اليوم العالمي للرياضيات

 تعتبر الأيام العالمية مناسبات يحتفل بها عالميا وفرصة للتنبيه أو للتحسيس أو للتعبير عن الاعتراف بالجميل أو الاحتفال بالقضايا التي تربط البشر فيما بينهم أو مع محيطهم، فهناك أيام دولية للبيئة مثل اليوم العلمي للبيئة واليوم العالمي للشجرة واليوم العالمي للماء...  وهناك أيام دولية للصحة كاليوم العالمي للصحة واليوم العالمي لمحاربة التدخين واليوم العالمي لمكافحة السل... وهناك أيام دولية للغات ... من هنا نستخلص إذن أن كل شيء مهم في الحياة إلا وله يوم عالمي يحتفل به .. فلماذا إذن لا نخصص ضمن كل هذا الكم الهائل من المناسبات يوما عالميا للاحتفال بالرياضيات ما دامت هي كذلك تعتبر من الأشياء المهمة في الحياة.

اليوم العالمي للرياضيات 

يتمثل الغرض من تخصيص يوم دولي للرياضيات في إذكاء الوعي بعلوم الرياضيات وبيان الدور الأساسي لها مجالات الذكاء الاصطناعي وتغيير المناخ وتحقيق أهداف التنمية المستدامة.  فهذا اليوم يدعونا إلى الاحتفال بالمتعة التي تقدمها لنا الرياضيات وبالمجموعة الكبيرة من المهن التي تتيحها للبشر، وذلك من خلال مجموعة من الأنشطة الاحتفالية والمتنوعة. فتم ذلك اختيار يوم الرابع عشر من شهر مارس من كل سنة كيوم عالمي للرياضيات ابتداء من المؤتمر العام لليونسكو في دورته الأربعين التي عقدت في نوفمبر2019، ويصادف هذا اليوم بالاحتفال باليوم العالمي للعدد π لأنه أكثر الثوابت الرياضية شهرة على مستوى العالم.

اليوم العالمي للعدد π

منذ أزيد من  30 عامًا وبشكلٍ متزايد، يحتفل الرياضيون والفيزيائيون كل عام باليوم العالمي للعدد π، ويعد العالم الفزيائي (لاري شو) أول احتفل بهذا اليوم سنة 1988، لكن الغريب هو أنه لم يكن اختيار يوم 14 مارس عشوائياً، بل لسبب دقيق، فهو اليوم الرابع عشر من الشهر الثالث (مارس)، وحين تقرأ هذا التاريخ وفق النمط الأمريكي لكتابة التواريخ، ستجده على الشكل التالي: 3.14 وهو رقم يشير إلى القيمة التقريبية للعدد π وبشكل أدق فالاحتفال يكون في زمن محدد خاص في اليوم وهو الساعة 1:59:26 بعد الظهر وذلك لكون العدد π  يكتب حتى الرقم السابع بعد الفاصلة بهذا الشكل:3.1415926. 

👈3 ↤الشهر

👈14↤ اليوم

👈1↤ الساعة الواحدة بعد الظهر

👈59 ↤ الدقيقة

👈26 ↤ الثانية

رغم ذلك، هناك بعض العلماء الرياضيين الذين يفضلون الاحتفال بهذا اليوم في اليوم 22 من شهر يوليوز (7/22) لكون العدد π يقارب قيمة العدد 7/22. وآخرون يفضلون الاحتفال به يوم 10 نونبر لكونه اليوم 314 من أيام السنة. 

لكن يبقى هذا اليوم (14 مارس)  هو اليوم الأكثر احتفالا به في العالم وذلك لكونه يصادف أيضا تاريخ ميلاد عالم الفيزياء الألماني ألبرت أينشتاين و يوم وفاة عالم الفيزياء الإنجليزي  ستيفن هوكينج. 

وفي ما بعد في سنة 2009 أصدر مجلس النواب الأمريكي قرارًا يعتبر فيه 14/3 يومًا وطنيًّا للعدد π، بعدها احتفل العديد من الدول الأخرى وفي عام 2017 احتفلت به إيطاليا رسميا، حتى تم اختيار هذا اليوم، اليوم العالمي للراضيات من قبل اليونسكو عام 2019، كما أشرنا إلى ذلك في البداية.

لماذا العدد π؟

رغم وجود عدة أنواع من الأعداد والقيم والعلاقات الرياضية، يبقى العدد π، عددا عجيبا وغريبا يستحق فعلا التفاتة حتى يتم إدراك هذا العدد الذي كان ومازال يعتبر لغزا كبيرا لدى علماء الرياضيين في العالم، فما هو هذا العدد؟

العدد π ثابت رياضي، استعمل في بداية الأمر في حساب محيط الدائرة أو مساحة القرص وللحصول عليه نقوم بقسمة محيط دائرة على طول قطرها (محيط الدائرة ÷ قطرها)، لكن الآن له عدة تعريفات معادلة مختلفة تظهر في مجالات الرياضيات والفيزياء. 

إذا أردت التأكد من ذلك فقم بهذه المناولة:

✸ أحضر مجموعة من الأقراص المختلفة أو الأسطوانات المختلفة

✸ خذ خيطا وممره على طول ÷ذه الأقراص أو الأسطوانات بشكل دائري

✸ قم بقياس طول الخيط من نقطة الانطلاق إلى نقطة تلاقي نقطة الانطلاق مع الخيط مرة أخرى، واكتب القياس المتوصل إليه.

✸ قم بقياس طول قطر كل قرص أو أسطوانة على حدة.

✸ الآن قم بقسمة كل قياس طول الخيط على طول القطر لكل قرص أو أسطوانة

✸ سترى أنك ستتوصل في كل مرة إلى نفس النتيجة بالتقريب وهي 3,14، وهذه هي القيمة المقربة للعدد π.

في الحقيقة، العدد π ليس عددا نسبيا أي لا يمكن التعبير عنه على شكل كسر  a/b حيث a وb عددان صحيحان، فقيمة العدد الكسري 7/22 تعتبر فقط تقريبا للعدد π ولا تساويه. كما أن الجزء العشري لهذا العدد لا ينتهي ولا يستقر أبدا في  نمط تكراري، إذ تم اكتشاف إلى حد الآن ما يقارب 1,2 ترليون رقم بعد الفاصلة ومازال البحث مستمرا في هذا الشأن.

تاريخ العدد π:

من غير المعروف كيف ومتى اكتشف الإنسان أن النسبة بين محيط الدائرة وقطرها هي نسبة ثابتة، لكن من الأكيد أن هذه الحقيقة قد عرفت منذ قديم الزمان. فالحضارات القديمة كالحضارة المصرية والبابلية تعاملت مع العدد π. كان البابليون يستخدمون التقريب 8/25، بينما استخدم المصريون التقريب 81/256، ويرجع حصر قيمة العدد π بين 7/22 و 73/221 إلى العالم اليوناني أرخميدس الذي ابتكر طريقة الاستنفاذ لحساب قيمة تقريبية للعدد π.

في القرون التالية اهتم الفلكيون بتدقيق الحساب التقريبي لـ π ، وأوجد الفلكيون الهنود والصينيون عدة صيغ للقيمة التقريبية، وشارك العلماء العرب والمسلمون في تحسين تلك الصيغ، فتوصل غياث الدين جمشيد الكاشي في القرن الخامس عشر لحساب قيمة تقريبية صحيحة حتى ستة عشر رقما عشريا، وكان ذلك قبل ظهور الآلات الحاسبة بأربعمائة سنة. 

وفي عام 1874 وصل عدد الأرقام المكتشفة إلى 572 رقم، ووصل في عام 1961 إلى 100265 رقم.

و لا تزال الأبحاث جارية حتى الآن و آخر ما توصل له هو 1241100000000 ( أي 1.2 ترليون ) رقم بعد الفاصلة من قبل عالم ياباني ... و حتى الان لم ينته البحث فقد اشتدت المنافسة العلمية بين علماء الرياضيات للبحث عن المزيد من الأرقام وراء الفاصلة... قد يتساءل البعض عن أهمية هذا التنافس والتسارع واعتباره أمرا تافها لا غير.. في الحقيقة، الأمر ليس تافها بل على النقيض من ذلك، فحساب العدد π بدقة يتعدى الفضول العلمي ليكون وسيلة علمية دقيقة لاختبار أجهزة الحواسيب، إضافة إلى تمكين ذلك من الحسم في شأن توزيع هذه الأرقام العشرية... هل هو توزيع مقنن يخضع لقانون معين أم أنه توزيع عشوائي؟ فلعل التوغل في هذه الحسابات يؤدي إلى استنباط بعض القوانين التي تتحكم في هذا اللغز المتوغل في الغموض، ومن يدري فقد هذا التوزيع غير عشوائي ويخضع لقانون معين ابتداء من رتبة معينة؟؟

عجائب وغرائب العدد π :

👈 العدد π يحتوي على أرقام لا نهائية إلى حد الآن بعد الفاصلة، لو بحث ضمن هذه السلسة اللانهائية من الأرقام فإنك ستجده بما في ذلك رقمك الوطني، ورقم هاتفك الخلوي، ورقم عداد الكهرباء، ورقم سيارتك؛ بينما لو تم تحويله من النظام العشري إلى النظام الثنائي فإنك ستجد جميع الكلمات الموجودة في كل قواميس الأرض بالترميز الثنائي، بما في ذلك الكلمات الواردة في قصائد المعلقات.

👈 لم ينتهِ الهوس هنا، فقد برز فنانون عديدون يرسمون الزخارف واللوحات المفعمة بالألوان بالاعتماد على سلسلة الأرقام اللانهائية التي يحتويها العدد π، إذ جعلوا لكل رقمٍ لونًا مميزًا يتم تكراره إما بشكل نقطة، وإما قطعة مستقيمة، وإما وتر في دائرة لنحصل بعد عدة مئات أو آلاف من المنازل العشرية على لوحة بديعة، أبرز هؤلاء الفنانين الرياضيين هو Martin Krzywikski، ويندرج هذا الفن ضمن اسم Data Visualization، أي التصور المرئي للبيانات، وهو يتداخل مع فرع آخر من فروع الرياضيات الحديثة نسبيًّا، وهو نظرية البيان التي تُعنى بدراسة أفضل الطرق، وأقصر المسافات سواء في تخطيط المدن، أو تعقيد المسائل الحسابية والحاسوبية. (يمكن الاطلاع على مزيد من المعلومات حول هذا الموضوع من هنا) 

لماذا الاحتفال باليوم العالمي للرياضيات ( اليوم العالمي للعدد π)؟

الرياضيات جزء من التراث الثقافي الإنساني، فهي أساسية للتكنولوجيات المعاصرة بقدر ما هي أساسية للتنمية:

👈 الرياضيات حاضرة في العلوم والتكنولوجيا الحديثة:

✤ يكمن سرُّ نجاح محركات البحث في الخوارزميات الرياضية العبقرية المستخدمة فيها.

✤ يعتمد علم الترميز لتأمين الاتصالات على نظرية العدد.

✤ تقيس أجهزة التصوير الطبي مثل التصوير الشّعاعي الطبقي بالحاسوب أو التصوير بالرنين المغنطيسي، البيانات الرقمية ثم تُنشئ خوارزميةٌ رياضيةٌ الصورة التي تصدرها هذه الأجهزة.

✤ يعمل الذكاء الاصطناعي والتعلُّم الآلي على تغيير وجه العالم، ونذكر منهم على سبيل المثال، الرؤية الحاسوبية والترجمة الآلية والمركبات الذاتية القيادة، وغيرها.

✤ يعتبر فك رموز الجينوم البشري انتصاراً حققته الرياضيات والإحصاء وعلم الحاسوب.

✤ استخدمت الرياضيات في التقاط أول صورة لثقب أسود.

👈 الرياضيات حاضرة في تنظيم مجتمعاتنا:

✤ تُستخدم الرياضيات في تحسين النقل والاتصال على النحو الأمثل.

✤ تساعد الرياضيات في فهم آلية انتشار الأوبئة والسيطرة عليها.

✤ تستخدم الإحصاءات في تخطيط النظم الصحية والاقتصادية والاجتماعية وإدارتها بفعالية.

✤ تساعد الرياضيات في إعداد نظام انتخابي يمثل إرادة الشعب بطريقة أفضل.

✤ تساعد الرياضيات على فهم مخاطر الكوارث الطبيعية (الفيضانات والزلازل والأعاصير) وعلى الاستعداد المسبق لها مما يحدُّ من مخاطرها.

👈 الرياضيات أساسية في تحقيق أهداف التنمية المستدامة التي حددتها الأمم المتحدة: 

✤ الرياضيات هي أداة للتنمية، وقد قال نيلسون مانديلا في حزيران/يونيو 1990: إن "التعليم هو أقوى سلاح يمكنك استخدامه لتغيير العالم"، والرياضيات هي جزء أساسي من التعليم، لذلك هي تمكّن البشر وتفتح فرص عمل جديدة أمامهم.

✤ تُستخدم الرياضيات في نمذجة التغيرات العالمية ونتائجها على التنوع البيولوجي.

✤ نحتاج إلى تقنيات الاستخدام الأمثل وتحليل البيانات في عملية انتقالنا إلى استخدام موارد العالم بطريقة مستدامة.

✤ يُستخدم الذكاء الاصطناعي في استخراج البيانات من الصور المأخوذة بواسطة السواتل (جمع ساتل) ، ورسم خرائط للمناطق الحضرية والصناعية والزراعية والغابات حيث لا تتوفر البيانات التقليدية.

✤ يدعم تعليم الرياضيات قدرات الفتيات والنساء لكي تحققن مستقبلاً أفضل.

✤ يساعد الإلمام بالحساب والدراية العلمية جميع المواطنين على فهم التحديات التي يواجهها العالم بصورة أفضل.

👈 الرياضيات حاضرة في كل ما نفعله

✤ تلهم الرياضيات الفنانين والموسيقيين: المنظور التناظري والرصف والزخارف الهندسية غير المنتظمة والمنحنيات الهندسية والأسطح والأشكال الهندسية؛ والزخارف والسلالم الموسيقية والأصوات.

✤ تساعد الرياضيات في الألعاب ذات الاستراتيجية، مثل لعبة الطاولة والشطرنج، وفي حلّ مكعب روبيك (المكعب الهنغاري) وفي لعبة المنقلة.

✤ تفيد الرياضيات في إعداد الميزانية.

✤ يستخدم أغلبنا الرياضيات إلى حدٍّ ما: البنّاء والمزارع وصاحب المتجر والحرفي والرياضي وغيرهم.

✤ تستخدم تكنولوجيا تحديد المواقع الجغرافية الرياضيات، وكذلك الأمر بالنسبة إلى الملاحة بالاعتماد على مواقع النجوم والنظام العالمي لتحديد المواقع.

✤ أُنشئت برامجيات هواتفنا الذكية بفضل الرياضيات.

✤ تُستخدم الرياضيات في صناعة رسوم متحركة قريبة من الواقع.

✤ هل ترغب في زيارة كوكب المريخ في أحد الأيام؟ لا يمكن تحقيق هذا الحلم إلا بالاعتماد على الرياضيات.

بعض مظاهر الاحتفال بهذا اليوم:

يختلف أشكال الاحتفال بهذا اليوم من مكان إلى آخر، ففي أمريكا مثلا تقوم بعض المطاعم بإعداد وجباتها على شكل الحرف π، وتعمد بعض الجامعات إلى تنظيم مسابقات أو تقديم النتائج أو جمع التبرعات احتفالا بهذا اليوم، وفي  مدينة برينستون (وهي المدينة التي سكنها أينشتاين) ينظم في هذا اليوم احتفالًا كبيرًا يتضمن مسابقات وفعاليات كثيرة، مثل مسابقة شبيه أينشتاين، ومسابقة حفظ أكبر عدد من المراتب العشرية من العدد باي لليافعين، ومسابقة الروبوتات، وجميعها جوائزها 314.15 دولار، بينما يحصل على اشتراك سنوي مجاني كل فائز بمسابقات البيتزا والفطائر والكعك المصنوعة على شكل العدد π.

 مقترحات الاحتفال بهذا اليوم:

❋ تنظيم مسابقات في الرياضيات حسب المستويات (أولمبياد الرياضيات )

❋ تنظيم عروض وموائد مستديرة للتعريف بالرياضيات وأهميتها في الحياة.

❋ الاحتفاء بالطلاب المميزين في الرياضيات، وتكريم أساتذة الرياضيات.

❋ عرض أفلام وثائقية عن تاريخ اكتشاف الرياضيات أو الحديث عن أهم الشخصيات التاريخية التي أثرت في علم الرياضيات.

❋ تنظيم أعمال يدوية لها علاقة بالرياضيات ( الترصيف، إنشاء المجسمات، صناعة جدول الضرب من الورق المقوى...)

❋ تقديم عرض حول كيفية فهم الرياضيات خاصة بالنسبة للذين يعانون من مشاكل في المادة.

إلى هنا نأتي إلى نهاية المقال، إذا استفدتم منه فلا تنسوا أن تقوموا بنشره فضلا وليس أمرا.

المراجع :

ar.unesco.org

wikipedia.org 

maths.cam.ac.uk

sasapost.com