Para ahli matematika telah mencapai terobosan yang telah lama ditunggu-tunggu: menyatukan tiga deskripsi terpisah tentang perilaku fluida – dari partikel mikroskopis hingga aliran makroskopis seperti air. Penyatuan ini, yang diterbitkan sebagai pracetak dan akan segera diterbitkan dalam jurnal matematika terkemuka, memecahkan masalah utama yang diajukan oleh ahli matematika David Hilbert pada tahun 1900, menandai tonggak sejarah dalam pembuatannya selama 125 tahun.
Warisan Masalah Keenam Hilbert
Pada tahun 1900, Hilbert menantang para ahli matematika untuk secara cermat menurunkan hukum yang mengatur fluida dari aksioma fundamental—kebenaran matematika yang terbukti dengan sendirinya. Selama lebih dari satu abad, hal ini masih sulit dipahami. Hingga saat ini, fisika mengandalkan tiga kerangka berbeda untuk mendeskripsikan fluida:
- Mikroskopis: Mengatur partikel tunggal.
- Mesoskopik: Menangani kumpulan partikel.
- Makroskopik: Menggambarkan cairan yang terbentuk sempurna seperti air atau udara.
Setiap sistem bekerja dengan baik pada domainnya masing-masing, namun menghubungkannya secara mulus terbukti mustahil… hingga saat ini. Fakta bahwa hal ini memakan waktu lama tidaklah mengherankan: fisika sering kali tertinggal dari matematika, sehingga memerlukan verifikasi eksperimental untuk teorinya.
Teknik Diagram Feynman Memegang Kuncinya
Terobosan terjadi ketika Zaher Hani di Universitas Michigan dan timnya mengadaptasi teknik diagram yang awalnya dikembangkan oleh fisikawan Richard Feynman untuk teori medan kuantum. Anehnya, metode ini menyediakan missing link antara timbangan cair. Kerja tim ini merupakan puncak dari upaya intensif selama lima tahun.
“Kami mendengar dari para pemimpin di lapangan yang telah memeriksa pekerjaan ini dengan sangat hati-hati,” Hani menegaskan, menggarisbawahi ketelitian dan dampak penelitian ini.
Mengapa Ini Penting: Dari Cuaca hingga Arus Laut
Menyatukan dinamika fluida bukan sekadar pencapaian matematis; ini memiliki implikasi dunia nyata. Kerangka kerja baru ini dapat meningkatkan pemahaman kita tentang perilaku fluida yang kompleks di atmosfer dan lautan, sehingga menghasilkan model cuaca yang lebih baik, prediksi oseanografi, dan bahkan kemungkinan kemajuan dalam ilmu material. Tim peneliti telah memperluas penelitian ini ke dunia kuantum, tempat munculnya perilaku partikel yang lebih aneh dan lebih kaya.
Penyatuan ini mewakili langkah maju yang signifikan dalam fisika fundamental, yang membuktikan bahwa tantangan teoritis yang sudah berlangsung lama sekalipun dapat menghasilkan penyelidikan matematika yang gigih.
