Cathleen Morawetz: หญิงผู้ใช้สมการอธิบายว่าทำไมเครื่องบินจึงบินได้อย่างปลอดภัย

ในวงการที่ผู้หญิงแทบไม่มีที่ยืนในศตวรรษที่ 20 Cathleen Synge Morawetz นักคณิตศาสตร์ชาวแคนาดา-อเมริกัน ไม่เพียงฝ่าฟันจนกลายเป็นหนึ่งในผู้เชี่ยวชาญด้านสมการเชิงอนุพันธ์ย่อยที่สำคัญที่สุดของยุคเธอ แต่ยังก้าวขึ้นเป็นประธานหญิงคนที่สองในประวัติศาสตร์ 105 ปีของสมาคมคณิตศาสตร์อเมริกัน (American Mathematical Society) เธอเสียชีวิตเมื่อวันที่ 8 สิงหาคม ค.ศ. 2017 ที่บ้านพักของเธอในย่าน Greenwich Village นครนิวยอร์ก ด้วยวัย 94 ปี

ลูกสาวของนักคณิตศาสตร์ผู้เติบโตท่ามกลางตัวเลข

Morawetz เกิดเมื่อวันที่ 5 พฤษภาคม ค.ศ. 1923 ที่เมืองโตรอนโต ประเทศแคนาดา ในนาม Cathleen Synge เธอเป็นบุตรสาวของ John Lighton Synge นักคณิตศาสตร์ผู้มีชื่อเสียง ส่วนมารดา Eleanor Mabel Allen Synge ก็ได้รับการฝึกฝนด้านคณิตศาสตร์มาเช่นกัน ทั้งคู่เป็นชาวไอริช เมื่อเธออายุได้เพียงสองขวบ ครอบครัวย้ายกลับไปไอร์แลนด์เมื่อบิดาได้รับตำแหน่งศาสตราจารย์สาขาปรัชญาธรรมชาติที่มหาวิทยาลัยดับลิน ก่อนจะย้ายกลับมาโตรอนโตอีกครั้งเมื่อเธออายุ 7 ขวบ Morawetz ได้รับทุนการศึกษาและเข้าศึกษาต่อด้านคณิตศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยโตรอนโต ก่อนจะย้ายไปศึกษาต่อในสหรัฐอเมริกาและสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอกภายใต้การดูแลของ Kurt Otto Friedrichs

สมการที่อธิบายว่าทำไมปีกเครื่องบินจึงปลอดภัย

งานวิจัยของ Morawetz มุ่งเน้นไปที่ สมการเชิงอนุพันธ์ย่อยแบบผสม (equations of mixed type) ที่เกี่ยวข้องกับการไหลของของไหลแบบทรานโซนิก (transonic flow) — สถานการณ์ที่อากาศไหลผ่านบางส่วนของปีกเครื่องบินด้วยความเร็วเหนือเสียง แม้ตัวเครื่องบินเองจะบินด้วยความเร็วต่ำกว่าเสียงก็ตาม ในชุดงานวิจัยสำคัญสามชิ้นช่วงปลายทศวรรษ 1950 เธอใช้การวิเคราะห์เชิงฟังก์ชันร่วมกับการประมาณค่าใหม่ที่ชาญฉลาดเพื่ออธิบายปรากฏการณ์นี้ งานวิจัยชิ้นนี้พลิกความเข้าใจของวิศวกรการบิน จากความพยายามออกแบบปีกให้ “ปราศจากคลื่นกระแทก” อย่างสมบูรณ์ ไปสู่การออกแบบที่มุ่งลดผลกระทบของคลื่นกระแทกให้น้อยที่สุดแทน ซึ่งเป็นแนวทางที่ใช้ในอุตสาหกรรมการบินมาจนถึงทุกวันนี้

ต่อมาในช่วงทศวรรษ 1970 เธอหันมาศึกษาทฤษฎีการกระเจิง (scattering theory) และสมการคลื่นไม่เชิงเส้น และเป็นผู้พิสูจน์อสมการที่ปัจจุบันรู้จักกันในชื่อ อสมการโมราเวตซ์ (Morawetz inequality) ซึ่งกลายเป็นเครื่องมือสำคัญในการศึกษาพฤติกรรมของคลื่นในสมการเชิงอนุพันธ์ย่อยไม่เชิงเส้น

ผู้อำนวยการหญิงคนแรกและประธานหญิงคนแรกของ AMS

Morawetz ใช้ชีวิตการทำงานเกือบทั้งหมดที่ สถาบัน Courant แห่งมหาวิทยาลัยนิวยอร์ก (NYU) และในปี 1984 เธอได้รับแต่งตั้งเป็นผู้อำนวยการสถาบัน Courant ทำให้เธอกลายเป็น ผู้หญิงคนแรก ที่ดำรงตำแหน่งนี้ และยังเป็นผู้หญิงคนแรกที่ดำรงตำแหน่งผู้บริหารระดับเทียบเท่าในสาขาวิทยาศาสตร์คณิตศาสตร์ทั่วสหรัฐอเมริกาอีกด้วย ต่อมาในปี 1995 เธอได้รับเลือกเป็น ประธานสมาคมคณิตศาสตร์อเมริกัน (American Mathematical Society) นับเป็นผู้หญิงคนที่สองในประวัติศาสตร์ของสมาคมที่ดำรงตำแหน่งนี้ และในปี 1998 เธอได้รับ เหรียญวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (National Medal of Science) จากผลงานบุกเบิกด้านสมการเชิงอนุพันธ์ย่อยและการแพร่กระจายคลื่นที่นำไปประยุกต์ใช้ในพลศาสตร์อากาศ อะคูสติก และทัศนศาสตร์ นับเป็นนักคณิตศาสตร์หญิงคนแรกที่ได้รับเกียรตินี้

ชีวิตครอบครัวและมรดกที่ทิ้งไว้

แม้จะมีอาชีพการงานที่โดดเด่น Morawetz ยังใช้ชีวิตครอบครัวอย่างเต็มที่ เธอแต่งงานกับ Herbert Morawetz นักเคมีในปี 1945 และมีบุตรด้วยกันสี่คน เมื่อถูกถามในบทสัมภาษณ์เมื่อปี 1979 ว่าเป็นห่วงลูก ๆ หรือไม่ขณะทำงาน เธอตอบติดตลกว่าเธอกังวลเรื่องบทพิสูจน์ทางคณิตศาสตร์มากกว่าเสียอีก

Cathleen Morawetz เสียชีวิตอย่างสงบที่บ้านพักในนครนิวยอร์กเมื่อวันที่ 8 สิงหาคม ค.ศ. 2017 ทิ้งมรดกทั้งในฐานะนักคณิตศาสตร์ผู้เปลี่ยนวิธีที่วิศวกรออกแบบเครื่องบิน และในฐานะผู้บุกเบิกเส้นทางให้ผู้หญิงในวงการคณิตศาสตร์รุ่นต่อ ๆ มา ปัจจุบันสถาบัน Courant ยังคงมอบทุนหลังปริญญาเอก Cathleen Synge Morawetz Post-Doctoral Fellowship เพื่อรำลึกถึงเธอ