Denna sida är fortfarande under uppbyggnad. Men du är välkommen att se dig omkring ändå!
Året är 1889. Nyåret har kommit och gått. Kylan ligger tung över Stockholm, men inne på slottet är luften fylld av förväntan. Kungen över Sverige och Norge, Oscar den andre [1], ska fylla 60 år. Så vad ger man en kung som kan ta allt vad han vill ha? Mer mark? Fler ädelstenar? Varför inte himlen – och insikten om universums stabilitet? Ett problem som undflytt även de bästa matematikerna genom tiderna.
Så resonerade kanske Gösta Mittag-Leffler, kungens vetenskapliga rådgivare. Vi på VARF är inga historiker, men vi följer historien så gott vi kan då den kommer leda oss till insikter om hur planeternas och stjärnornas rörelse kan modelleras med differentialer, integraler och vektorer.
Mittag-Leffler (1885)
Gösta Mittag-Leffler var en nära vän till kung Oscar II, men framför allt en skicklig och ambitiös matematiker.[7]. Det som gör att vi fortfarande minns hans namn har dock mindre att göra med hans räknekunskaper, och mer att göra med hans ambition att sätta Sverige på den vetenskapliga kartan. Av särskilt intresse var matematiken som på den tiden dominerades av tyska och franska namn såsom Karl Weierstrass, Sofia Kovalevskaja(sveriges första kvinnliga professor) och Henri Poincaré. Lefflers kontakter med kungen underlättade hans strävan efter att bygga starka vetenskapliga nätverk.
Hans hjärteprojekt var Acta Mathematica, en tidsskrift som publiceras än idag 140 år senare. Tanken var att låta bara de främsta forskarna i Europa publicera sina verk där. Till en början finansierade han detta projekt helt på egen hand. Men efter en tid blev även kungen intresserad och hjälpte till med några slantar.
I Acta Mathematica publicerade han år 1885, i samarbete med Vetenskapsakademien, en inbjudan till en matematisk tävling. [6]
"För ett system bestående av ett godtyckligt antal masspunkter, som inverka på varandra enligt Newtons gravitationslag, och under antagandet att inga två punkter någonsin sammanstöta, skall man finna en serieutveckling för var punktens koordinater uttryckta såsom kända funktioner av tiden, vilken konvergerar enhetligt för varje tidsperiod. "[6]
Vi kommer återkomma senare vad allt detta betyder. Priset på hela 2500kr(eller var det franc?) var minsann inte en struntsumma. (Vissa beräkningar säger att det var ca 180 000–200 000 kronor), men det som verkligen lockade de tävlande var äran! [3]
Datumet för tävlingens slut närmade sig med stormsteg. Och på Stockholms gator, fortsatte livet som vanligt. Det var en tuff tid för Stockholms då ca 250 000 invånare. Även om bakterieteorin nyligen introducerats i vetenskapliga kretsar så sågs sjukhusen, i mångas ögon, som en plats där man gick för att dö. Kvinnor hade inte rösträtt, barnadödligheten var hög, folk bodde trångt och även om det då och då nämndes något i tidningen om stora vetenskapsmän så hade livet i hovet, än mindre deras matematiska eskapader, särskilt de på latin eller franska någon som helst relevans. Man kan undra vad de skulle ha tänkt, om de fått veta att kungen var beredd att betala tio års lön för att få svar på en enda fråga om himlen.
Den 1 juni 1888 hade hela fyra bidrag kommit in.
De var från:
Av dessa ansåg juryn att Henri Poincarés arbete var det mest framstående, även om han bara lyckades formulera en lösning för tre kroppar under vissa antaganden. Detta är sannolikt orsaken till att historieböckerna ofta skriver att priset utdelades för en lösning av trekroppsproblemet. Den beskrivningen fångar dock inte Mittag-Lefflers hänförelse inför Poincarés arbete. Poincarés manus gick i tryck omedelbart och skulle just börja säljas när Edvard Phragmén, som korrekturläste arbetet, ställde en besvärlig fråga.
Poincaré hade utgått från att vissa rörelser i trekroppssystemet var periodiska, och att man därför kunde beskriva dem som om de upprepade sig på ett ordnat sätt över tid. I moderna tekniska termer försökte han visa att vissa rörelser i trekroppssystemet kunde vara periodiska, och att dessa periodiska banor kunde beskrivas med en konvergent Fourier-serie i tiden, där varje term motsvarade en regelbunden svängning. En mening som, jag hoppas, ska klarna i de följande lektionerna. Med det antagandet trodde han att de matematiska ytor som beskrev rörelsernas stabilitet och instabilitet möttes på ett elegant, slutet sätt, som kuggar som precis passar i varandra.
Men när han åter granskade sitt eget resonemang upptäckte han att så inte var fallet. Ytorna skar varandra på oförutsägbara sätt i ett mönster som slingrade sig fram utan slut, de konvergerade inte, ett mönster som inte följde någon tydlig lag men som ändå uppstod ur själva lagarna.
Förtvivlad erbjöd Poincaré sig att köpa upp hela upplagan och låta trycka en ny rättad version för att inte skämma ut sig själv eller kungen. Dokument visar att han betalade omkring 3 500 franc[2][3] för detta, mer än själva prissumman. Denna historia rymmer många lärdomar om antaganden, akademisk ärlighet och modet att rätta sina egna misstag.
Men historien slutar inte där. Tvärtom, den börjar här.
Och även om dessa lektioner inte kommer att täcka allt som krävs för att förstå Poincarés arbete hoppas jag att de ska ge en inblick i varför problemet var så trassligt och hur det gav upphov till en ny gren av matematiken: Kaosteorin.
Men det är senare.
För nu reser vi tillbaka i tiden till ett tehus någonstans i London, där ett gäng vetenskapsmän diskuterar kometer, ett samtal som snart skulle vända upp och ned på världen.
Källor & vidare läsning
[1] https://www.kungahuset.se/kungl.-huset/atten-bernadotte/oskar-ii
[2] https://www.mittag-leffler.se/about-us/history/prize-competition/
[3] Källorna kring exakta summan är inte lätta att spåra. De flesta biografier verkar hålla sig till dessa siffror dock
[4] https://mathshistory.st-andrews.ac.uk/Biographies/Phragmen/
[5] https://bookstore.ams.org/view?ProductCode=HMATH%2F11
[6] Acta Mathematica, vol. 7 (1885): “Prize Essay Competition in Honour of His Majesty King Oscar II.” Project Euclid. https://projecteuclid.org/journals/acta-mathematica/volume-7/issue-none (Se s. 1–4 i volym 7 för själva tävlingsutlysningen.)
[7] https://www.mittag-leffler.se/about-us/history/