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TU Berlin

Inhalt des Dokuments

Theoretische Physik VI (Vertiefung) : "Nichtlineare Dynamik und Strukturbildung"

Lehrveranstaltung 3233 L 130 im Wintersemester 2013/2014

Vorlesung:
Prof. Dr. Harald Engel

Übung:
Jan F. Totz

Wahlpflichtveranstaltung oder Vertiefungsfach Nr. 3233 L 130 für Physik-Master-Studierende und Studierende anderer naturwissenschaftlicher Studiengänge.

Die Lehrveranstaltung mit 4 SWS Vorlesung und 2 SWS Übung entspricht 11 ECTS-Punkten.

Sie kann zu einem Wahlpflichtfach (8 SWS, 12 ECTS-Punkte) erweitert werden, indem sie mit einer Spezialvorlesung der Theoretischen Physik, z.B. Nichtlineare Laserdynamik (Nr. 3233 L 541) oder Kollektive Phänomene in weicher Materie (Nr. 3233 L 555), oder nach Absprache mit dem Dozenten mit einem Seminar am Institut für Theoretische Physik kombiniert wird.

Zusammen mit der Lehrveranstaltung Theoretische Physik V: Quantenmechanik II ergibt sich das Pflichtmodul TP V/VI des Masterstudiengangs Physik.

  • Grundlagenorientierte Studienrichtung: TP V und VI
  • Anwendungsorientierte Studienrichtung: TP V oder VI

Die Vorlesung

Inhalt:

Gegenstand der Vorlesung sind deterministische und stochastische nichtlineare dynamische Systeme und deren Anwendung auf die Modellierung der spontanen Ausbildung raum-zeitlicher Muster  in räumlich ausgedehnten Nichtgleichgewichtssystemen. Als Beispiele werden u.a. Turing-Strukturen im Zusammenhang mit der Morphogenese, nichtlineare Wellen im Kontext der biologischen Erregungsleitung, Strukturbildungsphänomene im Zuge von hydrodynamische Instabilitäten und fluktuationsinduzierte Phasenübergänge behandelt.

Zeit und Ort:

Vorlesung:
Donnerstag, 10:00-12:00 Uhr, EW 203
Freitag, 10:00-12:00 Uhr, EW 203

Übung:
Montag, 10:00-12:00 Uhr, EW 114

Übung (ab 28. 10. 13)

Die Anmeldung zur Übung erfolgt über Moses.

Übungsblätter

Die Übungsblätter werden Freitagabends online gestellt und müssen am übernächsten Freitag 10 Uhr in der Vorlesung abgegeben werden . Die Abgabe der Übungsaufgaben soll in Zweier-Gruppen erfolgen.

Übungsblätter
Inhalt
PDF-Dokument
Ausgabe
Abgabe
Bemerkung
Seltsamer Attraktor
Übung 1 (PDF, 108,4 KB)
25.10.2013
8.11.2013
Grenzzyklen
Übung 2 (PDF, 126,9 KB)
1.11.2013
15.11.2013
Stabilität von Grenzzyklen
Übung 3 (PDF, 118,2 KB)
8.11.2013
22.11.2013
Fraktale
Übung 4 (PDF, 138,5 KB)
15.11.2013
29.11.2013
CGLE & SNIPER
Übung 5 (PDF, 122,9 KB)
22.11.2013
6.12.2013
Turing-Bifurkation
Übung 6 (PDF, 135,5 KB)
29.11.2013
13.12.2013
Traveling Waves
Übung 7 (PDF, 132,2 KB)
6.12.2013
20.12.2013

Projekte

  • in Zweier- oder Dreier-Gruppen
  • Ausarbeitung im Umfang von ca. 10 Seiten
  • Vorstellung der Projekte in der vorletzten Vorlesungswoche
  • Projektbeschreibungen finden sich hier: Projekte (PDF, 88,9 KB)

Literatur

Grundlagen:

  • A. S. Mikhailov, Foundations of Synergetics I. Distributed Active Systems, Springer, 1990.
  • J. L. Klimontovich, Statistical Physics, Harwood Academic Publishers, 1986.
  • P. Glansdorff, I. Prigogine, Thermodynamic theory of structure, stability and fluctuations, Wiley, 1971.
  • G. Nicolis, I. Prigogine, Self-organization in non-equilibrium systems. Wiley, 1977.
  • J. D. Murray, Mathematical Biology. Springer, 1989.
  • A. A. Andronov, A. A. Witt, S. E. Chaikin, Theorie der Schwingungen (Teile I und II), Akademie-Verlag, 1965 und 1967.
  • W. Horsthemke, R. Lefever, Noise-Induced Transitions. Theory and Applications in Physics, Chemistry, and Biology. Springer, 1984.
  • H. Haken, Synergetics. Introduction and Advanced Topics, Springer, 2004.
  • Steven H. Strogatz, Nonlinear Dynamics And Chaos: With Applications To Physics Biology, Chemistry And Engineering (Studies in Nonlinearity), Westview Press (2000)

Weiterführende Literatur:

  • Andronov, Leontovich, Gordon, Maier: Qualitative Theorie dynamischer Systeme zweiter Ordnung und Bifurkationstheorie ebener dynamischer Systeme
  • R.L. Stratonovich, Topics in the Theory of Random Noise, Vols. I and II, Gordon and Breach, 1963.

Sprechzeiten

Sprechzeiten
Name
Raum
Tel.
Sprechzeiten
Prof. Harald Engel
EW 738
314-79462
Mi 15-16
Jan Frederik Totz, MSc
EW 627
314-27681
Di 15-16

Zusatzinformationen / Extras

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