Matematiker: Her tænker vi totalt ud af boksen!

Jørgen Ellegaard Andersen, du er professor på Center for Kvantegeometri af Modulirum (QGM).

Jeg ved ikke engang, hvad jeg skal spørge om, for der er så mange tåbelige begreber samlet i et lille navn. Hvad dækker de over?

»Al klassisk fysik er beskrevet ved hjælp af geometri; fra en snurretop til planternets bevægelse og kugler, der flyver gennem luften, en jetjager, der flyver rundt, raketter i rummet og så videre.«

»Kvantegeometri tager udspring i kvantemekanik. Hvis du skal have lidt baggrund, så grundlagde Isaac Newton og Gottfried Wilhelm Leipniz i en vis forstand mekanisering, kontrol og styring og var på den måde med til at sætte gang i den industrielle revolution. Princippet er, at kender man alle begyndelsesbetingelserne for et system, så det opfylder Newtons ligninger, kan du i princippet udregne systemets udvikling til et vilkårligt tidspunkt i fremtiden.«

»Niels Bohr, de Broglie, Heisenberg, Born, Planck og andre, der lavede kvantemekanik, brød med det paradigme. Tingene kører ikke bare deterministisk derudad. Vi har en kvanteverden, hvor alle værdier er kvantificeret i niveauer og derfor ikke kan regnes ud på den måde. Gode eksempler er lyset, som elektronerne udsender, når de hopper fra én skal til en anden i Bohrs atommodel. Det var det, Bohr beskrev flot ud fra hans kvantemekanik.«

»Kvantemekanikken har så udviklet sig videre ind i kvantefeltteori. Det er den teori, der beskriver elementarpartikler, som man bruger nede i CERN – og videre over i strengteori, som er en form for metode til at beskrive alle interaktioner i universitet, også tyngdekraft.«

\ Læs mere

Filmforsker: Dårlige bøssefilm er totalt oversete

Hvad snakker du om?

»Ja, det var en lang historie, men opgaven for os er: Hver gang man står over for et geometrisk system, som beskriver em klassisk fysisk situation, hvordan kan vi så få en kvantemekanisk beskrivelse af systemet? Det er vigtigt, fordi vi tror i dag, at verden er kvantemekanisk. Og vi vil også gerne have yderligere matematisk viden om, hvordan vi går fra et klassiske system til et kvantemekanisk system eller finder alle kvantemekaniske systemer, som giver det samme klassiske system.«

»Det bringer os hen til Modulirum: Fysikere i dag er ikke kun interesseret i kvantemekanik, men også kvantefeltteori. Man kvantificerer ikke bare partikler, men også felter, som kan være elektriske felter, magnetiske felter og andre felter.«

»Forskellen er, at i klassisk partikelfysik har rummet tre koordinater på x, y og z-aksen. Det giver tre frihedsgrader. I kvantefeltteori har man uendeligt mange frihedsgrader. Det er ikke nok med tre tal; man skal have uendeligt mange tal for at beskrive felterne præcist. Det er forskellen mellem partikler og felter.«

»Vi vil altså gerne lave en kvantebeskrivelse af de klassiske felt-systemer. Og der begynder kæden at hoppe af for vores forståelse i dag. Fysikken har godt nok helt klare algoritmiske måder at gøre de her ting på, og dem kan de også gennemføre med eksempeltvis Standardmodellen. Problemet er bare, at de her teorier ikke har noget præcist matematisk grundlag. Vi ved ikke, hvordan vi skal definere kvantefeltteorier, som validerer de formler, fysikerne bruger.«

»Men nogle gange er vi heldige, at de store rum af felter har en stor symmetrigruppe. Og når jeg dividerer med de symmetrier, kommer jeg tilbage til endelig mange frihedsgrader i stedet for uendeligt mange. Det er det, vi kalder Modulirum. Og så kan vi bruge al vores viden om kvantemekanik til Modulirummene til at forstå kvantefeltteorier.«

Eksploderer dit hoved nogensinde?

»Nej.«

Er det her logisk for dig?

»Ja-ja.«

Standser du aldrig op og tænker: Shit, hvorfor sidder jeg ikke bare og analyserer H.C. Andersen-eventyr eller spiller håndbold i stedet? Sådan noget som andre mennesker kan forstå og måske endda synes, er fedt?

»Jeg har skam spillet volleyball i Fortuna i Elitedivisionen og for Oxford University, da jeg var der. Jeg har også spillet for det engelske studenterlandshold, ja, faktisk også for det engelske A-landshold, hvor de lavede en undtagelse, så jeg kunne være med i en venskabskamp mod Litauen.«

»Min datter på 15 er også lige kommet på U17-landsholdet, hvor hun er den yngste på holdet. Det bliver man da stolt af. Vi er begge to høje; det er nok én af grundene.«

Respekt! Men dit CV er stadig totalt sort, og dine ekspertområder komplet uforståelige: Knudeteori, differentialgeometri, topologi og så videre.

\ Læs mere

Biokemiker: Jeg får ekstra indsigt af at danse som et molekyle

Hvordan er du havnet inden for noget så kedeligt som naturvidenskabelig grundforskning? Det må være trinnet, lige før man kan røre ved lyset for enden af tunnellen?

»For det første er det slet ikke kedeligt, men dybt, dybt, dybt fascinerende. Er det ikke en fantastisk idé, hvis vi kan isolere én brugbar teori, som forklarer noget, der ligger til grund for al dynamik i universet? På Newtons tid virkede det, som om hans ligninger var hele historien, men i dag leder man efter beskrivelsen, som kan samle tyngdekraft og kvantefeltteori; en beskrivelse af det hele.«

»Så vil der ske det sædvanlige: den vil blive udfordret meget, så accepteret, og så vil man finde små fejl og lave en ny teori bagefter. Men ideen om The Grand Unified Field Theory er fascinerende.«

»Og så er det altid fuld af overraskelser, når man arbejder i et lille hjørne et sted, for man opdager pludselig, at det ikke bare drejer sig om det, men at den viden kan bruges på alt muligt andet.«

»Vi har arbejdet med de her teorier, som vedrører fysik og en beskrivelse af universet; teori, som ender i den retning. Pludselig opdager vi, at alle de her ting, vi har udviklet, kan anvendes meget smart i biologi, hvor man er interesseret i foldning af RNA – som, vi nu forstår, spiller en stor rolle inden for udvikling af blandt andet hiv, nogle former for kræft, fugleinfluenza og så videre. Det gør det uhyre vigtigt at få afklaret problemet med at forudsige RNA-strenges foldning.«

»Den klassiske måde at se en celle på er, at DNA bliver oversat til RNA inden for kernen af cellen og bliver til et protein i selve cellen, som så har alle mulige funktioner i cellen. Men det er nu klart, at også visse RNA-strenge har yderst vigtige funktioner i celler og vira. Foldningen, geometrien og topologien i RNA – og proteiner – er vigtig for at forstå, hvordan de her ting foregår i cellerne. Det er nøjagtigt de samme principper som i kvantefeltteori og modulirumsteorier, som vi kan anvende for RNA-foldning, og de er langt bedre, end dem man har brugt indtil nu.«

»Det er da fascinerende, at pludselig vender man sig om, og så er der noget andet, man kan tackle. Jeg kan ikke forestille mig noget mere spændende at arbejde med. Jeg er også fri til at arbejde med de teorier, jeg har lyst til. Når vi udvikler, tænker vi totalt frit, abstrakt og helt ud af boksen. Kun den bedste teori gælder. Her er ingen dominans af politiske vinde, guru-tænkning eller andet.«

Hvorfor ikke hellere lave noget cool som at bygge raketter eller opfinde et nyt lægemiddel?

»Det sjove er jo, at det formentlig nu giver mulighed for at opfinde nye lægemidler. RNA danner forkerte komplekser, som danner former for kræft. Vores foldningsteorier kan hjælpe med til at finde andre RNA-strenge, som kan splitte disse komplekser ad.«

»Og ellers har jeg følt, at der var meget mere styr på viden i matematik end andre steder. Der er ikke noget, der flyder rundt og giver usikkerhed. Vi ved præcist, hvad vi snakker om.«

Når du er til fest, og folk spørger, hvad du laver, hvad fortæller du dem så som løgn for at slippe uden om at fortælle om dit kedelige job?

»Nej – jeg siger det samme, som jeg har sagt til dig. Den korte version er, at jeg prøver at arbejde med det matematiske grundlag, man skal bruge til moderne kvantefeltteoretisk fysik. Nogle gange siger jeg bare matematik. Det kan være nok til at generere en stærk reaktion, faktisk meget tit. Enten synes folk, det er meget spændende, eller også siger de, at det er det værste, de kender til.«

\ Læs mere

Fremtidsforsker: Jeg er en dominatrix, der giver folk verbal spanking

Hvis dit arbejde skal give mening, skal du vel have Nobelprisen på et tidspunkt. Så hvornår får du den?

»Det ved jeg virkelig ikke, hvornår får du den? Det er ikke noget mål i sig selv overhovedet.«

Giver det dig dårlig samvittighed at bruge løs af millioner af støttekroner på at famle rundt med noget, som aldrig giver nogen konkrete resultater eller nobelpriser?

»Jeg har jo lige sagt, at vi faktisk har nogle konkrete resultater – så det synes jeg ikke. Det her center har været en fantastisk chance for at skabe et miljø i Danmark, der er så stærkt, at det kan konkurrere med de stærkeste i udlandet. Det kan vi se på de ansøgninger, vi får fra studerende og postdocs.«

»Danmark har meget stærkt brug for netop Grundforskningsfonden og centerkonstruktionerne, fordi vi ikke har et eliteuniversitetssystem som i andre lande. Skal vi undgå at tabe folk til steder i udlandet, skal vi sørge for at give muligheden for at blive i landet og arbejde. Og et middel er de her centre.«

»Jeg var selv ved at blive på University of California, Berkeley, hvor jeg var ansat i en femårig periode, men alle de her ‘opportunities’ har gjort, at jeg synes, det var spændende at komme tilbage.«

Jeg har faktisk også fundet noget, som giver rimelig mening på jeres hjemmeside: ‘QGM is doing research in the crucial interface between mathematics and theoretical physics’.

Det lyder lidt konkret – jeg tænker, det lægger sig op ad beregninger om, hvorvidt julemanden virkelig kan nå at dele alle gaverne ud til hele verdens børn juleaften uden at brænde op i atmosfæren..?

»Nej. Pointen er, at fysikerne bare har kørt løs i uendelig-dimensionelle rum. Det har givet en fantastisk udvikling, hvor man kører længere og længere ud, matematisk set, og man har lavet kvanteteori og Standardmodellen, som man har testet i CERN. Har nogen fysisk teori været testet og givet rigtigt gode resultater op til 12 decimaler, så er det den. Det er helt vildt.«

»Men det er ikke matematisk funderet. Helt ærligt. Hvis vi spørger ind til, om en fysiker kan give matematiske begrundelser for det, som de smider milliarder af dollar efter, kan de ikke svare. Det er det svar, vi prøver at finde, for der er huller i teorierne.«

»På den ene side har du kvantefeltteori, som beskriver det sub-atomare meget fint. Det passer med det, man ser i CERN, så det ser meget rigtigt ud på mange måder, selvom enkelte observationer vist ikke passer med teorien. På den anden side har du Albert Einsteins relativitetsteori, som beskriver kosmologien godt, og som også er valideret ufatteligt meget på alle mulige måder.«

»Men de to teorier er ikke kompatible. De modsiger hinanden. Så der er tydeligvis noget, der går galt, for verdensrummet fungerer fint med Einsteins teori på den store skala og den anden på den lille skala. Derfor er det svært i en teori at beskrive det hele i et kompatibelt billede.«

Apropos – alt det her – så har jeg lavet en hurtig test til dig for at finde ud af, hvor stor en nørd, du egentlig er:

1) Hvem vandt VM i fodbold?

»Hvem var det nu … Spanien!«

2) Hvornår glemte du sidst at tage vinterjakken på, da du gik ud i snevejret?

»Nogle gange er jeg gået ud uden min vinterjakke på, men det har været bevidst.«

Du er aldrig mødt nøgen op på universitetet, fordi du har glemt at tage tøj på?

»Nej, men jeg får nogle gange skældud derhjemme for, at jeg måske ikke er så ‘attentive’ på den front, som jeg skal være.«

3) Jeg har læst mig frem til, at du har to børn. Kan du stadig huske, hvad de hedder?

»Amanda og Simon.«

Sejt gået! Du er måske slet ikke så stor en nørd, som jeg troede. Men måske er du kort for hovedet i stedet. Hvordan reagerer du eksempeltvis, når dine børn driller dig med, at du er sådan én, de ville give buksevand ovre i skolen?

»De kunne ikke finde på at drille nogen. Og i øvrigt er min søn lige så stor nørd som mig, når det angår matematik.«

»Man skal i det hele taget passe på med stereotyper. Nogen kan selvfølgelig ikke røre volley-klat, men andre kan. Det varierer faktisk meget. Den stereotype professortype eksisterer, men han er suppleret af mange andre slags mennesker inden for feltet. Det andet er et meget unuanceret billede af realiteterne.«

Det sværeste, jeg kan få øje på, er den slags matematik, der beskriver den fundamentale opbygning af hele universet. Derfor er jeg drevet i den retning og synes, det er spændende. Mathematics is the ultimate game!

Jørgen Ellegaard Andersen