Oberhessische Naturwissenschaftliche Zeitschrift : Bericht der Oberhessischen Gesellschaft für Natur- und Heilkunde zu Gießen, Naturwissenschaftliche Abteilung

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jlupub.ub.uni-giessen.de/handle/jlupub/1019
Erscheint online ab Band 67 (2017)

URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-131445

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Auflistung Oberhessische Naturwissenschaftliche Zeitschrift : Bericht der Oberhessischen Gesellschaft für Natur- und Heilkunde zu Gießen, Naturwissenschaftliche Abteilung nach Autor:in "Kafitz, Willi"

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    Entropie : wachsende Bedeutung in Naturwissenschaft und Informationstheorie : eine Übersicht in Beispielen
    (2020) Kafitz, Willi
    Entropie ist viel mehr als thermodynamische Strukturierungshilfe, viel mehr als ein Theoriebaustein, um im seinerzeit beginnenden Industriezeitalter durch besseres naturwissenschaftliches Verständnis bessere Dampfmaschinen bauen zu können. Entropie ist grundlegend für unser Weltverständnis, für die innere Ordnung der uns begrenzenden Systeme, wie z.B. Festkörper, Flüssigkeiten, Gase und das über die Naturwissenschaft hinaus. Sie begleitet uns insbesondere in das neue digitale Zeitalter über die verblüffenden Querbeziehungen zur Informationstheorie. In der Abfolge der Zeit von Vergangenheit zu Zukunft hat Entropie eine grundlegende, lenkende, die Entwicklungsrichtung vorschreibende wie auch naturphilosophische Bedeutung.Der vorliegende Beitrag soll anhand von Beispielen die große Bandbreite an Erklärungsmustern für natürliche Abläufe mit Hilfe der Entropie verdeutlichen.
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    Faszination Formeln : berühmte Beziehungen aus Mathematik und Naturwissenschaften : Bedeutung und Hintergründe
    (2022) Kafitz, Willi
    Eine ganze Reihe von Gleichungen, Formeln, Symbolen und Beziehungen repräsentieren Sternstunden der Mathematik und der Naturwissenschaften. Auf Laien und auf Fachleute üben sie oft eine große Faszination aus. Der vorliegende Beitrag greift wichtige und allseits anerkannte Beispiele in kurzem Abriss auf und versucht ihre Bedeutung, Geschichte und mit ihnen verbundene Namen zu charakterisieren. Andere Beispiele sind eher weniger bekannt und ihre Bedeutung wird unterschätzt. Auch davon werden einige Repräsentanten genannt und versucht, ihre weniger offensichtliche Stellung in der Wissenschaftsgeschichte etwas aufzuwerten.
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    Symmetrie : Ebenmaß in Mathematik und Naturwissenschaften : eine Übersicht anhand von Beispielen
    (2017) Kafitz, Willi
    Symmetrie ist in fast allen Naturwissenschaften von Bedeutung. Allerdings ist dabei weniger die ästhetische Dimension relevant, sondern die Symmetrie als Strukturierungs- und Ordnungsmerkmal. Sie hat oft unterschiedliche Ausprägungen: z.B. in der Chemie als Mittel, um Molekülschwingungen zu verstehen. In der Kristallographie dient sie der Klassifizierung von kristallinen Formen. Sehr abstrakt ist der Symmetriebegriff in der Physik oder der Kosmologie: Er geht von klassischen Erhaltungssätzen bis hin zum Verständnis, was in den ersten Momenten nach dem Urknall geschah. Immer ist die Mathematik gefordert. In vielen Fällen benötigt man mit der Gruppentheorie ein wichtiges Teilgebiet der Mathematik. Der vorliegende Beitrag soll anhand einiger weniger Beispiele die Bandbreite der Symmetrieeffekte in einzelnen Naturwissenschaften und der Mathematik auf möglichst leicht verständliche Art und Weise aufzeigen.
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    Unendlich - Versuch das Unbegreifliche zu begreifen : eine mathematisch-historische Reise
    (2022) Kafitz, Willi
    Der Begriff „unendlich“ beschreibt einen Tatbestand, der alleine als Idee existieren kann. Dies gilt für die Mathematik, aber auch für die Theologie oder Philosophie, wo Gott mit dem Unendlichen gleichgesetzt wird. In der Natur gibt es keine unendlichen Mengen. Die Mathematikgeschichte kennt sowohl „unendlich groß“ als auch „unendlich klein“ (infinitesimal). Schon die griechischen Mathematiker kannten das potentiell und das aktual Unendliche. Aber man beschränkte sich auf potentiell unendliche Probleme. Aktuale Unendlichkeit einer Menge mit unendlich vielen Elementen wurde vermieden. Nur ein Genie wie Archimedes hat die erkenntnistheoretischen Probleme erkannt und wusste damit umzugehen. Er entwickelte Techniken, die erst in der Integralrechnung 1800 Jahre später von Newton und Leibniz wieder aufgegriffen wurden. Im Mittelalter gingen sehr viele schriftliche Dokumente und Erkenntnisse aus der Blütezeit der griechischen Kultur verloren. Mit Leibniz und Newton wurde nach und nach „unendlich“ ein fester Bestandteil der Mathematik, vor allem zunächst bei der Integral- und Differentialrechnung. Ohne diese wären die epochalen Erkenntnisse eines Isaak Newton nicht entstanden. Namhafte Mathematiker entwickelten den Umgang mit Unendlichkeiten weiter. Cantor wagte sich schließlich auch an aktual unendliche Mengen und erkannte, dass es auch bei „Unendlich“ verschiedene Abstufungen gibt. Nicht zuletzt auf Basis seiner Ergebnisse entstand Systematik, Axiomatik und Logik der Mengenlehre, die heute das Fundament der Mathematik darstellt.
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    Zeit - zur Entwicklung des Zeitverständnisses : eine historische Übersicht
    (2021) Kafitz, Willi
    Das Zeitverständnis hat sich im Laufe der Jahrhunderte radikal geändert. Viele Jahrhunderte war in einer bäuerlichen Gesellschaft nur eine reine Naturbezogenheit auf Tageszeiten und Kalender erforderlich. Systematisches astronomisches Wissen war nur einer Elite vorbehalten. In der beginnenden Neuzeit, beginnend mit Galilei, musste besonders die Physik die Zeit als Parameter einbeziehen. Aber erst mit genaueren Uhren war eine wissenschaftlich orientierte Zeitmessung möglich. Gleichzeitig wurde es aus wirtschaftlichen Gründen nötig, die bis dahin bestehenden Ortszeiten, dann nationalen Zeiten, zu einer Weltzeit zu harmonisieren. Newton und Leibniz entwickelten ein vollkommen unterschiedliches Verständnis. Für Newton war die Zeit absolut, überall gleich fließend und unabhängig von den Dingen. Leibniz dagegen sah Abhängigkeiten. Er betrachtete die Zeit relativ zu den Geschehnissen. Doch diese Sicht setzte sich nicht durch. Erst mit der Relativitätstheorie wurde diese Sichtweise wieder aufgegriffen. Es gibt keine absolute Zeit und man kann deshalb bei zwei räumlich getrennten Ereignissen nicht von Gleichzeitigkeit sprechen. Zeit ist relativ zum Inertialsystem. Die Verbindung von Allgemeiner Relativitätstheorie und Quantentheorie ist noch ein großes ungelöstes Problem. Jedoch sind erste Theorien ausgearbeitet worden, die eine Quantisierung der Gravitation anstreben. Aus der mathematischen Beschreibung einiger Theorien ergibt sich scheinbar auf kleinsten Skalen im Bereich der Plancklänge und Planckzeit eine Körnigkeit von Raum und Zeit. Raumeinheiten und Zeiteinheiten sind möglicherweise nicht mehr beliebig teilbar, sondern quantisiert. Der Zeitbegriff, wie wir ihn kennen, macht in diesen Größenordnungen keinen Sinn mehr.