Jakarta - Yu Deng, matematikawan dari University of Chicago (UChicago), berhasil meraih Fields Medal 2026, yang sering disebut sebagai "Nobel Matematika", sebuah penghargaan tertinggi di bidang matematika. Di usia 37 tahun, ia berhasil memecahkan masalah yang telah menjadi teka-teki dalam fisika-matematika selama 125 tahun.
Frank Calegari, profesor dan ketua Departemen Matematika UChicago, menyatakan, "Karya Yu yang indah dan orisinal ini memecahkan masalah mendasar dalam fisika matematika yang bermula dari (David) Hilbert lebih dari seabad yang lalu." Ia menambahkan, "Karya ini juga memperkenalkan metode baru yang ampuh yang akan membentuk penelitian di masa depan. Ini adalah pencapaian penting."
Teka-Teki Hilbert yang Bertahan Selama 125 Tahun
Pada tahun 1900, di sebuah aula megah Universitas Sorbonne, Paris, David Hilbert, seorang matematikawan-filsuf legendaris dari Jerman, menyampaikan pidato di hadapan para ilmuwan terkemuka dunia. Dalam pidato bersejarah tersebut, Hilbert mengungkapkan 10 masalah yang kemudian bertambah menjadi 23 masalah matematika yang belum terpecahkan. Ia meyakini bahwa pemecahan masalah-masalah tersebut akan membentuk masa depan ilmu pengetahuan.
Salah satu tantangan yang diajukan Hilbert adalah agar teori fisika dirumuskan berdasarkan dasar aksiomatik melalui pendekatan matematika, yang dikenal sebagai Masalah Keenam Hilbert. Sejak saat itu, tidak ada ilmuwan yang mampu menjawab tantangan tersebut. Namun, setelah 125 tahun, tiga matematikawan, termasuk Yu Deng dari UChicago, Zaher Hani, dan Xiao Ma dari University of Michigan, mengklaim telah menyelesaikan tantangan Hilbert tersebut.
Mereka berhasil menyatukan tiga teori fisika yang menjelaskan gerakan fluida, yang menjadi dasar bagi berbagai aplikasi rekayasa, mulai dari desain pesawat hingga prediksi cuaca.
Pemahaman Tiga Tingkat Gerakan Fluida
Selama ini, ilmuwan menggunakan tiga pendekatan berbeda untuk memahami bagaimana fluida bergerak. Pertama, pada level mikroskopik, fluida dilihat sebagai kumpulan partikel kecil yang saling bertumbukan, menggunakan hukum gerak Newton. Kedua, pada level mesoskopik, ilmuwan tidak lagi melacak setiap partikel, melainkan menghitung perilaku rata-rata partikel dengan pendekatan statistik yang didasarkan pada Persamaan Boltzmann. Terakhir, pada level makroskopik, fluida dipandang sebagai satu kesatuan, seperti air yang mengalir di sungai, menggunakan Persamaan Euler dan Navier-Stokes yang merupakan dua rumus utama dalam teknik dan ilmu cuaca.
Ketiga tingkatan tersebut menggambarkan realitas yang sama, yaitu aliran fluida. Idealnya, teori pada setiap tingkatan harus dapat diturunkan secara logis dari teori di bawahnya. Inilah yang dimaksud Hilbert dengan "aksiomatisasi" fisika, di mana teori makroskopik seperti persamaan Navier-Stokes seharusnya dapat dilacak hingga hukum Newton di tingkat mikroskopik. Jika tidak, mungkin ada kesalahan dalam teori yang selama ini digunakan.
Menurut Live Science, Yu Deng, Hani, dan Ma berhasil membangun "jembatan" antara ketiga level tersebut. Pembuktian terbaru mereka 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 sudah lama dipahami, namun langkah kedua, yaitu menurunkan persamaan Boltzmann dari hukum Newton, jauh lebih rumit secara matematis.
Mereka menunjukkan bahwa jika dimulai dari hukum Newton dan memperhitungkan jutaan partikel yang saling bertumbukan dalam waktu yang lama, hasilnya akan mendekati Persamaan Boltzmann. Dari situ, rumus makroskopik seperti Navier-Stokes juga dapat diturunkan.
Inspirasi dari Sebuah Momen Sederhana
Yu Deng dibesarkan di Shenzhen, China, dalam keluarga yang dekat dengan dunia sains dan teknologi. Ayahnya adalah seorang programmer komputer, sedangkan ibunya seorang dokter spesialis penyakit dalam. Sejak kecil, Yu dikenal sebagai anak yang pendiam dan suka berpikir. Ia lebih senang menghabiskan waktu sendirian sambil membaca berbagai buku. Bahkan, ketika berusia 5 tahun, Yu sudah membaca buku teks kedokteran milik ibunya.
Orang tuanya berusaha mengajaknya lebih banyak beraktivitas di luar rumah, sering mengajaknya mendaki gunung atau berjalan di pantai. Sebagai imbalan, 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 membelikannya permainan Go, permainan strategi tradisional China. Tak disangka, Yu justru jatuh cinta pada permainan tersebut dan sempat mempertimbangkan untuk menjadi pemain Go profesional sebelum akhirnya memilih jalur akademik.
Minatnya pada matematika semakin berkembang, dan pada tahun 2006, di usia 16 tahun, ia mewakili China di Olimpiade Matematika Internasional dan meraih medali emas. "Pada saat itu, saya menyadari, oke, mungkin saya memang memiliki bakat dalam matematika," ungkap Yu. Prestasi tersebut membawanya masuk secara otomatis ke Universitas Peking, salah satu perguruan tinggi terkemuka di China, sebelum melanjutkan pendidikan ke Massachusetts Institute of Technology (MIT).
Di MIT, kemampuan matematikanya semakin menonjol. Pada tahun 2010, Yu menjadi Putnam Fellow dalam William Lowell Putnam Mathematical Competition, salah satu kompetisi matematika paling bergengsi di Amerika Serikat. Ia meraih gelar sarjana matematika pada tahun 2011 dan gelar PhD dari Universitas Princeton pada tahun 2015 dengan disertasi berjudul "Long time behavior of some nonlinear dispersive equations." "Dia brilian sejak awal," kata supervisornya, Profesor Alexandru D. Ionescu, "Bahkan sebagai mahasiswa pascasarjana, tanpa pengalaman... dia sangat pandai memahami inti permasalahan, menangkap apa yang penting dalam suatu masalah."
Setelah menjalani post-doctoral di Courant Institute of Mathematical Sciences New York University hingga 2018, Yu pindah ke University of Southern California dan meraih gelar profesor pada 2024. Ia bergabung dengan UChicago pada tahun yang sama.
Menariknya, ide yang berperan penting dalam terobosannya terhadap Masalah Keenam Hilbert muncul dari situasi yang sangat sederhana. Pada tahun 2021, saat menjalani penelitian di The Institute for Computational and Experimental Research in Mathematics, Brown University, Yu berada di sebuah restoran ayam goreng Korea di Providence, Rhode Island. Meskipun tidak sedang memikirkan proyek penelitian baru, saat menikmati ayam goreng, ia mendapatkan ide yang menjadi salah satu dasar penting dalam penelitiannya. Ia menemukan pendekatan untuk memecah persoalan matematika yang kompleks menjadi bagian-bagian yang lebih kecil dan lebih mudah ditangani.
Gagasan tersebut akhirnya berkontribusi dalam upayanya untuk menjawab Masalah Keenam Hilbert, yaitu tantangan untuk membangun dasar matematika yang ketat bagi teori fisika.
