Octubre 2013, InvestigacionyCiencia.es 47
LAS MATEMÁTICAS DEL PL ANETA TIERRA
PRESENTACIÓN
Las matemáticas, una ciencia global La importancia de un lenguaje universal para entender un mundo en constante cambio Manuel de León
E
2013 A M del Planeta Tierra, o MPE2013, por sus siglas inglesas. Esa denominación tal vez sorprenda a primera vista
—¿qué relación guardan las matemáticas con nuestro planeta?—; sin embargo, son varias las razones para
esta iniciativa, la cual llega en un momento crítico en la historia del planeta y de la propia humanidad. La Tierra es el es cenario de multitud de procesos dinámicos de todo tipo, desde los geológicos hasta los atmosféricos, pasando por los biológicos y, por supuesto, los humanos, cuya inuen cia ha ido creciendo siglo a siglo y, desde hace poco, década a década. Las matemáticas constituyen una herramienta perfecta para entender y modelizar dichos fenómenos. Si emprendemos un viaje mental desde el interior del planeta hasta la atmósfera, veremos con claridad cómo se desarrolla la obra en este escenario planetario. El núcleo del planeta es sóli do (el núcleo interno) y uido (el externo); su rotación genera un campo magnético que, al proteger la Tierra de radiaciones l etales, ha permitido la aparición de vida sobre su supercie. Más arriba hallamos el manto, cuya continua actividad provoca la
deriva de los continentes y desastres naturales, como los terremotos o las erupciones volcánicas. Sobre la supercie del globo reposan los océanos, fundamentales en el control del clima, y la atmósfera, la cual no destaca precisamente por su estabilidad. La supercie terrestre, sólida y líquida, soporta además la vida, cuya dinámica se halla sujeta a procesos evolutivos que se prolongan durante cientos de millones de años y que, al mismo tiempo, inciden de manera notable sobre la propia supercie. Por último, los seres humanos (los últimos —recién— llegados al planeta) hemos incrementado de manera exponencial nuestra inuencia sobre la atmósfera y la supercie terrestres, muy especialmente desde la Revolución Industrial.
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INVESTIGACIÓN Y CIENCIA, octubre 2013
LOS DESAFÍOS
En todos esos estratos, el planeta encara retos de enorme im portancia, que, con un grado de inconsciencia asombroso, aún no somos capaces de asimilar. Se trata de desafíos polifacéticos, que precisan una estrategia multidisciplinar y enfoques globales. La matemática permite obtener esa visión conjunta, lo que —aliada, por supuesto, con el resto de las disciplinas— la con vierte en la ciencia más apropiada para afrontarlos. Las matemáticas constituyen el instrumento que nos permi te cuanticar y modelizar, simular los modelos y analizarlos de nuevo a la luz de sus resultados. Gracias a ello podemos entender los fenómenos y predecir lo que vendrá. Así lo ree jan los cinco artí culo s que sigu en, los cual es aportan un panorama bastante completo de la investigación matemática aplicada al estudio del planeta. Ana M. Mancho analiza la dinámica global de manto y la atmósfera a la luz de la mecánica de uidos, con énfasis en su naturaleza caótica;
Lourdes Tello se centra en los modelos climáticos basados en intercambios energéticos; Jordi Bascompte describe la estructura matemática de las redes e cológicas; Joan Saldaña nos reere los últimos modelos para estudiar y combatir las epidemias; por último, Anxo Sánchez debate sobre los patrones y relaciones que soportan nuestra propia sociedad. Todos esos campos de investigación se englob an en los cuatro grandes ejes que la organización del programa MPE2013 señaló
SUMARIO GEOFÍSICA
La Tierra, un sistema de uidos por Ana M. Mancho CLIMATOLOGÍA
Modelos de balance energético y clima global por Lourdes Tello ECOLOGÍA
Las matemáticas de la biodiversidad por Jordi Bascompte EPIDEMIOLOGÍA
Modelos de propagación de enfermedades por Joan Saldaña EVOLUCIÓN
Redes sociales y cooperación por Anxo Sánchez
para abordar a lo largo del año: un planeta para descubrir, que
incluye el estudio de los océanos, la meteorología, el clima, los procesos del manto, los recursos naturales y el sistema solar; un planeta que alberga la vida, que plantea cuestiones relacionadas con la ecología, la biodiversidad y la evolución de las especies; un planeta organizado por los seres humanos, que aborda los sistemas políticos, económicos, sociales y nancieros, la organi zación del transporte y las redes de comunicaciones, la gestión de los recursos, y la obtención y distribución de la energía; un planeta en riesgo, debido al ya presente cambio climático, la ne cesidad de un desarrollo sostenible, el peligro de las epidemias, las especies invasivas y los desastres naturales. VISIÓN Y MISIÓN
Toda empresa de semejante alcance necesita un visionario. En este caso fue Christiane Rousseau, de la Universidad de Mon treal, quien lanzó el proyecto. En un primer momento contó con el apoyo de las sociedades e institutos de investigación matemática de Canadá y Estados Unidos, a los que después se sumaron la UNESCO, la Unión Matemática Internacional, el Consejo Internacional de Matemática Industrial y Aplicada y el Consejo
Internacional de la Ciencia. La iniciativa fue diseñada con la idea de fomentar progra mas de investigación que identicasen y resolviesen los pro blemas clave de nuestro planeta. Al mismo tiempo, sin embargo,
también se ha querido animar a los educadores de todos los niveles para que comuniquen a sus pupilos dichas cuestiones, así como informar a la sociedad del papel fundamental que desempeñan las matemáticas a la hora de encarar los desafíos a los que se enfre nta la humanidad. Tales ideas aparecen —casi de forma literal— en el mensaje que Irena Bokova, directora general de la UNESCO, pronunció el 21 de noviembre de 2012, día en que esta organización anunció su apoyo incondicional a la iniciativa MPE2013. Al toque a rebato que se hizo desde Montreal respondieron más de un centenar de sociedades cientícas, universidades, institutos de investigación y organizaciones de todo el plane -
ta. Como resultado, durante este año se han programado todo tipo de actividades (escuelas, concursos, conferencias, congre sos, blogs...) en casi todos los países del mundo. En España, son
varios los centros y las sociedades de investigación que se han sumado a la iniciativa. La inauguración formal de MPE2013 tuvo lugar el pasado 5 de marzo en París, en la sede de la UNESCO. El mensaje de François Hollande rezaba: «Estas jornadas [...] nos recuerdan
que las matemáticas —basadas en la abstracción, lo que contribuye a su nobleza— resultan centrales para la comprensión y el f uncionamiento del mundo; subrayan la necesidad de de sarrollar su enseñanza desde las edades más tempranas, pues constituyen la apuesta esencial de la que dependen nuestra economía y nuestra capacidad de innovación; y nos recuerdan
también su carácter universal, así como la consecuente y necesaria dimensión internacional de los estudios y la investigación en matemáticas». Christiane Rousseau, por su parte, declaró: «Numerosos cientícos en todo el mundo comparten ahora mi sueño; MPE2013 se desarrolla ahora por sí mismo, a través de una colaboración sin precedentes que durará, al menos, durante todo 2013». Bien, parece que la iniciativa no terminará este año. Tantos son los temas y el interés que ha generado que MPE2013 continuará
más allá de 2013. Las matemáticas desempeñan un papel fundamental para resolver los grandes retos del futuro más inmediato. Y aunque los matemáticos no sean los únicos cientícos capaces de apor tar soluciones a los grandes desafíos que afronta nuestro planeta, podemos decir que Gaia, si existiera, tendría una men -
te matemática.
Manuel de León es profesor de investigación del CSIC y académico de la Real Academia de Ciencias. Dirige el Instituto de Ciencias Matemáticas, centro mixto del CSIC y varias universidades madrileñas. Su investigación se cen tra en la ge ometrí a dife rencial, la me cánica geomét rica y la f ísica matemática.
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