Kolmogorov Complexity

Die Feynman Path Integral Formulation ist ein Konzept in der Quantenmechanik, das von Richard Feynman eingeführt wurde. Es beschreibt die Bewegung eines Teilchens nicht als eine einzelne, definierte Bahn, sondern als eine Summe aller möglichen Wege, die das Teilchen zwischen zwei Punkten nehmen kann. Jeder dieser Wege trägt einen bestimmten Wellenfaktor, der durch die exponentielle Funktion $e^{\frac{i S}{\hbar}}$ gegeben ist, wobei $S$ die Wirkung ist, die entlang des Weges berechnet wird, und $\hbar$ das reduzierte Plancksche Wirkungsquantum ist.

Die Gesamtamplitude für die Übergangswahrscheinlichkeit von einem Zustand zu einem anderen wird dann als Integral über alle möglichen Pfade formuliert:

Hierbei ist $K(b, a)$ die Übergangsmatrix und $\mathcal{D}[x(t)]$ ein Maß über alle möglichen Pfade $x(t)$. Diese Herangehensweise ermöglicht es Physikern, Probleme in der Quantenmechanik auf eine anschauliche und oft intuitivere Weise zu analysieren, indem sie die Beiträge aller möglichen Bewegungen eines Teilchens berücksicht

Die Bell'sche Ungleichung ist ein zentrales Konzept in der Quantenmechanik, das die Vorhersagen der Quantenmechanik mit denen der klassischen Physik vergleicht. Sie besagt, dass bestimmte statistische Korrelationen zwischen Messungen an zwei weit voneinander entfernten Teilchen, die in einem gemeinsamen Quantenzustand sind, nicht die Grenzen der klassischen Physik überschreiten sollten. Wenn jedoch Experimente durchgeführt werden, die die Annahmen der lokalen Realität und der verborgenen Variablen in der klassischen Physik testen, zeigen die Ergebnisse oft eine Verletzung dieser Ungleichung.

Diese Verletzung deutet darauf hin, dass die Teilchen auf eine Weise miteinander verbunden sind, die nicht durch klassische Konzepte wie lokale verborgene Variablen erklärbar ist. Stattdessen unterstützen die Ergebnisse die Quantenverschränkung, ein Phänomen, bei dem das Verhalten eines Teilchens instantan das eines anderen beeinflusst, unabhängig von der Entfernung zwischen ihnen. Die Verletzung der Bell'schen Ungleichung hat weitreichende Implikationen für unser Verständnis der Realität und stellt die klassischen Ansichten über Kausalität und Information in Frage.

Advection-Diffusion-Modelle beschreiben die Bewegung von Substanzen (z.B. Wärme, Chemikalien) in einem Medium durch zwei Hauptprozesse: Advektion, die den Transport durch eine Strömung beschreibt, und Diffusion, die die zufällige Bewegung von Partikeln aufgrund von Konzentrationsunterschieden beschreibt. Numerische Verfahren zur Lösung dieser Gleichungen zielen darauf ab, die zeitlichen und räumlichen Veränderungen der Konzentration präzise abzubilden. Typische Ansätze umfassen Verfahren wie das Finite-Differenzen-Verfahren und Finite-Elemente-Methoden, die beide diskretisierte Approximationen der ursprünglichen partiellen Differentialgleichungen verwenden.

Ein zentrales Konzept in diesen Methoden ist die Stabilität der numerischen Lösung, die durch geeignete Wahl der Zeit- und Raumgitter sowie durch die Implementierung von Techniken wie Upwind-Schemata oder Richtungsabhängige Differenzen gewährleistet wird. Mathematisch wird das Advection-Diffusion-Modell häufig durch die Gleichung

beschrieben, wobei $c$ die Konzentration, $u$ die Ad

Ein MEMS-Gyroskop (Micro-Electro-Mechanical Systems) ist ein kleiner Sensor, der Drehbewegungen und Orientierung in drei Dimensionen misst. Diese Geräte basieren auf mikroskopischen mechanischen Strukturen und elektronischen Komponenten, die auf einem einzigen Chip integriert sind. MEMS-Gyroskope nutzen die Prinzipien der Physik, um die Corioliskraft zu erfassen, die auf eine schwingende Masse wirkt, wenn sie einer Drehbewegung ausgesetzt ist.

Die wichtigsten Anwendungsbereiche umfassen:

• Smartphones: zur Bildschirmausrichtung und Spielsteuerung.
• Drohnen und Roboter: für die Stabilisierung und Navigation.
• Fahrzeuge: zur Verbesserung der Sicherheitssysteme und Fahrdynamik.

Durch ihre kompakte Größe und geringen Kosten haben MEMS-Gyroskope die Möglichkeiten der Bewegungserkennung revolutioniert und finden breite Anwendung in der Industrie und im Alltag.

Die Efficient Market Hypothesis (EMH) Weak Form postuliert, dass alle historischen Preisdaten in den aktuellen Marktpreisen enthalten sind. Das bedeutet, dass es unmöglich ist, durch die Analyse vergangener Preise, wie z.B. Trends oder Muster, systematisch überdurchschnittliche Renditen zu erzielen. Die Grundlage dieser Hypothese ist die Annahme, dass Marktteilnehmer rational handeln und alle verfügbaren Informationen sofort in die Preise einfließen.

Ein zentraler Aspekt der schwachen Form ist, dass technische Analyse, die sich auf historische Kursbewegungen stützt, keine überlegenen Ergebnisse liefert. Dies impliziert, dass Zufallsbewegungen der Preise den Markt dominieren und zukünftige Preisbewegungen nicht vorhersagbar sind. In mathematischen Begriffen kann man sagen, dass Preisänderungen $\Delta P_t$ unabhängig und identisch verteilt sind, was den Markt als effizient klassifiziert.

Das Design von photonischen Kristallen bezieht sich auf die gezielte Gestaltung von Materialien, die eine regelmäßige Struktur aufweisen und die Wechselwirkung von Licht mit Materie steuern können. Diese Kristalle haben eine periodische Anordnung von Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindices, was zu einem Phänomen führt, das als Bandlücken bekannt ist. In diesen Bandlücken kann Licht bestimmter Frequenzen nicht propagieren, wodurch photonische Kristalle als Filter oder Wellenleiter fungieren.

Ein typisches Beispiel sind photonic crystal fibers, die durch ihr Design eine hochgradige Kontrolle über die Lichtausbreitung bieten. Die mathematische Beschreibung solcher Strukturen erfolgt oft durch die Lösung der Maxwell-Gleichungen, wobei die Strukturparameter wie Periodizität und Brechungsindex entscheidend sind. Die Anwendungsmöglichkeiten reichen von optischen Komponenten in der Telekommunikation bis hin zu Sensoren und Quantencomputing.