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Spektrum der WissenschaftSpezial Physik - Mathematik - Technik 3/2015

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Digitalpaket: Spezialreihe Physik-Mathematik-Technik Jahrgang 2015

Spektrum der WissenschaftSpezial Physik - Mathematik - Technik 3/2015

Spektrum der WissenschaftSpezial Physik - Mathematik - Technik 3/2015

Inhalte dieser Ausgabe

Universelle Gesetze

06Universelle Gesetze

Manche Naturgesetze gelten für eine große Vielfalt von Systemen unabhängig von den dynamischen Regeln, denen deren elementare Bestandteile gehorchen.

Die neuronalen Netze werden erwachsen

14Die neuronalen Netze werden erwachsen

Die aktuellen lernfähigen Computer sind dank ihrer vielschichtigen Struktur zu ungeahnten Leistungen fähig. Sie erkennen Gesichter und verbessern ihre kognitiven Leistungen.

Der Weg zum schwimmenden Nanoroboter

20Der Weg zum schwimmenden Nanoroboter

Fortbewegung im Kleinen unterliegt ungewöhnlichen physikalischen Bedingungen. Wer Mikrotransportsysteme bauen will, kann von Pantoffeltierchen oder Spermatozoen lernen.

Die Geheimnisse des Lebens berechnen

28Die Geheimnisse des Lebens berechnen

Computersimulationen können komplizierte biologische Prozesse auf molekularer Ebene nachvollziehen und damit aufklären.

Die simulierte Zelle

38Die simulierte Zelle

Erstmals ist es gelungen, ein vollständiges Computermodell eines einzelligen Organismus zu erstellen. Das bietet einen neuen Einblick in die Mechanismen des Lebens.

Berechnung eines Tumors

46Berechnung eines Tumors

Simulationen von Geweben helfen, Krebserkrankungen besser zu verstehen. Zudem liefern sie neue Therapieansätze.

Genauere Krebsdiagnose durch Fraktalanalyse

49Genauere Krebsdiagnose durch Fraktalanalyse

Die Bösartigkeit von Tumorzellen sicher und schnell zu erkennen, ist der Traum vieler Mediziner. Die fraktale Geometrie könnte helfen, ihn zu erfüllen.

Zittern in Zahlen

52Zittern in Zahlen

Am Bernstein Center Freiburg haben Ingenieure ein Computermodell entwickelt, das der Genese und Therapie der "Schüttellähmung" auf den Grund geht.

Klimarekorde

58Klimarekorde

Dass sich Extremereignisse wie ungewöhnliche Hitzewellen in letzter Zeit häufen, kann man – mit Hilfe mathematischer Modelle – auf den allgemeinen Erwärmungstrend zurückführen.

Ein Leben für die Turbulenz – Ludwig Prandtl

66Ein Leben für die Turbulenz – Ludwig Prandtl

Anfang des 20. Jahrhunderts schuf der Göttinger Strömungsforscher Ludwig Prandtl die Grundlagen einer umfassenden Theorie verwirbelter Gase und Flüssigkeiten.

Computersimulationen und das Schicksal der Menschheit

75Computersimulationen und das Schicksal der Menschheit

"Die Grenzen des Wachstums" zeigen auch und vor allem die Grenzen der mathematischen Modellierung auf.

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Halluzinationen - Wenn Realität und Illusion verschmelzen

Spektrum Kompakt – Halluzinationen - Wenn Realität und Illusion verschmelzen

Psychodelische Bilder oder fremde Stimmen, die nur im Kopf existieren: Mit Halluzinationen täuscht das Gehirn die Sinne. Die trügerischen Eindrücke werden allerdings nicht nur durch Drogen ausgelöst - sie können auch ein Zeichen für bestimmte Erkrankungen sein.

Extremwetter - Wenn die Elemente verrücktspielen

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Hurrikane, Überschwemmungen, aber auch Hitzerekorde und Dürreperioden - spielt unser Wetter vermehrt verrückt? Wie lassen sich entsprechende Katastrophen rechtzeitig vorhersagen? Und wie stark ist der Einfluss des Klimawandels?

Antarktis - Eisige Klimakammer am Südpol

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Die Antarktis ist ein Kontinent der Superlative: Eis, so weit das Auge reicht, und eine höchst spezialisierte Lebewelt. Noch dazu ist die Region für das Klimageschehen auf der Erde von zentraler Bedeutung. Und der Klimawandel schlägt auch dort bereits erbarmungslos zu.