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LAS MATEMÁTICAS DEL PLANETA TIERRA

P R E S E N TA C I Ó N

Las matemáticas, una ciencia global La importancia de un lenguaje universal para entender un mundo en constante cambio Manuel de León

E

l año 2013 ha sido declarado Año de las Matemáticas 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 escenario de multitud de procesos dinámicos de todo tipo, desde los geológicos hasta los atmosféricos, pasando por los biológicos y, por supuesto, los humanos, cuya influencia 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 sólido (el núcleo interno) y fluido (el externo); su rotación genera un campo magnético que, al proteger la Tierra de radiaciones letales, ha permitido la aparición de vida sobre su superficie. 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 superficie del globo reposan los océanos, fundamentales en el control del clima, y la atmósfera, la cual no destaca precisamente por su estabilidad. La superficie 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 superficie. Por último, los seres humanos (los últimos —recién— llegados al planeta) hemos incrementado de manera exponencial nuestra influencia sobre la atmósfera y la superficie terrestres, muy especialmente desde la Revolución Industrial.

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LOS DESAFÍOS

En todos esos estratos, el planeta encara retos de enorme importancia, 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 convierte en la ciencia más apropiada para afrontarlos. Las matemáticas constituyen el instrumento que nos permite cuantificar 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 reflejan los cinco artículos que siguen, los cuales 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 fluidos, 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 ecológicas; Joan Saldaña nos refiere 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 engloban en los cuatro grandes ejes que la organización del programa MPE2013 señaló

SUMARIO GEOFÍSIC A

La Tierra, un sistema de fluidos 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 financieros, la organización 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 necesidad 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 Montreal, 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 programas de investigación que identificasen y resolviesen los problemas 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 enfrenta 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 científicas, 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, congresos, 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 funcionamiento del mundo; subrayan la necesidad de desarrollar 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 científicos 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 científicos capaces de aportar soluciones a los grandes desafíos que afronta nuestro planeta, podemos decir que Gaia, si existiera, tendría una mente matemática.

Manuel de Leónes 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 centra en la geometría diferencial, la mecánica geométrica y la física matemática.

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