極地冰蓋、麥地那龍線蟲病和野火有什麼共同之處? 它們都在用尖端數學進行建模。世界各地的數學學會和研究所都在參與今年的“地球行星數學”(MPE)活動。他們的目標是研究支撐地球地質和生物過程的數學,並鼓勵更多的數學研究人員來解決這些問題。活動計劃在2013年全年舉行,但組織者希望這項倡議將產生持久的影響。
MPE是加拿大數學學會前任主席克里斯蒂安·盧梭的心血結晶。幾年前,她就萌生了將全球數學家聯合起來研究從氣候變化和可持續性到地震預測和疾病大流行等問題的想法。這是一個崇高的目標,但在社群內引起了共鳴並迅速發展起來。她說,從她構思這個想法到“所有北美研究機構”加入,只過了一個星期。熱情從北美蔓延到海外,現在MPE的合作伙伴包括世界各地的學會,包括歐洲、拉丁美洲、東南亞和非洲的學校和中心。
氣候變化是MPE的典型代表。數學家經常前往南極洲研究極地冰;他們正在努力計算地球變暖的速度、哪些作物將受氣候變化影響最大,以及如果我們想嘗試減輕損害,臨界點在哪裡。但盧梭說,即使在氣候和可持續性問題變得至關重要之前,數學對於發現地球本身的許多方面也是至關重要的,而且現在仍然如此:古代科學家透過觀察地球上不同點的太陽角度來確定地球是球體。在20世紀30年代,丹麥地震學家英格·萊曼用數學方法確定地球並非完全是熔融液體,而是有一個固體核心。“你用肉眼看不到地球內部的東西,”盧梭說。“我喜歡告訴學生,‘戴上你的數學眼鏡,然後你就能理解了。’”
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一些數學家自己並沒有意識到所有這些建模實際上都使用了新穎的技術。自由數學作家巴里·西普拉說:“在數學界,可能存在這樣一種觀點,即這些都是幾百年前就研究出來的微分方程”,但實際上,這些模型並非都是“現成的”。開發它們需要真正的獨創性和新思路。MPE的目標之一是讓更多的數學家相信,氣候變化和其他地球問題不僅重要,而且有趣。“這就是數學家在選擇問題時所喜歡的,”盧梭說。
MPE倡議的其他目標包括提高公眾對氣候變化和其他地球問題背後數學的理解,以及利用這些現實世界的問題來激發學生從小就對數學的興趣。除了為學校準備教育材料外,合作組織還在舉辦關於與地球及其居民的數學相關的各種主題的公開講座,從全球變暖到犯罪模式。
MPE本身只是一個框架。它有一個網站,提供有關相關活動的資訊和一個由志願者撰寫的每日部落格。但數學科學研究所 (MSRI) 和西蒙斯基金會等合作伙伴組織主辦和贊助與該倡議相關的講座、課程和展覽。“我們沒有預算——合作伙伴有預算,”盧梭說。
該倡議於2012年12月7日在加拿大正式啟動,並於2013年1月9日在聖地亞哥舉行的聯合數學會議上在美國啟動。此後,其他國家也舉辦了啟動活動。歐洲啟動儀式於3月5日在巴黎聯合國教科文組織總部與MPE日一同舉行。當天的活動包括放映電影《出口》(關於人類全球移民)、關於數學可以為地球做什麼的專題討論會以及波札那大學的愛德華·隆古關於利用環境管理艾滋病毒/艾滋病的公開講座。
盧梭希望這項倡議將有助於培育應對氣候變化的新思路,並鼓勵政治層面的變革。盧梭說,向政治家傳達當前局勢的經濟影響是關鍵。“他們想知道如果現在採取行動要花多少錢,如果不採取行動又要花多少錢。如果我們晚點採取行動,代價會高得多。”