Is our climate headed for a mathematical tipping point? - Victor J. Donnay

תרגום: Ido Dekkers עריכה: Tal Dekkers

For most of us, two degrees Celsius is a tiny difference in temperature,

עבור רובנו, שתי מעלות צלזיוס זה הפרש זעיר בטמפרטורה.

not even enough to make you crack a window.

אפילו לא מספיק לגרום לכם לפתוח חלון.

But scientists have warned that as CO2 levels in the atmosphere rise,

אבל מדענים הזהירו שכשרמות הפחמן הדו חמצני באטמוספריה יעלו,

an increase in the Earth's temperature by even this amount

עליה בחום כדור הארץ אפילו ברמה הזו

can lead to catastrophic effects all over the world.

יכולה להוביל לאפקטים הרסניים בכל רחבי העולם.

How can such a small measurable change in one factor

איך שינוי מדיד כזה קטן במדד אחד

lead to massive and unpredictable changes in other factors?

יכול להוביל לשינוי מסיבי ולא צפוי במדדים אחרים?

The answer lies in the concept of a mathematical tipping point,

התשובה נמצאת ברעיון של נקודת הטיה מתמטית,

which we can understand through the familiar game of billiards.

שאנחנו יכולים להבין לפי המשחק המוכר ביליארד.

The basic rule of billiard motion is

החוק הבסיסי של התנועה בביליארד הוא

that a ball will go straight until it hits a wall,

הוא שכדור ינוע ישר עד שהוא יפגע בקיר,

then bounce off at an angle equal to its incoming angle.

אז יחזור בזוית שווה לזווית הפגיעה שלו.

For simplicity's sake, we'll assume that there is no friction,

לשם הפשטות, נניח שאין חיכוך,

so balls can keep moving indefinitely.

אז כדורים ימשיכו לנוע לתמיד.

And to simplify the situation further,

וכדי לפשט את המצב עוד יותר,

let's look at what happens with only one ball on a perfectly circular table.

בואו נביט במה שקורה עם כדור אחד על שולחן עגול מושלם.

As the ball is struck and begins to move according to the rules,

כשהכדור נפגע ומתחיל לנוע לפי החוקים,

it follows a neat star-shaped pattern.

הוא עוקב אחרי תבנית כוכב נאה.

If we start the ball at different locations,

אם נתחיל את הכדור במקומות שונים,

or strike it at different angles, some details of the pattern change,

או נפגע בו בזוויות שונות, כמה פרטים של התבנית משתנים,

but its overall form remains the same.

אבל הצורה הכללית שלה נשארת זהה.

With a few test runs, and some basic mathematical modeling,

עם כמה נסיונות, וכמה מודלים מתמטיים בסיסים,

we can even predict a ball's path before it starts moving,

אנחנו יכולים אפילו לצפות את מסלול הכדור לפני שהוא יתחיל לנוע,

simply based on its starting conditions.

פשוט בהתבסס על תנאי ההתחלה שלו.

But what would happen if we made a minor change

אבל מה יקרה אם נעשה שינוי זעיר

in the table's shape by pulling it apart a bit,

בצורה של השולחן על ידי משיכתו מעט,

and inserting two small straight edges along the top and bottom?

והכנסת שני קצוות ישרים קטנים בחלק העליון והתחתון?

We can see that as the ball bounces off the flat sides,

אנחנו יכולים לראות שכשהכדור מוחזר מהצדדים החלקים,

it begins to move all over the table.

הוא מתחיל לנוע על פני כל השולחן.

The ball is still obeying the same rules of billiard motion,

הכדור עדיין מציית לאותם חוקים של תנועת ביליארד,

but the resulting movement no longer follows any recognizable pattern.

אבל התנועה שלו כתוצאה לא עוקבת יותר אחרי תבנית מוכרת.

With only a small change to the constraints

עם רק שינוי קטן למגבלות

under which the system operates,

תחתן המערכת פועלת,

we have shifted the billiard motion

שינינו את תנועת הביליארד

from behaving in a stable and predictable fashion,

מהתנהגות יציבה וצפויה,

to fluctuating wildly,

לשינויים פראיים,

thus creating what mathematicians call chaotic motion.

ולכן נוצר מה שמתמטיקאים קוראים לו תנועה כאוטית.

Inserting the straight edges into the table acts as a tipping point,

הכנסת הקצוות הישרים לתוך השולחן פועל כמו נקודת הטיה,

switching the systems behavior from one type of behavior (regular),

ומעביר את התנהגות המערכת מסוג אחד של התנהגות (רגילה),

to another type of behavior (chaotic).

לסוג אחר של התנהגות (כאוטית).

So what implications does this simple example have for the much more complicated

אז אילו השלכות יש לדוגמה הפשוטה הזו על המציאות

reality of the Earth's climate?

המורכבת בהרבה של אקלים כדור הארץ?

We can think of the shape of the table as being analogous to the CO2 level

אנחנו יכולים לחשוב על הצורה של השולחן כאנלוגית לרמת הפד"ח

and Earth's average temperature:

והטמפרטורה הממוצעת של כדור הארץ:

Constraints that impact the system's performance

אילוצים שמשפיעים על ביצועי המערכת

in the form of the ball's motion or the climate's behavior.

בצורה של תנועת כדור או התנהגות האקלים.

During the past 10,000 years,

במהלך 10,000 השנים האחרונות,

the fairly constant CO2 atmospheric concentration of

ריכוז הפד"ח הדי קבוע באטמוספירה

270 parts per million kept the climate within a self-stabilizing pattern,

של 270 חלקיקים למליון שמר על האקלים בתבנית שמייצבת את עצמה,

fairly regular and hospitable to human life.

די רגיל ומסביר פנים לאנושות.

But with CO2 levels now at 400 parts per million,

אבל עם רמות פד"ח עכשיו ב 400 חלקיקים למליון,

and predicted to rise to between 500 and 800 parts per million

וצפויות לעלות לבין 500 ל 800 חלקיקים למליון

over the coming century, we may reach a tipping point where

במשך המאה הזו, אנחנו נגיע לנקודת הטיה בה

even a small additional change in the global average temperature

אפילו לשינוי קטן נוסף בממוצע הטמפרטורות הגלובלי

would have the same effect as changing the shape of the table,

יהיה את אותו אפקט כמו שינוי צורת השולחן,

leading to a dangerous shift in the climate's behavior,

מה שיוביל לשינוי מסוכן בהתנהגות האקלים,

with more extreme and intense weather events,

עם ארועי מזג אויר יותר קיצוניים ואינטנסיביים,

less predictability, and most importantly, less hospitably to human life.

יכולת חיזוי פחותה, והכי חשוב, פחות מסבירי פנים לאנושות.

The hypothetical models that mathematicians study in detail

המודלים ההיפותטים שמתמטיקאים חוקרים בפרוט

may not always look like actual situations,

אולי לא יראו תמיד כמו מצבים אמיתייים,

but they can provide a framework and a way of thinking

אבל הם יכולים לייצר תשתית ודרך לחשיבה

that can be applied to help understand the more complex problems of the real world.

שיכולים להיות מיושמים כדי להבין את הבעיות היותר מורכבות בעולם האמיתי.

In this case, understanding how slight changes

במקרה הזה, הבנה של איך שינוים קלים

in the constraints impacting a system can have massive impacts

במגבלות שמשפיעות על מערכת יכולים להשפיע בצורה מסיבית

gives us a greater appreciation for predicting the dangers

נותן לנו הערכה גדולה יותר לצפיית הסכנות

that we cannot immediately percieve with our own senses.

שאנחנו לא יכולים להבין מייד עם החושים שלנו.

Because once the results do become visible, it may already be too late.

מפני שברגע שהתוצאות הופכות לנראות, זה יכול להיות מאוחר מדי.