Biografie Marcel Vonk

marcel vonk

Afbeelding 1. Marcel VonkFoto: © Paul Levitton

Naam: Marcel Vonk

Positie: Postdoctoraal onderzoeker (Universiteit van Amsterdam)

Favoriete onderzoeksonderwerpen: mathematische fysica, snaartheorie, topologische snaartheorie, matrixmodellen, niet-perturbatieve effecten.

Biografie: Marcel Vonk werd in 1974 in Leiderdorp geboren. Als kind zag hij in een atlas van zijn broer een afbeelding met gegevens over alle planeten in het zonnestelsel. De enorme verschillen in de getallen die die planeten beschreven, fascineerden hem. Maar er viel ook allerlei regelmaat op: planeten die verder weg stonden van de zon deden bijvoorbeeld langer over hun rondjes om de zon. Dat was natuurlijk niet zo heel verrassend, maar wat wel verrassend was: als je voor een paar planeten die gegevens had gezien, kon je heel precies voorspellen hoe lang zo'n rondje voor een andere planeet zou duren, als je zijn afstand tot de zon wist! (Helaas was het zo'n 370 jaar te laat om dit een schokkende ontdekking te laten zijn - de regelmaat in de omlooptijden van de planeten is niets anders dan de Derde Wet van Kepler, gepubliceerd in 1619.) Marcel had rekenen altijd al heel leuk gevonden, maar vanaf dat moment was hij ook enorm geïnteresseerd in het heelal, en in de natuurkundige wetten die de regelmaat in dat heelal beschrijven.

Die interesse kwam allereerst tot uiting in een actieve loopbaan als lid, organisator, kampbegeleider en bestuurslid bij de Jongerenwerkgroep voor Sterrenkunde. Een studiekeuze lag natuurlijk ook voor de hand: Marcel ging natuurkunde en wiskunde studeren in Utrecht. In 1998 studeerde hij daar af in de theoretische natuurkunde, bij Erik Verlinde. In 2003 promoveerde Marcel vervolgens in Amsterdam, met als promotoren Erik Verlinde en Robbert Dijkgraaf. Sinds 2003 heeft hij als postdoctoraal onderzoeker de hele wereld afgereisd: hij deed onderzoek in Zweden, Frankrijk, Zuid-Afrika, Portugal en Spanje. Inmiddels is hij weer in het oude nest teruggekeerd: momenteel is Marcel onderzoeker en publiciteitsmedewerker aan de Universiteit van Amsterdam.

Naast het doen van onderzoek heeft Marcel ook het populariseren van de wetenschap altijd erg belangrijk gevonden. De belastingbetaler betaalt immers zijn salaris - dan heeft die belastingbetaler ook het recht om te horen over de interessante ontdekkingen die dat onderzoek oplevert! Naast het werk aan deze website schrijft Marcel veel populairwetenschappelijke artikelen, geeft hij lezingen, en kwam in 2010 zijn eerste populairwetenschappelijke boek, Snaartheorie uit. Ook in zijn hobby's kan Marcel het niet laten zijn wiskundige talenten in te zetten: hij is een fervent toernooipokeraar, en won in 2010 een toernooi in de World Series of Poker, de officieuze wereldkampioenschappen.

Favoriete onderzoeksonderwerpen in het kort:

Mathematische fysica. De moderne natuurkunde is vooral een wiskundige beschrijving van de wereld om ons heen. Die wiskundige beschrijving is, zoals Eugene Wigner het in 1960 zei, "unreasonably effective": het is verrassend hoe goed wiskundige structuren de natuur keer op keer weer beschrijven. De mathematische fysica onderzoekt welke wiskundige structuren precies op de natuur van toepassing zijn.

Snaartheorie. Twee belangrijke natuurkundige theorieën die de wereld om ons heen beschrijven, zijn de relativiteitstheorie en de quantummechanica. Het combineren van die twee ideeën in een overkoepelende theorie - iets wat bijvoorbeeld nodig is voor het beschrijven van zwarte gaten - blijkt erg lastig te zijn. De snaartheorie is een theorie die probeert dit "huwelijk" te bewerkstelligen door aan te nemen dat de elementaire bouwstenen van ons heelal geen puntvormige deeltjes zijn, maar kleine trillende snaartjes.

Topologische snaartheorie. De snaartheorie is een gecompliceerde theorie, waarin het doen van precieze berekeningen erg lastig kan zijn. Natuurkundigen bestuderen daarom graag "toy models": modellen die diverse eigenschappen met een bepaalde theorie gemeen hebben, maar waarin het rekenwerk veel makkelijker is. De toplogische snaartheorie is zo'n model: in deze theorie speelt alleen de topologie (globale vorm) van objecten een rol, maar de precieze meetkundige details niet. (Een bekend voorbeeld: topologisch gezien is een koffiekopje precies hetzelfde als een donut. Beide objecten zijn een driedimensionale vorm met één gat erin, en de voorwerpen kunnen zonder "knippen en plakken" in elkaar vervormd worden.) Het rekenen aan topologische snaren blijkt niet alleen veel makkelijker dan het rekenen aan "gewone" snaren; de topologische snaartheorie vormt bovendien een subsector van de gewone snaartheorie. Dat wil zeggen dat een deel van de berekeningen in de gewone snaartheorie ook in de topologische snaartheorie gedaan kan worden, en daar op veel eenvoudigere wijze tot precies dezelfde antwoorden leidt!

Matrixmodellen. Een matrix (meervoud: matrices) is een tabel van getallen. De matrixrekening is een efficiënte wiskundige manier om met zulke tabellen in hun geheel te rekenen: we kunnen twee matrices bijvoorbeeld optellen, vermenigvuldigen, enzovoort. Ook hier is weer sprake van "unreasonable effectiveness": er blijken allerlei natuurkundige systemen te zijn waarop deze matrixrekening van toepassing is. Het belangrijkste voorbeeld is het zogenaamde Standaardmodel dat alle bekende elementaire deeltjes beschrijft. Ook snaartheorieën kunnen vaak op een "duale" manier beschreven worden met behulp van matrices - maar in dat geval zijn de tabellen vaak oneindig groot. Door natuurkundige modellen te beschrijven (of benaderen) met behulp van matrices ontdekken we vaak allerlei eigenschappen van zo'n model die in de oorspronkelijke beschrijving verborgen bleven.

Niet-perturbatieve effecten. Een andere methode om ingewikkelde natuurkundige berekeningen eenvoudiger te maken is de storingsrekening. In de storingsrekening wordt ook uitgegaan van een eenvoudiger model voor een bepaalde natuurkundige theorie, waarna dit model vervormd (verstoord) wordt tot het eigenlijke model dat we willen onderzoeken. De uitkomsten in het volledige model liggen vaak dicht bij die in het vereenvoudigde model, en het verschil kan worden uitgedrukt als een wiskundige reeks in een kleine parameter die het verschil kwantificeert: de storingsparameter. Zo'n storingsreeks geeft ons heel veel informatie over het systeem dat we bestuderen, maar sommige informatie blijft in zo'n reeks verborgen. Met behulp van wiskundige technieken met namen als "transseries" en "resurgence" proberen we ook dergelijke niet-perturbatieve effecten te beschrijven en te voorspellen.

Meer informatie:

Homepage: http://www.marcelvonk.nl/

Wikipedia: http://nl.wikipedia.org/wiki/Marcel_Vonk

Weblog: http://weetlogs.scilogs.be/index.php?blogId=30

Wetenschappelijke publicaties: http://inspirehep.net/search?p=author%3AM.Vonk.1+