Bron: New Scientist | Methode: Herschreven
Origineel: “Mathematicians unified key laws of physics in 2025”
It took 125 years, but in 2025 a team of mathematicians discovered the solution to a long-puzzling problem about the equations that govern the behaviour of particles in a fluid
Een doorbraak die meer dan een eeuw op zich liet wachten: wiskundigen van de Universiteit van Michigan hebben onder leiding van Zaher Hani een van de beroemdste onopgeloste problemen uit de wiskunde gekraakt. Daarbij slaagden zij erin om verschillende fundamentele natuurkundewetten te verenigen tot één coherent geheel.
Het verhaal begint in het jaar 1900, toen de Duitse wiskundige David Hilbert zijn collega’s verraste met een lijst van problemen die volgens hem de toestand van de wiskunde op dat moment perfect weergaven. Meer nog, Hilbert geloofde dat deze problemen de richting zouden bepalen waarin de wiskunde zich in de toekomst zou ontwikkelen. Nu, 125 jaar later, blijkt zijn vooruitziende blik juist te zijn geweest.
Hilbert was een fervent voorstander van een ambitieus idee: alle natuurkundewetten afleiden uit wiskundige axioma’s. Deze axioma’s zijn stellingen die wiskundigen beschouwen als fundamentele waarheden, basisprincipes waarop alle verdere kennis kan worden gebouwd. Het was een revolutionaire benadering die de natuurkunde en wiskunde op een geheel nieuwe manier zou kunnen verbinden.
Het zesde probleem op Hilberts beroemde lijst betrof specifiek de natuurkundewetten die het gedrag van vloeistoffen bepalen. Deze wetten, die cruciaal zijn voor ons begrip van alles van stromend water tot atmosferische bewegingen, moesten volgens Hilbert afgeleid kunnen worden uit zuiver wiskundige axioma’s. Het was een uitdaging die generaties wiskundigen zou bezighouden.
De vergelijkingen die het gedrag van vloeistoffen beschrijven, zijn notoriëus moeilijk hanteerbaar. Ze bevatten complexe wiskundige structuren die zelfs met de meest geavanceerde computertechnieken lastig te doorgronden zijn. Decennialang hebben wiskundigen en natuurkundigen geworsteld met deze vergelijkingen, waarbij ze steeds weer tegen nieuwe obstakels aanliepen.
Wat het werk van Hani en zijn collega’s zo bijzonder maakt, is niet alleen dat zij Hilberts zesde probleem hebben opgelost. In het proces van het vinden van deze oplossing zijn zij erin geslaagd om verschillende natuurkundewetten te verenigen. Dit betekent dat fenomenen die voorheen als volledig gescheiden werden beschouwd, nu kunnen worden begrepen als verschillende uitingen van dezelfde onderliggende wiskundige principes.
De implicaties van deze doorbraak reiken veel verder dan alleen de theoretische wiskunde. Door natuurkundewetten te verenigen, openen de onderzoekers nieuwe wegen voor ons begrip van de fysieke wereld. Het soort unificatie dat zij hebben bereikt, herinnert aan eerdere historische momenten waarin de wetenschap grote sprongen voorwaarts maakte door het samenbrengen van schijnbaar ongerelateerde fenomenen.
Het oplossen van Hilberts zesde probleem markeert een belangrijk keerpunt in de geschiedenis van de wiskunde. Van de 23 problemen die Hilbert in 1900 presenteerde, zijn er door de jaren heen verschillende opgelost, maar elk daarvan heeft bijgedragen aan fundamentele vooruitgang in ons begrip van wiskundige en natuurkundige principes.
De methoden die Hani en zijn team hebben ontwikkeld om tot hun oplossing te komen, zullen waarschijnlijk ook invloed hebben op andere gebieden van de wiskunde en natuurkunde. Vaak leiden doorbraken in één gebied tot onverwachte toepassingen in geheel andere disciplines, een verschijnsel dat de onderlinge verbondenheid van de wetenschappen onderstreept.
Voor de wetenschappelijke gemeenschap betekent deze prestatie een bevestiging van het belang van fundamenteel onderzoek. Het feit dat een 125 jaar oud probleem nog steeds relevant genoeg was om tot nieuwe inzichten te leiden, toont aan hoe visionair Hilberts oorspronkelijke lijst was.
De vereniging van verschillende natuurkundewetten door middel van wiskundige axioma’s brengt ons dichter bij Hilberts oorspronkelijke droom: een volledig axiomatische basis voor de natuurkunde. Hoewel we nog niet alle natuurkundewetten kunnen afleiden uit zuiver wiskundige principes, heeft het werk van Hani en zijn collega’s een belangrijke stap gezet in die richting.
Deze doorbraak illustreert ook de kracht van internationale wetenschappelijke samenwerking en het belang van langetermijnonderzoek. Sommige van de belangrijkste wetenschappelijke vragen vereisen niet alleen jaren, maar decennia of zelfs eeuwen van gezamenlijke inspanning om beantwoord te worden.
Met het oplossen van Hilberts zesde probleem hebben Hani en zijn team niet alleen een historische prestatie geleverd, maar ook nieuwe deuren geopend voor toekomstig onderzoek. Hun werk zal ongetwijfeld inspiratie bieden voor nieuwe generaties wiskundigen en natuurkundigen die streven naar een nog dieper begrip van de fundamentele principes die ons universum beheersen.