung selbst experimentieren und Phänomene der Quantenphysik anschaulich nachvollziehen. Falls Sie mal ein einzelnes Lichtteilchen "sehen" möchten: Ein Demonstrationsexperiment zeigt, wie echte Einzelphotonen erzeugt werden. Natürlich beschäftigen wir uns auch mit Quantencomputern: Welche Phänomene der Quantenphysik stecken dahinter, was passiert in einem Quantencomputer - und wie nutzen neue Technologien diese Phänomene?

Seit Jahrhunderten versuchen Menschen, die Natur mit Modellen zu beschreiben, um daraus Prognosen für die Zukunft abzuleiten. Der Siegeszug der Computer eröffnete dafür ganz neue Möglichkeiten auf Basis mathematischer Modelle. Ob Wirtschaftswachstum, Bevölkerungsentwicklung oder Epidemien: Alles wird prognostiziert. Doch trotz immer komplizierterer Algorithmen und steigender Rechenkapazität: Modelle haben ihre Grenzen. Wie verlässlich sind Prognosen tatsächlich und von welchen Voraussetzungen hängt das ab? Vorkenntnisse sind nicht erforderlich.

"Leben ist das, was passiert, während wir andere Pläne machen" - denn die Zukunft ist geprägt von Zufällen und nicht vorhersagbar. Um die Unsicherheiten zu verringern, behelfen wir uns mit Wahrscheinlichkeiten. Doch hier fängt das Dilemma an: Relevante Wahrscheinlichkeiten sind schwer zu bestimmen - in vielen Fällen vielleicht sogar grundsätzlich gar nicht. Wie können wir vor diesem Hintergrund zukünftige Entwicklungen prognostizieren und Entscheidungen für die Zukunft treffen? Vorkenntnisse sind nicht erforderlich.

In diesem Kurs wiederholen Sie die studienrelevanten Grundlagen des Mathematik-Schulstoffes bis zur Sekundarstufe 1 (10. Klasse). Mithilfe von vielen Beispielaufgaben üben Sie den Umgang mit Zahlen, grundlegende Rechenvorgänge, Gleichungen und Funktionen sowie Prozentrechnung. Stoffumfang, Inhalt und Tempo werden an Ihre Bedürfnisse angepasst. Der Kurs richtet sich vorwiegend an Personen, die kein Abitur haben oder deren Schulzeit schon länger zurückliegt.

Dieser Kurs richtet sich an Studienanfänger*innen aller technischen, wirtschafts- und sozialwissenschaftlichen Fächer aller Hochschulen und Universitäten, die in ihrem Grundstudium Mathematik benötigen. Hier können Sie Lücken im Schulwissen schließen oder Kenntnisse wieder auffrischen, um den Studienstart zu erleichtern: Sie wiederholen den relevanten Mathematikstoff der gymnasialen Oberstufe, ohne Themen aus dem Grundstudium vorzugreifen. Der Dozent ist als erfahrener Professor an der Hochschule München tätig. Die Kleingruppenübungen werden von lehrerfahrenen Studierenden höherer Semester abgehalten, die Ihnen wertvolle Tipps zum Studium geben können. Der Kurs findet hybrid statt - bitte entscheiden Sie sich bei der Buchung zwischen einer Online- und Präsenzteilnahme.

Wenn Sie die Grundlagen der Mathematik 1 (Schulstoff bis 10. Klasse) präsent haben, sind Sie hier richtig: Sie wiederholen die studienrelevanten Grundlagen der höheren Schulmathematik aus der Sekundarstufe 2, z. B. Potenz-, Exponential- und Logarithmusfunktionen, Trigonometrische Funktionen, Differential- und Integralrechnung, Kurvendiskussion, analytische Geometrie mit Vektorrechnung, Geraden, Ebenen und Körper im Raum. Stoffumfang, Inhalt und Tempo werden an Ihre Bedürfnisse angepasst.