Nagroda Abela – ustanowiona przez norweski rząd w 2002 roku i wręczana co roku przez króla Norwegii – stanowi matematyczny odpowiednik Nagrody Nobla.

Alfred Nobel nie ustanowił nagrody w dziedzinie matematyki, a inne prestiżowe matematyczne wyróżnienie - Medal Fieldsa - można dostać tylko przed ukończeniem 40. roku życia i wiąże się z nim tylko bardzo skromna premia. Tymczasem Nagroda Abela to 6 mln koron, tj. ok. 700 tys. dol.

Karen Uhlenbeck jest pierwszą kobietą, która ją dostanie. "Za pionierskie osiągnięcia w geometrycznych równaniach różniczkowych cząstkowych, teorii cechowania i układów całkowalnych oraz za jej fundamentalny wpływ na analizę, geometrię i fizykę matematyczną" - czytamy w informacji prasowej komitetu Nagrody Abela.

Dołączy tym samym do plejady matematycznych sław, które dostały te nagrodę, m.in. Roberta Langlandsa - nagrodzonego w zeszłym roku geniusza z Kanady, Johna Nasha - bohatera "Pięknego umysłu", czy też Andrew Wilesa, który udowodnił słynne twierdzenie Fermata.

Piana w wielu wymiarach

- Jej teorie zrewolucjonizowały nasze rozumienie minimalnych powierzchni, takich jak te tworzone przez bańki mydlane, i ogólnie problemów minimalizacji w wyższych wymiarach - wyjaśnia Hans Munthe-Kaas, przewodniczący Komitetu Abela w komunikacie prasowym.

Bańki mydlane przyjmują taki kształt, aby powierzchnia błon otaczających pęcherzyki powietrza była jak najmniejsza (bo to minimalizuje energię). Pojedyncza bańka jest więc kulista, ale jak wygląda piana mydlana, a więc minimalna powierzchnia utworzona z wielu połączonych ze sobą baniek - to bardzo złożony problem. 

Słynny lord Kelvin w drugiej połowie XIX wieku ustalił, że jeżeli piana składa się z jednakowych pęcherzyków, to mają one kształt czternastościanu archimedesowego (o bokach z ośmiu sześciokątów foremnych i sześciu kwadratów). W roku 1993 udowodniono, że nieco bardziej stabilną pianę tworzy układ jednakowej objętości pęcherzyków o kształcie czternastościanów i dwunastościanów. Ale do dziś nie ma pewności, czy to jest najlepsza konfiguracja.

PRZECZYTAJ TEŻ: Jak fizycy radzą sobie z biciem piany

Natomiast Karen Uhlenbeck podjęła jeszcze trudniejsze wyzwanie - ustalenia kształtu minimalnych powierzchni w abstrakcyjnych zakrzywionych przestrzeniach o wyższym wymiarze niż trzy. - Opracowała przy tym narzędzia i metody w analizie globalnej, które są teraz w zestawie narzędzi każdego geometry i analityka - twierdzi Hans Munthe-Kaas.

W ten sposób stała się pionierem nowej gałęzi matematyki, zwanej analizą geometryczną (będącej częścią szerszego rachunku wariacyjnego).

Hans Munthe-Kaas dodaje, że jej prace stanowią również podstawę współczesnych modeli geometrycznych w matematyce i fizyce.

Zainspirowała się bowiem badaniami niedawno zmarłego Sir Michaela Atiyaha i zajęła teoriami cechowania, które są matematycznym fundamentem współczesnej fizyki. "Jej prace w tej dziedzinie są niezbędne do zrozumienia współczesnych modeli w fizyce cząstek, teorii strun i ogólnej teorii względności" - uzasadnia komitet Nagrody Abela.

O tym, że została nagrodzona, Karen Uhlenbeck dowiedziała się w niedzielę rano.

- Kiedy wychodziłam z kościoła, przeczytałam SMS-a od Alice Chang [członkini komitetu Nagrody Abela] z prośbą, abym odebrała telefon z Norwegii - mówi laureatka w "New York Timesie". - Wróciłam więc do domu, oddzwoniłam i wtedy mi powiedzieli.

Jeszcze nie wie, co zrobi z niespodziewanym zastrzykiem pieniędzy. Król Harald V wręczy jest nagrodę podczas ceremonii w Oslo 21 maja.

To nie pierwsze jej wyróżnienie. Na przykład w 1990 r. została zaproszona do wygłoszenia prestiżowego plenarnego wykładu na Międzynarodowym Kongresie Matematyki, jako druga kobieta w dziejach (pierwszą była Emmy Noether w 1932 r.).

W 2007 roku, kiedy odbierała nagrodę Amerykańskiego Towarzystwa Matematycznego, powiedziała: - W matematyce znalazłam wielką radość i przyjemność. Przy okazji gorąco zaprzyjaźniłam się z wieloma kreatywnymi i interesującymi ludźmi. Zostałam uratowana od nudy, ponuractwa i samolubstwa. O cóż więcej można prosić.

Polski wątek w życiu laureatki Nagrody Abela

Wspomina, że jako dziecko bardzo dużo czytała - wszystkie pozycje o nauce, jakie tylko wpadły jej w ręce. "Szłam do biblioteki, a potem całą noc czytałam, czytałam też w szkole pod ławką. Przeczytałam wszystkie książki na temat nauki, które były w bibliotece, i byłam zawiedziona, kiedy już nie pozostało nic do czytania". 

Zanim wyszła za mąż, nazywała się Karen Keskulla. Jej dziadek był Estończykiem, urodzonym w Rydze na Łotwie, a babka - Niemką. Matka była nauczycielką i artystką (malowała), a ojciec - inżynierem.

Rozpoczęła studia fizyki na Uniwersytecie Michigan, ale na pierwszym roku zafascynował ją wykład z matematyki. Wtedy zakochała się w tej dziedzinie nauki.

Być może przyczynił się do tego też nieco jej ówczesny chłopak, który pochodził z Polski i był na studiach doktoranckich z matematyki. Pod jego wpływem drugi rok studiów spędziła zagranicą - w Monachium. Wspomina, że w Europie nauczyła się jeździć na nartach, a także polubiła operę i teatr.

Karen Uhlenbeck na emeryturze wciąż zajmuje się matematyką, obecnie jest w Princeton i pracuje na tamtejszym uniwersytecie, jak i w Instytucie Badań Zaawansowanych, który kiedyś zatrudniał Alberta Einsteina.

Komentuje Paulina Rowińska, doktorantka na wydziale matematyki na Imperial College London

Biegnąc rano najkrótszą drogą z domu na przystanek, korzystamy z matematycznej intuicji. Najkrótsza droga z punktu A do B to oczywiście linia prosta, co matematykom już dawno udało się udowodnić.

Z podobnym problemem w innym wymiarze spotykamy się, bawiąc się bańkami mydlanymi. Tworzą one sferę, dzięki czemu mają najmniejszą możliwą powierzchnię, a więc także napięcie powierzchniowe i energię. Natura jest leniwa!

Karen Uhlenbeck bada matematyczne własności takich właśnie powierzchni minimalnych, czyli mających najmniejszą możliwą energię. Zajmuje się m.in. tak zwanym rachunkiem wariacyjnym. To dziedzina matematyki, która wykorzystuje niewielkie zmiany pewnej wartości do odnalezienia minimum lub maksimum innej wartości.

W wyższych wymiarach badanie takich minimalnych struktur stanowi niezwykłe wyzwanie, które Uhlenbeck z sukcesem podjęła.

Jako kobieta matematyk niezmiernie cieszę się z decyzji komitetu Nagrody Abela. O kobietach w matematyce niemal nie słyszymy, o czym świadczy też to, że jeszcze wczoraj nazwisko Uhlenbeck większość matematyków jednoznacznie kojarzyła z teściem Karen, czyli fizykiem Georgem Uhlenbeckiem. Mam nadzieję, że za rok kolejna kobieta otrzyma równie wspaniałą wiadomość z Norwegii.

Paulina Rowińska jest popularyzatorką nauki, finalistką konkursu FameLab. Prowadzi własnego bloga, publikuje m.in. w serwisie Crazy Nauka, magazynie studenckim "Felix"