Matte i våre hjerter

Chicago: Menneskehjertet kan datasimuleres. Ikke følelseslivet, heldigvis, men hvordan hjertevev, hjerteklaffer og ditto blodstrøm samvirker – og hva som skjer når noe svikter, for eksempel ved hjerteinfarkt. Dette var et av temaene som i høst ble debattert av 1500 naturvitere fra 60 land. Anledningen var den 20. verdenskongressen i teoretisk og anvendt mekanikk (Iutam) som gikk av stabelen ved Sears Tower i Chicago.

Hjertemodellen, fullstendig basert på mekanikkens grunnlover for bevegelse, er utviklet av professor Charles Peskin ved New York-universitetet. Den er en god nyhet for hjertemedisin. Modellen kan blant annet brukes til å spesialtilpasse kunstige hjerteklaffer og teste deres funksjon før bruk. Pacemaker, elektriske ledninger for implantasjon og andre hjelpemidler kan datasimuleres før behandling. Virtuell kirurgi er også mulig i nær fremtid, der operasjonen utføres på en datamodell av pasientens hjerte før ordinært inngrep. Hvordan hjertelidelser påvirker hovedfunksjonen til hjertet, har forskerne også snarlig håp om å modellere matematisk.

Månestyrt klima?

Et annet tema på møtet var månens innvirkning på jordens klima. Månen som sakte fjerner seg fra jorden med fire centimeter pr. år, målt presist med laserreflektorer på månen, tapper jord-månesystemet med en energi hvert sekund lik tre terawatt (3TW).

Nye observasjoner antyder at hele 1TW av denne energien slukes i dyphavene, i form av undervannsbølger og turbulens dannet ved undersjøiske rygger som den Midt-Atlantiske rygg. Tidligere trodde man ikke at det fantes så mye energi i dyphavene. Øvrig kjent energitap skyldes vind og bølger på havoverflaten. Undervannsbølgene og turbulensen i dyphavene bidrar i større grad enn antatt til å opprettholde de storstilte havstrømmer.

Dersom de nye observasjoner og analyser bekreftes ytterligere, betyr det at de eksisterende matematiske havmodeller må revurderes og skrives om. De nye funn viser dessuten at havenes evne til å ta opp varme i første rekke er påvirket av tidevannets styrke og vindmønstrene ved havoverflaten. Temperaturforskjellen mellom atmosfære og hav er i mindre grad avgjørende. Jordens klima påvirkes derfor av tidevannet, og månen, i langt større grad enn hva man tidligere har kjent til.

En av hovedaktørene i feltet, MIT-professor Carl Wunsch, sier: – Det er tydelig at tidevannet overraskende er en intrikat del av historien om klimaforandringer, på samme måte som historien til månebanen er det.

Mikrosystemer

Mems (Microscopic Electrical Mechanical Systems) – mikroskopiske mekaniske systemer koblet med elektroniske kretser – er mye brukt i elektronikkindustrien. Eksempler på dette er små mikrofoner, høreapparater, luftputesensorer (airbag) og andre følere.

Inntil nylig ble Mems designet ved prøve- og feilemetoden. Den unge forsker Ole Sigmund fra det Danske tekniske universitet kunne imidlertid berette om et stort nasjonalt prosjekt der Mems beregnes ved hjelp av matematiske formler basert på fysiske lover. Prosjektet møtes med stor internasjonal interesse og ses på som et fortrinn for dansk elektronikkindustri.

Svak norsk innsats

Mekanikkfaget er en av de eldste disipliner i naturvitenskap med dype røtter i matematikk og fysikk. Iutam-kongressen, med International Union of Theoretical and Applied Mechanics som moderorganisasjon, arrangeres hvert fjerde år og er den viktigste møteplassen for nyvinninger, teknologier og internasjonal relasjonsbygging. Den forsker eller forskergruppe som bringer de beste resultater til torgs, vinner oppmerksomheten. I denne sammenhengen var Norges bidrag med kun tre av 1100 foredrag på kongressen skuffende. Våre naboland Sverige og Danmark var langt mer aktive og synlige. Som i toppidrett, er det veldig viktig at Norge synes i internasjonal forskning.

For industrien er det enda viktigere med gjennomslag på den internasjonale arena. Universitetetsforskning representerer nesten utelukkende hjørnesteiner i eksempelvis avanserte medisinske og industrielle teknologier. Skal samfunnet forstå forskningens nyvinninger og mulige anvendelser på et tidlig tidspunkt, må norske forskere og industri delta internasjonalt.

Dette gir konkurransefortrinn, både industrielt og økonomisk, for de nasjoner som fører an i forskningen. Derfor er det viktig å samle kreftene her hjemme og danne slagkraftige forskergrupper innen utvalgte områder som kan nå opp i det internasjonale selskap.