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Diskussion : Zufall
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Zufall
Stichpunkte
Allgemein
Man spricht von Zufall
wenn ein Ereignis nicht notwendig oder nicht beabsichtigt auftritt
vorhersagbar oder berechenbar ist
wenn es nicht absehbar
Umgangssprachlich bezeichnet man ein Ereignis auch als zufällig
Zufälligkeit und Unberechenbarkeit oder Unvorhersagbarkeit sind jedoch nicht dasselbe
jedenfalls wenn eine Manipulation ausgeschlossen wurde
Als zufällig gelten Ereignisse wie eine Augenzahl beim Würfeln oder das Ergebnis eines Münzwurfs
welche determiniert?) in der Psychologie (Warum haben Menschen Erwartungen (und welche) über das
"Verbergen") 1 Was ist Zufall? 2 Zufallsprozesse in der Welt 3 Zufall quantitativ 4 Beispiel eines Zufallsexperimentes 5 Zufall und Gerechtigkeit 6 Zufall und freier Wille 7 Einige wichtige Basisaussagen über den Zufall 8 Zufallsgeneratoren 9 Zitate 10 Literatur 10.1 Klassische Werke zum Thema Zufall 11 Siehe auch 12 Weblinks [Bearbeiten]
was geschehen wird?) in der Soziologie (Wie entwickelt sich die Gesellschaft? Gibt es sozio-historische Gesetze? (siehe auch Geschichtsphilosophie)) Inhaltsverzeichnis showTocToggle("Anzeigen"
Eine systematische Untersuchung des Phänomen Zufall geschieht in der Philosophie (Was ist Zufall?) in der Mathematik (Wie lässt sich Zufall quantitativ fassen (Stochastik)? Wie lässt sich Zufall künstlich erzeugen (Zufallszahl und Pseudozufallszahl)?) in der Physik (Welche Prozesse sind zufällig
Was ist Zufall?
Eine Anmerkung zur Vorsicht: Schon die umgangssprachliche Formulierung wie "etwas zufällig Geschehenes hatte keine bekannte Ursache" impliziert eine deterministische Denkweise
denn man nimmt an
dass alles eine Ursache haben müsse
Daher wird das Wesen des Zufalls am besten im Zusammenhang mit Überlegungen zur Kausalität beleuchtet. [Bearbeiten]
Zufallsprozesse in der Welt
Die Naturwissenschaften versuchen herauszufinden
ob unsere Welt im innersten deterministisch oder zufällig ist
um eine exakte Vorhersage zu machen
oder ob das beobachtete System in sich zufällig ist
weil der Beobachter nicht genügend Daten hatte
ob ein Ereignis zufällig ist
Man will wissen
Beide Arten von Systemen lassen sich mathematisch modellieren
dass das Ergebnis eines Experiments bei festen Bedingungen immer gleich sein muss
und dass die auftretenden Variationen des Ergebnisses auftreten
weil der Beobachter das System nicht genau genug kontrolliert hat
in denen angenommen wird
Die erste Art von Systemen sind solche
Solche Systeme werden als deterministisch angesehen
dass (theoretisch exakt) deterministische Systeme unvorhersagbares Verhalten zeigen können
Es ist heute bekannt
Solche Systeme werden in der Chaostheorie untersucht
Die Quantenphysik hat eine neue Diskussion darüber ausgelöst
ob die Welt fundamental deterministischen oder fundamental zufälligen Prinzipien gehorcht
Die akzeptierte Interpretation der Quantentheorie sagt
dass identische Experimente unterschiedliche Ergebnisse haben können
Das beste Beispiel hierfür ist der radioaktive Zerfall
Es ist keine Möglichkeit bekannt
den Zerfallszeitpunkt eines instabilen Atomkernes vorherzusagen. Über eine große Anzahl von Atomkernen dagegen lassen sich statistische Vorhersagen treffen
die Alternativen (etwa verborgene Variablen) vorschlagen
um doch noch eine deterministische Welt zu beschreiben
Es gibt Wissenschaftler
aus mikroskopischen Theorien
makroskopische Theorien aufzubauen
die zufällig erscheinen
Daneben gibt es die Möglichkeit
die (quasi)deterministisch sind
Strahlung (= Energie) und Struktur (= Information) betrachtet
wie der Begriff Struktur in weitere Subkategorien untergliedert werden kann. Die erste und wichtigste Unterteilung der Struktur ist dann die Unterscheidung zwischen Zufallsstruktur und geordneter Struktur oder auch zwischen Zufallsinformation und nicht zufälliger Information
kann man fragen
Wenn man die drei Basisbegriffe der heutigen Naturwissenschaften Stoff (= Materie)
Basisbegriffe der Natur- und Strukturwissenschaften Materie ------------ Energie / / / / Information / / / / / Zufalls- geordnete Information Information [Bearbeiten]
Zufall quantitativ
In der formalen Welt der Mathematik lassen sich abstrakte Strukturen definieren
die aus der menschlichen Vorstellung beziehungsweise Erwartung von Zufall motiviert sind
Glücksspiele motivierten die ersten mathematischen Wahrscheinlichkeitstheorien und werden auch heute noch oft zu ihrer Illustration eingesetzt
Die folgenden Begriffe sind zentral zur formalen Beschreibung des Zufalls: (Zufalls)experiment: Die durchgeführten und/oder beobachteten Vorgänge (beispielsweise zweimaliges Werfen eines Würfels)
zweiter Wurf '5')
Ergebnis oder Elementar-Ereignis: Beobachtung (beispielsweise erster Wurf '3'
Ereignis: Aus Elementarereignissen zusammengesetze Menge (das Ereignis "gerade Zahl gewürfelt" ist aus den Elementarereignissen "2
4 oder 6 gewürfelt" zusammengesetzt)
nämlich 1/6)
Wahrscheinlichkeit: Jedem Elementarereignis wird ein Zahlenwert zwischen 0 (tritt nie ein) und 1 (tritt immer ein) zugeordnet (beispielsweise Gleichverteilung: Die Wahrscheinlichkeit für jede Zahl auf dem Würfel ist gleichgroß
die mehr als ein mögliches Ergebnis haben
Bei einem Kontinuum möglicher Ergebnisse spricht man von einer Wahrscheinlichkeitsverteilung. Offensichtlich sind nur solche Zufallsexperimente interessant
Die Statistik versucht
zu einem gegebenen Zufallsexperiment die zugrundeliegende Wahrscheinlichkeitsverteilung zu ermitteln. [Bearbeiten]
Beispiel eines
Zufallsexperimentes
Die Stufen eines Zufallsexperiments sind Vor dem Experiment: Mindestens 2 Ergebnisse sind möglich
es ist aber noch nichts entschieden
Das Zufallsexperiment wird durchgeführt
die die gleiche Wahrscheinlichkeit besitzen
Aus den mindestens 2 möglichen Ergebnissen wurde eines zufällig ausgewählt. Das einfachste Zufallsexperiment hat zwei mögliche Ergebnisse
Man kann mit einer Münze diese Art von Zufallsexperiment durchführen und selber Zufallszahlen erzeugen
der anderen die Zahl 1 zu
Dabei ordnet man der einen Seite der Münze die Zahl 0
Durch Notieren vieler Wurfergebnisse erhält man eine Folge von 0 und 1
Eine solche Folge ist das Ergebnis eines sehr einfachen Zufallsprozesses
Die so erhaltenen Zufallsfolgen von 0 und 1 sind leicht statistisch untersuchbar
die bei nicht-zufälligen Folgen (also Folgen
die deterministisch nach irgendeinem Gesetz ermittelt werden) nicht auftreten
Dabei kann man Eigenschaften dieser Zufallsfolgen feststellen
Auf diese Weise kann man Zahlenfolgen auf echte Zufälligkeit prüfen
um wissenschaftliche Fälschungen zu enttarnen
während erfundene Zufallsfehler oft gerade durch den Versuch
da Messungen stets auch einen zufälligen Messfehler beinhalten
deutliche Abweichungen vom Zufallsergebnis enthalten
Auffällige statistische Abweichungen von reinen Zufallsfolgen können zum Beispiel verwendet werden
sie möglichst zufällig erscheinen zu lassen
Je länger eine Zahlenfolge ist
ob es sich um eine zufällige oder nicht zufällige Folge handelt
desto klarer kann unterschieden werden
nur ist das so unwahrscheinlich
Theoretisch kann auch ein Zufallsexperiment eine Folge von hundert Nullen hintereinander liefern
dass man in diesem Fall mit gutem Recht von einer Regelmäßigkeit ausgehen darf
Auf der anderen Seite gibt es deterministische Algorithmen
so genannte Pseudozufallsgeneratoren
deren Ergebnisse sehr ähnlich denen eines Zufallsexperiments sind
um den Unterschied zum echten Zufall erkennen zu können
Bei guten Pseudozufallsgeneratoren braucht man eine sehr lange Zahlenreihe
In der Informatik werden gelegentlich Zufallszahlen benötigt
Der Versuch
sie mit dem Computer zu berechnen
ist ein Widerspruch in sich
sondern es liegt häufig eine Mischung aus beidem vor
die die Realität abbildet
ist nicht immer rein deterministisch oder rein zufällig
Eine Folge
und so fort
dann wieder Münzwurf
Ein einfaches Beispiel wäre
die nächste als den Unterschied zwischen den beiden vorhergehenden Ziffern
wenn man beispielsweise stets eine Ziffer per Münzwurf bestimmt
Durch Untersuchung solcher Folgen bekommt man ein recht gutes Verständnis für den Zufall und die Mischung von Zufälligem und Nichtzufälligem
wie es ja oft in der Realität anzutreffen ist
Ein elementares Zufallsereignis beruht auf Gleichheit und Ungleichheit Die zwei möglichen Varianten müssen gleich sein (das heißt gleichwahrscheinlich)
trotzdem müssen beide Seiten verschieden geprägt (beziehungsweise gefärbt etc.) sein
Trotzdem müssen sie irgendwie ungleich
nämlich unterscheidbar sein. (Münze: beide Seiten müssen mit derselben Wahrscheinlichkeit auftreten können
sonst könnte man sie nicht unterscheiden.) [Bearbeiten]
Zufall und Gerechtigkeit
Bild nicht gefunden Aufgabe: Verteile 11 Münzen an 10 Schweinchen
der Zufall auch nicht
Bild nicht gefunden Verteilt so der Zufall 11 Münzen auf 10 Schweinchen? Die Natur kennt keine Gerechtigkeit
Ein Beispiel: Wir möchten 11 Münzen auf 10 Schweinchen verteilen
Wie stellen wir es an? 1) Wir geben fast jedem eine Münze
zwei bekommen viel (zwei Münzen)
und vier bekommen etwas (eine Münze)
Aber warum bekommt ein Schweinchen zwei? Bild nicht gefunden So verteilt der Zufall: Einer bekommt sehr viel (drei Münzen)
30% gehen leer aus
zwei (20%) bekommen viel (zwei Münzen)
2) Würfeln wir und lassen den Zufall entscheiden
ist folgende Verteilung die wahrscheinlichste (siehe Binomialverteilung): Ein Schweinchen (10%) bekommt sehr viel (drei Münzen)
vier (40%) bekommen etwas (eine Münze)
das Härten ausgleicht und von möglichst allen akzeptiert wird. [Bearbeiten]
Drei (30%!) gehen leer aus. Es ist die Aufgabe einer Gesellschaft
ein System zu finden
Zufall und freier Wille
Zwischen den Begriffen Zufall und freier Wille existiert ein enger Zusammenhang
die zumindest teilweise nicht von anderen Einflüssen (innerer und äußerer Art) bestimmt wird
dass eine freie Entscheidung eine Entscheidung ist
Man kann argumentieren
Sie ist also nicht determiniert
Dies kann aber gerade auch als Definition von Zufall angesehen werden
Nach dieser Auffassung kann es in einem Universum ohne Zufall keinen freien Willen geben
da jede Entscheidung bei Kenntnis aller Einflussgrößen vorhergesagt werden könnte
Es ist nun eine Aufgabe der Philosophie
Gemeinsamkeiten und Unterschiede beider Begriffe genauer herauszuarbeiten
Der englische Begriff random number (wörtlich: freie Zahl) für Zufallszahl weist auf diesen Zusammenhang hin. [Bearbeiten]
Einige wichtige Basisaussagen über den Zufall
denn er liefert eine zufällige Entscheidung zwischen 2 Alternativen
Ein elementarer Zufallsprozess ist der Münzwurf
Man beachte
dass es für den Münzwurf irrelevant ist
ob das Ergebnis prinzipiell unberechenbar ist oder bei genauer Kenntnis der Rahmenbedingungen vorausgesagt werden kann
Solange alle Beteiligten gleich wenig über das Ergebnis wissen
wird der Münzwurf als fair empfunden
Eine beispielsweise durch Münzwurf erzeugte Zufallsfolge von 0 und 1 lässt sich ohne Verlust kaum komprimieren. Je mehr Ordnung und Regelmäßigkeit man in einem System erkennt
wie man "echten" Zufall (was immer das sein soll) von jenen Ereignissen unterscheiden kann
desto weniger Zufall verbleibt darin. Es ist kein Verfahren bekannt
tatsächlich aber einem unbekannten deterministischen Gesetz gehorchen
die scheinbar zufällig sind
kann man "echten" Zufall ausschließen. Zufall heißt nicht
das alles möglich ist
Erst wenn man dieses deterministisches Gesetz findet
Ein zufälliger Münzwurf kann nur Kopf oder Zahl ergeben
Falls die Münze auf der Kante liegen bleibt
wirft man sie eben nochmals..
Manche meinen
dann gibt es keinen Zufall
wenn Zukunft völlig festgelegt und vorherbestimmt ist (deterministische Weltanschauung)
Andere meinen
14159... seien völlig zufällig
die Nachkommastellen der Zahl Pi 3
Offensichtlich wird hier das Wort "Zufall" in widersprüchlichen Bedeutungen verwendet
Die Mischung aus zufälligen und nichtzufälligen Ereignissen wird der Realität am besten gerecht
Die Frage ist lediglich
in welchem Verhältnis zu mischen ist
ob es wirklich rein zufällig ist
Bevor man ein Ereignis als zufällig ansieht
sollte man sich eingehende Gedanken darüber machen
Manchmal ist der Zufall eine zu bequeme Erklärungsvariante. Das menschliche Gehirn neigt andererseits dazu
auch in rein zufällige Geschehnisse Gesetzmäßigkeiten hinein zu interpretieren
da das kausale Denken insgesamt sich sehr erfolgreich erwiesen hat
siehe z
Interessant ist in diesem Zusammenhang das Experiment von Wright an der Universität Stanford mit dem "vielarmigen Banditen"
BP
aul Watzlawick
Wie wirklich ist die Wirklichkeit? (http://home.tiscali.de/alex.sk/D_Wright.html) Die rein statistische Berechnung der informationstheoretischen Entropie ist kein geeignetes Maß
um die Menge an Zufall in einer Zahlenfolge zu messenH
at der Zufall ein Gedächtnis? Das Zufallsexperiment des einmaligen Wurfs eines Würfels hat kein GedächtnisD
as Zufallsexperiment der einmaligen eingeworfenen Roulettekugel auch nichtF
ällt die Kugel zB
so ändert das im idealen Roulettespiel nichts an den Chancen
dass das nächste Mal wieder die 5 kommt Im realen Roulettespiel sind wegen mechanischer Unregelmäßgikeiten die Chancen vorhanden
. auf 5
dass eine Ungleichverteilung der Wahrscheinlichkeiten für die einzelnen Zahlen herrschtR
höher als oder zumindest gleich hoch ist wie die Wahrscheinlichkeit
oulette hat also ein Gedächtnis in dem Sinn
dass eine der häufig gefallenen Zahlen wieder kommt
dass eine der bisher selten gefallenen Zahlen kommtI
dass die Wahrscheinlichkeit
damit niemand diese Ungleichverteilung ausnutzen kann. Kartenspiele haben üblicherweise ein Gedächtnis: die gezogene Karte kommt meist entsprechend der Regeln nicht zurück ins SpielW
m realen Roulette müssen die Zylinder daher häufig getauscht werden
so sinken die Chancen
dass das nächste Mal wieder eine hohe Karte gezogen wirdD
ird eine hohe Karte gezogen
araus können Gewinnstrategien für das betreffende Spiel entsprechend der Regeln abgeleitet werden. [Bearbeiten]
Zufallsgeneratoren
Solche können zum Beispiel sein: Münze
Würfel
Roulette
Urne oder Reißnagel Spiele mit dem Zufall? - Beispiel: Stichomantie [Bearbeiten]
Zitate
Zufällig im reinen Sinne der Kategorie ist das
dessen kontradiktorisches Gegenteil möglich ist
das sich unserer Vernunft und Absicht entzieht. - Gebrüder Grimm (Deutsches Wörterbuch) Zufall ist vielleicht das Pseudonym Gottes
B 487) Und was / Ist Zufall anders als der rohe Stein
dem Zufall
wenn er nicht selbst unterschreiben will. - Anatole France Nun noch zu einem weiteren Kennzeichen der Biologie
/ Der Leben annimmt unter Bildners Hand? / Den Zufall gibt die Vorsehung - Zum Zwecke / Muss ihn der Mensch gestalten. - Friedrich Schiller (Don Carlos) Zufall ist das unberechenbare Geschehen
Immanuel Kant (Kritik der reinen Vernunft
In den physikalischen Wissenschaften führen die Naturgesetze normalerweise zu stark deterministischen Ergebnissen
Weder die natürliche noch die geschlechtliche Selektion gewährleisten einen solchen Determinismus
Tatsächlich ist das Ergebnis eines evolutionären Prozesses gewöhnlich die Folge von Wechselwirkungen zahlreicher Zufallsfaktoren
Blinder Zufall produziert auch die Variation
der Chromosomen in der Reduktionsteilung
Er herrscht sowohl beim crossing-over wie bei der Verteilung
Gerade wegen dieses Zufallsaspektes wurde die Theorie der natürlichen Selektion am häufigsten kritisiert
die der natürlichen Selektion ihre große Flexibilität gibt
Doch ist es gerade diese Unabhängigkeit vom Determinismus
wie von Darwins Zeitgenossen
zum Beispiel dem Geologen Sedgwick behauptet wurde
Es ist gerade die Zufälligkeit der Variation
Es ist keineswegs wahr
die so charakteristisch für die Darwin'sche Evolution ist
sich auf den Zufall zu berufen
dass es unwissenschaftlich sei
Dennoch ist die relative Bedeutung des Zufalls im Evolutionsprozess auch heute noch sehr umstritten
Natürlich hat die eigentliche Selektion immer das letzte Wort. - Ernst Mayr Zufall ist ein Wort ohne Sinn
in der wir leben
lässt sich als das Ergebnis von Wirrwarr und Zufall verstehen; wenn sie jedoch das Ergebnis einer Absicht ist
nichts kann ohne Ursache existieren. - Voltaire Die Welt
muss es die Absicht eines Teufels gewesen sein
Ich halte den Zufall für eine weniger peinliche und zugleich plausiblere Erklärung. - Bertrand Russell Der Zufall lehrt uns Achtsamkeit
http://www.stefanklein.info
http://www.alles-zufall.de No risk
no fun Autor unbekannt Ein Wenig Weisheit ist schon möglich; aber diese selige Sicherheit fand ich an allen Dingen: dass sie lieber noch auf den Füssen des Zufalls - tanzen
Hierin liegt der größte Gewinn
was wir haben? Sich dem Zufall öffnen heißt lebendig sein. Stefan Klein
das er uns beschert. Überraschungen machen uns empfänglich für die Gegenwart - und ist das Jetzt nicht alles
Friedrich Nietzsche Es wird auch der Zufall und das Ungefähr unter der Ursachen genannt und gesagt
daß vieles theils ist theils wird durch Zufall und von ungefähr
ist zu untersuchen
der Zufall gehört und das Ungefähr
von denen wir sprachen
und ob das nämliche der Zufall ist und das Ungefähr
Auf welche Weise nun zu den Ursachen
und überhaupt was da ist der Zufall und das Ungefähr
oder ein verschiedenes
Denn Einige zweifeln sogar
ob jene sind oder nicht
sagen sie; sondern alles habe eine bestimmte Ursache
sei Ursache davon sein Wille zu kommen und Marktgeschäfte zu treiben
es geschehe von ungefähr oder aus Zufall: so wenn jemand aus Zufall auf den Markt komme
Nichts nämlich geschehe aus Zufall
und treffe den er wollte aber nicht zu treffen meinte
von dem wir sagen
stets eine Ursache statt
was zufällig heißt
die anzugeben sei
aber nicht Zufall. ..
Auf gleiche Weise finde auch bei dem Uebrigen
dennoch alle sagen
wie der alte Spruch sagt
wohl wissend
es sei aus Zufall
daß jedes Ding sich zurückführen läßt auf eine Ursache des Werdens
es sei nicht aus Zufall. ..
der den Zufall läugnet
während wir bei anderem sagen
Denn vieles wird und ist aus Zufall und von ungefähr von dem wir
durch die das Zufällige geschehen mag
Unbestimmbar nun müssen die Ursachen sein
Daher scheint der Zufall zu dem Unbestimmten zu gehören und unklar dem Menschen; Aristoteles [Bearbeiten]
Literatur
Klein
Stefan (http://www.stefanklein.info): Alles Zufall
die unser Leben bestimmt
Die Kraft
Lew W
2004. ISBN 3-498-03519-3
Tarassow: Wie der Zufall will? Vom Wesen der Wahrscheinlichkeit
Zeno Swijtink
Heidelberg 1998 ISBN 3827404746 Gerd Gigerenzer
Theodore Porter unter anderem : Das Reich des Zufalls: Wissen zwischen Wahrscheinlichkeiten
Häufigkeiten und Unschärfen
Spektrum Akademischer Verlag
Spektrum Akademischer Verlag 1999
ISBN 3-8274-0101-1 (Buch über die Geschichte der Wahrscheinlichkeitsrechnung) Manfred Eigen und Ruthild Winkler: Das Spiel
Naturgesetze steuern den Zufall
Piper
ISBN 3-492-20410-4 Karl Bosch: Statistik für Nichtstatistiker
Zufall oder Wahrscheinlichkeit ISBN 3486247506 Allan Combs/Mark Holland: Die Magie des Zufalls ISBN 3499191776 Elisabeth Mardorf
Das kann doch kein Zufall sein
Verblüffende Ereignisse und geheimnisvolle Fügungen in unserem Leben
ISBN 3-466-34380-1 [Bearbeiten]
Kösel Verlag
Klassische Werke zum Thema Zufall
Aristoteles: Physika Heinrich Emil Timerding: Die Analyse des Zufalls Jakob Bernoulli: Wahrscheinlichkeitsrechnung Ars conjectandi
Bd
Reihe Ostwalds Klassiker
107
ISBN 3-8171-3107-0 Pierre Simon Laplace: Philosophischer Versuch über die Wahrscheinlichkeit
Reihe Ostwalds Klassiker
Bd
233
ISBN 3-8171-3233-6 [Bearbeiten]
Siehe auch
Zufallszahl | Entropie | Das Gesetz der großen Zahl (http://de.wikipedia.org/wiki/Gesetz_der_gro%C3%9Fen_Zahlen) | Zufallsvariable | Zufallsexperiment | Chance | Risiko | Schicksal | Pech | Glück | Kausalität | Randomisation | Information [Bearbeiten]
Zufall und Ordnung | Zufall (Philosophie) | Stochastik | Wahrscheinlichkeit
Weblinks
der schon Albert Einstein missfiel." http://www.romankoch.ch/capslock/zufall.htm http://www.philosophiebuch.de/lassonzu.htm http://www.alles-zufall.de/links.html da:Tilfældighed en:Randomness eo:Hazardo ja:ランダムnl:Toeval
wann? Noch immer streiten Physiker über den Zufall in der Quantenmechanik
http://www.madeasy.de/2/zufall.htm - ausführlicher Arbeitstext zum Thema Zufall http://www.ptb.de/de/publikationen/blickpunkt/interviews/fragen/frage35.html - Was ist Zufall? Prominente Physiker antworten http://www.eduvinet.de/gebhardt/stochastik/zufallsg.html http://home.wtal.de/schwebin/lsys/zufall.htm http://www.robertnz.net/true_rng.html - Seiten über echte Hardware-Zufallszahlengeneratoren http://www-math.uni-paderborn.de/~aggathen/vorl/2001ss/sem/ http://www.uni-ulm.de/~cschmid/v2000s/webprob/sb1/sb1_2.htm - Seite über Zufallsgeneratoren mit vielen Bildern http://www.mathematik.uni-muenchen.de/~bohmmech/chance/sueddeutsche.htm - "Würfelt Gott? Und wenn ja
[X] Schliessen
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