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MP: Fachverband Theoretische und Mathematische Grundlagen der Physik

MP 13: Grundlegende Probleme und Alternative Ansätze

MP 13.1: Vortrag

Donnerstag, 21. März 2019, 16:20–16:35, HS 23

Entfernte Partikel haben einen starken und schnellen Einfluss auf das Molekülverhalten — •Andreas Pfennig — Chemical Engineering, University of Liège, Liège, Belgium

Molekulare Systeme zeigen Lyapunov-Instabilität, d.h. deterministisches Chaos. Für flüssiges Wasser erhöht sich eine Störung um den Faktor 10 alle 0,23ps, wie aus MD-Simulationen hervorgeht. In der Chaostheorie wird die Konsequenz typischerweise so angegeben, dass eine Vorhersage über eine mittlerer Zeitskala hinaus praktisch unmöglich ist, da die Startbedingungen für jede 0,23ps weiter in die Zukunft um eine weitere Dezimalstelle bekannt sein müssten.

Die Wechselwirkung eines fernen Teilchens beeinflusst jedes beobachtete Molekül minimal, was aufgrund der Lyapunov-Instabilität zu einer erkennbaren Verschiebung des molekularen Verhaltens innerhalb von maximal 33ps führt, auch von Teilchen, die sich am Ende des beobachtbaren Universums befinden. Entferntere Partikel haben keinen geringeren Einfluss, sondern die Zeit, bis die Auswirkung der Interaktion eine bestimmte Größe erreicht, ist länger. Die Geschwindigkeit, mit der sich die Interaktion ausbreitet, muss berücksichtigt werden, was das Ergebnis im Prinzip nicht verändert.

Dieser Effekt beschreibt Wechselwirkungen zwischen Teilchen und ihre Wirkung in der Realität, er bezieht sich nicht nur auf Vorhersagbarkeit wie die Chaos-Theorie. Wenn sich ein Teilchen an einer etwas anderen Stelle befände, verhielte sich das beobachtete System nach nur wenigen ps anders. So entsteht ein hochvernetztes Netzwerk von Wechselwirkungen zwischen allen Teilchen im Universum.