Wo sich Physik und Zahlentheorie treffen

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Die Kür in der Mathematik besteht darin, Verbindungen zwischen verschiedenen Gebieten herzustellen. Nun haben drei Forscher einen Zusammenhang zwischen Elektromagnetismus, Geometrie und Zahlentheorie entdeckt.

WILDPIXEL / GETTY IMAGES / ISTOCK
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Kevin Hartnett ist US-amerikanischer Journalist und schreibt unter anderem für das »Quanta Magazine«.

Als der australische Mathematiker Akshay Venkatesh im Jahr 2018 eine der höchsten Auszeichnungen der Mathematik erhielt, trug er einen Zettel bei sich. Darauf hatte er eine Tabelle mit abstrakten Ausdrücken notiert, die seit Jahrhunderten eine Schlüsselrolle in der Zahlentheorie spielen. Diese Symbole waren ein entscheidender Teil seiner bisherigen Forschung gewesen – und doch führte er sie nicht als Erinnerung an seine Leistungen mit sich herum, sondern als Mahnung an etwas, das er noch immer nicht verstanden hatte.   

Die Spalten der Tabelle waren mit kryptisch anmutenden Zeichen gefüllt: Links befanden sich so genannte Perioden und auf der rechten Seite »L-Funktionen«, die einige der wichtigsten Fragen der modernen Mathematik beantworten könnten. Die Liste schien eine Art Beziehung zwischen beiden Strukturen nahezulegen. 2012 hatte Venkatesh zusammen mit Yiannis Sakellaridis von der Johns Hopkins University tatsächlich eine Übereinstimmung in eine Richtung herausgearbeitet: Ausgehend von manchen Perioden lassen sich zugehörige L-Funktionen konstruieren.

Die umgekehrte Beziehung blieb jedoch unklar. Es war unmöglich vorherzusagen, ob eine bestimmte L-Funktion eine passende Periode besitzt. Deshalb behielt Venkatesh den Zettel in seiner Tasche. Wenn er lange genug auf die Tabelle starrte, so hoffte er, würden ihm irgendwann die Gemeinsamkeiten dieser scheinbar zufälligen Sammlung von L-Funktionen klar werden. Doch selbst ein Jahr, nachdem er die Liste ständig mit sich herumgetragen hatte, war das nicht der Fall. »Ich konnte nicht verstehen, was das Prinzip hinter dieser Tabelle war«, sagt er.

2018 war für Venkatesh in mehr als einer Hinsicht ein großes Jahr. Er erhielt nicht nur die renommierte Fields-Medaille, eine der wichtigsten Preise des Fachs, sondern wechselte auch von der Stanford University an das Institute for Advanced Study (IAS) in Princeton, New Jersey. Sakellaridis und er kamen dort mit David Ben-Zvi ins

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