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Die Viskosität von kaltem Wasser könnte die Entstehung komplexen Lebens ausgelöst haben

2025-01-12

Eine neue Studie legt nahe, dass die hohe Viskosität von kaltem Meerwasser während der „Schneeball-Erde“-Perioden vor Milliarden von Jahren die Evolution des mehrzelligen Lebens angetrieben haben könnte. Experimente zeigen, dass einzellige Algen unter Bedingungen hoher Viskosität spontan größere, koordinierte Gruppen bildeten, um ihre Nahrungsaufnahmeeffizienz zu erhalten, und diesen Zustand über Generationen hinweg beibehielten. Dies deutet auf eine neue evolutionäre Strategie für frühes Leben hin, um sich an Umweltbedingungen anzupassen. Obwohl weitere Forschung erforderlich ist, bietet die Studie eine neue Perspektive auf den Ursprung der Mehrzelligkeit und unterstreicht die bedeutende Rolle physikalischer Umweltfaktoren bei der Gestaltung des Lebensweges.

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Technologie Schneeball Erde Mehrzelligkeit Viskosität

Jahrhundertealtes Mathematikproblem gelöst: Beweis der Irrationalität von ζ(3)

2025-01-09

Dieser Artikel erzählt die legendäre Geschichte des Beweises des Mathematikers Roger Apéry aus dem Jahr 1978, dass ζ(3) (die Riemannsche Zetafunktion bei 3) irrational ist. Sein Beweis wurde mit Skepsis aufgenommen und verursachte sogar Chaos auf der Konferenz, auf der er vorgestellt wurde. Apéry wurde jedoch letztendlich Recht gegeben. Jahrelang kämpften Mathematiker darum, Aperys Methode zu erweitern, mit wenig Erfolg. Kürzlich entwickelten Calegari, Dimitrov und Tang eine leistungsfähigere Methode, die die Irrationalität einer Reihe von zeta-ähnlichen Werten, einschließlich ζ(3), beweist und damit ein jahrzehntealtes Problem löst. Dieser Durchbruch liegt nicht nur in seinem Ergebnis, sondern auch in der Allgemeingültigkeit seines Ansatzes, der neue Werkzeuge für zukünftige Irrationalitätsbeweise liefert.

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Mathematik irrationale Zahlen

Die Größe des Unendlichen: Mathematiker kommen der Antwort auf die Frage nach der Anzahl der reellen Zahlen näher

2025-01-09

Jahrzehntelang glaubten Mathematiker, dass die Bestimmung der Gesamtzahl der reellen Zahlen ein unlösbares Problem sei. Ein neuer Beweis deutet darauf hin, dass dies nicht der Fall ist. Der Artikel beschreibt, wie die Mathematiker Asperó und Schindler bewiesen haben, dass zwei Axiome, die zuvor als konkurrierende Grundlagen für die unendliche Mathematik galten, sich tatsächlich gegenseitig implizieren. Dieses Ergebnis stärkt das Argument gegen die Kontinuumshypothese und deutet darauf hin, dass eine zusätzliche Größe des Unendlichen zwischen den beiden existiert, die vor 143 Jahren als die erste und zweite unendlich große Zahl postuliert wurden. Obwohl dieses Ergebnis Begeisterung und Debatten in der mathematischen Gemeinschaft ausgelöst hat, sind die Auseinandersetzungen um die Größen unendlicher Mengen noch lange nicht beigelegt.

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Mathematik Kontinuumshypothese Unendlichkeit

Standardmodell: Die Erfolgsgleichung des Universums

2025-01-07

Das Quanta Magazine hat ein Video veröffentlicht, das das Standardmodell der Teilchenphysik erklärt – die erfolgreichste wissenschaftliche Theorie aller Zeiten. Der Physiker der Universität Cambridge, David Tong, zerlegt die Gleichung Stück für Stück und zeigt, wie die fundamentalen Bausteine unseres Universums interagieren. Obwohl es unglaublich erfolgreich bei der Erklärung von Experimenten auf der Erde ist, kann das Standardmodell mehrere Merkmale des größeren Universums nicht erklären, darunter die Gravitation über kurze Distanzen und das Vorhandensein von dunkler Materie und dunkler Energie. Dies treibt die Physiker zu umfassenderen Theorien, während Mathematiker neue Perspektiven auf die Quantenfeldtheorie benötigen, um die größten Rätsel der Physik zu lösen.

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Technologie Standardmodell Teilchenphysik Quantenfeldtheorie

Warum Informatiker Orakel befragen

2025-01-06

Theoretiker der Berechenbarkeitstheorie verwenden hypothetische „Orakel“ – Geräte, die sofort spezifische Fragen beantworten – um die grundlegenden Grenzen des Rechnens zu erforschen. Indem sie untersuchen, wie verschiedene Orakel die Schwierigkeit von Problemen beeinflussen (z. B. das P-gegen-NP-Problem), gewinnen Forscher Einblicke in inhärente rechnerische Beschränkungen und inspirieren neue Algorithmen. Zum Beispiel wurde Shors Algorithmus, ein Quantenalgorithmus zum Faktorisieren großer Zahlen, der für die moderne Kryptographie entscheidend ist, durch orakelbasierte Forschung inspiriert. Orakel dienen als leistungsstarkes Werkzeug, das die Grenzen des theoretischen Verständnisses erweitert und Innovationen in Bereichen wie dem Quantencomputing vorantreibt.

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Entwicklung Berechenbarkeitstheorie

2024 in der Mathematik: Durchbrüche und der Aufstieg der KI

2024-12-20

2024 war ein wegweisendes Jahr für die Mathematik, geprägt von einer Reihe bedeutender Durchbrüche. Ein Team von neun Mathematikern bewies die geometrische Langlands-Vermutung – ein 800-seitiger Beweis, der als herausragende Leistung gefeiert wurde – und verband verschiedene Bereiche der Mathematik. Weitere wichtige Fortschritte wurden in der Geometrie erzielt, wobei langjährige Vermutungen gelöst und überraschende Gegenbeispiele geliefert wurden. Gleichzeitig erzielte die künstliche Intelligenz erhebliche Fortschritte, wobei das Modell AlphaProof von Google DeepMind bemerkenswerte Ergebnisse bei der Internationalen Mathematikolympiade erzielte und das Potenzial von KI als „Co-Pilot“ für zukünftige mathematische Forschung aufzeigte. Diese Erfolge unterstreichen nicht nur die bedeutenden Fortschritte im mathematischen Verständnis, sondern auch das transformative Potenzial von KI, die Zukunft des Fachgebiets zu gestalten.

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KI mathematische Durchbrüche geometrisches Langlands-Programm

Entropie: Ein Umdenken des Unordnung im Universum

2024-12-14

Vor zweihundert Jahren führte der französische Ingenieur Sadi Carnot den Begriff der Entropie ein, um den irreversiblen Verfall des Universums zu quantifizieren. Die moderne Physik betrachtet Entropie jedoch nicht einfach als 'Unordnung', sondern als Spiegelbild der begrenzten Kenntnis eines Beobachters über ein System. Diese neue Perspektive beleuchtet die tiefe Verbindung zwischen Information und Energie und treibt technologische Fortschritte im Nanobereich voran. Von Carnots Dampfmaschine bis zu modernen Informationsmaschinen entwickelt sich das Konzept der Entropie weiter und hilft uns, das Funktionieren des Universums zu verstehen und uns zum Überdenken des Zwecks der Wissenschaft und unseres Platzes darin anzuregen.

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KI Entropie Information Thermodynamik

Exotische neue Supraleiter begeistern und verwirren

2024-12-13

In diesem Jahr wurden drei neue Arten von Supraleitern entdeckt, die unser Verständnis dieses Phänomens in Frage stellen. Diese zweidimensionalen Materialien, wie Graphen, zeigen eine beispiellose Flexibilität und wechseln durch einfache Anpassungen zwischen isolierenden, leitenden und supraleitenden Zuständen. Einer von ihnen widersetzt sich sogar den Erwartungen, indem er sich in einem Magnetfeld verstärkt. Diese Entdeckungen vertiefen das Geheimnis der Supraleitung und bieten gleichzeitig Hoffnung auf Raumtemperatur-Supraleiter, die die Energie- und Transportbranche revolutionieren könnten.

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Technologie Supraleiter 2D-Materialien Quantenphysik

Mathematiker entdecken neue Methode zum Zählen von Primzahlen

2024-12-13

Die Mathematiker Ben Green und Mehtaab Sawhney haben bewiesen, dass es unendlich viele Primzahlen der Form p² + 4q² gibt, wobei p und q ebenfalls Primzahlen sind. Ihr Beweis verwendet auf geniale Weise Gowers-Normen, ein Werkzeug aus einem anderen Gebiet der Mathematik, und zeigt dessen überraschende Leistungsfähigkeit beim Zählen von Primzahlen. Dieser Durchbruch vertieft unser Verständnis der Verteilung von Primzahlen und eröffnet neue Wege für zukünftige Forschung.

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Mathematik Primzahlen Zahlentheorie Gowers-Normen