TU Berlin

AG Nichtlineare Dynamik & StrukturbildungLehrveranstaltung LV 0233 L 707 im SS 2007

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Nichtlineare Dynamik und Strukturbildung

 

Gegenstand des Seminars ist die Modellierung von Selbstorganisationsprozessen in makroskopischen physikalischen, chemischen oder biologischen Systemen fernab vom thermodynamischen Gleichgewicht. Im Mittelpunkt unserer Untersuchungen mit Methoden der Nichtlinearen Dynamik stehen raum-zeitliche Muster und lokalisierte wellenartige Anregungen, die in einem sehr breiten Kontext von der biologischen Erregungsleitung über intrazelluläre Kalziumwellen, Bedeckungsmuster bei katalytischen Oberflächenreaktionen bis hin zu Aktivitätsmustern in neuronalen Systemen oder elektrischen Erregungswellen im Herzmuskelgewebe beobachtet werden. Das Forschungsgebiet besitzt stark interdisziplinären Charakter mit zahlreichen Querverbindungen zur Biologie, Medizin oder Verfahrenstechnik.

 

 

Wintersemester 2007/08: Dissipative Strukturen

Gemeinsames Seminar der Arbeitsgruppen "Nichtlineare Dynamik und Strukturbildung" am Institut für Theoretische Physik der TUB (H. Engel) und "Mathematische Modellierung und Datenanalyse" an der PTB Berlin (M. Bär) im Wintersemester 07/08Dissipative Strukturen sind das Ergebnis von Selbstorganisationsprozessen in makros-kopischen Systemen fernab vom thermodynamischen Gleichgewicht. Faktisch alle uns umgebenden makroskopischen Strukturen - von den Galaxien über Wolkenstraßen bis hin zu Aktivitätsmustern im Gehirn - gehören in diese Strukturklasse.Im Mittelpunkt des Seminars stehen raum-zeitliche Muster und lokalisierte wellenartige nicht-lineare Anregungen, die in einem sehr breiten Kontext der biologischen Erregungsleitung z.B. als intrazelluläre Kalziumwellen, als Bedeckungsmuster bei katalytischen Oberflächen-reaktionen, in Form von Aktivitätsverteilungen in neuronalen Geweben oder als elektrischen Erregungswellen im Herzmuskelgewebe beobachtet werden. Das Forschungsgebiet besitzt stark interdisziplinären Charakter mit zahlreichen Querverbindungen zur Biologie, Medizin oder auch zur chemischen Verfahrenstechnik. Einen thematischen Schwerpunkt des Seminars bilden Methoden zur Kontrolle nichtlinearer Wellen, insbesondere im Hinblick auf die Unterdrückung bestimmter Herzrhythmusstörungen (Kammerflimmern).Interessierte Studenten können durch aktive Teilnahme am Seminar einen Seminarschein erwerben und sich über mögliche Themen für Diplomarbeiten informieren.

Kontakt:

  • Prof. Dr. H. Engel, Tel.: 314 79462, e-mail: h.engel@physik.tu-berlin.de
  • PD Dr. M. Bär, Tel.: 34817687, e-mail: m.baer@ptb.de



Programm:


17.10.



Prof. Harald Engel:
EinführungPeter Kolski:
Numerical simulation of three-dimensional wave propagation in an open BZ gel reactor (PDF)
24.10.
Dr. Ekaterina Zhuchkova:
New approaches to terminate re-entrant arrhythmias (Virtual pacemakers in heart tissue) (PDF)
31. 10.
Mario Krapp:
Modellierung elektrischer Erregungswellen im Herzmuskel (PDF)
7.11.
Vladimir Zykov:
Theory of rotating wave patterns in excitable media (PDF)
14.11.
Hartmut Lentz:
Theory of rotating wave patterns in excitable media (part 2) (PDF)
21.11.
Markus Radszuweit:Kinetische Monte-Carlo Simulation zum Wachstum einer Zellpopulation (PDF)

28. 11.
Carolin Lukas:Bone quality – a physicsts contribution. (PDF)
5.12.
- no seminar -
12.12.
Hartmut Lentz:Brownian motion and beyond (PDF)
19.12.
Complex Christmas
09.01.
Dr. G. Bordyugov (Uni Potsdam):Response functions of spiral waves (PDF)

16.01.
- no seminar -
23.01.
Vladimir Zykov:Different approximations for rigidly rotating spirals (PDF)
30.01
- no seminar - (moved to next week)
06.02.
Felix Müller (HU Berlin):The scaling of nucleation rates in excitable and subexcitable media. Preliminary treatment in one dimension.

13.02
Dr. Sergio Alonso (PTB, Berlin):Negative line tension in three-dimensional excitable media

Literatur

  • A. T. Winfree, The Geometry of Biological Time (Springer, Berlin, 2001).
  • J. Keener, J. Sneyd, Mathematical Physiology (Springer, Berlin, 2001).
  • J. D. Murray, Mathematical Biology (Springer, Berlin, 1993).
  • A. Reuter, L. Glass, M. C. Mackey, M. S. Titcombe (Eds.), Nonlinear Dynamics in Physiology and Medicine (Springer, Berlin, ).
  • D. P. Zipes and J. Jalife, Cardiac Electrophysiology. From Cell to Bedside (W. B. Saunders, Philadelphia, 1995).

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