Selbstorganisation und Komplexität

 

Systeme fern vom Gleichgewicht wie Laser, hydrodynamische Strömungen und  chemische  Reaktionen  besitzen die Fähigkeit spontan

• räumliche
• raumzeitliche
• funktionale Strukturen   

zu bilden. Im Gegensatz zu abgeschlossenen Systemen im Gleichgwicht, die gemäß den Hauptsätzen der Thermodynamik Zuständen  maximaler Entropie zustreben, besitzen Systeme fern vom Gleichgewicht emergente Eigenschaften: Fern vom Gleichgewicht entstehen auf Grund der nichtlinearen Wechselwirkungen der  Subsysteme Strukturen, die nicht von außen aufgeprägt werden,  sondern spontan durch Selbstorganisationsprozesse gebildet werden. Diese Selbstorganisationsprozesse besitzen universelle Eigenschaften: Ganz verschiedenartige Systeme können durch eine einheitliche mathematische Theorie beschrieben werden.

Gegenstand der Forschungsarbeiten der Arbeitsgruppe Selbstorganisation und Komplexität ist die Erforschung der universellen Eigenschaften von Nichtgleichgewichtssystemen mit theoretischen und numerischen Methoden. Verwendet werden Methoden der Nichtlinearen Dynamik (Bifurkationstheorie, Chaostheorie) sowie Methoden der Statistischen Physik und der Theorie stochastischer Prozesse.

Die Arbeitsgruppe Selbstorganisation und Komplexität bearbeitet zur Zeit folgende Schwerpunktsthemen

• Grundlegende Mechanismen der Strukturbildung
• Analyse komplexer Systeme
• Stochastische Prozesse
• Turbulente Felder    

Zu diesen Schwerpunktsthemen werden Forschungsprojekte bearbeitet, die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft, der VolkswagenStiftung sowie dem Bundesministerium für Bildung und Forschung  gefördert werden.  Die Arbeitsgruppe ist an folgenden Forschungsverbünden der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster beteiligt:

• Sonderforschungsbereich 458: Ionic Motion in Materials with Disordered Structures-From Elementary Steps to Macroscopic Transport
  
• Deutsch-Chinesischer Transregio 61: Multilevel Molecular Assemblies-Structure, Dynamics and Functions

An die Arbeitsgruppe angegliedert ist die Helmholtz-Nachwuchsgruppe (Prof. Dr. F. Jenko, Max-Planck-Insitut für Plasmaphysik, Garching)

• Theory and Ab-Initio Simulation of Plasma Turbulence