マックス・プランク動力学・自己組織化研究所

ドイツのゲッティンゲンにあるマックス・プランク動力学・自己組織化研究所は、特に物理学と生物学における複雑な非平衡系の研究を行う研究所です。

その設立の歴史は、ルートヴィヒ・プラントルが1911年に空気力学と流体力学の研究のためにカイザー・ヴィルヘルム研究所の設立を要請したことに遡ります。第一歩として、 1915年に航空研究所（現在のDLR）が設立され、最終的に1924年にカイザー・ヴィルヘルム流れ研究所が設立されました。1948年に、この研究所はマックス・プランク協会の一部となりました。マックス・プランク協会はこの研究所内に設立されました。2003年に、マックス・プランク動力学および自己組織化研究所に改名されました。マックス・プランク協会（マックス・プランク協会）の80の研究所のうちの1つです。

マックスプランク動力学・自己組織化研究所の初期の歴史は、有名な物理学者ルートヴィヒ・プラントルの研究と密接に結びついています。プラントルは流体力学の創始者とみなされており、特に境界層理論で名を馳せました。プラントルはゲッティンゲンに2つの研究施設を開設し、どちらも今日まで存在しています。1915年に流体力学の応用指向のトピックに特化し、ドイツ宇宙機関DLRのゲッティンガー支部へと発展した空気力学実験ステーションと、1925年にカイザー・ヴィルヘルム流体力学研究所です。後者は主に流体力学の分野の基礎研究を扱っていました。マックスプランク協会が設立された後、研究所はマックスプランク流体力学研究所に改名されました。2004年に研究所は再び新しい名前を受け取り、現在はマックスプランク動力学・自己組織化研究所と呼ばれています。

1904 年、ルートヴィヒ・プラントルはゲッティンゲン大学の技術物理学教授の職に就きました。ここで彼は、ハノーバーで教授として始めた流体力学の研究を続けました。彼が行った実験装置の 1 つは、さまざまな障害物を挿入できる水路でした。しかしすぐにプラントルは、より大規模な試験施設でより応用指向の研究を行いたいと考えました。これは、1907 年にヒルデブラント通りに実験施設が設立されたことで可能になりました。プラントルはここでドイツ初の風洞を建設し、いわゆる「ゲッティンガー型」の風洞を確立しました。フランスのギュスタフ・エッフェルが作った風洞とは異なり、ゲッティンガー型の風洞は液体またはガスが流入するための密閉サイクルを特徴としています。この実験施設の設立は、後の空気力学実験ステーションの出発点です。

1911 年 1 月 11 日にマックス プランク協会の前身となるカイザー ヴィルヘルム協会がベルリンで設立されると、プラントルは再び行動を起こしました。わずか 1 か月後、彼は覚書で新しい組織に訴えました。その中で、彼は流体力学の基礎研究のための研究所をゲッティンゲンに設立するよう求めました。彼は場所を選んだ理由として、自身のこれまでの研究とゲッティンゲン大学における数学の高い評価を挙げました。

その後の交渉は 10 年以上続き、第一次世界大戦によって中断されました。カイザー ヴィルヘルム流体力学研究所は 1925 年まで開設されませんでした。研究所はボッティンガー通りとブンゼン通りの間の敷地にあり、現在もそこにあります。研究所の所長にはルートヴィヒ プラントルが任命されました。それ以前には、1915 年に応用指向の空気力学実験ステーションが同じ場所に設立されていました。プラントルがヒルデブラント通りに建設した風洞は、1918 年にブンゼン通りに移されました。カイザー ヴィルヘルム研究所の設立に伴い、新しい研究所と空気力学実験ステーションの両方が「カイザー ヴィルヘルム流体力学研究所と空気力学実験ステーション」という名前で統合されました。

1945 年 4 月 11 日、英国軍政府はカイザー ヴィルヘルム研究所と空気力学実験ステーションを一時的に閉鎖し、両研究施設の将来について決定する委員会を設置しました。6 月に決定が下されました。空気力学実験ステーションは永久に閉鎖され、実験は解体されました。カイザー ヴィルヘルム研究所は基礎研究のみを目的として建設されたため、研究の継続が許可され、1946 年 8 月 1 日に再開されました。同年、ルートヴィヒ プラントルが研究所長を辞任しました。後任は、長年空気力学実験ステーションを率いてきたアルベルト ベッツでした。

1948 年 2 月にゲッティンゲンでマックス プランク協会が設立されると、研究所はこの新しい組織の一部となり、マックス プランク流体力学研究所と改名されました。1953 年に、空気力学実験ステーションがマックス プランク協会の一部として再開されました。1969 年に、実験ステーションは研究所から分離され、ドイツ宇宙機関 DLR の前身となりました。

1969 年、マックス プランク研究所は新たな研究分野に重点を置き始め、原子分子物理学、分子相互作用、反応速度論の 3 つの分子物理学部門を設置しました。その後、この研究分野はますます重要になり、1993 年に研究所は流体力学の研究をすべて中止しました。

1996 年、研究所は再び新たな研究の焦点を選び、テオ・ガイゼル教授を任命し、非線形ダイナミクス部門を開設しました。2001 年までに、分子物理学を扱うすべての部門は閉鎖されました。2003 年にステファン・ヘルミングハウス教授とエバーハルト・ボーデンシャッツ教授が任命され、複雑流体ダイナミクス部門と流体力学、パターン形成、ナノバイオ複雑性部門が設立されたことで、流体力学が研究所に戻りました。しかし、現在ではこの研究分野は、自己組織化現象と非線形現象というより広い文脈に置かれています。この発展により、2004 年 11 月 19 日に研究所の名前が変更されました。それ以来、研究所はマックス・プランク自己組織化ダイナミクス研究所と呼ばれています。

1907年: ルートヴィヒ・プラントルがゲッティンゲンにドイツ初の風洞を建設

1915年：カイザー・ヴィルヘルム協会がボッティンガー通りとブンゼン通りの間の敷地に空気力学実験所を設立

1925年：同じ場所にカイザー・ヴィルヘルム流体力学研究所が開設され、空気力学実験ステーションと統合された。

1945年: イギリス軍政府が両研究施設を閉鎖

1946年8月1日：カイザー・ヴィルヘルム研究所が再開

1948年：研究所はマックス・プランク協会の一部となる

1969年: 研究所に分子物理学に特化した3つの部門が設立される

1993年: 流体力学を研究する最後の部門が閉鎖される

1996年: テオ・ガイゼル教授が任命され、非線形動力学部門を開設

2001年: 分子物理学の最後の部門が閉鎖される

2003年： エバーハルト・ボーデンシャッツ教授とステファン・ヘルミングハウス教授が任命され、流体力学、パターン形成、ナノバイオ複雑性学科と複雑流体力学学科を開設

2004年11月19日：研究所はマックスプランク動力学・自己組織化研究所に改名される。

2017年: 非線形動力学学科が閉鎖

2018年：ラミン・ゴレスタニアン教授が学部長に任命され、生体物質物理学科を開設

2023年：複雑流体力学部門は、ステファン・ヘルミングハウス教授の退職により閉鎖される。

マックスプランク動力学・自己組織化研究所で行われている研究は、主に複雑系の物理学の幅広い分野をカバーしています。最近、複雑系の物理学はますます関心が高まっているトピックとなっており、エネルギーの散逸とエントロピー生成を特徴とする開放系もその対象となっています。パターン形成システムは特に興味深く、その一般的な特徴を理解することが現在の研究のトピックとなっています。流体力学的乱流も別の例であり、21 世紀の未解決の問題の 1 つであり続けています。これらのシステムはほとんどが決定論的であり、熱変動の影響は無視できます。ただし、これには生物自然は含まれません。生物系には、離散的なユニット (つまり細胞) で構成されるアクティブなコンポーネント (遺伝子ネットワーク、タンパク質ネットワーク、分子モーター、ニューロン) があり、確率過程 (熱ノイズ) を考慮する必要があります。さらに、マイクロメートル未満のスケールでの分子輸送と流体力学では、流体の分子構造が重要になる場合があります。これは、中規模クーロン相互作用と大きな分子の存在によって特性が決まる複雑な流体の場合に特に当てはまります。

マックス・プランク動力学・自己組織化研究所には現在 2 つの部門があります。

• エバーハルト・ボーデンシャッツ教授-流体物理学、パターン形成および生体複雑性
• ラミン・ゴレスタニアン教授-生体物質物理学

この研究所は若手科学者の支援に特に力を入れており、それは研究所が主催する多数のマックス・プランク研究グループからも明らかです。

• ステファン・ルーサー教授 -生体医学物理学
• ヴィオラ・プリーゼマン博士-複雑系理論
• デイビッド・ツヴィッカー博士 -生体液の理論

• ヤン・ペーター・トゥーニース教授 -分子相互作用
• テオ・ガイゼル教授-非線形動力学
• ステファン・ヘルミングハウス教授 -社会システムダイナミクス

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