Wie entstehen Sterne, warum fliegt ein Flugzeug? Die Mathematik hilft zu verstehen

Wahrscheinlich jeder Mathematiklehrer wird im Laufe seiner Karriere früher oder später (meist früher!) mit der Frage konfrontiert: „Wozu brauchen wir das überhaupt?“ Dann überlegt er sich Anwendungen der Prozentrechnung (Rabattaktionen beim Einkaufen), von Gleichungssystemen („How old is Anna?“) oder von Exponentialfunktionen (Wachstum bei einer Bakterienkultur).

Am 23.09.2024 bekamen die Schüler der Jahrgangsstufe 13 und 12T einen Einblick in ganz andere Dimensionen von mathematischen Anwendungen. Prof. Dr. Christian Klingenberg vom Institut für angewandte Mathematik der Universität Würzburg referierte über das überraschende Phänomen, dass Flugzeuge trotz ihrer großen Masse fliegen können. Er erläuterte den Zusammenhang zur besonderen Form der Tragflächen mit physikalischen Gesetzen wie dem Massenerhaltungsgesetz, das über Geschwindigkeitsunterschiede bei über und unter den Tragflächen strömenden Luftmassen zu genug Auftrieb führt, dass ein tonnenschweres Flugzeug abheben kann.

Sehr ausführlich widmete er sich auch der Frage nach seinem aktuellen Forschungsgebiet, nämlich der Entstehung des Universums. Die enorm komplexe Mathematik, die dahinter steckt, wurde den Schülern bewusst, als der Referent eine Folie voller „einfacher“ Differentialgleichungen zeigte, deren Lösung aber nur noch approximativ ermittelt werden kann. In diesem Zusammenhang betonte er die große Notwendigkeit der Kooperation angewandter Mathematiker mit den Physikern und Informatikern: Von der Beobachtung bestimmter Phänomene (Physiker) zum Modellieren des Problems (Mathematiker) zur Überprüfung des Modells (Informatiker) oder von einer theoretischen Annäherung (Mathematiker) zur Überprüfung durch Beobachtung (Physiker) und Computersimulation (Informatiker). Die Naturwissenschaften fungieren demzufolge als Kontrollmechanismen füreinander – und die Faszination des Professors über die enge Zusammenarbeit mit anderen Fachgebieten war ihm sichtlich anzumerken.

Im Rahmen des Vortrags gelang es Prof. Klingenberg hervorragend, seine Begeisterung für die angewandte Mathematik zu transportieren und aufzuzeigen, wie Mathematik dazu beiträgt, dass wir die Welt verstehen können.