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Eine Epidemie breitet sich aus – die Mathematik sagt, wie schnell

Prof. Dr. Petra Wittbold lehrt an der TU Berlin die Analysis von Differenzialgleichungen

Professorin Petra Wittbold beschreibt Phänomene  mit Mathematik                           Foto: TU Pressestelle

Sie kann Phänomene beschreiben, die auf den ersten Blick nichts mit ihrem Fachgebiet zu tun zu haben scheinen: das Strömungsverhalten von Erdöl und Wasser, das Bevölkerungswachstum oder chemische Reaktionen. Auch die Ausbreitung von Krankheiten ist kein Buch mit sieben Siegeln für sie. Petra Wittbold ist Mathematikerin ist und ihr Fachgebiet die Analysis von Differenzialgleichungen, wobei ihr besonderes Interesse den nichtlinearen partiellen Differenzialgleichungen gilt. 

"Diese Gleichungen sind eine "besondere mathematische Herausforderung", erklärt Petra Wittbold, die neu berufene Professorin am Institut für Mathematik, ihr Fachgebiet. "Im Zusammenhang mit Infektionskrankheiten zum Beispiel könnte man Aussagen treffen, wie schnell sich die Epidemie ausbreitet, welche geografischen Regionen davon betroffen sind, inwieweit Kontrollmechanismen und Impfstrategien die Ausbreitung beeinflussen und ob ein Stabilisierungsprozess eintritt. Solche langfristigen Entwicklungen ließen sich analytisch untersuchen."

In der Vergangenheit hat die 37-Jährige allerdings Differenzialgleichungen betrachtet, die das Strömungsverhalten von Flüssigkeiten in porösen Medien beschreiben. Dies spielt eine zentrale Rolle bei der Erdölgewinnung, aber auch bei der Schadstoffausbreitung in Flüssen und Meeren. "Nicht nur, dass Erdöl und Wasser ein unterschiedliches Strömungsverhalten haben, auch je nach Art des Gesteins, ändert es sich. So kommt man zu Systemen von Differenzialgleichungen, die gekoppelt sind, weil die unterschiedlichen Flüssigkeiten wiederum untereinander Einfluss auf ihr Strömungsverhalten nehmen", erklärt Wittbold. Für die Erdöl fördernde Industrie sind Wittbolds mathematische Untersuchungen entscheidend, denn am Ende der "Verwertungskette" ihrer Forschungen könnten letztendlich andere Fördermethoden stehen.

Die Leidenschaft für die Mathematik entdeckte sie erst an der Universität. In der Schule, sagt sie, sei Mathematik zu einfach gewesen, als dass sie davon hätte fasziniert sein können. Studiert hat sie an der Universität Essen, ihre Promotion und ihre Habilitation jedoch schrieb sie in Frankreich an der Universität in Besançon beziehungsweise an der Universität "Louis Pasteur" in Strasbourg. 

Berlin ist für sie zurzeit der ideale Forschungsstandort. Hier ist nicht nur das renommierte Weierstraß-Institut angesiedelt, zu dem sie enge Kontakte pflegt, hier hat auch das DFG-Forschungszentrum "Mathematik für Schlüsseltechnologien" seinen Sitz, dessen Sprecher-Hochschule die TU Berlin ist und dem sie angehört.