Lehrende/r: Univ.-Prof. Dr. Thomas Speck; Univ.-Prof. Dr. Peter Spichtinger
Veranstaltungsart: Vorlesung/Übung
Anzeige im Stundenplan: 08.128.724
Semesterwochenstunden: 4
Credits: 6,0
Unterrichtssprache: Englisch
Min. | Max. Teilnehmerzahl: - | -
Voraussetzungen / Organisatorisches: Voraussetzungen: Klassische Mechanik Statistische Physik (sehr hilfreich, die wichtigsten Grundlagen werden im Kurs vermittelt) Hydrodynamik und Thermodynamik (die wichtigsten Grundlagen werden im Kurs vermittelt)
Inhalt: Der Nobelpreis in Physik im Jahr 2021 wurde für theoretischen Arbeiten zum Verständnis und der Modellierung von komplexen Systemen vergeben. Komplexe Systeme treten in vielen verschiedenen Bereichen der Naturwissenschaften auf. Wichtige Beispiele sind das Klimasystem und mikroskopische Systeme in Unordnung, wie z.B. Spingläser. Obwohl die Skalen dieser Systeme sehr verschieden sind, verhalten sie sich sehr ähnlich und können mit denselben Methoden untersucht werden. Komplexe Multiskalensysteme enthalten typischerweise sehr viele Freiheitsgrade, was die Analyse mit üblichen deterministischen Ansätzen sehr schwierig bzw. unmöglich macht. Die Systeme scheinen dabei mit zufälligem Rauschen überlagert. Dieser Effekt ist dabei durch die Interaktion von sehr vielen Prozessen bedingt, d.h. das Rauschen wird durch die große Anzahl von (nicht beobachteten) Freiheitsgraden bestimmt. Die damit einhergehende Komplexität und auch Stochastizität deutet darauf hin, dass man für die Darstellung dieser komplexen System stochastische Modelle verwenden kann. In dieser Vorlesung werden wir die Physik hinter den Nobelpreisbeiträgen (stochastische Klimamodelle und Ordnung aus Unordnung in Nichtgleichgewichtssystemen) genauer betrachten. Dazu werden zunächst die Methoden eingeführt, d.h. stochastische Dynamik und stochastische Differentialgleichungen (gewöhnliche und partielle Differentialgleichungen). Danach werden die beiden unterschiedlichen Anteile des Nobelpreises erläutert, d.h. die Themen „Ordnung aus Unordnung“ und „stochastische Klimamodelle“. Jeder dieser vier Blocks wird durch ein praktisches Tutorial abgeschlossen.
