TEMPO.CO, Norwich - Satu problem matematika berusia 60 tahun yang pertama kali dikemukakan oleh peraih Hadiah Nobel fisika, Enrico Fermi, akhirnya berhasil dipecahkan oleh sejumlah peneliti di University of East Anglia Norwich Inggris, Università degli Studi di Torino, Italia, dan Rensselaer Polytechnic Institute, Amerika Serikat.

Sistem Fermi-Pasta-Ulam (FPU), yang terkenal di kalangan ahli matematika dan fisika, diperkenalkan oleh peneliti Los Alamos National Laboratory, Enrico Fermi, John Pasta, Stanislaw Ulam, dan Mary Tsingou. Mereka menggunakannya untuk mempelajari bagaimana panas dirambatkan pada material padat dan logam pada 1955.

Tim Fermi untuk pertama kali menggunakan komputer dalam memecahkan sebuah eksperimen numerik atau simulasi komputer. Hasil eksperimen ternyata tidak sesuai dengan harapan. Bukannya memecahkan masalah numerik, tim Fermi justru melaporkan fenomena pengulangan rumit yang menyebabkan perkembangan baru dalam matematika dan teori-teori fisika dalam enam dekade terakhir.

Teori Chaos, secara populer merujuk pada butterfly effect, hanyalah salah satu teori yang dikembangkan untuk mencoba dan memecahkan problem "Fermi-Pasta-Ulam".

Para peneliti yang dipimpin oleh Yuri V. Lvov, dosen dari Rensselaer Polytechnic Institute, mengamati laut sebagai inspirasi dalam mencari solusi atas problem tersebut. Dari sana kemudian digunakan teori turbulensi gelombang yang memecahkan sebagian problem tersebut.

Lvov bersama Davide Proment dari UEA's School of Mathematics dan Lara Vozella mempublikasikan hasil penelitian, “Route to thermalization in the α-Fermi-Pasta-Ulam System” dalam jurnal PNAS, 23 Maret 2015.

"Berbagai pendekatan matematika diajukan untuk memahami pengulangan tersebut, kini disebut sebagai pengulangan FPU dan menjelaskan termalisasi yang terjadi hanya pada skala waktu yang luar biasa besar,” ujar Proment.

Tim Proment meminjam ide teori matematika yang berbeda, biasa disebut teori turbulensi gelombang, yang dikembangkan dan berlaku dalam gelombang sistem seperti laut.

"Berkat pendekatan ini, kami menjawab sebagian masalah FPU berusia 60 tahun. Kami mampu memprediksi skala waktu yang panjang termalisasi dengan mengetahui kondisi awal dari sebuah sistem. Kami juga dikuatkan oleh hasil teoretis kami dengan simulasi numerik yang ekstensif."

"Ini contoh menarik tentang perkawinan silang antarberbagai bidang matematika dan fisika yang kadang-kadang dapat sangat sukses memecahkan masalah," kata Proment.

SCIENCEDAILY | AHMAD NURHASIM