Cédric Villani, câştigătorul Medaliei Fields în 2010: Matematica este obligatorie pentru înţelegerea Universului

2

Matematica este peste tot în jurul nostru şi este obligatorie pentru înţelegerea Universului, spune Cédric Villani, matematicianul francez care a primit în 2010 Medalia Fields, cea mai importantă distincţie în domeniu, echivalentă a premiului Nobel. După ce a vorbit despre particule, stele şi probabilităţi în faţa unui public mai numeros decât putea Sala Elvira Popescu să găzduiască, profesorul de la École Normale Supérieure din Paris şi director al Institutului Henri Poincaré a acordat un interviu Think Outside the Box despre entropie, matematica schimbărilor climatice, dar şi despre eroii din copilărie. Pentru viitorul apropiat, Cédric Villani spune să nu ne facem griji pentru 2012, glumind că cel mai important eveniment al anului 2012 pentru el este aniversarea institutului pe care îl conduce.

de Roxana Bucată

Ce înseamnă acest premiu pentru dumneavoastră şi ce s-a schimbat după această distincţie?

Acest fel de premiu are un conţinut social semnificativ. Este un premiu, dar şi o încurajare pentru cercetarea ta. Pe de altă parte, nu schimbă foarte mult în felul în care te percep colegii pentru că ei te cunosc deja. Comunitatea cercetătorilor în matematică este destul de mică. De asemenea, premiul îmi dă un rol de purtător de cuvânt şi, astfel, cunosc mulţi oameni – de la muncitori la preşedinţi de republici. E o chestie de contact uman. În mod tradiţional, oamenii de ştiinţă nu sunt atât de mult în contact cu restul, oamenii nu îi cunosc pentru că nu au joburi obişnuite. Dar premiul a adus o schimbare mare pentru mine pentru că am ocazia să cunosc multă lume care vrea să audă despre asta.

Medalia Fields este o recunoaştere a contribuţiei dumneavoastră la cercetarea ecuaţiei Boltzmann şi amortizării Landau. În ce constau acestea?

În ambele cazuri este vorba despre înţelegerea comportamentului gazului, gazul particulelor, moleculelor în cazul ecuaţiei lui Boltzmann sau gazul stelelor, în cazul amortizării Landau, care analizează plasma, deci în domeniul astro-fizicii. Deci, avem un număr foarte mare de particule care interacţionează, interacţiunea fiind foarte simplă, dar fiind atât de multe este foarte greu de prezis ce se va întâmpla. Astfel că avem ecuaţii care descriu aceste materii, iar munca mea este despre stabilirea proprietăţii calitative a acestor ecuaţii – cum va reacţiona sistemul? În ambele cazuri am obţinut informaţii matematice despre fenomene fizice legate de stabilitate. Stabilitate legată de creşterea entropiei, a dezordinii din sistem, sau stabilitate legată de combinare, ca în cazul amortizării Landau. În acest caz, am clarificat mecanismul matematic prin care are loc acest fenomen şi am rezolvat controversa legată de întrebarea dacă este adevărată fără aproximare.

Cât timp v-a luat să realizaţi acest progres?

Aceste rezultate le-am obţinut după doi ani, dar ca matematician poţi lucra la mai multe proiecte în acelaşi timp, este unul dintre avantajele acestui job. Poţi trece repede de la o problemă la alta sau poţi lucra la mai multe probleme în paralel. Cele mai importante rezultate în teoria cinetică le-am obţinut în ‘97-‘98, deci în urmă cu 12 ani. Nu trebuie să lucrezi mult pentru a obţine rezultate, dar este nevoie oricum de o perioadă semnificativă.

Care e cheia?

Sunt mai multe chei şi depind de personalitatea fiecărui cercetător. Una dintre chei este să fii inventiv, să absorbi nou material repede, iar curiozitatea este un motor crucial

Ce este entropia şi care este contribuţia dumneavoastră la studiul acestui domeniu?

Entropia este o măsură a dezordinii măsurabile, a posibilităţilor. Când observi un sistem fizic, ca atunci când mă uit la tine, pot să văd doar unele caracteristici, dar nu am cum să ştiu starea tuturor atomilor care te compun, deci este multă nesiguranţă care rămâne când mă uit la tine. Această incertitudine este măsurată de entropie. Măsura incertitudinii înseamnă cât de mult îmi ia mie să scriu un număr de posibilităţi.

Organismele vii, ca noi, luptă împotriva entropiei, încercăm să menţinem o stare de organizare ridicată, deci păstrăm o stare de entropie scăzută care este crucială în viaţă. Contribuţia mea a constat în estimarea producţiei de entropie când avem ecuaţii în care entropia creşte determinată de mecanisme care generează dezordine. Cât de repede creşte, care este rata creşterii – asat am vrut să aflu.

Obişnuiţi să combinaţi mai multe domenii ale ştiinţei în cercetarea dumneavoastră. Care sunt acestea?

Da, întotdeauna cu abordare matematică. Am obţinut nişte explicaţii ale fenomenelor fizice pe baza intuiţiei matematice. Intuiţia mea fizică este destul de slabă, înţeleg fenomenele fizice cu intuiţia matematică. Fizica este principala mea sursă de probleme, altele provin din surse interne matematicii, precum geometria.

Cum poate matematica să contribuie la provocări ale vremurilor, precum schimbările climatice?

Da, schimbările climatice reprezintă o problemă care preocupă toate domeniile ştiinţifice. Climatologia implică fizică, biologie – întrucât comportamentul biosferei este foarte important, implică geologie – întrucât vrem să ştim precis cum era clima în erele precedente, implică matematica deoarece climatul este o ecuaţie matematică, implică IT. Toţi oamenii de şiinţă sunt preocupaţi într-un fel sau altul de schimbările climatice, iar înţelegerea mai bună a acestor ecuaţii este fundamentală înainte să încerci să faci previziuni, iar ecuaţiile pot fi mai complicate decât îţi poţi imagina.

Putem găsi o soluţie la schimbările climaticedacă rezolvăm ecuaţiile?

Să spunem – cu cât înţelegem mai bine ecuaţiile, cu atât mai bune vor fi predicţiile. Nu cred că va apărea cineva care va găsi în mod miraculos o soluţie, dar este o problemă de echipă pentru cercetători. Mulţi, mulţi oameni de ştiinţă trebuie să lucreze împreună.

Matematica ne poate ajuta să înţelegem mai bine universul?

Desigur, matematica este în primul rând despre înţelegerea universului. Matematica este în spatele a orice. Fizicienii folosesc limbajul matematic pentru a descrie universul – fizica teoretică, matematica sunt foarte apropiate. Chiar Einstein spunea că matematica are o poziţie foarte specială, care este singura ştiinţă ale cărei predicţii sunt pentru totdeauna şi este obligatorie pentru înţelegerea universului.

Matematica este ştiinţă, dar şi artă. Spuneaţi asta într-un interviu. La ce vă referiţi?

Toate ştiinţele sunt, într-o măsură, artă, dar matematica mai mult decât altele. În primul rând, prin modul în care lucrează oamenii. Arta matematicienilor consistă în găsirea dovezilor, argumentelor la probleme, iar parte din acestea sunt dictate de estetică, cercetătorii fiind în căutarea a ceea ce e frumos. O să auzi mulţi matematicieni folosind cuvântul “frumos”. Noi apreciem similitudinile, frumuseţea din spatele unor teorii, dar şi combinaţia armonioasă a ideilor matematice şi suntem mai sensibili la probleme care te surprind – când ceva e frumos este şi surprinzător. E important în matematică – atunci când descoperim ceva neaşteptat spunem că este frumos.

Chiar dacă arată ca o artă, cele mai multe dintre problemele matematice au o bază concretă, pleacă de la dorinţa de a înţelege lumea – atmosfera, cum se transmit semnalele, stadiul universului. În fiecare zi, în viaţa tuturor matematica este peste tot, deci este foarte conectată cu viaţa reală. Este o ştiinţă, vine cu deducţie logică, vrei să înţelegi ce te înconjoară.

Cum aţi descoperit pasiunea pentru matematică?

A venit progresiv, întotdeauna am fost interesat de matematică în copilărie, ca de un joc. Profesorii din liceu mi-au transmis pasiunea, iar un moment important a fost clasa pregătitoare – o caracteristică a sistemului educaţional francez. După liceu se organizează clase cu elevi foarte motivaţi şi selectaţi pe domenii pentru a se pregăti de intrarea la facultate. Aceştia sunt elevi care vin de la mai multe şcoli şi care s-au simţit izolaţi din cauza pasiunii lor pe care n-au împărtăşit-o cu colegii de şcoală. La clasa pregătitoare, având o pasiune comună cu restul, interacţionează cu restul. A fost un sistem foarte eficient pentru mine. Mă întreb dacă nu poate fi încercat şi aici în România unde aveţi o tradiţie puternică a excelenţei în învăţământul liceal.

11 matematicieni francezi au primit Medalia Fields de-a lungul timpului. Este un rezultat al învăţământului francez? Care este punctul forte al sistemului?

Sistemul cu clase pregătitoare joacă un rol crucial în contribuţia Franţei în ştiinţele matematice. În paralele cu universităţile, avem şcolile superioare de înalte studii. Toţi cei 11 medaliaţi au trecut prin École Normale Supérieure din Paris. În plus, există tradiţia şi spiritul. Napoleon a înfinţat instituţii de matematică şi ştiinţe, dar nu a fost primul. În anii 1970, erau mari matematicieni în Franţa, tradiţia este foarte importantă. Şi în România ăsta este un bun important pe care îl aveţi, există tradiţie puternică.

Care sunt, pe de altă parte, punctele slabe?

În Franţa, sistemul universităţilor şi şcolilor superioare a generat multă confuzie deoarece, în mod tradiţional, cei mai buni studenţi merg la şcolile superioare, dar acestea devin prea stabile – e important ca ştiinţa să fie un sistem deschis, cu multă mişcare. Universităţile sunt locurile deschise, unde oamenii călătoresc. Deci provocarea în Franţa este să avem colaboare între şcolile superioare şi universităţi. O altă provocare este să avem colaborare mai mare între universităţi şi industrie, două lumi care, în mod tradiţional, nu prea au încredere reciprocă, dar este o mare greşeală şi toată societatea ar avea de câştigat dacă ar exista un contact bun între acestea. În România, nu cunosc sistemul destul de bine, dar să spunem că este o provocare pentru voi să continuaţi să fructificaţi învăţământul liceal excelent, una dintre rarele exemple din Europa de Est.

Care este feedback-ul dumneavoastră privind interesul în ştiinţă?

Este pozitiv, am primit multe mesaje fascinante de la oameni. Oamenii vor să ştie mai multe despre viaţa de om de ştiinţă, e ceva depre care nu citeşti în ziare. Este o parte a cauzei pentru care tinerii nu mai sunt atât de interesaţi de lumea ştiinţifică, dar a fi om de ştiinţă este un job cu multe satisfacţii, o provocare şi muncă de cercetare care implică şi multă aventură.

Care sunt proiectele la care lucraţi momentan?

În prezent, sunt copleşit de cereri care m-au făcut să iau o pauză de la munca de cercetare, dar, după ce am fost interesat multă vreme de ecuaţii microscopice precum chestiunile de descriere a comportamentul statistic al multor particule, acum sunt mai preocupat de procesul prin care treci de la modelele matematice care descriu aceste particule la nivel microscopic la nivelul macroscopic, deci de probleme de modelare.

Care este cea mai mare provocare personală în cercetarea matematică?

Realizarea de care aş fi cel mai mândru ar fi înţelegerea reală a comportamentului ecuaţiei Boltzmann care m-a preocupat, dar care are încă multe secrete, unul dintre ele fiind problema singularităţii. De asemenea, stabilirea creşterii entropiei, ireversibilitatea lumii – o problemă fundamentală, în care s-au făcut unele progrese mai ales în anii 1970, dar totuşi suntem departe de a rezolva această problemă.

Ce alte pasiuni aveţi în afara matematicii?

Sunt un mare fan al muzicii, ascult muzică aproape toată ziua. Rock, pop, muzică clasică, sunt un mare fan al muzicii lui Prokopief şi a lui Liget, ei sunt preferaţii mei. Îmi place muzica ce are un conţinut emoţional puternic. De asemenea, sunt un mare fan al benzilor desenate, îmi plac cele japoneze, dar şi cele franţuzeşti, cele unde sunt implicate multe emoţii, când sentimentele transpar. Lumea benzilor desenate este o lume foarte dură.

Care era eroul dumneavoastră în copilărie?

Eram foarte interesat în dinozauri, ca mulţi copii, şi mă vedeam palentolog. Eram interesat de Robert Becker, un paleontolog faimos.

În prezentarea dumneavoastră aţi vorbit despre stabilitatea galaxiei. Care este viitorul galaxiei?

Cine ştie? Ce putem spune este că probabil galaxia pe o anumită scară de miliarde de ani se va stabiliza, în mod spontan probabil, ca efect al combinării traiectoriilor diverse ale stelelor. Apoi ce se va întâmpla va depinde de cum va interacţiona cu galaxiile vecine. Dar concluzia în astfel de probleme este la fel de importantă ca matematică ce se dezvoltă pentru studierea acestor probleme, care , să sperăm, poate fi aplicată la multe alte probleme. Acesta este unul dintre punctele forte ale matematicii- universalitatea ascunsă în abstractul matematicii, lucrezi la o problemă şi poţi rezolva multe alte probleme.

Foto: Institutul Francez

Citiţi şi:

Poate matematica să salveze speciile de la extincţie?

Adrian Popescu, astronom: “Mi-am creat o imagine proprie a divinităţii, asupra rostului nostru, tocmai prin cosmologie”

Intreviu cu Dr. Michio Kaku, co-fondator al teoriei corzilor: Despre pelerina invizibilităţii, sabia Jedi, teleportare şi colonizarea galaxiilor

Tags:



2 comentarii

Leave A Reply

Advertisment ad adsense adlogger