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Hawking Temperature Derivation

Die Hawking-Temperatur beschreibt die Temperatur von Schwarze Löcher, die durch die quantenmechanische Effekte an der Ereignishorizont-Oberfläche entstehen. Stephen Hawking zeigte, dass aufgrund von Quantenfluktuationen Paare von Teilchen und Antiteilchen in der Nähe des Ereignishorizonts entstehen können. Wenn eines dieser Teilchen ins schwarze Loch fällt und das andere entkommt, beobachtet ein äußerer Beobachter, dass das schwarze Loch Energie verliert, was zu einer positiven Temperatur führt. Die Hawking-Temperatur THT_HTH​ kann mathematisch durch die Formel gegeben werden:

TH=ℏc38πGMkBT_H = \frac{\hbar c^3}{8 \pi G M k_B}TH​=8πGMkB​ℏc3​

Hierbei sind ℏ\hbarℏ das reduzierte Plancksche Wirkungsquantum, ccc die Lichtgeschwindigkeit, GGG die Gravitationskonstante, MMM die Masse des schwarzen Lochs und kBk_BkB​ die Boltzmann-Konstante. Diese Temperatur zeigt, dass kleinere schwarze Löcher heißer sind und schneller verdampfen als größere, was interessante Implikationen für die Thermodynamik von schwarzen Löchern hat.

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Autonome Fahrzeugalgorithmen

Autonome Fahrzeugalgorithmen sind komplexe mathematische und programmiertechnische Systeme, die es selbstfahrenden Autos ermöglichen, ihre Umgebung zu erkennen, Entscheidungen zu treffen und sicher zu navigieren. Diese Algorithmen nutzen eine Vielzahl von Technologien, darunter Machine Learning, Computer Vision und Sensorfusion, um Daten von Kameras, Lidar und Radar zu verarbeiten. Der Prozess umfasst mehrere Schritte, wie z.B. das Erkennen von Objekten, das Verstehen der Verkehrssituation und das Planen von Fahrbewegungen.

Ein wichtiger Aspekt ist die Verwendung von neuronalen Netzen, die trainiert werden, um Muster zu erkennen und Vorhersagen über das Verhalten anderer Verkehrsteilnehmer zu treffen. Diese Algorithmen müssen auch Echtzeit-Reaktionsfähigkeit bieten, um auf unvorhergesehene Situationen zu reagieren, was eine präzise Berechnung der Brems- und Beschleunigungskräfte erfordert. Letztlich zielen sie darauf ab, ein hohes Maß an Sicherheit und Effizienz im Straßenverkehr zu gewährleisten.

Lebesgue-Differenzierung

Die Lebesgue-Differenzierung ist ein fundamentales Konzept in der Maßtheorie und Analysis, das sich mit der Ableitung von Funktionen im Sinne des Lebesgue-Maßes beschäftigt. Es besagt, dass, wenn eine Funktion fff in einem bestimmten Bereich integrabel ist und an fast jeder Stelle xxx differenzierbar ist, dann gilt für das arithmetische Mittel der Funktion über Kreise um xxx:

lim⁡r→01∣B(x,r)∣∫B(x,r)f(y) dy=f(x)\lim_{r \to 0} \frac{1}{|B(x,r)|} \int_{B(x,r)} f(y) \, dy = f(x)r→0lim​∣B(x,r)∣1​∫B(x,r)​f(y)dy=f(x)

Hierbei bezeichnet B(x,r)B(x, r)B(x,r) die Kugel mit Zentrum xxx und Radius rrr, und ∣B(x,r)∣|B(x, r)|∣B(x,r)∣ ist das Volumen dieser Kugel. Diese Aussage bedeutet, dass die Funktion fff im Punkt xxx durch das Mittel ihrer Werte in der Umgebung dieses Punktes approximiert werden kann, wenn man den Radius rrr gegen null gehen lässt. Die Lebesgue-Differenzierung ist besonders wichtig, weil sie nicht nur für stetige Funktionen gilt, sondern auch für Funktionen, die an vielen Stellen nicht stetig sind, solange sie in einem Lebesgue-sinn integrierbar sind.

Endogene Geldtheorie

Die Endogenous Money Theory (EMT) ist eine wirtschaftliche Theorie, die besagt, dass die Geldmenge in einer Volkswirtschaft nicht exogen (von außen) festgelegt wird, sondern vielmehr endogen (aus dem Inneren des Systems heraus) entsteht. Dies bedeutet, dass die Banken Kredite vergeben, basierend auf der Nachfrage nach Krediten von Unternehmen und Haushalten, was zur Schaffung von neuem Geld führt.

Im Gegensatz zur traditionellen Sichtweise, die annimmt, dass die Zentralbank die Geldmenge kontrolliert und die Banken lediglich als Vermittler fungieren, argumentiert die EMT, dass die Geldschöpfung durch die Kreditvergabe der Banken initiiert wird. In diesem Kontext wird Geld als liquide Mittel betrachtet, die durch wirtschaftliche Aktivitäten und nicht durch eine zentrale Steuerung entstehen. Ein zentrales Konzept der EMT ist, dass die Geldmenge flexibel auf die Bedürfnisse der Wirtschaft reagieren kann, was zu einer dynamischen Anpassung von Angebot und Nachfrage führt.

Gewebeengineering-Biomaterialien

Tissue Engineering Biomaterials sind spezialisierte Materialien, die in der regenerativen Medizin verwendet werden, um das Wachstum von Gewebe zu unterstützen oder zu fördern. Diese Biomaterialien müssen bestimmte Eigenschaften aufweisen, wie z.B. Biokompatibilität, die sicherstellt, dass sie vom Körper akzeptiert werden, und mechanische Festigkeit, um den Anforderungen des umgebenden Gewebes gerecht zu werden. Zu den gängigen Arten von Biomaterialien gehören natürliche Polymere (wie Kollagen und Chitosan) und synthetische Polymere (wie Polyethylenglykol und Polylactide).

Diese Materialien können auch mit wachstumsfördernden Faktoren oder Zellen kombiniert werden, um die Gewebeheilung zu beschleunigen und die Funktionalität des regenerierten Gewebes zu verbessern. Durch die gezielte Entwicklung und Anpassung dieser Biomaterialien können Forscher spezifische Eigenschaften erzielen, die für verschiedene Anwendungen in der Medizin, wie z.B. die Reparatur von Knochen, Knorpel oder Haut, erforderlich sind.

Energie-basierte Modelle

Energy-Based Models (EBMs) sind eine Klasse von probabilistischen Modellen, die darauf abzielen, die Verteilung der Daten durch eine Energie-Funktion zu beschreiben. Diese Modelle ordnen jedem möglichen Zustand oder Datenpunkt einen Energie-Wert zu, wobei niedrigere Energiewerte mit höheren Wahrscheinlichkeiten korrelieren. Mathematisch wird die Wahrscheinlichkeitsverteilung P(x)P(x)P(x) eines Datenpunktes xxx oft durch die Formel

P(x)=e−E(x)ZP(x) = \frac{e^{-E(x)}}{Z}P(x)=Ze−E(x)​

definiert, wobei E(x)E(x)E(x) die Energie-Funktion und ZZZ die Zustandsnormalisierung ist, die sicherstellt, dass die Wahrscheinlichkeiten über alle möglichen Zustände summiert 1 ergeben. EBMs können in vielen Bereichen eingesetzt werden, wie z.B. in der Bildverarbeitung, wo sie helfen, komplexe Muster zu lernen und generative Modelle zu entwickeln. Ein entscheidender Vorteil von EBMs ist ihre Flexibilität, da sie sowohl diskrete als auch kontinuierliche Daten verarbeiten können und sich gut für unüberwachtes Lernen eignen.

Gleitmodusregelung

Sliding Mode Control (SMC) ist eine robuste Steuerungstechnik, die insbesondere in der Regelungstechnik Anwendung findet. Sie zielt darauf ab, das Verhalten eines dynamischen Systems durch eine gezielte Änderung der Kontrolleingänge zu stabilisieren, selbst wenn es zu Unsicherheiten oder Störungen kommt. Der Grundgedanke besteht darin, das Systemverhalten auf eine gleitende Fläche (oder Sliding Surface) zu zwingen, wo die Dynamik des Systems unabhängig von externen Störungen bestimmt werden kann.

Die Grundstruktur einer Sliding Mode Control besteht aus zwei Hauptkomponenten:

  1. Erzeugung der gleitenden Fläche: Diese Fläche wird durch eine geeignete Auswahl von Zustandsvariablen definiert, die die gewünschten Systemdynamiken reflektiert.
  2. Schaltsteuerung: Hierbei wird eine Regelstrategie entwickelt, die das System auf die gleitende Fläche zwingt und dort hält. Dies erfolgt typischerweise durch eine diskontinuierliche Regelung, die die Steuergröße abrupt ändert, um das Systemverhalten zu stabilisieren.

Die Robustheit von SMC macht sie besonders nützlich in Anwendungen, wo hohe Präzision und Zuverlässigkeit erforderlich sind, wie z.B. in der Robotik oder der Luftfahrttechnik.