Ayam Goreng dan Teka-Teki Matematika 125 Tahun di Balik Hadiah 'Nobel Matematika'

Profesor Yu Deng dari University of Chicago, Amerika Serikat peraih Fields Medal 2026, penghargaan tertinggi bidang matematika Foto: Jean Lachat/University of Chicago

Jakarta -

Matematikawan dari University of Chicago (UChicago) Yu Deng berhasil meraih Fields Medal 2026 atau yang sering disebut "Nobel Matematika" sebuah penghargaan tertinggi bidang matematika. Profesor berusia 37 tahun itu berhasil memecahkan "teka teki" bidang fisika-matematika yang telah berumur 125 tahun.

"Karya Yu yang indah dan orisinal ini memecahkan masalah mendasar dalam fisika matematika yang bermula dari (David) Hilbert lebih dari seabad yang lalu," kata Frank Calegari, profesor dan ketua Departemen Matematika UChicago dikutip dari laman UChicago News.

Calegari melanjutkan,"Karya ini juga memperkenalkan metode baru yang ampuh yang akan membentuk penelitian di masa depan. Ini adalah pencapaian penting."

SCROLL TO CONTINUE WITH CONTENT

Teka-teki Hilbert yang Bertahan 125 Tahun

Pada tahun 1900, di sebuah aula megah Universitas Sorbonne, Paris, seorang matematikawan-filsuf legendaris asal Jerman bernama David Hilbert berpidato di hadapan para ilmuwan top dunia.

Dalam pidato bersejarah itu, Hilbert mengungkapkan 10yang kemudian bertambah jadi 23 masalah matematika yang belum terpecahkan. Ia meyakini pemecahan masalah itu akan membentuk masa depan ilmu pengetahuan.

Salah satu tantangannya, Hilbert menyerukan agar teori fisika dirumuskan berdasarkan dasar-dasar aksiomatik melalui pendekatan matematika. Tantangan ini dikenal sebagai Masalah Keenam Hilbert.

Sejak saat itu, tak ada satu pun ilmuwan yang bisa menjawab tantangan Hilbert. Akhirnya 125 tahun berselang, 3 matematikawan Yu Deng dari University of Chicago, serta Zaher Hani dan Xiao Ma dari University of Michigan menyatakan telah menyelesaikan tantangan Hilbert tersebut.

Mereka menyatakan telah berhasil menyatukan tiga teori fisika yang menjelaskan gerak fluida. Ketiga teori tersebut menjadi dasar berbagai aplikasi rekayasa, dari desain pesawat terbang hingga prediksi cuaca.

Selama ini, ilmuwan punya tiga cara berbeda untuk memahami bagaimana fluida bergerak. Level Mikroskopik, fluida dilihat sebagai kumpulan partikel kecil yang saling bertumbukan. Teori yang digunakan adalah hukum gerak Newton.

Kemudian level Mesoskopikdi mana ilmuwan tidak lagi melacak satu per satu partikel, tapi menghitung kemungkinan rata-rata perilaku partikel. Ini disebut pendekatan statistik, dan dasarnya adalah Persamaan Boltzmann.

Terakhir level Makroskopik, saat fluida dilihat sebagai satu kesatuan, seperti air yang mengalir di sungai. Di level ini dipakai Persamaan Euler dan Navier-Stokes yang merupakan dua rumus utama yang digunakan dalam teknik dan ilmu cuaca.

Ketiga tingkatan tersebut menggambarkan realitas yang sama yaitu aliran fluida. Idealnya, teori pada setiap tingkatan harus bisa diturunkan secara logis dari teori pada tingkatan di bawahnya.

Inilah yang dimaksud Hilbert dengan "aksiomatisasi" fisika di manateori makroskopik seperti persamaan Navier-Stokes semestinya bisa dilacak hingga hukum Newton di tingkat mikroskopik. Jika tidak, mungkin ada kesalahan dalam teori yang selama ini kita gunakan.

Dikutip dari Live Science, Yu Deng, Hani, dan Ma berhasil membangun "jembatan" antara ketiga level tadi. Pembuktian terbaru ini terdiri dari tiga langkah utama yaitu menurunkan teori makroskopik dari teori mesoskopik, menurunkan teori mesoskopik dari teori mikroskopik, dan menyatukan semuanya menjadi satu rantai derivasi dari hukum Newton hingga persamaan makroskopik.

Langkah pertama telah lama dipahami. Namun langkah kedua, menurunkan persamaan Boltzmann dari hukum Newton, jauh lebih rumit secara matematis.

Mereka menunjukkan bahwa jika kita mulai dari hukum Newton dan memperhitungkan jutaan partikel yang saling bertumbukan selama waktu yang lama, maka hasilnya akan mendekati Persamaan Boltzmann. Dari situ, kita juga bisa menurunkan rumus makroskopik seperti Navier-Stokes.

Ide Besar dari Sepiring Ayam Goreng

Yu tumbuh di Shenzhen, China, dalam keluarga dengan latar belakang yang dekat dengan dunia sains dan teknologi. Ayahnya merupakan seorang programmer komputer, sementara ibunya bekerja sebagai dokter spesialis penyakit dalam.

Sejak kecil, Yu dikenal sebagai anak yang pendiam dan gemar berpikir. Ia lebih senang menghabiskan waktunya seorang diri sambil membaca berbagai buku yang ditemukannya. Bahkan, ketika berusia 5 tahun, Yu sudah membaca buku-buku teks kedokteran milik ibunya seperti dikutip dari Quanta Magazine.

Kebiasaan membaca yang begitu kuat membuat orang tuanya berusaha mengajaknya lebih banyak beraktivitas di luar rumah. Mereka sering mengajak Yu mendaki gunung atau berjalan-jalan di pantai.

Sebagai imbalannya, Yu dijanjikan bisa kembali membaca atau mampir ke toko buku setelah kegiatan selesai. Saat mendaki, sang ayah terkadang memberikan teka-teki matematika untuk dipecahkan Yu.

Khawatir kebiasaan membaca berlebihan dapat mengganggu penglihatannya, orang tua Yu kemudian membelikannya permainan Go, permainan strategi tradisional China yang dimainkan menggunakan batu hitam dan putih di atas papan berpola kotak.

Tak disangka, Yu justru langsung jatuh cinta pada permainan tersebut. Ia bahkan sempat mempertimbangkan untuk menjadi pemain Go profesional sebelum akhirnya memilih menekuni dunia akademik.

Sejak pendakian keluarga di masa kecilnya itu, Yu juga telah memupuk minatnya pada matematika. Pada tahun 2006, di usia 16 tahun, ia mewakili China di Olimpiade Matematika Internasional dan memenangkan medali emas. "Pada saat itu, saya menyadari, oke, mungkin saya memang memiliki bakat dalam matematika," kata Yu. dikutip dari UChicago News.

Prestasi tersebut membawanya masuk secara otomatis ke Universitas Peking, salah satu perguruan tinggi terkemuka di China. Setelah itu, ia melanjutkan pendidikan ke Massachusetts Institute of Technology (MIT).

Di MIT, kemampuan matematikanya kembali menonjol. Pada 2010, Yu menjadi Putnam Fellow dalam William Lowell Putnam Mathematical Competition, salah satu kompetisi matematika paling bergengsi bagi mahasiswa di Amerika Serikat.

Ia meraih gelar sarjana matematika pada tahun 2011. Gelar PhD dari Universitas Princeton pada tahun 2015 di bawah supervisi Profesor Alexandru D. Ionescu dengan disertasi berjudul "Long time behavior of some nonlinear dispersive equations".

"Dia brilian sejak awal," kataIonescu dikutip dari Quanta Magazine. "Bahkan sebagai mahasiswa pascasarjana, tanpa pengalaman... dia sangat pandai memahami inti permasalahan, menangkap apa yang penting dalam suatu masalah."

Ia sempat menjalani post-doctoral di Courant Institute of Mathematical Sciences New York University hingga 2018. Karena tak kunjung diterima sebagai pengajar tetap, ia pindah ke University of Southern California dan meraih gelar profesor pada 2024. Ia bergabung dengan UChicago pada tahun 2024.

Menariknya, ide yang kemudian berperan penting dalam terobosannya terhadap Masalah Keenam Hilbert justru muncul dari situasi yang sangat sederhana seperti dikutip dari UChicago News.

Pada 2021, Yu sedang menjalani penelitian selama satu semester di The Institute for Computational and Experimental Research in Mathematics, Brown University. Suatu ketika, ia sedang berada di sebuah restoran ayam goreng Korea di Providence, Rhode Island.

Yu sebenarnya tidak sedang memikirkan proyek penelitian baru. Namun, ketika menikmati ayam goreng, muncul sebuah ide yang kemudian menjadi salah satu dasar penting dalam penelitiannya. Ia menemukan pendekatan untuk memecah persoalan matematika yang sangat kompleks menjadi sejumlah bagian yang lebih kecil dan lebih mudah ditangani.

Gagasan tersebut pada akhirnya berperan dalam upayanya menjawab Masalah Keenam Hilbert, yakni tantangan untuk membangun dasar matematika yang ketat bagi teori fisika.