Kurs 5.2
Die Chaostheorie und das Eichhörnchenproblem
Wie die Mathematik im Alltag ihre Spuren hinterlässt
Zur Akademie Roßleben 2023-5
27.07.
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12.08.2023
Was haben die Populationen von Eichhörnchen mit Blumenkohl, komplexen Zahlen und Fraktalen zu tun? Wodurch entstehen wiederkehrende Muster in der Natur? Was ist Selbstähnlichkeit, und wie kann das Internet optimiert werden? Und wie hängt das alles mit dem Wetter zusammen? Was zunächst wie eine Ansammlung zusammenhangsloser Konzepte klingt, basiert tatsächlich auf einem gemeinsamen mathematischen Prinzip, der Chaostheorie, die ihre Spuren überall in unserem Alltag hinterlässt und der die Teilnehmenden in diesem Kurs mit verschiedenen Methoden auf die Schliche kommen.
In der ersten Woche erarbeiten sich die Teilnehmenden ein Konzept des „Chaos“ und die zugrundeliegende Theorie, während sie in der zweiten Woche mit numerischen und praktischen Experimenten das Verständnis verbildlichen und einen Einblick in die Vielfalt chaotischer Phänomene des Alltags erhalten. Dazu debattieren Teilnehmende unter anderem wissenschaftliche Publikationen und erstellen selbst Simulationen, z.B. von Populationsentwicklungen bei Eichhörnchen und anderen simplen chaotischen Systemen. Praktische Experimente wie das Doppelpendel veranschaulichen dabei, wie selbst die einfachsten Systeme chaotischer Natur sein können und woran Chaos zu erkennen ist. Dafür sind Grundkenntnisse der Differentialrechnung hilfreich, die dann im Kurs anhand konkreter Beispiele aus der Natur weiter ausgebaut werden. Hierzu macht der Kurs z.B. einen Ausflug in die Welt der Apfelmännchen und Feigenbäume.
Zur Vorbereitung sind kleine Kurzreferate geplant, um schon als Einstieg die Vielfalt der chaotischen Phänomene im Alltag zu beleuchten. Warum z.B. sind nicht alle Schneeflocken gleich? Und was ist der sogenannte Schmetterlingseffekt? Am Ende des Kurses nehmen die Teilnehmenden ihr ganz eigenes Chaos mit nach Hause.

Was hat das Apfelmännchen mit Eichhörnchenpopulationen und Blumenkohl gemeinsam? (Quelle/Bildrechte: Rhea-Silvia Remus)
Die Kursleitung

