Een studie in complexiteit

In de felle zonneschijn die door de bloeiende jacarandabomen van Caltech filtert, is er weinig dat de mollige natuurkundige van middelbare leeftijd onderscheidt van de mengelmoes van faculteiten en studenten buiten de aula van de universiteit, behalve de kleine StarTac-mobiele telefoon die aan zijn wijde zwarte broek is bevestigd, zijn laptop computer - het dunste geld dat je kunt kopen - en de attente publicist die het voor hem draagt.

Een 17-jarige Caltech-fysicus, die zijn zenuwen werkt, komt de man tegemoet en vraagt ​​hem een ​​set computerschijven te signeren. De natuurkundige is Stephen Wolfram. De schijven bevatten een computerprogramma dat hij ontwierp, genaamd Mathematica, het middelpunt van het bedrijf van $ 100 miljoen dat hij oprichtte na het verlaten van de academische wereld in 1986.

Dit verhaal maakte deel uit van ons nummer van oktober 1997

• Zie de rest van het probleem
• Abonneren

Terwijl Wolfram zijn handtekening met een bescheiden zwaai krabbelt, lijkt hij te genieten van een moment van perfect persoonlijk evenwicht, zoals een koorddanser zou kunnen genieten na een backflip op de hoge draad, alleen in stand gehouden door zijn geloof in zichzelf. Velen beschouwen Wolfram inderdaad als een van de meest intrigerende high-wire acts in de natuurkunde van vandaag.
Werken zonder net - de zekerheid van een academische positie of de samenwerking van collega's - Wolfram gebruikt de patroongenererende capaciteiten van computers om fundamentele regels te ontdekken die ten grondslag liggen aan de buitengewone, chaotische complexiteit van het universum. Daarbij, zegt hij, herbouwt hij de natuurkunde van onderaf door technieken te ontwikkelen die wedijveren met de wiskundige vergelijkingen die conventionele natuurkundigen gebruiken om gebeurtenissen in de wereld om ons heen te beschrijven en te voorspellen.

Voor natuurkundigen is wiskunde een taal. Het biedt een vocabulaire - geometrie, calculus en kwadratische vergelijkingen - waarmee ze veel van de eigenschappen van het universum kunnen beschrijven, van de relatie tussen de straal en de omtrek van een cirkel tot het gedrag van subatomaire deeltjes. Zijn beroemdste epigram-E=mc2 brengt in poëtische steno de bevroren energie van massa en de kracht om steden te vernietigen over.

Maar de traditionele natuurkunde is niet in staat geweest om veel voorkomende verschijnselen in de natuur te verklaren, van de singulariteit van sneeuwvlokken tot de zelforganiserende eigenschappen van neurale netwerken in het menselijk brein. Simpel gezegd, ze zijn te complex. Om deze verschijnselen te onderzoeken, hebben veel wetenschappers, waaronder Wolfram, zich tot het opkomende gebied van complexiteitstheorie gekeerd. De complexiteitstheorie zoekt verklaringen voor schijnbaar onvoorspelbare verschijnselen - de vlucht van een zwerm bijen, de eb en vloed van de aandelenmarkt - in het samenspel van hun talloze eenvoudige componenten. In elk geval nemen individuele actoren - bijen of makelaars - afzonderlijke beslissingen op basis van eenvoudige regels; samen vormen hun acties dynamische, schijnbaar willekeurige patronen.

Wolfram en zijn collega's geloven dat de complexiteit van het universum een ​​onderliggende eenvoud logenstraft waarin een paar basisregels aanleiding geven tot gecompliceerd en onvoorspelbaar gedrag. Inderdaad, als je God ziet als een slimme programmeur, dan kun je je ons enorme, uitdijende universum voorstellen als het uitgebreide gevolg van een algoritme dat de voorwaarden heeft bepaald voor de ramp die bekend staat als de oerknal. Alles wat daarop volgde - van zwarte gaten en organische chemie tot de opkomst van het menselijk bewustzijn en de spontane melodie van een jazzimprovisatie - is een onvermijdelijk resultaat.

Enkele van de regels die het gedrag van het universum beheersen, kennen we: de bewegingswetten, de lichtsnelheid, de relatie tussen materie en energie. Anderen kunnen echter zijn ingebed in systemen die zo complex zijn dat ze conventionele analyse trotseren. Om het universum vanuit dit nieuwe perspectief te onderzoeken, gebruiken wetenschappers zoals Wolfram computersimulaties zoals eerdere generaties wetenschappers microscopen, radiotelescopen, cyclotrons en deeltjesversnellers gebruikten. In de mate dat het universum zich kan gedragen als een computer die de instructies van een programmeur opvolgt, stellen ze dat computermodellen het beste hulpmiddel zijn om te leren hoe het werkt.

Wolfram zegt dat de computerexperimenten die hij na uren bij Wolfram Research in Champaign, Illinois heeft uitgevoerd, hem naar een nieuwe wereld van fundamentele wetenschap hebben geleid. Het probleem is dat hij niemand zal vertellen wat hij daar heeft ontdekt. Hij heeft al jaren geen formeel onderzoeksartikel meer gepubliceerd, en hij heeft zijn bevindingen ook niet op een wetenschappelijke conferentie gepresenteerd, hoewel hij wel belooft ze uiteindelijk in een boek te publiceren. Zelfs naaste collega's zeggen alleen de hoofdlijnen van zijn werk te kennen.

Is er een eenvoudige computer die het universum is - een logische weergave van hoe het universum fundamenteel werkt? vraagt ​​Wolfram. Ik geef toe dat ik op dat punt behoorlijk wat vooruitgang heb geboekt. Het moedigt me sterk aan om te zeggen dat het antwoord ja is.

Maar voorlopig is dat ongeveer net zoveel als hij over zijn onderzoek zal onthullen.

Met bijna elke andere wetenschapper kan Wolframs geheime middernachtelijke computerhacking worden afgedaan als excentriciteit of - minder liefdadigheid - als de activiteit van iemand die niet bereid is de gevolgen van zijn carrièrekeuzes te accepteren. Zijn erudiete geklets over de toekomst van de natuurkunde, gemoduleerd door zijn zachte Britse accent, lijkt misschien net zo'n hightech hyperbool, het soort zelfpromotie dat net zo goed deel uitmaakt van softwareverpakkingen als krimpfolie. (Dit is tenslotte een man wiens bedrijfspersbericht hem beschrijft als een van 's werelds meest originele wetenschappers.) Dus waarom luistert iemand?

Als ik minder bekend was, zouden mensen gewoon zeggen: die vent is een gek. Vergeet hem,’ geeft Wolfram toe.
Maar een opmerkelijk aantal gerespecteerde computerwetenschappers, natuurkundigen en wiskundigen lijkt hun ongeloof voorlopig te hebben opgeschort. Sommigen zeggen dat ze Wolfram serieus nemen vanwege zijn gepubliceerde staat van dienst als natuurkundige, zijn werk om Mathematica te ontwikkelen en de kracht van zijn intellect. Iedereen, inclusief hijzelf, heeft naar hem uitgekeken voor een belangrijke bijdrage, zegt natuurkundige Norman Packard, die Wolfram hielp bij het opzetten van het Center for Complex Systems aan de Universiteit van Illinois. Als oprichter van een financieel analysebedrijf in Santa Fe, N.Mex., past Packard nu complexiteitstheorie toe om Zwitserse banken te helpen de aandelenmarkt te spelen.

Anderen benadrukken het potentieel van het opkomende gebied van computationele fysica. Neurowetenschapper Terry Sejnowski, die onderzoek doet naar complexe neurale netwerken aan het Salk Institute for Biological Studies in La Jolla, Californië, zegt dat Wolfram een ​​visie biedt op de toekomst van de wetenschap - een wetenschap gebaseerd op computationele principes in plaats van de klassieke wiskundige hulpmiddelen die zoveel generaties van wetenschappers hebben vertrouwd.

Ik denk dat wat hij doet de basis vormt van de deeltjesfysica, zegt Sejnowski. Hij heeft het over een computationeel [model van het] universum gebaseerd op vrij nieuwe principes.

Als hij daarin slaagt, zal hij ons doen nadenken over de wereld waarin we ons bevinden, zegt Steven Levy, auteur van Artificial Life, een inleiding tot het opkomende gebied van computergestuurde complexiteitsstudies. Ik denk dat hij een kans heeft.

Wolfram is naar Caltech gekomen om een ​​lezing te geven over Mathematica als onderdeel van een 15-stedentour om de release van de nieuwste versie van het softwarepakket van $ 1.295 bekend te maken. De ontmoeting is ook een soort persoonlijke thuiskomst voor de 37-jarige CEO.

Toen hij amper zijn tienerjaren achter zich had gelaten, was de doctoraalstudent met het babygezicht Caltech's ongeduldige wonderjongen, een rijzende ster wiens werk voor het toepassen van hoge-energiefysica op de kosmologie helder genoeg was om de aandacht te trekken van Nobelprijswinnaars Richard Feynman en Murray Gell-Mann . Maar op deze dag bij Caltech, verzacht door leeftijd, huwelijk, vaderschap en commercieel succes, lijkt Wolfram niet langer op het onderzoek naar de onstuimigheid van de adolescent waarvan bekend was dat hij zijn vakantiebestemmingen koos door simpelweg een vliegticket te kopen naar de bestemming die bovenaan stond. het vertrekbord. Tijdens een lunch met varkenshaas en een groene salade, ontwijkt Wolfram beleefd persoonlijke vragen over zijn vrouw, die wiskundige is, en zijn pasgeboren kind, uit privacyoverwegingen als gevolg van de Unabomber-zaak. Maar hij praat gretig over zijn uitgebreide verzameling schelpen, de vele doodlopende wegen van de hedendaagse natuurkunde en de juiste rol van een wetenschapper in een vrijemarktmaatschappij.

De in Engeland geboren Wolfram, een autodidactisch wonderkind dat zich nooit bezighield met een bachelordiploma, publiceerde zijn eerste paper over een probleem in de deeltjesfysica op 15-jarige leeftijd. Na stints in Eton en Oxford behaalde hij zijn doctoraat in de natuurkunde aan Caltech op 20-jarige leeftijd. Op 21-jarige leeftijd haalde hij de krantenkoppen als de jongste persoon die een zogenaamde geniale beurs ontving van de MacArthur Foundation. De beurs was meer gebaseerd op de kwaliteit van zijn intellect dan op enig werk en was bedoeld om Wolfram de vrijheid te geven om buiten de mainstream te treden, legt Kenneth W. Hope uit, een assistent-decaan sociale wetenschappen aan de Universiteit van Chicago, die beheerde het MacArthur-beursprogramma. Hij was zo opmerkelijk slim, herinnert Hope zich. Hij verblufte veel mensen.

Met hem werken was als basketballen met Michael Jordan, zegt Rocky Kolb, een professor in astronomie en astrofysica aan de Universiteit van Chicago, die al vroeg in zijn carrière samen met Wolfram tien artikelen schreef over hoge-energiefysica en het ontluikende universum. Hij duwt.

Zijn talent en ambitie leken inderdaad alleen te worden geëvenaard door zijn arrogantie. Zelfs door zijn vrienden beschreven als onbezonnen, had Wolfram een ​​verbazingwekkend gebrek aan respect voor het werk van andere mensen, herinnert Levy zich. Hij haastte zich door een opeenvolging van prestigieuze faculteitsfuncties bij Caltech, het Institute for Advanced Study in Princeton en de University of Illinois, en liet flarden van een slecht gevoel achter hem smeulen als een reeks verbrande bruggen.

Hij verliet Caltech na een geschil over het eigendom van een computerprogrammeertaal die hij had ontwikkeld. In Princeton, herinneren collega's zich, leek zijn afhankelijkheid van elektronische berekeningen oudere wetenschappers die meer gewend waren aan rekenlinialen en schoolborden, van streek te maken. Zijn ongeduld met academische formaliteiten en faculteitspolitiek bracht hem er al snel toe om naar Illinois te verhuizen, gelokt door de mogelijkheid van grotere onafhankelijkheid en de belofte van een snelle ambtstermijn. In Illinois trapte Wolfram echter op veel tenen, zegt Packard. Het politieke spel van de universiteit is complex en niet altijd geschikt voor de onbezonnen, veeleisende whizzkid-indringer. Weer won het ongeduld. En toen hij de academische wereld afwees voor de zakenwereld, hadden velen het gevoel dat hij zijn belofte onvervuld had gelaten.

Maar in tientallen invloedrijke onderzoekspapers had hij zijn stempel gedrukt op de natuurkunde, kosmologie, informatica en complexiteitstheorie. Zo vond hij in 1981 zelfstandig cellulaire automaten opnieuw uit, een concept dat de wiskundigen John von Neumann en Stanislaw Ulam in 1953 hadden bedacht voor het modelleren van complexe systemen op computers. Wolfram heeft ze vervolgens gebruikt om een ​​veelgebruikt systeem te creëren voor het classificeren van complexe fenomenen. De publicatie van zijn artikelen over cellulaire automaten hielp de basis te leggen voor de ontwikkeling van het veld van kunstmatig leven, een tak van complexiteitsstudies die computermodellering gebruikt om ecosystemen te simuleren en evolutiepatronen te onderzoeken.

Christopher Langton, directeur van het Artificial Life-project van het Santa Fe Institute for Complex Studies in New Mexico, benadrukt het belang van Wolframs werk voor de ontwikkeling van het vakgebied. Ik denk niet dat er enige twijfel over bestaat dat Stephen Wolfram fundamentele bijdragen heeft geleverd. Zijn oorspronkelijke werk over de statistische mechanica van cellulaire automaten heeft het veld in zijn eentje nieuw leven ingeblazen en heeft als basis gediend voor talloze andere bijdragen van duizenden onderzoekers over de hele wereld.

Wolfram was ook een belangrijke aanstichter bij het creëren van het gebied van computationele fysica - het gebruik van computers om problemen in de basisfysica te modelleren - merkt Gerald Tesauro op, een fysicus bij het Thomas J. Watson Research Center van de IBM Research Division in Yorktown Heights, NY. , kwamen Wolframs moeilijkheden in de academische wereld voort uit de interdisciplinaire aard van dit nieuwe veld, dat dwars door de organisatorische structuur van academische afdelingen, tenure tracks en facultaire prerogatieven heen gaat. Volgens zijn voormalige medewerkers had de natuurkundige grote moeite om via de conventionele academische kanalen financiering voor zijn werk te krijgen. Verschillende computerwetenschappers suggereren dat Wolfram mogelijk ook gehandicapt was door een aanhoudende scepsis onder sommige leden van de wetenschappelijke gemeenschap over de werkelijke waarde van het soort computeronderzoek dat hij verricht. Computerexperimenten, zeggen de sceptici, zijn slechts uitgebreide elektronische spellen met weinig of geen verbinding met de echte wereld. Het allereerste dergelijke computerprogramma, een programma voor het genereren van patronen genaamd Life, werd ooit gedistribueerd als onderdeel van een commercieel pakket computerspellen.

Er is misschien een vraagteken geweest met betrekking tot het soort wetenschap dat Stephen vertegenwoordigt, zegt Packard. Dit soort wetenschap is nieuw en niet bepaald gemakkelijk te begrijpen voor de traditionele wetenschappelijke gemeenschap. Maar ik denk dat het meer te maken heeft met de intrinsieke moeilijkheid - intellectueel, politiek en cultureel - om academische disciplines echt interdisciplinair onderzoek te laten omarmen.

Wolframs ongeduld met de organisatorische beperkingen van de academische wereld kwam overeen met zijn toenemende frustratie over de mechanica van het overhalen van computers om de hypothesen te modelleren die hij wilde nastreven, een ontevredenheid die hem ertoe bracht Mathematica te ontwikkelen.

Al heel vroeg was ik geïnteresseerd in experimenten op computers, herinnert Wolfram zich. Een van de dingen die me tegenhielden, was dat ik gewoon niet de juiste tools had om te doen wat ik wilde doen. Ik heb een groot deel van mijn dagen besteed aan het schrijven van veel stukjes software om deze experimenten te ondersteunen. Ik realiseerde me dat dit dom was. Ik besteedde veel tijd aan het samenstellen van tools die in sommige gevallen vrij algemene tools konden zijn, maar ik stelde ze samen voor zeer specifieke computerexperimenten.

Misschien, dacht ik, er is een betere manier om dit te doen.

En wat is Mathematica precies? Zelfs Wolfram en zijn marketingafdeling hebben moeite om een ​​eenvoudige beschrijving te geven van dit uitgebreide wiskundeverwerkingsprogramma. Het bevat honderden wiskundige en fysieke constanten en 's werelds grootste verzameling wiskundige formules, en biedt een breed scala aan rekenhulpmiddelen voor wetenschappers, ingenieurs en wiskundigen die geïnteresseerd zijn in computermodellering en simulaties. Het programma voert niet alleen berekeningen uit, maar genereert ook afbeeldingen en biedt de opmaaktools van desktop publishing, zodat onderzoekers hun werk kunnen presenteren.

Het is een veelzijdige tool gevormd door het individuele doel van elke gebruiker. Onderzoekers hebben de modelleringsmogelijkheden van de software gebruikt om uiteenlopende problemen op te lossen, zoals het ontwerpen van het fietspad voor de Olympische Spelen van 1996, het voorspellen van de stroomsnelheden van moleculen in commerciële shampoos met behulp van verschillende soorten ingrediënten, en het bepalen hoe vloedgolven zich ontwikkelen als ze naar de kust stromen. Zoveel computergrafische kunstenaars hebben Mathematica gebruikt om pakkende geometrische afbeeldingen te maken, dat Wolfram een ​​kunstgalerie opende op de website van zijn bedrijf. Volgens schattingen van het bedrijf gebruiken een miljoen onderzoekers in 90 landen het programma, waaronder alle Fortune 500-bedrijven, de federale overheid en de 50 grootste universiteiten ter wereld.

Het programma heeft concurrenten, zoals Mathcad, Scientific Workplace en Theorist. Maar met de nieuwste release van Mathematica-versie 3.0, afgelopen herfst, vestigde Wolfram zijn superioriteit, zegt Gautum Dasgupta, professor civiele techniek aan de Columbia University, die Mathematica gebruikt om de effecten van grote aardbevingen te modelleren. Als hoofd van een internationale onderwijsgroep gebruikt hij het programma ook om computertutorials te ontwikkelen voor universiteiten over de hele wereld. Dasgupta crediteert Mathematica's algehele alomvattende aanpak door het te onderscheiden van andere, meer gespecialiseerde programma's. Andere gebruikers merken op dat het programma de nadruk legt op technische innovatie, waarin ze de kenmerken zien van de man die het heeft ontworpen.

Om de meest recente versie te produceren, heeft Wolfram twee jaar nodig gehad om het programma van de grond af opnieuw op te bouwen. Nu heeft hij gezworen de wereld van de fysica te reconstrueren, met Mathematica als het intellectuele hulpmiddel om dat te doen.

Door een monitor, in het donker

Onderzoekers als Wolfram keren de wereld buiten het laboratorium de rug toe. In plaats daarvan staren ze door de ruit van een computermonitor naar een hypothetisch universum, waarbij ze de kracht van de computer benutten om het gedrag van wiskundige structuren en complexe systemen te onderzoeken.

Elk computerprogramma belichaamt een algoritme of een reeks instructies die bepalen hoe numerieke gegevens door de computer worden gewijzigd, net zoals de natuurwetten bepalen hoe objecten zich in de echte wereld gedragen. Om experimenten op een computer uit te voeren, legt Wolfram uit, gebruiken onderzoekers getallen of symbolen om objecten weer te geven en manipuleren ze vervolgens volgens de regels die ze hebben opgesteld. Mijn werk is eigenlijk allemaal gebaseerd op één groot idee: dat alles kan worden uitgedrukt als een symbolische uitdrukking, legt hij uit. Omdat dit soort simulaties kan worden uitgevoerd in een hypothetisch universum in plaats van een universum dat gebonden is aan de natuurwetten, stelt hij dat computerexperimenten een nieuw soort wetenschap vertegenwoordigen.

Toen Wolfram begin jaren tachtig zijn aandacht richtte op complexiteitsstudies, was hij op zoek naar een manier om complexe fenomenen te verklaren: de patronen op de schelpen van weekdieren, het gedrag van moleculen die wervelen in turbulente vloeistof en fluctuerende prijzen op de aandelenmarkt. Ik probeerde methoden uit de statistische mechanica en verschillende andere vrij formele, geavanceerde gebieden van de natuurkunde te gebruiken en ik was behoorlijk teleurgesteld dat ik niet erg ver kwam met deze conventionele methoden, zegt Wolfram. Het is vrij duidelijk dat de [conventionele] benadering een mislukking is geweest voor de biologie en het bestuderen van complexere fysieke systemen.

In plaats daarvan ontwikkelde hij een computermodelleringsapparaat genaamd cellulaire automaten. Cellulaire automaten zijn zelfreplicerende, zelforganiserende groepen cellen die leven, sterven en patronen vormen op basis van eenvoudige regels die elke cel instrueren om zijn gedrag te veranderen in overeenstemming met het gedrag van naburige cellen. Ze bieden een uniek nuttig hulpmiddel voor wetenschappers die bestuderen hoe de interactie van individuele elementen een systeem als geheel beïnvloedt. Net als in de natuur is het buitengewoon moeilijk om te voorspellen welk patroon het gevolg zal zijn van een bepaalde set regels. De enige manier om daar achter te komen is door de beginvoorwaarden in te stellen en het programma te laten draaien.

Ik ontdekte dat heel simpele regels, in plaats van vrij eenvoudig gedrag te produceren, juist extreem gecompliceerd gedrag opleveren, zegt Wolfram. Dat is een stukje intuïtie dat veel mensen gewoon nog niet hebben. Als je een ingewikkeld fenomeen in de natuur ziet, is je instinct om te proberen een ingewikkeld model te maken om het te verklaren. Op de een of andere manier heeft de natuur dat zelf niet nodig. Mensen begrijpen niet dat er heel simpele experimenten zijn die je heel interessante dingen kunnen vertellen over bijvoorbeeld hoe biologische systemen kunnen worden geconstrueerd.

Wetenschappers op verschillende gebieden zijn begonnen met het gebruik van cellulaire automaten en andere soorten computersimulaties om vragen te onderzoeken die de traditionele fysica niet kan beantwoorden. Natuurkundige Per Bak van het Brookhaven National Laboratory zoekt in zijn computer naar een theorie die verklaart waarom materie zichzelf in steeds complexere vormen kan organiseren. Stuart Kauffman van het Santa Fe Institute onderzoekt zelforganiserend gedrag als sleutel tot het begrijpen van de oorsprong van het leven. Langton van het Santa Fe Institute ontwikkelt gestandaardiseerde computerprogramma's waarmee onderzoekers complexe systemen kunnen bestuderen, van een verzameling eencellige dieren in een vijver tot een groep concurrerende bedrijven.

Maar Wolfram gaat wederom zijn eigen weg. Veel van het onderzoek naar complexiteit is volgens hem ondoorgrondelijke onzin met een behoorlijke hoeveelheid retoriek en weinig wetenschap. Maar als het erom gaat zijn eigen werk te verklaren, deelt hij de moeilijkheid: ik heb het over concepten die redelijk fundamenteel en redelijk abstract zijn. Dat betekent dat de meeste woorden die het beschrijven leeg klinken.

Waar veel onderzoekers complexiteitsstudies gebruiken om biologie te onderzoeken, zegt Wolfram dat hij de onderliggende orde van het universum zelf onderzoekt. Ik vroeg me af wat er zou gebeuren als we helemaal opnieuw zouden beginnen en alles zouden negeren wat er in de natuurkunde was bereikt, om te zien wat we zouden kunnen doen, zegt hij. Ik heb de afgelopen 10 jaar de meest voor de hand liggende experimenten gedaan. Natuurlijk realiseer je je vaak pas dat ze voor de hand liggen als je er jaren over nadenkt.

Computationele natuurkunde is een geweldig vakgebied omdat er niets bekend is, helemaal niets, verklaart hij. Er is daar een computeruniversum waar gewoon niet naar is gekeken.

Wolfram is wat schaapachtig over de geheimhouding van zijn werk, maar zegt gewoon ongestoord door intellectuele concurrentie te willen werken. Niet iedereen heeft last van zijn stilzwijgen. Misschien heeft Stephen een heel goed idee, maar is hij gewoon heel voorzichtig om er een solide zaak voor op te bouwen, zegt Langton.

Collega's in het hele land zeggen dat Wolfram heeft gezinspeeld op enkele van zijn bevindingen in internetuitwisselingen met een paar belangrijke onderzoekers. Hij worstelt met wat waarschijnlijk de moeilijkste vraag in de natuurkunde is: de relatie tussen natuurkunde en rekenen. Dat is een behoorlijk onstuimig onderwerp, zegt Danny Hillis, een invloedrijke computertheoreticus die pionierde met het concept van massale parallelle verwerking, de basis van de meeste nieuwe supercomputerontwerpen.

Hij heeft alleen verleidelijke hints gegeven over de antwoorden die hij heeft gevonden, zegt Kolb van de Universiteit van Chicago. Hij lijkt ervan overtuigd dat hij iets op het spoor is.

Hij is op zoek naar een aantal diepgaande verbanden tussen fundamentele fysica en fundamentele ideeën in de informatica, zegt Gregory J. Chaitin, een bekend wiskundige bij IBM's Watson Research Center. Het idee dat de manier waarop het universum werkt analoog is aan de manier waarop berekeningen werken, is een zeer intrigerend idee waar een aantal mensen over hebben gespeculeerd, maar er is geen serieus werk aan verricht. Misschien vindt hij niets. Maar misschien vindt hij iets heel interessants.

Een wetenschapper zonder peer

Of Wolfram nu slaagt of faalt als fysicus, de manier waarop hij zijn onderzoek heeft gekozen, roept een aantal provocerende vragen op voor de wetenschapsbeoefening.

Wat Wolfram onderscheidt, is zijn aandrang om onafhankelijk te werken, niet alleen zonder medewerkers maar ook zonder de ondersteunende bovenbouw van het conventionele onderzoeksinstituut: hij vertrouwt op zijn eigen financiering en apparatuur en heeft niemand anders dan zichzelf.

Mijn mening over het doen van basiswetenschap, legt hij uit, is dat als je geen keus hebt, betaald worden door een universiteit prima is om te doen. Als je een keuze hebt, zijn er veel betere manieren om te leven.

Als CEO van een bedrijf is het deel van mijn tijd dat ik aan fundamentele wetenschap mag besteden waarschijnlijk veel groter dan het deel van de tijd dat een typische senior professor aan een universiteit zou besteden aan fundamenteel onderzoek. Als je een senior professor aan de universiteit bent, zamel je geld in van de overheid, zit je in commissies en geef je lessen. Het is alleen in de extra bonustijd die je krijgt om onderzoek te doen.

Wolfram zegt dat hij een oudere traditie wil doen herleven waarin mensen wetenschap als een persoonlijke roeping nastreven, of ze nu de begunstigden zijn van publiek patronaat. Volgens hem geven te veel wetenschappers tegenwoordig hun onderzoek op omdat ze het publiek er niet voor kunnen krijgen ervoor te betalen. Een van de aantrekkingskrachten van computationeel onderzoek, zegt hij, is dat er niets duurder voor nodig is dan een personal computer.
Ik hoef de overheid niet te smeken, zegt hij. Ik hoef niemand bij de National Science Foundation ervan te overtuigen dat wat ik doe niet zo gek is als ze misschien denken of zoals het peer review-systeem zou zeggen.

Geen publieke financiering betekent echter geen echte verplichting om zijn bevindingen te communiceren, en geen noodzaak om zichzelf te onderwerpen aan peer review. Het klinkt misschien arrogant, maar ik ben behoorlijk ver verwijderd van wat de meeste wetenschappers weten, stelt Wolfram. Dat betekent dat er steeds minder mensen zijn met wie ik kan praten over wat ik doe. Uw typische topwetenschapper weet dit niet.

Ik ben mijn eigen reality check, besluit hij.

Sommige onderzoekers zeggen dat Wolfram een ​​pad baant dat andere wetenschappers kunnen volgen. Nu fulltime onderzoeksbanen van de faculteit schaars zijn en financiering voor fundamenteel industrieel onderzoek steeds schaarser wordt, zoeken veel wetenschappers naar nieuwe manieren om de eisen van de handel in evenwicht te brengen met de verleiding van kennis op zich. En het idee van financiële onafhankelijkheid wordt steeds aantrekkelijker.

Door een softwarebedrijf op te richten om zijn werk te ondersteunen, heeft hij een nieuw model ontwikkeld voor het financieren van wetenschap: de wetenschapper als ondernemer, in plaats van de wetenschapper als ontvanger van het algemeen welzijn, zegt Sejnowski van het Salk Institute. Wolfram, zegt hij, doet hem denken aan Edwin Land, die Polaroid oprichtte en vervolgens fundamenteel onderzoek naar de fysica van kleur en zicht voortzette in zijn bedrijfslab.

Bij het starten van je eigen bedrijf, beaamt de natuurkundige die ondernemer is geworden, Packard, heb je niet te maken met dezelfde soort politieke complexiteit, en hoef je niet veel van de stier te tolereren die je op een universiteit moet tolereren. Je bent niet onderhevig aan de gril van de wetenschappelijke cultuur van een of andere financieringsinstantie.

Er is zeker geen gebrek aan iconoclastische eenlingen in de hedendaagse wetenschap. De wiskundige Andrew Wiles van Princeton University werkte zeven jaar in het geheim op zijn zolder om een ​​200 pagina's tellend bewijs van de laatste stelling van Fermat, een van de beroemdste problemen in zijn vakgebied, op te poetsen. Toen hij in 1993 zijn oplossing onthulde in een reeks dramatische lezingen, haalde hij de krantenkoppen over de hele wereld. Maar pas toen ontdekte een scherpzinnige afgestudeerde student een kritieke fout en hielp deze te herstellen.

Inderdaad, de afstandelijkheid die Wolfram als een van zijn deugden beschouwt, zien anderen als zelfvernietigend. Hij worstelt met zichzelf als hij ervoor kiest om in volledige afzondering te werken, zegt een voormalige medewerker van Princeton University. Hij doet zichzelf pijn door geen interactie meer te hebben met de wetenschappelijke gemeenschap in het algemeen.

Andere collega's maken zich zorgen dat zijn onderzoeksmuze een computerweduwe is geworden. In de afgelopen 18 maanden heeft hij bijvoorbeeld weinig gelegenheid gehad om te piekeren over fundamentele wetenschap en zich in plaats daarvan te concentreren op het oppoetsen van de nieuwe versie van het programma. Ze vragen zich af of Wolfram ooit bereid zal zijn zijn greep op de bedrijfsactiviteiten voldoende los te laten om duurzaam, reflectief onderzoek mogelijk te maken. Terwijl ze zijn commerciële succes bewonderen, maken ze zich zorgen dat hij op een zijspoor is gezet door zijn gereedschap - zoals een beeldhouwer die de hele dag bezig is haar beitels te slijpen maar er nooit een op marmer zet, of een romanschrijver die de hele dag aan de lettertypen in zijn tekstverwerkingsprogramma prutst .

Hij heeft veel tijd geïnvesteerd in [Mathematica], zegt Hillis. Dat is geweldig voor de rest van ons die het gebruiken, maar het is waarschijnlijk slecht voor de natuurkunde.

Het programma dat Wolfram ontwikkelde om zijn eigen onderzoek te vergemakkelijken, kan het uiteindelijk overschaduwen; de man die zo'n prominente plaats in de geschiedenis van de wetenschap zocht, moet misschien genoegen nemen met een vermelding in de jaarverslagen van zijn eigen bedrijf. Maar terwijl de wetenschappelijke gemeenschap wacht en toekijkt, is het nog niet duidelijk hoe deze bijzondere hoogdravende daad zal eindigen. Wolfram blijft delicaat balanceren op het koord van zijn ambities.

Ik betwijfel ten zeerste of Stephen zichzelf zou voorbereiden op de val die hij zou nemen als hij de belofte nooit zou nakomen, zegt Langton. Ik ben bereid om op Stephen te wedden, ook al weet ik niet wanneer ze vruchten kunnen afwerpen.

zich verstoppen