Københavnerkemiker vil udbrede matematisk universalværktøj

Det er de færreste værktøjer, der både kan slå søm i, skære brædder op og måle dæktryk. Men en kemiker, en fysiker og en datalog har netop offentliggjort en hel bog med matematiske universalværktøjer, der spreder sig over så bred en anvendelsesvifte. Mindst.

Smal bog henvender sig til bred læserskare

Bogen ”Symmetry-Adapted Basis Sets: Automatic Generation for Problems in Chemistry and Physics” lyder smal og nørdet. Og det er den også. Men ikke mere smal end at den henvender sig til både kemikere, elektroingeniører, brobyggere, meteorologer og alle andre, der beskæftiger sig med at forudsige naturvidenskabelige fænomener med matematisk modellering.

Om de matematiske lighedspunkter mellem guitarspil og kvantekemi

Den ene af forfatterne, Sten Rettrup, har undervist i kemisk teori på Københavns Universitet i mere end 30 år og han er ikke i tvivl. Symmetri er et matematisk værktøj, der kan bruges på noget nær alt.
”Om en differentialligning beskriver et kvantemekanisk system eller en udvikling i vejret gør egentlig ikke den store forskel. Matematisk set er der store lighedspunkter mellem guitarspil og kvantemekanik, når man vil beskrive hvad der sker”, siger kemikeren, der mener at ”Symmetry-Adapted Basis Sets” udfylder et hul i litteraturen om anvendelsen af symmetri.

En mere global tilgang til beregninger gør værktøjer universelle

I modsætning til sædvanlige gruppeteoretiske metoder beskriver bogen en simplere metode, som udnytter computerteknikker.

”Hvis du går ind på et hvilket som helst universitetsbibliotek kan du finde en halv kilometer bøger om symmetri. Men de beskriver ofte den matematiske anvendelse til at håndtere ét specielt hjørne af naturvidenskaben. Vi tager udgangspunkt i, at de samme værktøjer i bund og grund kan bruges i alle skalaer”, forklarer Rettrup.

Styrke at forfatterteamet kommer fra hver sin matematiske kultur

Som kemiker, forsker og underviser erkender Sten Rettrup at hans navn mest er kendt for den beskrivelse af symmetri, der kaldes gruppeteori. Det er et hjørne som er altafgørende når man arbejder på molekyleniveau med kvantemekaniske beregninger. Men Rettrups medforfattere kommer fra to helt andre matematiske kulturer.

John Scales Avery er først og fremmest matematisk fysiker, mens den tredje forfatter, James Emil Avery, er uddannet datalog. Takket være de tre forskellige tilgange er ”Symmetry-Adapted Basis Sets” blevet til et muligt opslagsværk uanset hvilken form for naturvidenskabeligt fænomen man gerne vil modellere. Fra elektronstrukturer af atomer og molekyler til varmeledning og akustik. Og altså vejr, vind og konstruktioner. Dermed kan bogen blive et værdifuldt bekendtskab for både fysikere, kemikere, ingeniører og… Nå ja. Matematikere.

”Vi præsenterer helt enkelt en række idéer til, hvordan man kan tackle og angribe beregningsproblemer. Især på store komplekse problemer. Jeg vil påstå, at der næppe findes et eneste naturvidenskabeligt område, hvor symmetri ikke kan bruges til at modellere problemerne”, slutter den bogaktuelle teoretiker.