In diesem kurzen Vortrag untersuchen wir eine Relation zwischen klassischer Information und Thermodynamik. Das verblüffende Landauer-Prinzip besagt, dass die Löschung ("Vergessen") von Information Wärme erzeugen muss. Dadurch kann der zunächst mathematische Informationsbegriff als Teil eines physikalischen Systems angesehen werden. Es kommt zu einer neuen Entropiedefinition inklusive Informationsbeitrag. Mit Hilfe eines Ein-Molekül-Systems in einer Kiste wird das Vergessen von Information als zyklischer Prozess illustriert. Anschliessend klärt sich auch, warum der sogenannte Maxwell'sche Dämon den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik nicht verletzt.

Quantitative Ergebnisse von experimental-physikalischen Versuchen entsprechen gewöhnlicherweise reellen Zahlen. Die theoretische Physik bedient sich zur Beschreibung physikalischer Vorgänge prinzipiell mathematischer Gleichungen, die jedoch häufig die imaginäre Einheit i beinhalten. Stellt dies nicht einen Widerspruch zu den reellen Mess-Ergebnissen dar? Eine Antwort findet sich unter Verwendung eines speziell definierten Vektorproduktes, welches zu einer bekannten Algebra führt. Abschließend folgt eine Veranschaulichung durch Betrachtung der elektromagnetischen Maxwell-Gleichungen im Vakuum.

Obwohl sich das Newtonsche Gravitationsgesetz und das Coulombsche Gesetz in ihrer 1/r²-Abhängigkeit sehr ähneln, werden in der Natur keine elektrostatischen Orbits auf makroskopischen Skalen beobachtet. Im Rahmen des Vortrags wird die Stabilität des Orbits einer Punktladung um eine geladene, leitende Kugel diskutiert. Es kommt zur Erweiterung dieser Stabilitätsbedingungen für ein System aus zwei geladenen, leitenden Kugeln mit unterschiedlicher Ausdehnung. Abschließend wird ein kurzer Abriss über die aktuellen experimentellen Ergebnisse und Möglichkeiten der Umsetzung eines solchen Systems gegeben.

Als Dominoeffekt bezeichnet man eine Serie von aufeinander folgenden ähnlichen Ereignissen, deren Ursache in den jeweils vorangegangenen liegt und die sich alle auf ein einzelnes Anfangsereignis zurückführen lassen. Im Rahmen des Vortrages werden wir einmal die Physik, die hinter einer fallenden Kette von Dominosteinen steckt, näher beleuchten. Hierbei werden wir die entscheidenden Parameter und Gleichungen eines solchen Systems angeben bzw. herleiten und diskutieren. In diesem Zuge betrachten wir die Wechselwirkungen zwischen den fallenden Steinen mit dem Ziel einen Ausdruck für die Ausbreitungsgeschwindigkeit angeben zu können, mit der sich der Dominoeffekt entlang der Kette der Dominos fortpflanzt.

Betrachten wir einen porösen Stein. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass Wasser in dessen Zentrum geraten kann bzw. der Stein wasserdurchlässig ist? Auf diese und ähnliche Fragen versucht das Perkolationsmodell, durch die Betrachtung teildurchlässiger Gitter Antworten zu geben. In diesem Vortrag wollen wir uns mit der Exitenz zweier verschiedener Phasen beschäftigen. Zusätzlich soll die kritische Wahrscheinlichkeit p_c = 0.5 für das zweidimensionale Gitter begründet werden.

Das Earnshaw-Theorem besagt, dass es in der Elektrostatik nicht möglich ist, eine stabile Gleichgewichtslage nur aus den Potentialen anderer elektrischer Ladungen herzustellen. Das bedeutet also, dass eine elektrische Ladung mithilfe einer festen Ladungsverteilung z.B. nicht zum Schweben gebracht werden kann. Derselbe Versuch mit Magneten wird aus dem gleichen Grunde fehlschlagen. In diesem Vortrag soll speziell auf ein optisches Earnshaw-Theorem eingegangen werden. Dieses zeigt, dass es unter bestimmten Bedingungen nicht möglich ist, ein Teilchen durch Lichtkräfte im Gleichgewicht zu halten, und somit eine aus Lasern gebaute Atomfalle in diesem Falle nicht realisierbar ist.

Aufgrund der Heisenbergschen Unschärferelation gibt es keine Quantensysteme, die deterministisches Chaos im klassischen Sinn aufweisen können. Allerdings wurde entdeckt, dass Energie-Eigenwerte von Quantensystemen, deren klassische Gegenstücke reguläres Verhalten zeigen, sich statistisch wie Zufallszahlen verhalten, während Eigenwerte von Systeme mit chaotischen klassischen Gegenstücken den Eigenwerten von Zufallsmatrizen entsprechen. Am Beispiel der quanten Standard Map wird der Übergang vom regulären in den chaotischen Parameterbereich und dessen Auswirkungen auf das statistische Verhalten der Eigenwerte in Form der nearest neigbor Distribution untersucht. Abschliessend wird eine Brücke zur Zahlentheorie geschlagen, die hilfreich sein könnte, um die Riemannsche Vermutung durch die Hilbert-Pólya Vermutung zu bestätigen.

Im Jahre 1899 beschrieb Max Planck ein Einheitensystem basierend auf den drei fundamentalen Konstanten G, c und h. Im Vortrag wird die Physik auf der Skala dieser Planck-Einheiten näher betrachtet. Dies geschieht mit Hilfe von sechs einfachen Gedankenexperimenten. Es wird gezeigt, dass die Planck-Skala sehr bedeutsam ist und jenseits davon die bekannten physikalischen Gesetze und Theorien anscheinend nicht mehr gelten.

Es gibt Beziehungen im thermodynamischen Nichtgleichgewicht, die eine gleichgewichtsähnliche Form annehmen. Um diese Beziehungen herleiten zu können ist ein tieferer Einblick in die Beschreibung von statistischen Prozessen durch Langevin-Gleichungen und die dazugehörigen Fokker-Planck-Gleichungen nötig. Onsager und Machlup haben ein Modell für statistische Prozesse im thermodynamischen Nichtgleichgewicht eingeführt, welches auf einer einfachen Langevin-Gleichung basiert. In diesem Vortrag sollen zuerst die Langevin-Gleichungen und die dazugehörigen Fokker-Planck-Gleichungen eingeführt werden und auf das Beispiel der Brownschen Molekularbewegung angewendet werden. Anschließend soll anhand zweier heuristischen Beispiele (einzelnes kolloidales Teilchen, welches sich in einer Lösung unter Einfluss einer externen Kraft wie z.B. dem Schwerefeld bewegt und das Strecken von Proteinen) eine gleichgewichtsähnliche Lösung aus der Nichtgleichgewichtsthermodynamik hergeleitet werden.

Mit Hilfe der Hall Magnetohydrodynamik lässt sich die Rekonnexion von Magnetfeldlinien an einer Grenzschicht zwischen zwei Plasmen analytisch beschreiben. Dazu wird ein selbstähnlicher Ansatz verwendet, durch den sich die partiellen Differentialgleichungen der Hall MHD zu gewöhnlichen Differentialgleichungen umformulieren lassen. Das daraus resultierende Ergebnis stimmt deutlich besser mit numerischen Berechnungen überein als bisherige Ansätze. Dies wird am Beispiel des Auftreffens des Sonnenwindes auf die Magnetosphäre der Erde dargestellt.

In ihrer Veröffentlichung von 1935 stellten Einstein, Podolski und Rosen die Frage, ob die Quantenmechanik eine vollständige Theorie ist und zeigten anhand eines Gedankenexperiments, dass dies nicht der Fall ist. Im Vortrag wird darauf eingegangen, wie die Elemente der physikalischen Theorie in Bezug zur Realität stehen und wann eine Theorie vollständig ist. Dies wird mit einem abgewandelten Experiment von Bohm und Aharonov veranschaulicht.

Die 1935 mit dem "EPR-Paradoxon" aufgeworfene Frage, ob eine vollständige Beschreibung quantenmechanischer Effekte existiert, inspiriert bis heute viele Physiker.

1964 nahm Bell an,

• 1.) dass der Formalismus der Quantenmechanik durch eine klassische Statistik ala Thermodynamik ersetzt werden kann,
• 2.) dass sich die Wirkung einer Messung mit endlicher Geschwindigkeit ausbreitet,

Eine vereinfachte Version dieses Widerspruchsbeweises, die CHSH-Ungleichung, wird erläutert.

Sie ist aus guten Gründen berüchtigt unter den Mathematikern. Vor allem da sie, trotz ihrer Einfachheit, noch immer nicht vollständig beschrieben werden kann (Nullstellen etc.). Die Suche nach einer vollständigen Beschreibung führte allerdings zu bemerkenswerten Methoden, die auch in der Physik kleine Wunder vollbringen können. Eine dieser Methoden, die Regularisierung, kann zum Beispiel in den Quantenfeld-Theorien auftretende Unendlichkeiten "umgehen". Der Vortrag dreht sich darum, warum die Zetafunktion noch so genial ist und erklärt die obige Methode am Beispiel der Zetafunktion.

Ein Bose-Einstein-Kondensat kann durch eine makroskopische Wellenfunktion beschrieben werden. Lässt man zwei unabhängige Kondensate überlagern, zeigen sie ein Interferenz-Muster, und es bildet sich daraus eine relative Phase, obwohl beide Kondensate anfangs keine definierte Phase haben. Im Rahmen dieses Vortrag wird es um die Entstehung dieser Phase gehen und wie man solche Kondensate herstellen kann.