We kennen ze allemaal van de middelbare school: die ingewikkelde formules die Srinivasa Ramanujan ooit op papier zette, puur om meer cijfers van pi ($\pi$) te berekenen. Het leek een wiskundige obsessie uit de vroege 20e eeuw.
Maar stel je voor: meer dan honderd jaar later gebruiken natuurkundigen precies die compacte, ouderwetse expressies om complexe theorieën over het universum te kraken. Wat dreef deze Indiase genie dat hij structuren voorzag die nu essentieel zijn voor de moderne fysica?
Het is bijna alsof Ramanujan niet alleen met getallen speelde, maar onbewust de blauwdrukken voor de kosmos vastlegde. Dit is geen geschiedenisles meer; dit is het bewijs dat briljant werk nooit echt veroudert.
Van pi-berekening naar de rand van het zwarte gat
Tot voor kort werden de formules van Ramanujan voornamelijk gezien als rekenhulpmiddelen. Computers gebruiken nog steeds varianten van zijn werk, zoals het Chudnovsky-algoritme, om pi tot biljoenen cijfers nauwkeurig te berekenen. Het is efficiënt, maar de waarom-vraag bleef hangen.
Fysici Aninda Sinha en Faizan Bhat van het Indian Institute of Science (IISc) besloten de vraag om te draaien. In plaats van te vragen hoe ze werkten, wilden ze weten waarom zulke compacte wiskunde überhaupt in de natuurkundige wereld zou opduiken. Ze zochten naar een fysiek ‘thuis’ voor deze wiskunde.
De verrassende ontmoeting in de theorie
Hun zoektocht leidde hen naar de conforme veldtheorieën. Dit klinkt ingewikkeld, maar het gaat om systemen waarvan de eigenschappen op elke schaal identiek lijken. Denk aan het kantelpunt van water, waar vloeistof en damp samensmelten tot één ononderscheidbare massa. Dergelijke patronen duiken op bij kritische punten in de natuur – en zelfs in beschrijvingen van zwarte gaten.
Binnen deze veldtheorieën vonden de onderzoekers een specifiekere, lastige subgroep: logaritmische conforme veldtheorieën. Hier stuitten ze op iets wat hen deed stokken.
- De wiskundige structuren achter deze complexe theorieën bleken opvallend veel weg te hebben van de formules die Ramanujan voor pi gebruikte.
- Deze overlap bood een directe weg naar berekeningen die anders jaren zouden kosten.
- Ramanujan's compacte aanpak bleek de meest elegante manier om deze fysieke uitkomsten te benaderen.
Wat dit betekent voor de hedendaagse wetenschapper
Het is cruciaal om te begrijpen: Ramanujan voorspelde deze toepassingen niet. Hij werkte geïsoleerd in het vroege 20e-eeuwse India, ver weg van de hedendaagse kwantumfysica.
Wat het onderzoek aantoont, is de diepe, onzichtbare verbinding tussen pure wiskunde en de mechanismen van het universum. Een concept dat puur uit mathematische nieuwsgierigheid is ontstaan, blijkt plotseling de sleutel tot het begrijpen van turbulentie, of ja, zelfs de structuur van ruimte en tijd.
Als we in Nederland naar de jaarcijfers kijken, zien we een bepaald algoritme. Ramanujan's werk, zonder dat hij het wist, beschrijft hetzelfde onderliggende patroon in de turbulente wind boven de Noordzee. Die universele taal is fascinerend.
Een les in achteraf kijken
De inzichten van Sinha en Bhat laten zien dat we vaak te snel de waarde van puur theoretisch werk afschrijven. We willen directe oplossingen, maar de echte doorbraken liggen vaak verborgen in concepten die pas tientallen jaren later relevant blijken.
De formules van Ramanujan worden nu herontdekt – niet als historische voetnoten, maar als essentiële instrumenten om de meest geavanceerde natuurkundige vraagstukken aan te pakken. Het is een krachtige herinnering dat de schoonheid van wiskunde de werkelijkheid weerspiegelt.
Heb jij ooit een vaardigheid of hobby beoefend puur voor de lol, die later onverwacht van pas kwam in je carrière? Deel je ervaring!
