Ludwig Boltzmann und das Konzept von Chaos und Unordnung

Bergische Universität Wuppertal
Fachbereich C - Mathematik und Naturwissenschaften
Ankündigung
Wintersemester 15/16
Seminar/Projektseminar:
Ludwig Boltzmann und das Konzept von Chaos
und Unordnung – Die Entropie
(unterhaltsam jedem verständlich machen)
donnerstags, 10:00 – 12:00 Uhr
Raum MI.13.05
dienstags, 16:00 – 17:00 (nach Absprache)
Raum G.16.08
Vorbesprechung: 22.10.2015,
Beginn: 29.10.2015
Es werden Kapitel aus dem Buch
Ludwig Boltzmann, The man who trusted atoms
Cercignani, Carlo
Oxford Univ. Press, 1998,
ISBN 978-0-19-857064-6
bearbeitet.
Für Bachelor- und Masterstudierende: die Themen werden der Qualifikation
angepasst. Studierende im Bachelor können sich teilweise auch mit der
Biographie des Wissenschaftlers Ludwig Boltzmann befassen. Studierende im
Masterstudiengang befassen sich hauptsächlich mit Kapiteln aus der
Geschichte der Theorie von Chaos und Unordnung von Ludwig Boltzmann und
Ihrer didaktischen Darstellung.
Doktoranden sind auch willkommen und können die dadurch entstandene
Theorie der interagierenden Teilchensysteme untersuchen und didaktisch
darstellen.
Die Theorie von Chaos und Unordnung von Boltzmann:
Angegriffen durch Zermelo, Loschmidt, wie auch andere, hatte Ludwig Boltzmann
die Theorie der Thermodynamik im 19'ten Jhd. jedem verständlich gemacht, der
seine Briefe oder Schriften lesen wollte. Dabei hatte er als erster in der Geschichte
der Wissenschaft die Thermodynamik mit der Chaos- und Wahrscheinlichkeitstheorie
in Verbindung gebracht. So konnte er erläutern, wie höhere Dimension und Anzahl
der bewegenden Teilchen eine Rolle spielen, wenn sich ein System unumkehrbar
gleich verteilt. Die Dynamik eines solchen Systems können wir immer wieder in der
Verbreitung eines Gases beobachten, wo sich viele Moleküle im Raum verbreiten.
Dies wird insbesondere in der Erklärung von Boltzmann des 2ten Hauptsatz der
Thermodynamik zum Ausdruck gebracht. An Hand der Zitate von Boltzmann kann
leicht erklärt werden, wie eine Dampfmaschine funktioniert oder warum z.B. Wind
entsteht.
Seine Überlegungen zur Chaostheorie und Unordnung konnte Boltzmann an
zahlreichen anderen Phänomenen anwenden, wo viele Teilchen so lange zufällig
interagieren, bis der größte wahrscheinlichste Zustand erreicht wird. So war er auch
ein Anhänger der zur seinen Zeit neuen Darwin -Theorie und auch der erste, der die
nicht Umkehrbarkeit der Zeit in seinem Philosophischen Seminar in Verbindung mit
der Expansion des Universums brachte.
Unser Ziel in diesem Seminar:
Die Zitate von Ludwig Boltzmann sind so verständlich, dass in einem Projekt „Mathe
erleben“ im Jahr 2003 diese durch geeignete didaktische Vorbereitung spielerisch
Kindern zwischen 9 -12 Jahren zugänglich gemacht werden konnten. (An der
Universität Koblenz –Landau konnte eine Gruppe von Lehramt- Studenten unter
meiner Leitung und in Zusammenarbeit mit der Gesamtschule Bonn–Beuel
erfolgreich an dem Wettbewerb „Mathe Erleben“ teilnehmen)
In diesem Semester wollen wir die Zitate von Boltzmann lesen und diese an
Erwachsenen mit Schulabschluss (von Hauptschule bis Abitur) verständlich machen.
Dazu dient das Buch von Cercigniani „Ludwig Boltzmann, The man who trusted
atoms” als geeignete Quelle um die Zitate von Boltzmann zu finden und zu
verstehen.
Unser Plan:
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In 2 Vorträgen werde ich Ihnen am Anfang vorführen wie das Konzept von
Chaos und Unordnung, sowie der 2te Hauptsatz der Thermodynamik an Hand
von Filmausschnitten und durch didaktisches Planen Erwachsenen mit
Schulabschluss verständlich gemacht werden kann.
Dabei werde ich auch ein paar neue Vorschläge einbringen, um ähnliche
Konzepte durch andere Methoden, wie z.B. akustische Phänomene oder
Spiele, verständlich zu machen. Meine neue Vorschläge können Sie zur
Kenntnis nehmen und (am Ende des Seminars, wie unten beschrieben)
bearbeiten, oder durch Ihre eigene Ideen ersetzen.
In Zweiergruppen bearbeiten wir Kapitel und Themen aus dem Buch von C.
Cercignani.
Anfang Dezember tragen Sie Teile Ihrer Erkenntnisse in kurzen Vorträgen
vor.
Ende Dezember laden wir motivierte Erwachsene der Stadt Wuppertal mit
Schulabschluss ein, sich an unseren Projekten zu beteiligen. Dabei werden
wir zusammen für jede Gruppe 1-2 Teilnehmer an Hand eines kurzen
Vorstellungsgespräches aussuchen und zur Teilnahme zulassen.
In Januar werden Sie den neuen Teilnehmern Ihre Erkenntnisse erklären und
zusammen mit Ihnen neue Methoden finden, um diese visuell oder akustisch
oder spielerisch oder mit anderen Methoden interessant, spannend und
unterhaltsam darzustellen.
Schreiben Sie mir oder rufen Sie mich an, falls Sie Fragen dazu haben!
Prof. Dr. Barbara Rüdiger-Mastandrea
Leiterin der Arbeitsgruppe Stochastik
Bergische Universität Wuppertal
Fachgruppe Mathematik/Informatik
Raum G16.08 , Tel 4393678 (4392767 Sekretariat Frau K. Scheibler)
[email protected]

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