Mathematische Forschung verstehen   📅

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14
Wed, 11.12.24 at 18:00
FU Berlin,  Insti...
 Ist reale Zeit wirklich reell?
Abstract.  FĂŒr Augustinus von Hippo ist die reale Zeit reell: er argumentiert mit dem Dedekindschen Schnitt. Die islamische Philosophie des Kalām betrachtet alle Schöpfung als endlich: Raum, Zeit, Materie. Nietzsche bekĂŒmmert die ewige Wiederkehr: "Die Zeit selber ist ein Kreis". SpĂ€testens seit Weierstrass kennt allerdings selbst das physikalische Pendel neben der sichtbaren Periode in ℝ noch eine unsichtbare Periode in ℂ \ ℝ. Der philosophische Determinismus sagt, dass perfekte Kenntnis des "Jetzt" alle Zukunft exakt vorherbestimmt. Die Chaostheorie meckert, dass das wirklich nicht so einfach ist. Und manche meinen ja, es sei eh' alles Zufall. Wir wollen mal schauen, wie das alles womöglich zusammenhĂ€ngt.
Tue, 26.11.24 at 18:00
FU Berlin,  Insti...
 Welt der Pseudogeraden
Abstract.  Wir erkunden zusammen die Welt der Pseudogeradenarrangements: Anordnungen von Kurven in der Ebene, von denen sich je zwei in genau einem Punkt kreuzen. Diese einfachen Objekte faszinieren mit ihren vielfĂ€ltigen BezĂŒgen zu verwandten Strukturen aus Kombinatorik, Geometrie und Informatik, wie zum Beispiel Sortiernetzwerke, Rhombenpflasterungen oder Young-Tableaux. Uns beschĂ€ftigt unter anderem die Frage, wie sich diese zufĂ€llig mithilfe einer Markov-Kette erzeugen lassen. Lassen sie sich einfach mischen wie ein Kartenstapel?
Thu, 06.06.24 at 18:00
FU Berlin,  Insti...
 Zauberhafte Mathematik
Abstract.  Wenn KunststĂŒcke von Zauberern das Publikum beeindrucken, kann das verschiedene Ursachen haben. Es kann dann um Fingerfertigkeit gehen, oder um Ablenkung, den Einsatz mehr oder weniger komplizierter Apparaturen bis hin zu aufwĂ€ndigen elektronischen Schaltungen usw. Man kann sich aber auch Tatsachen aus verschiedenen Wissenschaftsgebieten zunutze machen: Physik, Chemie und natĂŒrlich auch Mathematik. In dem Vortrag soll gezeigt werden, wie man verschiedene Aspekte unseres Faches fĂŒr die Zauberei nutzen kann. Eher klassisch (und meiner Meinung nach ein bisschen langweilig) ist der Einsatz elementarer Algebra: "Denk Dir eine Zahl ..." Darum wird es nicht gehen. Vielmehr werden wir Beispiele aus Kombinatorik, Gruppentheorie, Stochastik und Zahlentheorie kennenlernen. Das Niveau reicht von "leicht verstĂ€ndlich" bis "ein bisschen anspruchsvoll". FĂŒr Bachelorstudierende sollte es keine Probleme geben. Es empfiehlt sich, etwas zum Schreiben und ein Kartenspiel dabei zu haben. Dann kann man einige der KunststĂŒcke gleich ausprobieren.
Thu, 01.02.24 at 18:00
FU Berlin,  Insti...
Lokale Systeme in der Algebraischen und Arithmetischen Geometrie
Abstract.  Von Galois, zu Riemann, zu PoincarĂ©, zu
 Grothendieck, zu
 Simpson, zu
 Langlands
 Die Fundamentalgruppen (die Galoisgruppen) sind zwar sehr klar definiert, ĂŒber deren Eigenschaften weiß man aber extrem wenig. Deswegen studiert man deren (lineare) Darstellungen, modulo Isomorphismen, als erste Approximation. Es sind die lokalen Systeme. Wo findet man sie, wo kommen sie her? Kann man sie alle parametrisieren, gibt es spezielle Eigenschaften, wenn sie sich zum Beispiel nicht deformieren lassen? Ich werde versuchen, historisch und anschaulich einige Punkte vorzubringen.
Thu, 18.01.24 at 18:00
FU Berlin,  Insti...
 Rationale Lösungen polynomialer Gleichungen
Abstract. Ist  f(X)  ein Polynom in der Variablen  X   mit komplexen Koeffizienten, so besagt der Fundamentalsatz der Algebra, dass  f  mindestens eine komplexe Nullstelle besitzt, sobald der Grad von  f  positiv ist. In der Zahlentheorie interessiert die Frage, wie es um die Existenz rationaler Nullstellen von  f  steht, wenn f rationale Koeffizienten hat. Die Antwort darauf wird im Wesentlichen durch das Lemma von Gauß gegeben. In unserem Vortrag gehen wir nun der analogen Frage nach, wenn  f = f(X,Y)  ein Polynom mit rationalen Koeffizienten in zwei Variablen ist. Wir werden dabei finden, dass – generisch gesehen – solche Polynome (unendlich) viele rationale Nullstellen haben, wenn deren Grad „klein“ ist, wogegen sie höchstens endlich viele rationale Nullstellen besitzen, falls deren Grad „groß“ ist. Um diese qualitativen Sachverhalte quantitativ genauer zu verstehen, werden wir uns vom IrrationalitĂ€tsbeweis von  √2  mit Hilfe von Fermats unendlichem Abstieg inspirieren lassen. Diese Überlegungen werden uns auch zu interessanten zahlentheoretischen Fragestellungen fĂŒhren, wie beispielsweise dem Kongruenzzahlproblem, die Gegenstand aktueller mathematischer Forschung sind.
Tue, 12.12.23 at 18:00
FU Berlin,  Insti...
 Algorithms: from sorting to saddle points
Abstract. Algorithmic problems typically ask to transform each given input according to some well-defined mathematical function. For example, in the sorting problem, given a sequence of (comparable) items, we want to put them in increasing order.When can we say that we fully understand the complexity of an algorithmic problem? Ideally, we should find an algorithm that solves the task in a certain number of elementary steps, and prove that no algorithm can achieve this in fewer steps. But how can we argue about all possible inputs and all possible algorithms, including those not yet invented? This basic question is behind some of the great mysteries of theoretical computer science; we have satisfactory answers only for relatively simple problems in restricted models of computation.As a case study we will look at the problem of finding a saddle point, a task that arises both in optimization and game theory. Seemingly related to sorting, the problem allows for some surprising algorithmic improvements, with its precise complexity not yet settled.
Tue, 07.11.23 at 18:00
FU Berlin,  Insti...
Wie die Mathematik zur Klimadebatte beitragen kann
Abstract. Im Kontext der Klimadebatte wird die Mathematik oftmals lediglich als Lieferantin von Rechenmethoden gesehen. In Wirklichkeit ist sie deutlich breiter aufgestellt, wie drei Beispiele zeigen sollen: Die Klimaforschung arbeitet vielfach mit vereinfachten Gleichungen fĂŒr AtmosphĂ€ren- und Ozeansimulationen. Die Mathematik liefert rigorose Aussagen zur GĂŒltigkeit solcher reduzierter Modelle und hilft so, die Klimaforschungsergebnisse abzusichern. Das Klima wird verkĂŒrzt als "30 jĂ€hrige Wetterstatistik" definiert. Da aber die entsprechend eingesetzten statistischen Methoden zeitunabhĂ€ngige Zufallsverteilungen annehmen, stellt sich die Frage, was dann unter "Klimawandel" ĂŒberhaupt zu verstehen ist. Die mathematische Zeitreihenanalyse liefert hier ganz neue Ansatzpunkte. Im Schulterschluss suchen Sozial-, Wirtschafts- und Klimawissenschaften nach gemeinsamen Grundlagen fĂŒr die Politikberatung. Dabei kommt es oft zu MissverstĂ€ndnissen aufgrund ihrer doch sehr unterschiedlichen Fachsprachen. Das Beispiel einer mathematischen Formalisierung des Begriffs der "VulnerabilitĂ€t bezĂŒglich des Klimawandels" zeigt, wie Mathematik helfen kann, interdisziplinĂ€re Diskurse zu strukturieren.
Tue, 04.07.23 at 18:00
FU Berlin,  Insti...
Das 24-Zell
Abstract. Der WĂŒrfel und das Oktaeder sind einfache und gewöhnliche 3-dimensionale Objekte. Es gibt auch entsprechende Objekte in der 4-dimensionalen Geometrie, die man geometrisch, kombinatorisch und algebraisch beschreiben und untersuchen kann.In diesem Vortrag soll es darum gehen, ein weiteres, außergewöhnliches und in verschiedenster Weise einzigartiges Objekt kennenzulernen, das wohl zunĂ€chst von Ludwig SchlĂ€fli in der Mitte des 19. Jahrhunderts entdeckte „24-Zell“: Wir beschreiben es ebenfalls geometrisch, kombinatorisch und algebraisch, stellen dann aber außergewöhnliche Eigenschaften fest (etwa dass das 24-Zell „selbst-dual“ ist und mit bemerkenswerten Kugelanordnungen zusammenhĂ€ngt) und stoßen dann schnell auf auch unbeantwortete Fragen (etwa nach Deformationen des 24-Zells, die die Kombinatorik aber nicht die Geometrie erhalten).
Mon, 19.06.23 at 18:00
FU Berlin,  Insti...
From linear programming to colliding particles
Abstract. The simplex algorithm is the method of choice for solving linear optimization problems in practice. However, it is a famous open problem to show that the simplex algorithm also performs well in theory. From a discrete-geometric perspective, the simplex algorithm follows a path in the graph of a convex polytope and the path is determined by a so-called pivot rule. The challenge is to find a pivot rule that always takes a “short” path.
Thu, 11.05.23 at 18:00
FU Berlin,  Insti...
Gitterpunkte und Hodge-Zahlen
Abstract. „Das Studium torischer VarietĂ€ten ist ein wunderbarer Teil der algebraischen Geometrie mit tiefen Verbindungen zur polyedrischen Geometrie. Es gibt elegante Theoreme, unerwartete Anwendungen und phantastische Beispiele.“ (Frei nach Cox, Little, Schenck: Toric Varieties; AMS 2011). Dieser Vortrag ist eine Einladung in dieses Gebiet. Als ein Beispiel wie „wunderbar“ es hier ist, schauen wir uns Verallgemeinerungen des berĂŒhmten (und natĂŒrlich eleganten) Satzes von Bernstein-Kushnirenko an. Dieser Satz drĂŒckt die Anzahl der Lösungen eines Systems von  n  Polynomgleichungen in  n  Unbekannten durch das gemischte Volumen von  n  Polytopen aus. Wenn wir nur noch  k < n  Gleichungen haben, wird die Lösungsmenge nicht mehr endlich sein. Nichtsdestotrotz kann man Formeln beweisen, die (algebraisch) geometrische Invarianten der Lösungsmenge in Beziehung zu Gitterpunktzahlen in Minkowski-Summen von Polytopen setzen. Der Schwerpunkt des Vortrags liegt darin, eine Idee des Wechselspiels zwischen algebraischer und polyedrischer Geometrie zu vermitteln. Bei den aktuelleren Resultaten berichte ich ĂŒber gemeinsame Arbeiten mit S. Di Rocco, M. Juhnke-Kubitzke, B. Nill, R. Sanyal und T. Theobald.
Tue, 07.02.23 at 18:00
FU Berlin,  Insti...
How many edges guarantee a small graph pattern?
Abstract. A graph consist of a set of vertices and a set of edges, with each edge representing a pair of vertices. Graphs are a widely applicable model of symmetric binary relations which arise in various networks, let it be computer, transportation, or social.How many edges overall guarantee that a graph on n vertices surely contains some specific small graph pattern of edges, say forming a triangle? Or a cycle of length four? Or a complete graph on four vertices? How about other patterns?This is the theory of TurĂĄn numbers, a classical topic in Graph Theory, with many interesting theorems and even more tantalizing open problems. It provides a great variety of behaviours and a rich arsenal of proof methods. In the talk we aim an introduction into these. No familiarity with graphs will be assumed.
Thu, 05.01.23 at 18:00
FU Berlin,  Insti...
Wird ein Gigant erscheinen oder nicht?
Abstract. Wir werfen zufĂ€llig Punkte in den Raum und verbinden zufĂ€llig je zwei Punkte mit einer Kante oder nicht. Hat dieser Graph eine unendlich große Komponente oder nicht? -- Wir werfen lauter zufĂ€llige Schlingen mit fester und sehr großer GesamtlĂ€nge in eine große Box. Wird eine der Schlingen ganz besonders lang sein? -- Wir starten mit vielen Partikeln der Masse Eins und lassen sie paarweise immer wieder mit einander koagulieren. Gibt es spĂ€ter ein ganz besonders großes Partikel? -- Dies sind drei Typen von zufĂ€lligen Prozessen, in denen manchmal ein Mikro-Makro-PhasenĂŒbergang beobachtet werden kann: das Auftreten einer gigantisch großen Teilstruktur. Die drei PhasenĂŒbergĂ€nge in diesen Beispielen heißen Perkolation, Bose-- Einstein-Kondensation und Gelation. Um sie herum gibt es viele tolle mathematische Ergebnisse, aber noch mehr ist weithin offen. Daher gibt es viele Modellvarianten und viele hochinteressante Teilaufgaben, von denen etliche auch fĂŒr Bachelorarbeiten geeignet sind.
Tue, 13.12.22 at 18:00
FU Berlin,  Insti...
Perfekt sichere VerschlĂŒsselungsverfahren
Abstract. Der Vortrag fĂŒhrt zunĂ€chst VerschlĂŒsselungsverfahren ein, gibt einfache Beispiele und diskutiert verschiedene Sicherheitsbegriffe. Im Hauptteil des Vortrags wird auf den Begriff der perfekten Sicherheit eingegangen, ein Verfahren ist perfekt sicher, wenn selbst Angreifer mit unbeschrĂ€nkten Ressourcen dieses Verfahren nicht brechen können. Wir definieren den Begriff formal, geben eine Ă€quivalente Beschreibung an (ein Resultat von Shannon aus dem Jahr 1949) und zeigen, dass perfekt sichere VerschlĂŒsselungsverfahren tatsĂ€chlich existieren. Allerdings haben sie den großen Nachteil, dass die fĂŒr die VerschlĂŒsselung eingesetzten SchlĂŒssel mindestens so groß sein mĂŒssen wie der Informationsgehalt des zu verschlĂŒsselnden Textes.
Mon, 31.10.22 at 18:00
FU Berlin,  Insti...
Die Infizierung des Z2
Abstract. Wir betrachten spezielle Konfigurationen endlich vieler Punkte in der Ebene, deren Lage streng reglementiert ist. Wir studieren, wie sich diese Konfigurationen nach bestimmten Regeln ausbreiten können, um schließlich die gesamte Ebene zu „infizieren“. Wir starten mit dem kleinsten Spezialfall von vier Punkten – hier kann man schnell und spielerisch einen ersten Eindruck von der Problemstellung bekommen. WĂ€hrend sich das zweidimensionale Problem umfassend und klar lösen lĂ€sst, zeigen wir auch, wie die natĂŒrliche Verallgemeinerung auf drei Dimensionen offene Fragen aufwirft. Der kleinste Spezialfall handelt dabei von gewissen rĂ€umlichen Anordnungen von acht Punkten. Der Hintergrund dieses kombinatorischen Themas kommt aus der algebraischen Geometrie. Die Punkte in der Ebene reprĂ€sentieren dann GeradenbĂŒndel auf torischen VarietĂ€ten vom Picardrang 2.