Ein französischer Mathematiker wurde in diesem Jahr mit dem Abel-Preis, dem mathematischen Äquivalent des Nobelpreises, für seine Fortschritte beim Verständnis der Zufälligkeit des Universums ausgezeichnet – der Höhe der Meereswellen, die an einem Strand brechen, dem Gewicht von Kindern, den Schwankungen und Anstiegen des Universums Aktien. Markt – Arbeit, die ihre Verwendung in der mathematischen Physik und Statistik gefunden hat.
Die norwegische Akademie der Wissenschaften und Literatur, die den Abel-Preis verwaltet, gab am Mittwochmorgen bekannt, dass der Gewinner Michel Talagrande (72 Jahre alt) ist, ein ehemaliger Forscher am französischen Nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung.
„Talagrande ist ein außergewöhnlich produktiver Mathematiker, dessen Arbeit die Wahrscheinlichkeitstheorie, die Funktionsanalyse und die Statistik verändert hat“, sagte die Akademie in ihrer Auszeichnung. „Seine Forschung ist geprägt von dem Wunsch, interessante Probleme auf ihrer grundlegenden Ebene zu verstehen und dabei neue mathematische Theorien zu entwickeln.“
Dr. Talagrande erhält 7,5 Millionen norwegische Kronen oder etwa 700.000 US-Dollar. Dieses Geld wird zusammen mit dem Geld, das er 2019 für den Shaw-Preis, eine weitere prestigeträchtige Auszeichnung, gewann, für eine neue Auszeichnung „in meinen Lieblingsbereichen der Mathematik“ verwendet, sagte er.
Als er 15 Jahre alt war, förderte ein einmonatiger Krankenhausaufenthalt seine sportlichen Fähigkeiten. Vor einem Jahrzehnt erblindete er auf dem rechten Auge nach einer Netzhautablösung, die auf eine genetische Erkrankung zurückzuführen war. Dann löste sich auch die Netzhaut in seinem linken Auge. Sein Vater war Mathematiklehrer am College und brachte ihm Mathematik bei, während ihm die Augen verbunden waren.
„So habe ich die Kraft der Abstraktion gelernt“, schrieb Dr. Telagrande. Biografie des Shaw Award.
Bis dahin war er ein durchschnittlicher Student. „Das Trauma hat mich zu einem anderen Menschen gemacht, auf eine Weise, die mir immer noch ein Rätsel ist“, schrieb er. „Als ich wieder zur Schule ging, war ich ein ausgezeichneter Schüler, zumindest in Mathematik und Physik.“
In einem alternativen Universum wäre Dr. Talagrande möglicherweise ein High-School-Lehrer geworden, der keine Forschung betreibt. Er bewarb sich aber auch um eine Stelle am National Center for Scientific Research, für die kein Doktorgrad erforderlich war.
Er wurde 1974 ernannt und blieb bis zu seiner Pensionierung im Jahr 2017 am Zentrum. (1977 erhielt er seinen Doktortitel an der Universität Paris VI.)
Die Abell-Kommission erwähnte drei Bereiche der Arbeit von Dr. Telagrande.
Bei einem handelt es sich um sogenannte stochastische Prozesse – Temperaturen, Wasserstände im Fluss, Marktvolatilität –, bei denen die Messungen zufällig schwanken. Dr. Talagrande untersuchte, wie man die Obergrenze dieser willkürlichen Messungen abschätzen kann. Jemand, der ein Haus an einem Fluss baut, möchte beispielsweise wissen, wie hoch die Wahrscheinlichkeit einer Überschwemmung ist.
„Sie betrachten den Flusspegel als einen stochastischen Prozess, der sich im Laufe der Zeit entwickelt, und möchten das Maximum ermitteln, das dieser Pegel über einen Zeitraum von 25 Jahren erreichen kann“, sagte Helge Holden, Vorsitzender des Preiskomitees.
Eine genaue Berechnung ist unglaublich komplex, aber die statistischen Methoden, die Dr. Telagrande verwendete, konnten gute Schätzungen liefern, besser als er zu Beginn der Forschung erwartet hatte.
„Es stellt sich heraus, dass das Universum in diesem Fall wunderschön ist“, sagte Dr. Telagrande. „So einfach wie es nur sein kann.“
Assaf Naor, Professor für Mathematik an der Princeton University, sagte, dass Dr. Telagrande die Ideen der Geometrie nutzen konnte, um zu analysieren, was über Zufallsmessungen gesagt werden kann.
„Das ist eine ganz wunderbare Verbindung“, sagte Dr. Naour.
Dr. Naour sagte, dass diese Technologie weit verbreitet sei. „Ich sage nicht, dass es einfach ist, aber Sie wissen, wenn Sie seinem Rezept folgen und es funktioniert, werden Sie die Wahrheit erfahren.“
Der zweite von der Abell-Kommission hervorgehobene Bereich betrifft die Art und Weise, wie Dr. Telagrande dazu beigetragen hat, zu zeigen, dass stochastische Prozesse eine gewisse Vorhersagbarkeit aufweisen. Ein einfaches Beispiel ist ein Münzwurf, bei dem die Chance auf „Kopf“ und die Wahrscheinlichkeit „Zahl“ bei 50 Prozent liegt. Werfen Sie die Münze zweimal und der erwartete Wert der Kopfzahl ist eins. Aber in der Hälfte der Fälle wird das Ergebnis so weit wie möglich vom erwarteten Wert entfernt sein, nämlich null oder zwei.
Werfen Sie die Münze 1000 Mal und das Ergebnis wird dem erwarteten Wert viel näher kommen. Begleitartikel zum vorherigen Shaw-Preis Er wies darauf hin, dass die Wahrscheinlichkeit, dass die Anzahl der Köpfe zwischen 450 und 550 sinkt, bei etwa 99,7 Prozent liegt. Die Wahrscheinlichkeit, dass es mehr als 600 sind, ist gering.
Das Gleiche gilt für andere, komplexere Probleme, etwa die Anzahl der Kartons, die für den Transport unterschiedlich großer Waren benötigt werden, oder die kürzeste Entfernung, die ein Straßenhändler in mehrere Städte zurücklegen kann.
Später interessierte sich Dr. Talagrande für ein physikalisches Problem namens Spingläser, bei dem es zu einer komplexen Wechselwirkung zwischen einzelnen Magneten kommt – ein Beispiel für ein Spinglas sind Eisenatome, die zufällig in ein Gitter aus Kupferatomen gemischt sind. Basierend auf seiner Intuition hat der Physiker Giorgio Parisi eine detaillierte Beschreibung des Verhaltens dieser turbulenten magnetischen Materialien entwickelt.
„Für einen Mathematiker macht das überhaupt keinen Sinn“, sagte Dr. Talagrande über die Argumentation von Dr. Parisi.
Während Mathematiker es für sehr schwierig hielten, einen mathematischen Beweis für Dr. Parisis rotierende Gläser zu finden, beschloss Dr. Talagrande, es zu versuchen. „Ich sage: ‚Nun, ich werde das Problem nicht lösen, aber es gibt nichts zu verlieren, wenn man es versucht‘“, sagte er.
Nach fünf Jahren ohne Erfolg machte er eine einfache Beobachtung, die zu starken Beweisen dafür führte, dass Dr. Parisi Recht hatte.
„Es stellte sich heraus, dass die Lösung gar nicht so schwierig war“, sagte Dr. Talagrande. „Aber natürlich kann man morgens nicht aufwachen und das wissen. Es muss eine Menge bescheidener Arbeit sein.“
Dr. Parisi erhielt 2019 den Nobelpreis für Physik Für seine Glasarbeiten.
Für Probleme, die Dr. Telagrande nicht selbst lösen konnte, bot er jedem, der es konnte, Geld an. „Werde reich mit meinen Preisen“, wirbt er auf seiner Website und nennt fünf Probleme. Eine davon, bekannt als Bernoullis Vermutung, wurde bereits 2012 gelöst, und Dr. Telagrande zahlte 5.000 US-Dollar an die beiden Mathematiker, die den Beweis erbrachten.
„Ich arbeite seit über zehn Jahren am Stück daran, aber es ist mir einfach nicht gelungen, es zu lösen“, sagte Dr. Talagrande. „Das erstaunlichste Stück Mathematik, das ich je gesehen habe. Ich war wirklich glücklich, als sie dieses Problem gelöst haben, denn so etwas Schwieriges hätte ich nie schaffen können.“
Im Gegensatz zu Nobelpreisträgern, die davon erfahren, bevor die Preise öffentlich bekannt gegeben werden, erhalten Abel-Preisträger die Nachricht einige Tage im Voraus, normalerweise von Kollegen, die das Geheimnis noch früher preisgeben durften.
„Die Leute, die es wussten, haben eine nette kleine Falle aufgestellt“, sagte Dr. Telagrande und bezog sich dabei auf den Trick, ein Telefoninterview anzufordern, um ihn über die Neuigkeiten zum Abel-Preis zu informieren.
„Mein Kopf war etwa fünf Sekunden lang völlig leer, als ich das hörte“, sagte Dr. Talagrande in einem Interview. „Ich hätte nicht überraschter sein können, als ich sah, wie das außerirdische Schiff vor dem Weißen Haus landete.“