Brachisto...was!? 19-jähriger Luzerner über Bernoulli und Kugelbahnen

Das Brachistochronenproblem. Das ist keine Krankheit, sondern eine physikalische Aufgabenstellung. Mit der Behandlung dieses Problems hat der 19-jährige Julian Seeholzer an der Europameisterschaft für Jungforschende (EUCYS23) einen prestigeträchtigen Sonderpreis im Bereich Physik gewonnen.

Julian, du wurdest mit deiner Maturaarbeit an den Europameisterschaften für Jungforschende ausgezeichnet. Wie war das für dich?

Ich wurde von Schweizer Jugend forscht eingeladen und war dieses Wochenende in Brüssel. Ich wusste davor nicht, dass ich gewinnen würde. Es war überraschend für mich. Ich und mein Umfeld haben uns sehr darüber gefreut. Ich darf jetzt eine Woche lang das European Southern Observatory (ESO) besuchen und die Instrumente kennenlernen.

Also ein Observatorium? Interessiert dich das auch?

Mathematik interessiert mich mehr, aber das ist auch spannend. Das Observatorium ist in der Nähe von München. Von dort aus werden einige der fortschrittlichsten Teleskope bedient, die in Chile stehen.

Mathematik interessiert dich – deine Maturaarbeit war aber im Bereich Physik.

Die Theorie dahinter ist sehr mathematisch. Bernoullis Brachistochronenproblem war im 17. Jahrhundert der Ursprung der Variationsrechnung.

Genau, das Brachistochronenproblem: Kannst du möglichst einfach erklären, worum es dabei geht?

Man kann sich eine Kugelbahn von A nach B vorstellen. Welche Form muss sie haben, damit diese möglichst schnell ist? Bekannt ist das Problem seit dem 17. Jahrhundert, als es sich der Schweizer Mathematiker Bernoulli stellte und löste. Er hat dabei die Rotation der Kugel und die Reibung weggelassen.

Ich betrachtete, wie sich die Form der optimalen Kugelbahn verändert, wenn man die Reibung und die Rotation der Kugel beachtet. Daraus habe ich ein mathematisches Modell gemacht und das ganze experimentell verifiziert.

Du hast also Bernoullis Arbeit weitergeführt?

Ja, das könnte man so sagen. Es ist ein sehr bekanntes Problem in der Mathe und der Physik, darum hat es mich auch interessiert. Man hatte das Problem jedoch noch nicht in der Weise experimentell untersucht, wie ich das in meiner Arbeit getan habe.

Zusammengefasst: Die Kurve, die Bernoulli damals berechnete, hast du unter realistischeren Bedingungen neu berechnet und mit einem echten Modell bestätigt.

Genau.

Könnte deine Arbeit weitere Physikforschung beeinflussen?

Kaum. Der mathematische Teil ist schon sehr gut erforscht. Niemand muss eine Kugelbahn so perfekt bauen. Es hat also keinen direkten Praxisbezug.

Jetzt zum Mathestudium. Was interessiert dich dabei am meisten und was ist dein Ziel?

Vor allem Algebra und Topologie, also die Lehre von Formen in Räumen. Ich würde gerne mal in die Grundlagenforschung in der Mathematik und vielleicht eine Professur machen.

Zum Schluss: Was machst du eigentlich, wenn du nicht gerade Bernoullis Berechnungen ergänzt oder anderen mathematischen Fragen nachgehst?

Ich gehe gerne mit Kollegen ins Ca­fé, spiele eine Runde Billard oder Pingpong.