Digitalpaket: Spezialreihe Physik-Mathematik-Technik Jahrgang 2024

»Klimawende für Energie und Industrie« zeigt auf, welche Anstrengungen unternommen werden müssen, um zahlreiche Industriesektoren auf Klimaneutralität umzustellen. Einerseits geht es dabei darum, woher die Energie in Zukunft kommen soll, wie sie gespeichert und genutzt wird, andererseits geht es aber auch darum, die Rohstoffe und die Produktionsmethoden insbesondere in den Branchen Stahl, Zement und Chemie anzupassen. Innovationen bei Techniken wie Wasserstoff, Wärmepumpen oder Kraftwerksbau können Lösungen bieten.

Bessere Teleskope gestatten zunehmend tiefere und präzisere Blicke ins Universum. Auf einige offene Fragen gibt es dank ausgeklügelter Instrumente jetzt endlich Antworten. Mit jeder einzelnen offenbart der Weltraum weitere Überraschungen, sowohl in unvorstellbarer Ferne als auch in der Nachbarschaft der Erde. Ihnen nachzuspüren erfordert große Anstrengungen, liefert jedoch zugleich faszinierende Erkenntnisse über unseren Platz im All. Umstritten ist, wie weit uns die Fortschritte in der Raumfahrt als Spezies führen. Einige träumen bereits von Hightech-Fabriken im Orbit oder halten gar dauerhafte Niederlassungen auf anderen Himmelskörpern für den nächsten logischen Schritt der menschlichen Zivilisation.

Die Mathematik ist ein erstaunlich vielfältiges Fach und zeigt sich in den verschiedensten Formen: Lesen Sie von den bunten Fraktalen der Mandelbrotmenge, einer Einstein-Kachel, die den Boden mit erstaunlichen, lückenlosen Mustern versieht oder den Falten eines zerknitterten Papiers. Diese unterschiedlichen Strukturen bergen spannende mathematische Eigenschaften, die Fachleute in den letzten Jahren entdeckt und zum Staunen gebracht haben. Darüber hinaus stellen wir die Frage, warum Kieselsteine oval sind und zeigen Ihnen, nach welchen Regeln die faszinierenden Sandzeichnungen auf dem südpazifischen Archipel Vanuatu entstehen.

Wir tauchen ein in die Welt der Quanten, die uns noch immer zahlreiche Rätsel aufgibt. Forscher entwickeln ständig neue Modelle und hinterfragen Grundlegendes, wie beispielsweise das Konzept der Zeit. Gleichzeitig macht die Entwicklung neuer Quantencomputer große Fortschritte und könnte unsere Verschlüsselungssysteme bedrohen. Experten arbeiten an neuen Methoden, um unsere Daten zu schützen. Erfahren Sie, wie diese Herausforderungen gemeistert werden und ob Kryptografen den Wettlauf gegen die Zeit gewinnen können.