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Kategorientheorie: Mathematik aus der Vogelperspektive

In den letzten 70 Jahren entstand ein mathematischer Bereich, der es unter anderem ermöglicht, unerwartete Zusammenhänge aufzudecken. Inzwischen findet die abstrakte Disziplin auch handfeste Anwendungen in der Physik, Informatik oder Linguistik.
Mathematistan

Stellen Sie sich vor, Sie fliegen über eine Welt namens Mathematistan. Relativ mittig erblicken Sie das bekannte Reich der Arithmetik, in dem Zahlen miteinander addiert, multipliziert, voneinander abgezogen und dividiert werden. Daran grenzen die Hügel der Zahlentheorie, mit Primzahlen und anderen seltsamen Konstrukten, während sich südlich das riesige Kalifat der Al-Gebra befindet, in dem sich nicht nur wie in der Arithmetik Zahlen miteinander verknüpfen lassen, sondern auch kompliziertere Objekte wie Matrizen.

In solcher Höhe verschwimmen die Details der einzelnen Gebiete, man kann bloß grobe Strukturen erkennen. Dafür macht man Brücken und Grenzregionen zwischen den verschiedenen Reichen aus, die sie verbinden …

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Spektrum der Wissenschaft – KI als Kopilot

Künstliche Intelligenz ist immer öfter an mathematischen Durchbrüchen entscheidend beteiligt. Der Mathematiker Terence Tao erklärt im Interview, wie Beweisprüfer und KI-Programme die Arbeit der Fachleute ändern können. Daneben berichten wir über Waschbären, die in Deutschland und Europa weiter auf dem Vormarsch. Wir zeigen, welche Folgen diese invasive Art für Menschen und Ökosysteme hat. Im dritten Teil unserer Serie »50 Jahre Lucy« geht es um die 1925 veröffentlichte Erstbeschreibung des Australopithecus africanus: Raymond Dart führte damit eine neue Gattung für die Vorfahren des Menschen ein, die in der Fachwelt zunächst auf wenig Gegenliebe stieß. Ein weiterer Artikel widmet sich der Erzeugung von menschlichen Embryonen mit Hilfe der Stammzellenforschung und auch den daraus resultierenden ethischen Fragen.

Spektrum der Wissenschaft – Vielfältige Quanten

Wir tauchen ein in die Welt der Quanten, die uns noch immer zahlreiche Rätsel aufgibt. Forscher entwickeln ständig neue Modelle und hinterfragen Grundlegendes, wie beispielsweise das Konzept der Zeit. Gleichzeitig macht die Entwicklung neuer Quantencomputer große Fortschritte und könnte unsere Verschlüsselungssysteme bedrohen. Experten arbeiten an neuen Methoden, um unsere Daten zu schützen. Erfahren Sie, wie diese Herausforderungen gemeistert werden und ob Kryptografen den Wettlauf gegen die Zeit gewinnen können.

Spektrum - Die Woche – Süßes Gift?

Entdecken Sie die Vorteile und Risiken einer zuckerfreien Ernährung in unserem Artikel »Süßes Gift«. Plus: Erfahren Sie in unserer Kolumne, warum im amerikanischen Wahlsystem nicht immer die Partei mit den meisten Stimmen gewinnt. Jetzt mehr erfahren!

  • Quellen

Baez, J. C., Stay, M.:Physics, topology, logic and computa­tion: a rosetta stone. In: Coecke, B. (Hg.): New structures for physics. Springer, 2011

Bradley, T.-D.:What is applied category theory? ArXiv 1809.05923, 2018

Marquis, J.-P.:From a geometrical point of view. Springer, 2009

Mazur, B.:When is one thing equal to some other thing? In: Gold, B., Simons, R. A. (Hg.): Proof and other dilemmas: mathematics and philosophy. Mathematical Association of America, 2008

Spivak, D. I.:Category theory for the sciences. MIT Press, 2014

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