Vorlesung
Nichtlineare Effekte begegenen uns im Alltag und in der Natur ständig. Besonders faszinierende Beispiele sind Wasserwellen und hydrodynamische Phänomene wie Mischung und Turbulenz, Wolkenbildung oder Morphogenese, aber auch kollektive Phänomene wie Schwarmbildung, neuronale Netzstrukturen oder Gruppendynamik gehören zum Gebiet der nichtlinearen Physik. Sie entstehen in vielen physikalischen, chemischen, biologischen und auch sozialen Systemen, die sich aufgrund eines Energie- oder Informationsflusses fern vom thermodynamischen Gleichgewicht befinden. Viele von ihnen sind in der Natur zu finden, sie haben jedoch auch erhebliche technische Bedeutung.
Die Bildung selbstorganisierter Strukturen ist gekennzeichnet durch ein Wechselspiel von Nichtlinearitäten und Dispersions- und/oder Dissipationsprozessen. Die Forschungsaktivitäten im Gebiet der "Nichtlinearen Physik" versuchen sowohl die teilweise komplexen Prozesse in spezifischen Systemen quantitativ zu verstehen als auch einen grundlegenden und übergeordneten Zugang zu den hinter der Vielfalt der Einzelphänomene stehenden Prinzipien zu entwickeln.
Die Vorlesung gibt anhand ausgewählter Experimente und ihrer Diskussion eine Einführung in wichtige Phänomene und Begriffe der nichtlinearen Physik. Die angesprochenen Themengebiete umfassen die Klassifizierung von stationären, oszillierenden und "chaotischen" Verhaltensweisen in Systemen mit wenigen Freiheitsgraden, die spontane Ausbildung von Strukturen in räumlich ausgedehnten Systemen sowie nichtlineare Wellenphänomene und Solitonen. Neben vielen Beispielen aus Biologie, Physik und Sozialwissenschaften wird ein Schwerpunkt im letzten Vorlesungsteil auf nichtlinearer Optik und Magnetismus liegen.
Übung
Selbstständiges Erarbeiten und Präsentieren von Vertiefungen zur Vorlesung "Einführung in die Nichtlineare Physik". Neben klassischen Übungsaufgaben werden in dieser Übung aktuelle Experimente besprochen, eine Einführung in die Arbeit mit Zeitschriftenartikeln erlernt, aktuelle Forschungsergebnisse diskutiert und Kurzpräsentationen eingeübt.
- Lehrende/r: Oliver Kamps