2010-10-13

Post szczytowo-pompowy z rekomendacją

Dowiedziałem się, że elektrownie szczytowo-pompowe (takie jak na górze Żar) służą (nie jest to oczywiście ich podstawowa funkcja) w przypadku wielkich awarii w sieci energetycznej, kiedy wyłączają się całe elektrownie do ponownego rozruchu systemu. By bowiem uruchomić bloki energetyczne często potrzebna jest już spora energia. Wtedy zmagazynowana w takiej elektrowni woda służy do wygenerowania energii elektrycznej, która inicjuje resztę systemu. Jeśli więc przejść, prawem przenośni, od sytemu energetycznego do bloga, Homo Sapie... przeżywał kilkumiesięczną przerwę w działaniu i jakiś odpowiednik - coś małego na początek by system wprawić w ruch - elektrowni szczytowo pompowej mu się należy. Niech będzie to niniejszy krótki post (wybaczcie pewną sztywność i nieporadność stylistyczną - wyszedłem nieco z wprawy).

Tym razem rekomendacja: w dzisiejszym skrócie z arXiv zauważyłem bardzo interesującą króciutką pracę przeglądową Adama Grygiela dotycząca osiągnięć w Teorii Liczb na przestrzeni dekady 1999-2009. Omówienie podzielono zgodnie z dość powszechnie przyjętą klasyfikacją Mathematical Review. Praca jest naprawdę zwięzła i najlepiej przeczytać ją całą samemu - ja napisze tylko o moich osobistych refleksjach.

Co do części pierwszej poświęconej elementarnej teorii liczb kompletnie umknęło mojej uwadze rozwiązanie hipotezy Sierpińskiego dotyczącej rozwiązań równania z funkcją Eulera w roli głównej. Dziwne, choć rok publikacji 1999 - to środek okresu kilku lat absolutnego chaosu w moim życiu prywatnym i zawodowym, więc poniekąd czuję się usprawiedliwony.

Wzmiankowane w rozdziale “Sequences and Set of Integers” prace Gowersa, Greena i Tao są być może najbardziej spopularyzowanymi spośród omawianych wyników. W tych okolicach plasowały się w ostatnich latach Medale Fieldsa. Poza tym wspomniani matematycy prowadzą intensywną działalność popularyzatorsko-publicystyczną i Internecie, co przyczynia się również do popularności wiedzy o tych rezultatach. Niemniej jednak w metodach które kryją się za tymi wynikami czai się w moim odczuciu potężna siła. Z pierwocinami niektórych z nich (na ile cokolwiek rozumiem z tych metod) zetknąłem się w czasach studenckich intensywnie przeglądając książkę Furstenberga “Recurrence in Ergodic Theory and Combinatorial Number Theory”. Temat , choć jak wielu innych nie przetrawiłem go wówczas dogłębnie, wydał mi się fascynujący. Szczególnie w owym czasie przypadł mi do gustu dowód Furstenberga twierdzenia Van der Waerdena o postępach arytmetycznych. Po wielu latach poznałem z uroczej książeczki Chińczyna orygianlny dowód Van der Waerdena - sprytny, ale nie dał mi takiej satysfakcji jak Furstenberga. Twórcze rozwinięcie tych metod - to teraźniejszość i chyba przyszłość. Tego się warto nauczyć...

W dziale “Diophantine equations” - wielki sukces ostatnich lat czyli udowodnienie przez Mihailescu hipotezy Catalana. Zadziwiające, że poszło to metodami algebraicznymi (z którymi u mnie kiepsko). Kiedyś może spróbuję się zmierzyć z tym dowodem. Niemniej jednak zapoczątkowane przez Gelfonda potem rozwinięte przez Bakera a potem drążone przez Tijdemana metody analityczne, które zdawały się podchodzić tuż, tuż mimo, ze zawiodły wciąż mają moim zdaniem swój potencjał. Lubię je, bo sam ich kiedyś użyłem w małej co prawda sprawie, ale zawsze ;).

O dziale “Analytic numbers theory” za wiele nie umiem powiedzieć, poza tym, że o hipotezie Schinzla oczywiście słyszałem (i ona bardziej chyba niż słynny problem Colatza zasługuje na słowa Erdosa, ze jest poza zasiegiem współczesnej matematyki). Podobnie słyszałem wcześniej o wynikach Goldstona, Pintza i Yıldırıma o małych odstępach między liczbami pierwszymi, ale chyba nie doceniłem wagi wyniku.

Ostani dział, czyli obliczeniowa teoria liczb - trudno dziś o tym nic nie wiedzieć. To być może najbardziej praktyczny aspekt teorii liczb dzisiaj. Testy pierwszości o których mowa są bardzo wyrafinowane. To wyzwanie dla matematyków i informatyków. Przez nagminność stosowania teorioliczbowych metod w kryptografii dotykają te zagadnienia samych podstaw funkcjonowania masowej telekomunikacji w obecnym kształcie we współczesnym świecie. Ale mnie, szczerze mówiąc, jakoś ten temat dziś nie bardzo pociąga. Inaczej było wiele lat temu, gdy rozpoczynałem pracę - wtedy podniecał mnie dużo bardziej.

Na koniec refleksja natury ogólniejszej - artykuł został złożony do American Mathematical Monthly (więc pisma popularnego) ale wcześniej ukazał się w Wiadomościach Matematycznych po polsku. Szkoda, że nie propaguje się i nie promuje piśmiennictwa matematycznego w Polsce i po polsku należycie. Do Wiadomosci Matematycznych trudno się dostać a upubliczniają artykuły z dużym opóźnieniem. IMHO to kompletnie bez sensu. Jest to chyba jedyne polskie pismo które drukuje na poziomie popularnym ale dla matematyków i bardziej wyrobionych amatorów. Sporo wyżej niż nieoceniona Delta, ale jednak nie jest to periodyk stricte badawczy. Odczuwam dotkliwy deficyt “w tym segmencie rynku” w naszym kraju. Poza tym: czy ktoś słyszał o jakimś blogującym na bieżące tematy matematyku w tym kraju ? Po polsku - znalazł by się jeden (patrz rekomendacje blogów na marginesie). Ale newsy z pola walki ? - skazani jesteśmy na anglojęzyczne publikacje, blogi itp. Szkoda. Ale rozumiem...

Jeszcze jedna uwaga. Takie sympatyczne prace z krótkim omówieniem jak ta o której piszę szybko zostają zauważone - bo pozwalają ludziom zerknąć na trochę bardziej panoramiczny, choć mocno okrojony co do szczegółów obrazek. W moich twittowych subskrybcjach już ktoś o niej napomknął. Dla amatorów takich jak ja - zawsze wielka radość móc się z takim materiałem zapoznać. Co i moim porzuconym na miesiące czytelnikom polecam. Praca tu: http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/1010/1010.2484v1.pdf

2010-07-09

Mundialowe dylematy

Z Mundialem mam zawiły kibicowsko-rodzinno-moralny problem. Otóż, nie znam się w ogóle na piłce, a właściwie na żadnym sporcie. A moi teściowie są namiętnymi widzami wszelkich widowisk sportowych. Można sobie wyobrazić - mówmy wprost - pewien rodzaj politowania, jaki okazują osoby, które czują się ekspertami dla dajmy na to towarzysza przy stole który nie jest w stanie sklecić zdania na dany temat bez popadania w rażący błąd lub absolutną śmieszność.
Będąc z wizytą u nich w okolicach początku mistrzostw, żeby nie wyjść na kompletnego idiotę, który nie ma żadnego zdania, palnąłem w rozmowie, że wygra Holandia. Oczywiście pokiwano głową nad moim matołectwem i wszyscy zapomnieliśmy o sprawie. Tu zaczyna się dramat. Los chciał, że nieszczęsna Holandia doszła do finału. Wyobraźcie sobie jaka nadzieja we mnie wstąpiła, jak ostrzyłem sobie kły na ciętą ripostę. I co się dowiaduję od małżonki która rozmawiała z rodzicami telefonicznie..., że obecnie utrzymują, że od początku mówili, że wygra Holandia.
Teraz nie wiem, czy kibicować Holandii i w razie jej wygranej mieć satysfakcję z fuksem, bo fuksem, ale trafnie wytypowanego wyniku, czy Hiszpanii i w razie jej wygranej mieć satysfakcję, że jednak im się nie udało wytypować (choć ten typ to oczywiste fałszerstwo).
Z drugiej strony - ktokolwiek nie wygra, będę miał jakiś powód do zadowolenia...

2010-06-29

Natręctwo

Dręczy mnie mały problem matematyczny - nie wiem czy trudny (jak bym znał rozwiązanie to bym wiedział, ale wtedy bym nie pytał). Zgaduje, że jest znany w folklorze matematycznym. Prześladuje na tyle natrętnie, że przeszkadza mi trochę w pracy, więc postanowiłem się chociaż cześciowo uwolnić dzieląc się nim.
Zatem:
Na płaszczyźnie euklidesowej, dla zbioru ograniczonego S przez szerokość S w kierunku X gdzie X jest dowolną prosta, rozumiem kres dolny odległości prostych prostopadłych do X takich, że S mieści się w pasie między nimi. Oznaczmy go W(S,X).
Ograniczę się do zbiorów S będących homeomorficznymi obrazami okręgu - krzywych zamkniętych bez samoprzecięć. Dla S1 , S2 równość funkcji W(S1 , _) ≡ W(S2, _) na ogół nie oznacza, że S1 jest przystające do S2 . Najprostsze kontrprzykłady to krzywe niewypukłe, np brzeg kwadratu z małym wcięciem “do środka” na jednym z boków. Ale wypukłość też nie daje gwarancji - przykładem okrąg i trójkąt Roleaux (ten od silnika Wankla) o szerokości równej średnicy okręgu.
Pytanie jakie mnie nurtuje: A co jeżeli założmy, że krzywa jest wypukła (ogranicza obszar wypukły) i gładka (tzn. jest gładkim włożeniem okręgu) ? Czy wtedy W(S1 , _) ≡ W(S2, _) gwarantuje przystawanie S1 i S2 ?

2010-06-10

Świeżo po lekturze

Po świetnym doświadczeniu jakim była lektura książki Fefermanów "Tarski", postanowiłem kontynuować w tym duchu, tj. wziąć na warsztat kolejną biografię. Kandydatka miętosiła się na półce od kilku ładnych lat (bodaj od 2003 roku) i niepokoiła trochę moje sumienie, dostałem ją bowiem w prezencie od żony i zamiast od razu przeczytać zakisiłem.
Rzecz nosi tytuł "Pan Bóg jest wyrafinowany. Nauka i życie Alberta Einsteina" i jest autorstwa Abrahama Pais i jest jak sam tytuł wskazuje biografią Einsteina.
Bez przeciągania powiem: rzecz jest świetna, trudna i wymagająca. Słowo biografia właściwie nie do końca do niej pasuje. Gdyby wypreparować treść jakiej się zwykle spodziewamy po biografiach - zostało by nam ok 30 procent objętości książki. Od razu powiem, że nie wynika to z braku drobiazgowości autora (choć zestawiając z biografią Tarskiego, Pais bardzo zadbał o prywatność Einsteina) - widać wyraźnie, że starał się nie pominąć żadnego z ważnych w życiu Einsteina wydarzeń ani żadnej z ważnych osób, poświecając każdej z nich i jej relacjom z Einsteinem stosownej miary miejsce w książce. Niewątpliwie jednak to na czym skupił się najbardziej to dzieło naukowe Einsteina: jego miejsce i rola w nauce. Odbija się to wyraźnie w organizacji książki. Podstawowym planem jest podział na wielkie zagadnienia jakim się uczony zajmował i ponieważ taki podział częściowo kłóci się z chronologią samego życiorysu, poświęcona została ona właśnie - stąd pewne przeploty i powtórzenia. Dołączono jednak na końcu kalendarium ktore znakomicie pozwala po przeczytaniu uporządkować sobie wszystko
Najciekawsze jest owe 70 procent stanowiące detaliczny opis fizyki jaką uprawiał Einstein. Welkie tamaty ujęte są z w następującej kolejności: mechanika statystyczna i ugruntowanie atomowej teorii budowy materii, szczególna teoria względności, ogólna teoria względności, jednolita teoria pola i teoria kwantów.
W każdym z "działów" podano stan wiedzy aktualny w czasach bezpośrednio poprzedzających Einsteina, wkład jego samego, omówienie specyfiki jego akurat pracy, konsekwencje i rozwój danej dziedziny po Einsteinie często do czasów mniej więcej pierwszego wydania książki (tj. do lat 80 -tych). Pisząc o stanie wiedzy nie mówię o popularnym omówieniu. Tu tkwi trudność ale i piękno książki: omawia się konkretne eksperymenty i równania wraz z krótkimi wyprowadzeniami. Podobnie prezentuje się dokonania samego Einsteina. Omawia się szczegółowo współzależność prac - co pozwala lepiej zoorientować się w kwestiach dość kontrowersyjnych. Należą do nich np. kwestionowanie pierszeństwa Einsteina w odkryciu szczególnej teorii względności na rzecz Lorentza lub Poincare (o czym czasem słychać), czy rewolucyjna rola uczonego w tzw. pierwszej teorii kwantów. Omawiając prace Einsteina autor nie stroni od opisywania błędnych ścieżek kiedy Einstein czasem się zapędza, czasem wycofuje, zwyczajnie błądzi a czasem błyska zupełnie zaskakującą intuicją.
Naukowe życie Einsteina pełne jest dramatycznch zupełnie napięć. Po słynnym anno mirabilis (1905) kiedy z dziecinną niemal łatwością produkuje Einstein kilka rewolucyjnych zupełnie prac w tym tą o szczególnej teorii względności następuje kilka lat wytężonej pracy by skleić zasadę względności z dynamiką. Einstein - obdarzony zupełnie niesamowitą intuicją fizyczną odnajduje matematykę, a konkretniej geometrię Riemanna (właściwie w jego kontekście Minkowskiego-Riemanna) w którą nareszcie jest w stanie ubrać swoje intuicje tworząc ogólną teorię względności.
Podobnie dramatycznie wygląda sprawa teorii kwantów, której podwaliny tworzy zajmując się oddziaływaniem promieniowania i materii a potem wyjaśniając np. niewytłumaczalne na bazie klasycznej fizyki anomalie związane z ciepłem właściwym ciał stałych czy w końcu postulując kwantową naturę światła i wyjaśniając efekt fotoelektryczny. Otóż w ciągu dekady rodzi się zupełnie nowa fizyka - druga teoria kwantów czyli mechanika kwantowa w dzisiejszym rozumieniu - na którą z powodów filozoficznych nigdy nie godzi się jako na teorię fundamentalną, ze względu na wyróżnioną i podstawową w niej rolę przypadku i prawdopodobieństwa. Mamy więc Einsteina który przeorał fizykę stanowiąc cezurę między XIX i XX wiekiem, zostawiając fizyków starej daty osłupiałych i nie mogących się pogodzić z nowym obrazem świata i Einsteina który w tej jednej dziedzinie stoi w ich roli kiedy obraz świata po raz wtóry zostaje obrócony na nice. Fascynujące.
Również trzydziestoletnia bez mała walka o jednolitą teorię pola - wyrosłą albo przynajmniej podsycana przez ową niezgodę - którą prowadził samotnie oddalając się od mainstreamu do samej śmierci. Wielkie i heroiczne - szczególnie w świetle tego co osiągnął wcześniej.

Ksiązka, jako się rzekło, jest bardzo trudna dla kogoś kto nie zna się na fizyce albo zna się tak powierzchownie jak ja. Nie wszystkie argumenty zrozumiałem, większości wyprowadzeń w ogóle albo bardzo prymitywnie, od strony formalnej jeno, nie łapiąc do końca treści fizycznej. W sumie nic dziwnego. To nie podręcznik przecież. Trud brnięcia przez tą treść bardzo się jednak opłaca, bo na kilka spraw oczy mi się otworzyły i jednak z tego mozołu może jakiś pożytek będzie. W każdym razie walczyłem twardo. Polska redakcja zawiera błędy we wzorach. Wyłapałem kilka - tam gdzie coś rozumiałem, albo gdzie bił po oczach.

Bezcenną rzeczą - że będę zmierzał do końca - jest podglądniecie tej wielkiej postaci przy pracy. Zobaczenie pewnych chwytów które stosuje, rozumowań. Dla mnie było to szczególnie ciekawe, bo nigdy nie miałem jakoś szczególnie rozwiniętej intuicji fizycznej a mogłem zobaczyć ją w działaniu. Np. piękne fragmenty dotyczące pierwszych przyczynków do ogólnej teorii względności, małe modele myślowe które buduje a w które nie są jeszcze tak nieprawdziwe by odbiegały znacząco od rzeczywistości opisywanej znaną już teorią a w których mogłyby się już ujawnić nowe szukane jej aspekty. Zresztą wiele innych temu podobnych miejsc.

Jeszcze jedno - czuję trochę niedosyt jeśli chodzi o omówienie patentów i technicznych innowacji uzyskanych przez Einsteina i współpracowników. Jest trochę, ale chciałoby się o niektórych tych zabawkach wiedzieć więcej.

Słowem: z czystym sumieniem polecam książkę. Ale niekoniecznie na wakacjach...

P.S. Parę lat temu w jakimś supermarkecie widziałem egzemplarz tej książki za jedną dziesiątą ceny jaką zapłaciła moja żona. Był to chyba jedyny raz kiedy książka w której pojawiają się równania Einsteina pojawiła się w takim miejscu...