极地冰盖、麦地那龙线虫病和野火有什么共同之处? 它们都在用尖端数学进行建模。世界各地的数学学会和研究所都在参与今年的“地球行星数学”(MPE)活动。他们的目标是研究支撑地球地质和生物过程的数学,并鼓励更多的数学研究人员来解决这些问题。活动计划在2013年全年举行,但组织者希望这项倡议将产生持久的影响。
MPE是加拿大数学学会前任主席克里斯蒂安·卢梭的心血结晶。几年前,她就萌生了将全球数学家联合起来研究从气候变化和可持续性到地震预测和疾病大流行等问题的想法。这是一个崇高的目标,但在社区内引起了共鸣并迅速发展起来。她说,从她构思这个想法到“所有北美研究机构”加入,只过了一个星期。热情从北美蔓延到海外,现在MPE的合作伙伴包括世界各地的学会,包括欧洲、拉丁美洲、东南亚和非洲的学校和中心。
气候变化是MPE的典型代表。数学家经常前往南极洲研究极地冰;他们正在努力计算地球变暖的速度、哪些作物将受气候变化影响最大,以及如果我们想尝试减轻损害,临界点在哪里。但卢梭说,即使在气候和可持续性问题变得至关重要之前,数学对于发现地球本身的许多方面也是至关重要的,而且现在仍然如此:古代科学家通过观察地球上不同点的太阳角度来确定地球是球体。在20世纪30年代,丹麦地震学家英格·莱曼用数学方法确定地球并非完全是熔融液体,而是有一个固体内核。“你用肉眼看不到地球内部的东西,”卢梭说。“我喜欢告诉学生,‘戴上你的数学眼镜,然后你就能理解了。’”
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一些数学家自己并没有意识到所有这些建模实际上都使用了新颖的技术。自由数学作家巴里·西普拉说:“在数学界,可能存在这样一种观点,即这些都是几百年前就研究出来的微分方程”,但实际上,这些模型并非都是“现成的”。开发它们需要真正的独创性和新思路。MPE的目标之一是让更多的数学家相信,气候变化和其他地球问题不仅重要,而且有趣。“这就是数学家在选择问题时所喜欢的,”卢梭说。
MPE倡议的其他目标包括提高公众对气候变化和其他地球问题背后数学的理解,以及利用这些现实世界的问题来激发学生从小就对数学的兴趣。除了为学校准备教育材料外,合作组织还在举办关于与地球及其居民的数学相关的各种主题的公开讲座,从全球变暖到犯罪模式。
MPE本身只是一个框架。它有一个网站,提供有关相关活动的信息和一个由志愿者撰写的每日博客。但数学科学研究所 (MSRI) 和西蒙斯基金会等合作伙伴组织主办和赞助与该倡议相关的讲座、课程和展览。“我们没有预算——合作伙伴有预算,”卢梭说。
该倡议于2012年12月7日在加拿大正式启动,并于2013年1月9日在圣地亚哥举行的联合数学会议上在美国启动。此后,其他国家也举办了启动活动。欧洲启动仪式于3月5日在巴黎联合国教科文组织总部与MPE日一同举行。当天的活动包括放映电影《出口》(关于人类全球移民)、关于数学可以为地球做什么的专题讨论会以及博茨瓦纳大学的爱德华·隆古关于利用环境管理艾滋病毒/艾滋病的公开讲座。
卢梭希望这项倡议将有助于培育应对气候变化的新思路,并鼓励政治层面的变革。卢梭说,向政治家传达当前局势的经济影响是关键。“他们想知道如果现在采取行动要花多少钱,如果不采取行动又要花多少钱。如果我们晚点采取行动,代价会高得多。”