Ramanujan's century-old pi formulas connect to modern physics

Researchers at the Indian Institute of Science in Bengaluru have linked Srinivasa Ramanujan's over-a-century-old formulas for pi to contemporary physics, including turbulent fluids and the universe's expansion. Their work, published in Physical Review Letters, reveals unexpected bridges between Ramanujan's intuitive mathematics and conformal field theories. This discovery highlights how pure math can mirror real-world physical phenomena.

Earlier this month, Aninda Sinha, a professor at the Indian Institute of Science in Bengaluru, and his former doctoral student Faizan Bhat published a paper in Physical Review Letters that connects Srinivasa Ramanujan's esoteric mathematics to the physics of turbulent fluids and the expansion of the universe. The key link is π, the irrational number approximately 3.14159265, central to geometry and computations.

Over a century ago, Ramanujan, then an accountant in Chennai, discovered at least 17 distinct infinite series for 1/π. These formulas converge rapidly, with each additional term dramatically improving accuracy. Some underpin the Chudnovsky algorithm, enabling computations of π to over 200 trillion digits on supercomputers.

Sinha explained, “We were interested in the maths behind Ramanujan’s thinking.” Their investigation began in string theory, a framework positing that fundamental particles arise from vibrations of tiny energy strings. While reviewing string-theoretic calculations, they identified incomplete literature results and derived an infinite number of new π formulas.

Sinha noted that strings, like rubber bands, can be stretched in various ways, embedding π in multiple representations. This led them to recognize parallels between Ramanujan's modular equations, elliptic integrals, and special functions and structures in conformal field theories (CFTs). CFTs describe critical phenomena, such as the point where water at 374°C and 221 atm becomes a superfluid, indistinguishable as liquid or gas.

“At the critical point, you cannot actually say which is liquid and which is vapour,” Sinha said. The Ramanujan equations match correlation functions in logarithmic CFTs, forming a bridge between number theory and physics.

Bhat stated in a press release, “[In] any piece of beautiful mathematics, you almost always find that there is a physical system which actually mirrors the mathematics. Ramanujan’s motivation might have been very mathematical, but without his knowledge, he was also studying black holes, turbulence, percolation, all sorts of things.”

Historical precedents abound: 19th-century Riemannian geometry later underpinned Einstein's general relativity, used in GPS today. Fourier transforms, developed for heat flow analysis, now enable digital compression.

Currently, this connection inspires new inquiries in Sinha's group, appearing in expanding universe models. It also suggests efficient representations for other transcendental numbers rooted in physics, though it does not yet resolve major conjectures in number theory or cosmology.

Artikel Terkait

MIT researchers analyze rotating brain wave patterns on a screen in a lab, with an animal model, illustrating how the brain refocuses after distraction.
Gambar dihasilkan oleh AI

Ilmuwan MIT menemukan gelombang otak berputar membantu pikiran memfokus ulang setelah terganggu

Dilaporkan oleh AI Gambar dihasilkan oleh AI Fakta terverifikasi

Peneliti di Institut Picower MIT melaporkan bahwa gelombang berputar aktivitas saraf membantu otak memulihkan fokus setelah gangguan. Dalam studi hewan, tingkat rotasi ini melacak kinerja: rotasi penuh selaras dengan respons benar, sementara siklus tidak lengkap terkait dengan kesalahan. Waktu antara gangguan dan respons juga penting, menunjukkan siklus pemulihan bergantung waktu.

Pada 2025, tim yang dipimpin Zaher Hani di University of Michigan memecahkan salah satu masalah lama David Hilbert, menghubungkan deskripsi matematis fluida di berbagai skala secara mulus. Terobosan ini menghubungkan perilaku partikel mikroskopis dengan aliran makroskopis seperti air di wastafel. Pencapaian ini memanfaatkan teknik dari teori medan kuantum dan menjanjikan wawasan tentang dinamika atmosfer dan samudra.

Dilaporkan oleh AI

Pada pertengahan abad ke-19, ahli matematika Bernhard Riemann mengembangkan ide groundbreaking untuk memahami ruang matematika. Konsep ini, yang dikenal sebagai manifold, meletakkan dasar bagi kemajuan dalam geometri dan fisika modern. Cerita ini berasal dari Quanta Magazine dan dipublikasikan di Wired.

Peneliti di Universitas Duke telah mengembangkan kerangka kerja kecerdasan buatan yang mengungkap aturan sederhana yang mendasari sistem sangat kompleks di alam dan teknologi. Diterbitkan pada 17 Desember di npj Complexity, alat ini menganalisis data deret waktu untuk menghasilkan persamaan ringkas yang menangkap perilaku esensial. Pendekatan ini dapat menjembatani kesenjangan dalam pemahaman ilmiah di mana metode tradisional kurang memadai.

Dilaporkan oleh AI

Peneliti di Universitas RPTU Kaiserslautern-Landau telah mensimulasikan sambungan Josephson menggunakan atom ultradingin, mengungkap efek kuantum kunci yang sebelumnya tersembunyi di superkonduktor. Dengan memisahkan kondensat Bose-Einstein menggunakan penghalang laser bergerak, mereka mengamati langkah Shapiro, mengonfirmasi universalitas fenomena tersebut. Temuan, yang diterbitkan di Science, menghubungkan sistem kuantum atomik dan elektronik.

Tim internasional yang dipimpin oleh University of Oxford telah menemukan salah satu struktur berputar terbesar di alam semesta, rantai tipis galaksi yang berputar bersamaan dalam filamen kosmik yang lebih besar. Terletak sekitar 140 juta tahun cahaya dari Bumi, struktur ini menantang model pembentukan galaksi. Temuan, yang diterbitkan di Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, menunjukkan bahwa struktur kosmik berskala besar memengaruhi putaran galaksi.

Dilaporkan oleh AI

Peneliti di TU Wien telah mengembangkan sistem kuantum menggunakan atom rubidium ultradingin yang memungkinkan energi dan massa mengalir dengan efisiensi sempurna, menentang resistansi biasa. Terbatas pada satu garis, atom-atom bertabrakan tanpa henti tanpa melambat, meniru ayunan Newton. Penemuan ini, yang diterbitkan di Science, menyoroti bentuk transportasi baru dalam gas kuantum.

 

 

 

Situs web ini menggunakan cookie

Kami menggunakan cookie untuk analisis guna meningkatkan situs kami. Baca kebijakan privasi kami untuk informasi lebih lanjut.
Tolak