Tag der Mathematik und Physik – Wissenschaftliche Vorträge und Laborführungen

Das Departement Mathematik vermittelt an diesem Tag in einer Reihe von Vorträgen ein aktuelles Bild von Mathematik als ein spannendes wissenschaftliches Fach. Entgegen verstaubten Klischees aus alten Schulzeiten hilft die Mathematik heute, wichtige Fragestellung in der Praxis zu lösen – von der Verschlüsselung von Botschaften, der digitalen Speicherung von Bildern bis hin zur Erforschung und Vorhersage von Wetter und Klima. Mathematik bedeutet aber auch, spannende Rätsel zu lösen, darunter auch welche, durch deren Lösung man 1 Million Dollar reicher werden kann. Ferner wird das Leben eines bedeutenden Mathematikers, der gegen die Nationalsozialisten gekämpft hat, näher beleuchtet. Unter dem vielfältigen Vortragsprogramm finden sich sowohl Vorträge für die breite Öffentlichkeit ohne Vorkenntnisse als auch für (aktuelle und ehemalige) Schüler*innen mit Kenntnissen der Oberstufenmathematik.

Wer nicht vor Ort sein kann, kann den Vorträgen (mit Ausnahme der Filmvorführung) auch online folgen unter:
https://uni-siegen.zoom.us/j/63625949948?pwd=RC9xdDkreWRoSDRhMTNKT0pZUlpqdz09

Das Vortragsprogramm wird durch Laborführungen im Department Physik flankiert. Sehen Sie staunenswerte, aus unserer Alltagswelt nicht bekannte Phänomene der Quantenphysik, die für den Bau von Quantencomputern genutzt werden. Lernen Sie, wie ultradünne Schichten (nur ein Atom dick) hergestellt und untersucht werden. Besuchen Sie das Laboratorium für Nano-Optik, um den Charme der Nano-Optik zu erleben. Erfahren Sie, wie das Universum entstanden ist. Basteln Sie eine Vortexkanone. Treffpunkt um 13:15, 14:15, 15:15 und 16:15 im Foyer des Hörsaals ENC-D 114.

Den Abschluss bildet das ENC-Sommerfest ab 18:30 auf dem Vorplatz des ENC-D-Gebäudes. Hier trifft man sich bei Musik und einem kühlen Getränk, dazu kommt Verpflegung vom Grill oder der Salatbar.

Vorträge für die breite Öffentlichkeit:

8:00 Uhr: Prof. Dr. Robert Plato (Universität Siegen): Verschlüsselte Botschaften – Die Mathematik der sicheren Datenübertragung

Nach einem kurzen Blick auf die auf einem Schlüssel basierenden Verschlüsselungsverfahren (Caesar-Verschlüsselung, Enigma) widmet sich dieser Vortrag der Public-Key-Verschlüsselung. Hierbei erstellt der vorgesehene Empfänger B einer Nachricht C zunächst sowohl einen öffentlichen als auch einen dazu passenden privaten Schlüssel. Den öffentlichen Schlüssel erhält der Sender A dann  vom Empfänger B über öffentliche Kanäle. Der Sender A kann mit diesem öffentlichen Schlüssel seine Nachricht C verschlüsseln und anschließend an den Empfänger B wiederum über öffentliche Kanäle übermitteln. Der Empfänger B hat dann die Möglichkeit, mit seinem privaten Schlüssel die übermittelte Nachricht C wieder zu entschlüsseln. Die Erstellung der beiden Schlüssel lässt sich mit Hilfe von Division mit Rest sowie Primzahlen realisieren. In der Präsentation werden dazu einige Grundlagen vorgestellt.

9:00 Uhr: Dr. Gero Stoffels (Universität Siegen): (Meine) Mathematikbilder

Bilder beeinflussen mathematisches Argumentieren, Begriffsbilden und Problemlösen. Dazu gehören Bilder mathematischer Gegenstände und Zusammenhänge aber auch Bilder von Mathematik im Allgemeinen. Im Vortrag werden aus mathematikdidaktischer Perspektive sowohl bekannte Mathematikbilder analysiert als auch Mathematikbilder der Teilnehmenden reflektiert.

10:00 Uhr: Prof. Dr. Thorsten Raasch (Universität Siegen): Abtasten – von Bildern und Tönen zu digitaler Information

Töne, Bilder und Videos können auf dem Computer nur als diskrete, digitalisierte Daten abgespeichert und bearbeitet werden. Im Vortrag geht es um das mathematische Problem, ob und wie man aus solchen diskreten Abtastwerten das dazu gehörende Originalsignal wieder lückenlos rekonstruieren kann. Dabei erfährt man auch, warum sich die Räder einer Kutsche im Western manchmal rückwärts drehen und warum Nachrichtensprecher selten karierte Hemden tragen.

Für die folgenden Vorträge sind Mathematikkenntnisse aus der gymnasialen Oberstufe als Vorkenntnisse empfohlen:

11:00 Uhr: Prof. Dr. Franz-Theo Suttmeier (Universität Siegen): Die Rechnung ohne Maus – Sach- und Machgeschichten zur Mathematik

Ein Plädoyer zur Dedigitalisierung des Mathe-Unterrichts. Beispiele und Rechnungen ohne Maus zeigen, was alles ohne Strom geht. In Zukunft werden Menschen gebraucht, die können, was Computer nicht können.

13:00 Uhr: Prof. Dr. Mohamed Barakat (Universität Siegen): Die 1-Million-Dollar-Gleichung

Existieren drei ganze Zahlen so, dass

Viele sehr wichtige Fragen in der Mathematik kann man auf solche Fragen zurückführen. Eine davon ist so wichtig, dass eine Million Dollar dafür ausgesetzt ist. Mit Hilfe des Lügner-Paradoxon haben Mathematiker bereits bewiesen, dass es keine einheitliche Lösungsmethode für solche Gleichungen geben kann. Für jede Gleichung braucht man eine neue Idee.

14:00 Uhr: Dr. Adam Czapliński (Universität Siegen): Färbung von Graphen

Wie viele Farben sind nötig, um eine beliebige Landkarte so einzufärben, so dass keine zwei benachbarten Länder die gleiche Farbe bekommen? Dabei nehmen wir an, dass isolierte gemeinsame Punkte nicht als Grenze zählen und jedes Land aus einer zusammenhängenden Fläche besteht. Genau diese und ähnliche Fragen werden wir uns zusammen in dem Vortrag anschauen.

15:00 Uhr: Prof. Dr. Volker Michel (Universität Siegen): Mathematics for Future – ein Klimamodell 1.0

Klimaforschung ist eine interdisziplinäre Wissenschaft, bei der die Mathematik auch eine zentrale Rolle spielt. Wir entwickeln mit Analysis-Methoden aus der Oberstufe ein sehr einfaches mathematisches Modell des Klimas. Mit ihm können wir bereits die Existenz des Treibhauseffekts beweisen. Ferner sehen wir, wie die globale Temperatur auf Veränderungen in der Atmosphäre reagiert.

Die folgenden Vorträge richten sich wieder an die breite Öffentlichkeit:

16:00 Uhr: Jun.-Prof. Dr. Marco Oesting (Universität Stuttgart): Von Jahrhundertfluten und –stürmen: Statistische Modellierung extremer Wetter- und Klimaereignisse

Wenn extreme Naturereignisse wie beispielsweise Stürme, Starkregenfälle oder Überflutungen auftreten, ist in der medialen Berichterstattung – je nach Ausprägung – häufig von „Jahrzehnt-„, „Jahrhundert-“ oder gar „Jahrtausendereignissen“ die Rede. Wir werden zunächst klären, was sich hinter diesen Begriffen verbirgt und uns dann anhand konkreter Beispiele anschauen, wie man mit Hilfe statistischer Modelle und Methoden die Häufigkeiten solch seltener Ereignisse möglichst gut vorhersagen kann.

17:00 Uhr: Prof. Dr. Matthias Scherer (Technische Universität München): Emil J. Gumbel (1891-1966): Mathematiker – Publizist – Pazifist

Mit der sogenannten ersten „Ausbürgerungsliste“ entzogen die Nazis im Sommer 1933 ihren Gegnern die Nationalität und raubten deren Vermögen. Diese illustre Liste von 33 Kämpfern gegen den Nationalsozialismus umfasste neben Politikern, Journalisten und Schriftstellern auch den Mathematikprofessor Emil J. Gumbel. Wir beleuchten, wie Gumbel schon in der frühen Weimarer Republik zu einem aktiven Streiter gegen Nationalismus und rechten Terror wurde. Diese Zivilcourage mündete nach zahllosen Repressalien in den Entzug seiner Lehrberechtigung an der Universität Heidelberg. Nach einer Exilzeit in Frankreich floh er 1940 nach New York, wo er zum weltbekannten Spezialisten für die Extremwerttheorie avancierte.

18:00 Uhr: Filmvorführung

Details erfahren Sie vor Ort

Laborführungen

Sehen Sie staunenswerte, aus unserer Alltagswelt nicht bekannte Phänomene der Quantenphysik, die für den Bau von Quantencomputern genutzt werden. Lernen Sie, wie ultradünne Schichten (nur ein Atom dick) hergestellt und untersucht werden. Besuchen Sie das Laboratorium für Nano-Optik, um den Charme der Nano-Optik zu erleben. Erfahren Sie, wie das Universum entstanden ist. Basteln Sie eine Vortexkanone.