随着计算机的发展,数学模型方法不再是物理学、工程学的专利,而且在生物学、军事学、经济学等领域获得了广泛的应用。年瑞典皇家科学院决定将诺贝尔经济学奖颁给原苏联的康托罗维奇)教授和美国的库普曼斯教授。令人惊奇的是,康托罗维奇却是一个数学教授。康托罗维奇获奖的原因是,他创造了一个广泛应用于经济领域的数学模型——线性规划方法,为经济发展做出了巨大贡献。
数学模型方法可以为重大决策提供依据。任何决策都需要有依据,重大决策更是如此。一般的推理方法常常解决不了复杂的问题。许多问题所以争论不休难以决策,往往是争论各方都提不出可信的依据。然而数学模型却具有简单明了、强化结果的特点,因此可以为决策提供十分明确的依据。
年伊拉克点燃了科威特的数百口油井,浓烟遮天蔽日。美国及其盟军在“沙漠风暴”行动之前,曾严肃地考虑点燃所有油井的后果。五角大楼要求太平洋一塞拉研究公司研究此问题,该公司研究人员利用方程和有热损失能量方程作出计算模型,在进行一系列模拟计算后得出结论:大火的烟雾可能导致一场重大的污染事件,它将波及到波斯湾、伊朗南部、巴基斯坦和印度北部,但不会失去控制,不会造成全球性的气候变化,不会对地球的生态和经济系统造成不可挽回的损失。这样终于促进美国下决心掀起“沙漠风暴"。
数学模型方法可以预测与管理。数学模型是预测的重要工具,而预测则是管理的依据。我国数学工作者在对天气、台风、地震、病虫害、鱼群、海浪等方面进行过大量的统计预测。中科院对我国粮食产量的预测,连续多年与实际产量的平均误差只有1%。上海经济信息中心对经济增长进行预测,连续多年的误差都不超过5%。
数学模型方法可以帮助选择发展方向。确定核武器发展方向是一个重大问题。发展核武器主要是要提高其毁伤力。毁伤力与许多因素有关,经过筛选确认炸弹的爆炸力和命中精度是两个最重要的因素。因此,在核武器的发展上,就有以提高爆炸力和以提高命中精度为目标的两个方向可供选择。美国曾建立了一个数学模型k=y^2/3.c^-2,其中k为毁伤力值,y为炸弹的T.N.T当量,c为命中精度。根据这个模型,当爆炸当量(y)提高8倍时,k值提高4倍;当命中精度提高8倍(即c值减少到原来的1/8)时,k值将提高64倍。因此,单纯提高弹头大小来提高核武器威力的做法是不足取的。在实践上也确实如此,当各国在弹头大小发展到一定程度后,都以提高命中精度为主要发展方向。这个数学模型为选择核武器发展方向发挥了重要作用。
数学模型方法可以导致新发现。数学模型是通过原型中某些量的关系来表述原型的本质特征的,由模型推导出来的结果当然对原型是有意义的。如果从原型的角度看,这种结果是未知的,很可能就预示着某种新的发现。19世纪下半叶,英国物理学家麦克斯韦建立了电磁场理论,他用一个微分方程作为数学模型,预言了电磁波的存在。后来,德国物理学家赫兹终于发现了电磁波,揭示了无线电技术的序幕。