Der Sagnac-Effekt (Sagnac 1913) ist ein Effekt der speziellen Relativitätstheorie und beschreibt die zeitliche Verzögerung von zwei Lichtstrahlen, die sich auf gegenläufigen Bahnen in einem rotierenden Interferometer bewegen. Es zeigt sich, dass die Phasen der beiden Lichtstrahlen proportional zu der Winkelgeschwindigkeit verschoben sind. Typischerweise wird der Sagnac-Effekt mit der Rotation assoziiert, aber in diesem Vortrag wird gezeigt, dass eine Sagnac-Phase auch bei einer inertialen Bewegung des Detektors im Bezug zum Interferometer auftritt.
Literatur: A. Tartaglia & M. L. Ruggiero, "The Sagnac effect and pure geometry", Am. J. Phys. 83, 427-32 (2015).

1976 wandte sich der Physiker und Entdecker der Kernspinresonanz, Edward Mills Purcell, mit dem Vortrag "Life at low Reynolds number" einem ihm neuen Thema zu – der Biophysik. In der mir vorliegenden Mitschrift dieses Vortrages wird die Fortbewegung von bestimmten Mikroorganismen in ihrer Umwelt beschrieben. Diese leben in Wasser, welches aufgrund ihrer mikroskopischen Ausmaße grundsätzlich anders wahrgenommen wird als von makroskopischen Lebewesen, wie beispielsweise uns Menschen. Die Reynoldszahl charakterisiert dabei als Verhältnis von advektiven zu viskosen Kräften in der Flüssigkeit diese Veränderung.
Das Ziel meines Vortrages ist es, mit Hilfe von mathematischen Schlussfolgerungen aus den hier wirksamen kleinen Reynoldszahlen, sowie Dimensionsanalysen, ein Verständnis für das Verhalten der Mikroorganismen zu vermitteln und über eine mögliche Bewegungsform detailliert zu berichten.
Literatur: Edward M. Purcell, "Life at low Reynolds number", Am. J. Phys. 45(1), 3-11 (1977)

This talk discusses the maximum speed of living organisms on earth, comparing especially land and water moving species. It moves from the usually measurement of speed in meters per second to another scale, using body length per second. For better comparison, we narrow down to a maximum relative speed v_max / length. I will do an estimation of the maximum speed using three universal properties of describing speed of locomotion, including a dimensional analysis and a look at the available power. A graphic comparing the maximum speed to the body mass will be displayed.
Literature: N. Meyer-Vernet and J.-P. Rospars, "How fast do living organisms move: maximum speeds from bacteria to elephants and whales", Am. J. Phys. 83(8), 719-22 (2015).

Genexpression bezeichnet den Vorgang, in dem genetische Information aus der DNS verwendet wird, um Proteine zu synthetisieren. Es ist gelungen, diese Produktion von Proteinen auf das einzelne Molekül genau nachzuweisen. In die DNS einer E-coli Zelle wurde ein Yellow Fluorescent Protein (YFP) und ein an die Zellwand bindendes tsr-Protein eingebaut, so dass bei der Genexpression ein Fusionsprotein aus YFP und tsr gebildet wird. Mit einem Laser wird das YFP angeregt und absichtlich Photobleaching herbeigeführt, so kann durch Fotografieren der Zellen jedes einzelne Protein erkannt und gezählt werden. Es konnte nachgewiesen werden, dass Proteine in Schüben produziert werden und welche Merkmale diese Produktionsschübe aufweisen.
Literatur: J. Yu, J. Xiao, X. Ren, K. Lao, X. S. Xie, "Probing Gene Expression in Live Cells, One Protein Molecule at a Time", Science 311, 1600 (2006).

Im Rahmen seiner Doktorarbeit stellte Richard P. Feynman eine Formulierung der Quantemechanik vor, die auf Pfadintegralen beruht. Im Gegensatz zur klassischen Mechanik spielen hier nicht nur Bahnen mit extremaler Wirkung eine Rolle, sondern alle möglichen Bahnen, deren Beiträge aufsummiert werden müssen. Da dieser Formalismus in einer sehr natürlichen Art und Weise auf das Konzept "Wahrscheinlichkeiten von Pfaden" führt, eignet er sich auch gut zur Behandlung stochastischer Probleme. Nach einer Einführung in das Konzept und der Betrachtung des freien Teilchens wird demonstriert, wie mithilfe von Pfadintegralen die diffuse Ausbreitung von Licht in trüben Medien bestimmt werden kann.
Literatur: Feynman, R. P., Hibbs, A. R., and Styer, D. F., "Quantum Mechanics and Path Integrals – Emended Edition" (Dover 2010);
Perelman, L. T., Wu, J., Itzkan, I., and Feld, M. S., "Photon migration in turbid media using path integrals," Phys. Rev. Lett. 72(9), 1341-44 (1994).