Sommeruniversität 2023 – B ZWISCHEN NATUR UND TECHNIK

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Seminare:

Es werden die folgenden Seminare angeboten:

B  1  / Quantentheorie

Die Quantentheorie (QT) beschreibt die gesamte, bis heute uns vorliegende physikalische ­Erfahrung. Eine Situation, die in der Geschichte der Naturwissenschaft ihresgleichen sucht.
Die der Quantentheorie zugrunde liegende logische Struktur unterscheidet sich qualitativ von der klassischen Newtonschen Mechanik. Doch ist letztere in der Quantentheorie als Spezialfall enthalten.

Für die Quantenlogik gilt Sowohl-als-auch, damit überwindet sie das klassische Entweder-oder. Ein Quantenobjekt kennt sowohl Teilchen­eigenschaften als auch Welleneigenschaften. Damit sind Quantenobjekte räumlich nicht scharf lokalisierbar – im Gegensatz zu einem klassischen materiellen Objekt, das einen genau definierten Raum einnimmt. Die Quantentheorie belebt den Zwischen_Raum. Sie ver­mittelt dialektisch zwischen der These Teilchen und der Hetero-These Welle. Die dialektische Synthese ist das Aushalten der Spannung ­zwischen These und Hetero-These. Eine der­artige Logik greift weit über die Physik hinaus.

Die Quantentheorie bricht radikal mit unserem überkommenen Begriff einer anschaulichen Realität, wie wir sie von Descartes’ Res extensa kennen. Erstaunlicherweise findet diese Infragestellung zeitgleich auch in der Kunst statt, im Surrealismus. Und für die Philosophie ist die Quantentheorie eine Herausforderung. Es geht um die ­Entwicklung eines neuen Verständnisses von Wirklichkeit. Wenn wir die dialektische Form der Quantentheorie als eine logisch-­philosophische Grundform annehmen, öffnet dies neue Perspektiven. In der Religionsphilosophie bei der dialektischen Vermittlung des Weiblichen und Männ­lichen im Gottes­begriff. In der Demokratie­theorie und in der Wirtschafts­theorie bei der Interaktion politischer und wirtschaftlicher ­Subjekte: Sowohl meine Rechte und meine Entfaltungsräume als auch die Rechte und die Entfaltungsräume meiner Nächsten wollen auf Augenhöhe dialektisch vermittelt werden.

Die Geburtsstunde der Quantentheorie ist Sonntagabend, 7. Oktober 1900. Der Geburtsort Berlin. Max Planck interpoliert zwischen ­einem klassischen Strahlungsgesetz und ­neuen, konsolidierten Ergebnissen aus der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt in Berlin. Plancks Formel zur ­Frequenzabhängigkeit der Wärmestrahlung vermittelt zwischen Teilchenvorstellung und Wellenvorstellung. »Obwohl es seit Dezember 1900 andere wichtige Neu­heiten in der Physik gegeben hat, hat die Welt einen Kopf wie Planck nie mehr hervorgebracht.« (Abraham Pais, in einer exzellenten Einstein-Biografie »Raffiniert ist der Herrgott …«, 1986, S. 376.)

In unserem Seminar sollen einige Aspekte ausgewählt und vertieft werden. Es wird um grundlegende Konzepte gehen. Detailliertes Fachwissen, insbesondere mathematisches Detailwissen wird von den Teilnehmenden nicht vorausgesetzt. Am ersten Tag des Seminars werden wir die historische Entwicklung der Quantentheorie beleuchten. Gegebenenfalls werden circa zwei Kurzreferate aus dem Kreis der Teilnehmenden dazu beitragen. Der zweite Tag gilt der Struktur und der Interpretation der Quantentheorie. Wir werden ­Bekanntes zu einer konstruktivistischen Interpretation weiterentwickeln. Ab dem dritten Tag werden wir uns mit neuen Anwendungen der Quantentheorie beschäftigen: Bose-Einstein-Konden­sation, Quanten-Internet ... Und wir werden Perspektiven vertiefen, welche die ­Physik überschreiten. Das Format Vortrag und Diskussion wird schließlich in ­einen grund­legenden Bedeutungs- und Aus­wertungs­diskurs münden.

Seminarleitung: Prof. Dr. Eberhard Müller
Veranstaltungsort: Haus Villigst

Zeitraum: 17. Juli bis 21. Juli 2023
Dauer: 5 Tage

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B  2  / Zwischen_Räume Kosmologie

Das Ziel der modernen Kosmologie ist es, ein konsistentes physikalisches Bild des Universums zu entwickeln. Die Grundlage für ein physikalisches Modell des Universums ist die Allgemeine Relativitätstheorie (ART). Diese verknüpft Raum und Zeit mit der in ihr enthaltenen ­Materie. Für nichtlineare Theorien wie die Allgemeine Relativitätstheorie sind analytische Lösungen nur für Spezialfälle mit hohem Grad an ­Symmetrie konstruierbar. Die Friedmann-­Robertson-Walker-Lösungen beschreiben die Dynamik eines homogenen und isotropen ­Universums. Innerhalb dieser Klasse hat sich durch zahlreiche Beobachtungen ein kosmo­logisches Standardmodell herauskristallisiert, das Lambda-CDM Modell.

Das Ziel des Seminars ist es, die einzelnen ­Bestandteile dieses Modells zu verstehen:

  1. Annahmen: Was sind die zugrunde liegenden Annahmen des Lambda-CDM Modells und wie lassen sie sich empirisch belegen?
  2. Lambda steht für die kosmologische Kon­stante. Welche Eigenschaften hat sie und
    wie bewirken diese die beschleunigte Expansion des Universums?
  3. CDM steht für Kalte Dunkle (DM) Materie. Woher wissen wir, dass es so etwas wie Dunkle Materie geben muss, warum ist sie kalt und kann man sie überall im Universum finden?
  4. Wie kann man das Lambda-CDM Modell überprüfen? 5. Wie sieht die aktuelle und zukünftige Forschung in der Kosmologie aus, was sind die großen offenen Fragen?

Das Seminar wird aus kurzen Vorträgen be­stehen, die das jeweilige Thema des Tages anschneiden. Anschließend werden die Themen gemeinsam mit Rechnungen, aber auch mit Hilfe von Computerprogrammen erarbeitet. Dabei soll das Seminar sehr von lebendiger Diskussion geprägt sein, damit jeder Schritt kritisch hinterfragt werden kann und so alle Teilnehmenden am Ende der Woche ein Verständnis für Folgendes haben: Warum das Lambda-CDM Modell das Standardmodell der Kosmologie ist und wie man es umwerfen kann.

Seminarleitung: Dr. Robert Reischke
Veranstaltungsort: Haus Villigst

Zeitraum: 31. Juli bis 5. August 2023
Dauer: 6 Tage

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B  3  / Gödel, Escher, Bach: Perspectives on (Artificial) Intelligence

Artificial Intelligence is playing an increasingly important role in both our personal lives and society: in popular gadgets (Siri, Alexa) but also in less discernible ways (How does my insurance company calculate its premium? Which online search results do I (not) get to see?, for example).

In the history of Artificial Intelligence, generally two approaches can be defined:

  • a top-down, representational approach that aims for theoretical understanding,
  • a bottom-up, empirical approach that focuses on practical applications.

Both have taken turns in playing a leading role in advancing the field over the last decades. Do they meet at some point, and what does the space in between look like?

In this seminar, we discuss intelligence (artificial or human). How do many low-level units (for example, neurons in one‘s brain) together form a complex system? At which point do we consider something intelligent?

Our point of departure is »Gödel, Escher, Bach« (Hofstadter, 1979), a book providing different perspectives on intelligence (mathematics, art, music). After discussing intelligence in general, we will apply these themes to Artificial Intelligence, and discuss its implications on modern society.

Since currently popular Artificial Intelligence systems have a highly empirical focus, we will discuss some risks of this dominant bottom-up approach: how it enforces known and unknown biases, and the under- and mis-representation of certain groups.

Given the political implications and prominent role of Artificial Intelligence in modern society, we believe everybody should join the discussion. With this in mind, we specifically aim to make the topics discussed accessible to people from a variety of backgrounds and disciplines. We will first establish common ground on ­(artificial) intelligence before moving on to ­state-of-the-art Artificial Intelligence methods, risks and biases, how these are currently ­mitigated, and how this can be improved ­moving forward.

The seminar will be held in English, but questions of clarification or translation are welcome.

Seminarleitung: Dr. Peter Bourgonje und Sadhi Sonja Vornberger
Veranstaltungsort: Haus Villigst

Zeitraum: 31. Juli bis 5. August 2023
Dauer: 6 Tage

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