De la olimpiadele naționale de matematică, în topul cercetării științifice mondiale/ Matematicianul Adrian Constantin despre munca sa în studiul valurilor tsunami și al fenomenului El Nino: Evoluția acestora e dificil de anticipat, din cauza „neliniarității” -lipsa de proporționalitate dintre cauză și efect

”CU GÂNDUL LA ROMÂNIA” vă prezintă, în fiecare zi, oameni remarcabili care au cunoscut excelența în diferite domenii precum educație, cercetare, cinematografie, teatru, muzică, afaceri, informatică, administrație sau sport.

”CU GÂNDUL LA ROMÂNIA” se dorește a fi, cotidian, o întâlnire motivantă cu adevărate personalități ale țării. În cuprinsul acestei rubrici cu totul speciale veți face cunoștință cu oameni pentru care locul întâi al unui podium – fie el și metaforic – se transformă, de fiecare dată, într-o realitate palpabilă. Oameni pentru care un microscop devine o a doua natură, iar camera de luat vederi o prelungire, firească, a gândului și a sufletului.

”CU GÂNDUL LA ROMÂNIA” nu este doar un laitmotiv jurnalistic, ci o întreagă lume adusă mai aproape și descifrată sub ochii cititorului, o ”scenă” unde ”actorii” își prezintă realizările extraordinare. În același timp, ei și sunt oamenii deciși să își îndeplinească visele și să își transforme propriile speranțe în certitudini, oamenii care impresionează, de altfel, și dincolo de granițele României.

Adrian Constantin este unul dintre cei mai citați și apreciați matematicieni în comunitatea științifică globală, dar a devenit cunoscut publicului din România anul acesta, după ce a câștigat Premiul Wittgenstein, cel mai valoros premiu ştiinţific acordat în Austria. Comparat, ca valoare, cu Nobelul suedez, premiul Wittgenstein este acordat o dată pe an, pe baza recomandării unui juriu de 12 experți internaționali (în 2020, doi dintre aceștia premiați Nobel). El constă dintr-o sculptură și un grant de 1,5 milioane de euro care pot fi folosiți exclusiv pentru cercetare.

Pasiunea pentru matematică a fost încurajată de sistemul de olimpiade și concursuri interjudețene din România anilor ^80

Adrian Constantin a povestit cu emoție, pentru GÂNDUL.RO, că pasiunea sa pentru matematică a fost încurajată de sistemul de olimipiade și concursuri interjudețene din România anilor 80, „care era foarte bine pus la punct în anii ^80, cu participarea unori profesori de liceu și de facultate foarte pricepuți și pasionați”. Performanțele obținute la olimpiade, dar și susținerea din partea unor oameni de știintă deosebiți, l-au motivat să urmeze o carieră strălucită în matematică

„Eu am plecat din România la 20 de ani dar am putut constata că mulți olimpiadiști din generația mea (în sensul aproximativ a până la 5 ani mai în vârstă sau mai tineri) au devenit matematicieni consacrați, ceea ce dovedește că aceste eforturi făcute pe plan local și național au dat roade. Aș dori însă să subliniez că există matematicieni foarte buni de origine română care nu au excelat la concursuri. Cercetarea este de o natură foarte diferită de un concurs, unde există atât garanția că problemele date au o soluție ce se poate obține într-un timp scurt cu metode accesibile, cît și faptul că există premianți”

A studiat la Nisa și la New York, a predat in Elveția și Suedia, la Dublin și la Londra, iar apoi s-a stabilit la Viena, unde este profesor la facultatea de matematică a Universității din Viena din 2008.

În 2020 a obținut unul dintre cele mai prestigioase premii internaționale științifice care, dincolo de recunoașterea onorifică a muncii sale, îi oferă posibilitatea de a dispune de un grant de 1,5 milioane de euro pentru activitatea sa științifică, dar și libertatea de a alege temele de cercetare care i-au stârnit interesul.

„Tot mai puțini oameni atribuie cercetării fundamentale (care este într-o mare măsură dependentă de matematică) un rol important in societate, fără a realiza că, lipsită de contribuții noi științifice, tehnologia poate avansa numai incremental și eventual stagnează” – Adrian Constantin, laureat al premiului Wittgenstein.

Activitatea de cercetare a matematicianului Adrian Constantin se concentrează, în prezent, asupra modelării matematice a curenţilor şi valurilor în oceane și în atmosferă

Acestea joacă un rol important în fenomenul climatic El Niño, dar şi în alte dezastre naturale, precum tsunami.

WWTF Mathematik und … 16 Projekt von Adrian Constantin (Projektleiter) from WWTF on Vimeo.

„Fenomenele studiate sînt uneori motivate de un interes general (de exemplu, fenomenul climatic “El Nino” sau valurile tsunami din 2004), în principal pentru că astfel am la dispoziție mai ușor o bază de date voluminoasă. Faptul că simularea numerică cu calculatorul nu face parte din metodele mele de lucru duce la un studiu deseori exasperant de anevoios al unor aspecte care ar fi automat ignorate în simulări, dar care uneori se adeveresc a fi de o importantă fundamentală”, a explicat matematicianul.

Fenomenul „El Nino” are un impact major asupra climei întregii planete

Fenomenul „El Nino” apare o dată la 4-5 ani în zona ecuatorială a Oceanului Pacific, din cauza încălzirii la suprafață a apelor oceanului și a deplasării acestora dinspre partea vestică spre partea estică (spre vestul Americii de Sud). ”El Nino” se manifestă printr-o scădere a intensității vântului, produce seceta în Indonezia și Australia, și inundații în America de Sud.

Aspectul nou pe care l-a studiat matematicianul Adrian Constantin în acest context privește interacțiunea între valuri și curentul de adâncime. În zona ecuatorială a Oceanului Pacific, explică matematicianul, există un curent de adâncime (prezent între 100 m și 400 m sub nivelul mării ) care se propagă spre Est, opus direcției vântului (curent descoperit întâmplător în anii 50’, cu ocazia unei expediții de pescuit în care undițele adânci se deplasau într-o direcție neașteptată ). Acest curent este de obicei neglijat în studii, adaugă Adrian Constantin, iar această simplificare duce la subestimarea vitezei cu care acumularea de căldură din Vest este transportată spre America de Sud.

Matematicianul a precizat limitele simulărilor pe calculator și importanța contribuției inteligenței umane în cercetarea științifică: „În prezent suntem asaltați de date și este imperativ, dar și dificil, de a discerne esența (semnal util înecat în zgomot)” – Adrian Constantin.

O mare dificultate întâmpinată de oamenii de știință în anticiparea unor fenomene extreme, este „neliniaritatea” (lipsa de proporționalitate dintre cauză și efect)

„Motivația preocupărilor mele în studiul curenților și al valurilor este detectarea de structură la nivel neliniar (acesta fiind caracterizat de lipsa de proporționalitate între cauza și efect, legătura fiind – atunci când este cunoscută -mult mai complicată, ducând la fenomene spectaculoase, cum ar fi spargerea valurilor mării sau șocul sonic produs de avioanele cu reacție). Pornind de la observații și date experimentale, încerc să intuiesc legături între diverși factori fizici, legături pe care mă străduiesc să le confirm teoretic cu metodele analizei matematice”, a adăugat matematicianul.

Vă prezentăm, integral, interviul acordat de matematicialul Adrian Constantin pentru GÂNDUL.RO

Rep. Care sunt „provocările” cu care se confruntă un cercetător astăzi?

Adrian Constantin: Cred că natura umană nu s-a prea schimbat în ultimii trei mii de ani, dovadă fiind faptul că subiectele abordate în tragediile grecilor antici sunt încă relevante, iar parabolele din Noul Testament se pot ușor transpune din contextul lor istoric în cel de actualitate modernă.

Este totuși de necontestat că viața populației s-a îmbunătățit, multe aspecte din viața de zi cu zi a omului de rând fiind în multe privințe superioare celor trăite de pătura de sus în urmă cu o sută sau două sute de ani. Această îmbunătățire se datorează prea puțin clasei politico-administrative, care – cu mici excepții – se preocupă intens de o tot mai puternică acaparare a pârghiilor economice, întărindu-și astfel statutul care deseori ia proporții de-a dreptul parazitare.

Cauza principală a nivelului ridicat de trai este avansul tehnologic, iar tehnologia este în esență punerea în practică a unor descoperiri știintifice. Tot mai puțini oameni atribuie cercetării fundamentale (care este într-o mare măsură dependentă de matematică) un rol important in societate, fără a realiza că, lipsită de contribuții noi științifice, tehnologia poate avansa numai incremental și eventual stagnează. Pe de altă parte, există multe persoane care nu practică o activitate științifică și confundă știința cu magia, dezvăluită prin inspirația cvasi-mistică unor clarvăzători care capătă alură de profeți și dau impresia că au răspunsuri la marile întrebări.

Chiar dacă există oameni de știință geniali, și cei mai celebri au făcut greșeli mari (de exemplu, refuzul lui Newton de a accepta teoria undelor în optică și atitudinea lui Einstein privind mecanica cuantică). La nivel mai mic greșelile sînt frecvente și apar aproape inevitabil atunci când persoanele se aventurează în afara domeniului lor de competență. De aceea, orice rezultat științific trebuie înțeles în contextul specific, context care stabilește atît semnificația cît și cadrul de valabilitate.

Rep. În ultima vreme, subiectul încălzirii globale/ schimbărilor climatice, a devenit una dintre preocupările – cheie ale cercetării științifice. Cum contribuie activitatea dumneavoastră de cercetare în descifrarea acestui complex puzzle climatic (evoluția și efectele El Nino) atât de important în înțelegerea și anticiparea unor posibile fenomene cu impact global?

Adrian Constantin: În ceea ce mă privește, motivația preocupărilor mele în studiul curenților și al valurilor este detectarea de structură la nivel neliniar (acesta fiind caracterizat de lipsa de proporționalitate între cauza și efect, legătura fiind – atunci când este cunoscută -mult mai complicată, ducând la fenomene spectaculoase, cum ar fi spargerea valurilor mării sau șocul sonic produs de avioanele cu reacție). Pornind de la observații și date experimentale, încerc să intuiesc legături între diverși factori fizici, legături pe care mă străduiesc să le confirm teoretic cu metodele analizei matematice (în așteptarea validării lor experimentale).

Fenomenele studiate sînt uneori motivate de un interes general (de exemplu, fenomenul climatic “El Nino” sau valurile tsunami din 2004), în principal pentru că astfel am la dispoziție mai ușor o bază de date voluminoasă. Faptul că simularea numerică cu calculatorul nu face parte din metodele mele de lucru duce la un studiu deseori exasperant de anevoios al unor aspecte care ar fi automat ignorate în simulări, dar care uneori se adeveresc a fi de o importantă fundamentală.

Rep. Ați studiat acel tzunami devastator din 2004, care a dus la moartea a peste 120.000 de oameni. Care sunt factorii care determină formarea unui tzunami de dimensiuni comparabile cu acesta? Cum poate fi anticipată amploarea unui tzunami?

Adrian Constantin: Este semnificativ că, în ambele exemple mentionate mai sus, un factor important este prezența unui cadru simplificator, care îmi da speranțe că esența procesului care stă la baza fenomenului din natură se poate discerne mai ușor.

Astfel, valurile și curenții oceanici și atmosferici relevanți pentru “El Nino” nu își schimbă direcția, iar batimetria în Golful Bengal (unde au fost consemnate cele mai devastatoare efecte ale tsunami-ul din 2004) este practic orizontală în afară zonelor de coastă. În consecință, rezultatele obținute depind de anumiți factori, care nu se pot asimila automat la orice context – de exemplu, în studiul comportamentului curentului “Golf Stream”, care își schimbă direcția de mai multe ori și parcurge zone oceanice a căror adîncime se modifică destul de drastic. Desigur că înțelegerea mai bună a unui fenomen poate duce la previziuni mai realiste ale posibilității de re-apariție și la o estimare mai precisă a intensității, dar eu nu mă ocup cu aceste aspecte.

Rep. Cât din formarea dumneavoastră profesională se datorează școlii din România și cum ați ales acest drum: matematica? Cum priviți acum potențialul școlii de matematică din România?

Adrian Constantin: Ca elev am beneficiat de sistemul de olimipiade și concursuri interjudețene care era foarte bine pus la punct în anii 80, cu participarea unori profesori de liceu și de facultate foarte pricepuți și pasionați, și încurajat puternic de directori, inspectorate și anumite cadre din minister. Rezultatele obținute (bune și uneori chiar foarte bune, fără a fi însă extraordinare) m-au motivat să aleg o carieră de matematician.

Eu am plecat din România la 20 de ani dar am putut constată că mulți olimpiadiști din generația mea (în sensul aproximativ a pana la 5 ani mai în vîrstă sau mai tineri) au devenit matematicieni consacrați, ceea ce dovedește că aceste eforturi făcute pe plan local și național au dat roade. Aș dori însă să subliniez că există matematicieni foarte buni de origine română care nu au excelat la concursuri. Cercetarea este de o natură foarte diferită de un concurs, unde există atât garanția că problemele date au o soluție ce se poate obține într-un timp scurt cu metode accesibile, cît și faptul că există premianți.

În cercetare impasul apare încă din formularea subiectului adecvat, care deseori trebuie ajustat. De asemenea, pistele false sînt ceva obișnuit, iar uneori impasul se adeverește după luni de eforturi susținute. Este adevărat că satisfacția de a găsi ceva nou este deosebită, dar cercetarea de înalt nivel este o activitate în care predomină starea de confuzie și frustrare, și în care scenariul de succes nu poate fi prevăzut nici măcar de cei care întrevăd căi promițătoare. Un cadru neadecvat este aproape fără excepție o garanție pentru rezultate de calitate îndoielnică. Aceste aspect explică în mare parte de ce majoritatea succeselor remarcabile în cercetare se datorează unui număr mic de oameni.

În acest context, este remarcabil faptul că în matematică, România a fost și rămîne bine reprezentată în cercetarea de vârf pe plan internațional.