Dr. Christian Kühn
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VolkswagenStiftung fördert mathematisches ForschungsprojektLichtenberg-Professur für die TU München

Warum verliert ein Ökosystem plötzlich das Gleichgewicht? Oder warum verhalten sich Nervenzellen im Gehirn bei neurologischen Erkrankungen auf einmal ganz anders als zuvor? Dr. Christian Kühn möchte neue mathematische Methoden entwickeln, um Vorgänge in solch komplexen Systemen besser vorhersagbar zu machen. Für sein an der Technischen Universität München (TUM) geplantes Forschungsvorhaben hat die VolkswagenStiftung nun eine Förderung in Form einer Lichtenberg-Professur zugesagt.

Immer wieder ist es zu beobachten, dass beispielsweise ein Ökosystem sich bis zu einem bestimmten Punkt nach bekannten Gesetzmäßigkeiten verhält. Wird dieser Punkt überschritten, ändert sich das Verhalten des Systems schlagartig.

„Multiscale Dynamical Systems near Instability“ ist der Titel des Forschungsvorhabens von Mathematiker Dr. Christian Kühn, das nun von der VolkswagenStiftung mit rund 890.000 Euro gefördert wird. Das Ziel dieser Arbeit ist, verschiedenste Systeme in ihrem Grenzbereich besser vorhersagbar zu machen.

Für mathematische Beschreibungen verwendet man vor allem sogenannte Differentialgleichungen. Für komplexe Systeme, wie etwa Ökosysteme, neuronale Prozesse oder chemische Reaktionen, tritt in diesen Gleichungen häufig das Phänomen der Skalentrennung auf.

Wichtig sind sie, um zusammenhängende Prozesse, die jedoch nicht unbedingt gleichzeitig und gleich schnell ablaufen, beschreiben und auch simulieren zu können. Ein Beispiel für die Trennung von Zeitskalen sind etwa chemische Reaktionen mit sehr vielen Molekülen, bei denen nicht alle Reaktionen gleich schnell ablaufen, sondern einige schneller und andere langsamer.

Dieser Effekt lässt sich mathematisch nutzen, um das System von Differentialgleichungen, das den gesamten chemischen Reaktionsprozess beschreibt, effektiv zu analysieren oder numerisch zu berechnen. In seiner Lichtenberg-Professur will Kühn die mathematischen Grundlagen von Prozessen mit verschiedenen Zeit- und Raum-Skalen verbessern.

Weitere Lichtenberg-Professuren gingen an die Leuphana Universität Lüneburg, die Universität Mainz und die Universität Potsdam. Mit Lichtenberg-Professuren fördert die VolkswagenStiftung seit 2004 herausragende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die interdisziplinäre und innovative Forschungsprojekte verfolgen. Der nächste Stichtag für Einreichungen von Anträgen bei der Förderinitiative ist der 2. Juni 2015.

Technische Universität München

Corporate Communications Center Dr. Andreas Battenberg
battenberg(at)zv.tum.de