陳軼翔/編譯

空間、氣候變化及理論的真正意義

陳軼翔/編譯

●氣候科學(xué)是以理論為基礎(chǔ)的。這對(duì)于科學(xué)家而言已足夠。

過(guò)去我曾是一名宇航員，國(guó)際空間站的太空行走者。很自然的，在我長(zhǎng)達(dá)十五年的職業(yè)生涯中，大部分時(shí)間是在地面上度過(guò)的，同工程師一道建設(shè)空間站，并設(shè)法使空間站滿載宇航員，以供科學(xué)研究，但這種地面上、日復(fù)一日的工作偶爾也會(huì)被打斷，即當(dāng)我被發(fā)送進(jìn)入空間軌道，通過(guò)我的宇航服面罩來(lái)看地球時(shí)，那種景象令人大開(kāi)眼界，有時(shí)甚至是極為震驚的。

空間站繞地球一周需要一個(gè)半小時(shí)，其中經(jīng)歷了五十分鐘的白天和五十分鐘的黑夜，無(wú)限的循環(huán)重復(fù)。這意味著在一次長(zhǎng)達(dá)七小時(shí)的太空行走中，你一共可以看到四次日出和日落。我清楚地記得，當(dāng)空間站安靜地從南往北飛越過(guò)大西洋，駛向歐洲時(shí)，我在空間站外部抓住扶手，能夠看到晝夜之間的界限，在我們面前的地平線上緩緩出現(xiàn)。太陽(yáng)很快落下，飛速出現(xiàn)的橘色、粉色和紅色帶狀光束被我們拋在身后，然后我們突然處于薄暮之中，飄進(jìn)了世界黑暗的一面。晝夜界限在我們上方輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)，在我們的前方、下面是深深的黑夜，我可以看到一個(gè)巨大的燈火通明的城市，貼敷在弧形的地球表面，延伸至世界的邊際。我能夠看到這個(gè)城市的結(jié)構(gòu)：閃亮的中心地帶、網(wǎng)狀公路，郊區(qū)燈光的光暈消失在鄉(xiāng)村的黑暗之中。這個(gè)城市是開(kāi)羅，看起來(lái)美麗而絢爛。在那里，數(shù)百萬(wàn)的人要謀生，需要穩(wěn)定的工作，要養(yǎng)活自己和家人，憂慮著未來(lái)。太空中，我伸出一只手，似乎就可以把這個(gè)城市遮蓋起來(lái)。開(kāi)羅很快便從眼前滑過(guò)，被我們留在身后，越過(guò)地平線，進(jìn)入眼簾的是更多的城市，它們貼敷在這個(gè)星球的弧形面上，似乎在朝我們移動(dòng)過(guò)來(lái)。

在我看來(lái)，這個(gè)星球上的城市之光代表著人類的活力與希望。多數(shù)人努力工作，為使自己和家人能夠生活得更好。這是值得稱贊的動(dòng)力，正是這種動(dòng)力促使我們的祖先走出山洞，建立起村莊、城鎮(zhèn)和都市。這一過(guò)程推動(dòng)了人類文明的進(jìn)步：在城市里，人們的交流、探討和論證促使了藝術(shù)、哲學(xué)、工程學(xué)和科學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展。在21世紀(jì)，全球已有一半以上的人居住在城市，這是有史以來(lái)的第一次。在富裕的西半球，多數(shù)人忙碌地生活著，他們開(kāi)車、乘飛機(jī)，在家里或辦公室里開(kāi)著空調(diào)保持室內(nèi)的冬暖夏涼。因此，就有了黑暗之中這些燈火通明的城市。

所有這一切對(duì)我們地球上的資源有很大的需求。氣候變化的事實(shí)是顯而易見(jiàn)的：在過(guò)去幾百年中，全球氣候急劇變暖，而21世紀(jì)以來(lái)情況更是前所未有的惡化。我們正在目睹夏季北極海冰的減少和格陵蘭島冰川的融化。而冰川的融化正是導(dǎo)致自1992年至今海平面上升三英寸的重要原因之一。地球在變暖，冰川在融化，海平面在上升，這些都是我們看到的事實(shí)。

這些變化是人類造成的嗎？答案無(wú)疑是肯定的。世界各地的很多氣候研究機(jī)構(gòu)曾計(jì)算分析過(guò)導(dǎo)致氣候變化的各種因素，其中包括那些與人類不相干的因素，如火山灰。已經(jīng)一再得到證明的是，如果不把人為溫室氣體排放量的增加作為考慮因素，則根本無(wú)法解釋近些年不斷加劇的全球變暖現(xiàn)象。如果將二氧化碳的增加排除在考慮因素之外，那么自1890年至今的溫度趨勢(shì)走向，雖有搖擺波動(dòng)，但平均來(lái)說(shuō)，呈水平狀。但真實(shí)的記錄顯示，急劇上升的溫度曲線與可觀察到的二氧化碳排放量的增加曲線十分匹配。全球的氣候科學(xué)家，在各自國(guó)家科學(xué)院的支持下，堅(jiān)定地認(rèn)為全球變暖應(yīng)歸咎于化石燃料的排放。人類正是加速氣候變暖的原因。我們的賭注是自己的生活，或者更準(zhǔn)確地說(shuō)，是我們后代的生活。

作為一名科研工作者，我認(rèn)為，政治上討論氣候變化以及如何減輕其最嚴(yán)重影響，應(yīng)當(dāng)以事實(shí)為基礎(chǔ)并保持清醒的頭腦。不幸的是，情況并非如此。在美國(guó)，那些否認(rèn)氣候變化的人所做的工作“堪稱一流”，他們廣泛傳播錯(cuò)誤的信息，混淆人們的視聽(tīng)。因此，許多著名政治家可以不必?fù)?dān)心受到懲罰而堅(jiān)持說(shuō)，氣候變化是一個(gè)騙局，一個(gè)僅依靠不斷重復(fù)而得到一些可信度的咒語(yǔ)。那些否認(rèn)氣候變化的人還喜歡說(shuō)，全球變暖僅僅是一個(gè)理論，是科學(xué)無(wú)法解決的。這種看似完美的官腔，在長(zhǎng)達(dá)三百年的科學(xué)發(fā)展面前根本不堪一擊。在科學(xué)發(fā)展的過(guò)程中，理性論點(diǎn)必須建立在事實(shí)和得以充分證實(shí)了的理論之上，而不是依靠個(gè)人信仰或偏見(jiàn)。

而且這很危險(xiǎn)。我們的氣候模型預(yù)測(cè)，如果未來(lái)幾十年仍不采取措施減少二氧化碳排放量，那么在全球降水、溫度模式、水與糧食安全方面將出現(xiàn)巨大的變化，同時(shí)伴隨著海平面的急劇上升。這促使《巴黎氣候協(xié)議》的簽署者們呼吁要將全球平均氣溫的上升幅度限制在較前工業(yè)化時(shí)期高2攝氏度以內(nèi)。

根據(jù)這些氣候模型所做的預(yù)測(cè)，其背后的科學(xué)理論有時(shí)解釋起來(lái)并不容易，這促使我更多地去思考科學(xué)家們應(yīng)如何將自己所了解的真相傳達(dá)給公眾。當(dāng)論及氣候變化的原因和未來(lái)氣候的趨勢(shì)走向，科學(xué)家進(jìn)行的分析和預(yù)測(cè)很大程度上源于計(jì)算機(jī)模型的分析結(jié)果，而計(jì)算機(jī)模型則立足于圖層和圖層理論。問(wèn)題是，關(guān)于不斷變化的氣候，無(wú)論是已知的還是未知的，人們都很困惑，其根源在于人們對(duì)理論在科學(xué)中的作用的理解問(wèn)題。

從根本上說(shuō)，科學(xué)中的理論不僅僅是一種見(jiàn)解或奇想，更是對(duì)我們認(rèn)為的事物運(yùn)作模式的一種邏輯性構(gòu)建，是被科學(xué)家們普遍認(rèn)可的，同時(shí)與我們可獲得的觀測(cè)結(jié)果相一致。一個(gè)很好的例子就是，艾薩克·牛頓的萬(wàn)有引力定律認(rèn)為，宇宙中的每個(gè)物理實(shí)體周圍都有一個(gè)引力場(chǎng)，而引力場(chǎng)強(qiáng)度則取決于該物體的質(zhì)量。該理論雖然只是一個(gè)簡(jiǎn)單的方程式，卻很好地解釋了我們觀察到的行星環(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)行這一現(xiàn)象，而且可以用來(lái)使我們把宇宙飛船順利發(fā)送至月球或其他地方。就大范圍的天文現(xiàn)象而言，愛(ài)因斯坦對(duì)牛頓的萬(wàn)有引力定律做出了改進(jìn)；但就一般的工程應(yīng)用而言，產(chǎn)生于三百年前的牛頓物理學(xué)仍然堪稱完善。

牛頓及其后繼者的思想理論，已遍及我們現(xiàn)代文明的每個(gè)角落。我們走在大街上，看到的建筑物就是按照萬(wàn)有引力定律用鋼筋和混凝土建成的，橋梁和機(jī)械的建造也是如此。我們不會(huì)去建造不同設(shè)計(jì)的建筑，等著看它們是否會(huì)倒塌，然后再去嘗試另一套設(shè)計(jì)?；谂ｎD定律的工程理論，其普遍性和可靠性是毋庸置疑的，我們能夠利用牛頓定理將建筑設(shè)計(jì)一次性做好，幾乎屢試不爽。另一個(gè)完美的例子是空氣動(dòng)力學(xué)理論：大型噴氣式客機(jī)波音747的原型首次試飛成功，該理論的運(yùn)用功不可沒(méi)。每次我們登上客機(jī)，其實(shí)在某種程度上是把自己的生命托付給了一組方程式，而該方程式已得到大量實(shí)驗(yàn)觀察的證實(shí)?？梢哉f(shuō)飛機(jī)就是按照一個(gè)理論來(lái)建造的鋁制品。

氣候模型也是基于理論產(chǎn)生的，其中包含大量的方程式，描述了陽(yáng)光如何溫暖地球，吸收的能量如何影響風(fēng)和海洋的運(yùn)動(dòng)、云的形成與消散、冰蓋的融化等等。這些方程式都被轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)代碼，這些代碼彼此互相聯(lián)結(jié)起來(lái)，輸入巨型計(jì)算機(jī)中，進(jìn)而計(jì)算整個(gè)地球系統(tǒng)的時(shí)間演化，通常時(shí)間為幾分鐘。在幾天的時(shí)間尺度上，我們利用這些模型進(jìn)行天氣的預(yù)測(cè)（目前運(yùn)作良好）；在較長(zhǎng)的時(shí)間尺度上，我們可以探討未來(lái)幾十年氣候的變化，這取決于大氣中的二氧化碳排放量。這個(gè)氣候模型有三大優(yōu)勢(shì)：第一，可以按照歷史紀(jì)錄，包括衛(wèi)星數(shù)據(jù)檔案，來(lái)檢測(cè)核實(shí)該模型的運(yùn)作狀況；第二，可以計(jì)算出預(yù)測(cè)的不確定性；第三，全世界有二十多種氣候模型，可以用來(lái)互相檢測(cè)核實(shí)各自的準(zhǔn)確性。在仔細(xì)研究了成千上萬(wàn)的模型運(yùn)作之后得出的結(jié)論是顯而易見(jiàn)的：全球正在迅速變暖，而化石燃料的燃燒是主要驅(qū)動(dòng)力。

然而，理論畢竟是抽象的，人們很容易被誤導(dǎo)，以為基于理論的事物很有可能是錯(cuò)誤的，或是就像某個(gè)社會(huì)問(wèn)題一樣是有爭(zhēng)議的。這是不正確的。我們?cè)谖锢砗蜕锟茖W(xué)中應(yīng)用的幾乎所有被認(rèn)可的理論，均不可能因?yàn)槟承┤说目捶?、?nèi)在信念、直覺(jué)或游說(shuō)而存在不同的解釋。在科學(xué)世界里，二加二只能等于四。要改變或修改一個(gè)理論，就像愛(ài)因斯坦的相對(duì)論修改了牛頓定律，需要大量的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，并付出巨大的努力。

由此，政治和科學(xué)之間存在誤解。在很多政治討論中，氣候科學(xué)被當(dāng)作計(jì)劃生育或稅務(wù)重組一樣的問(wèn)題來(lái)對(duì)待。當(dāng)談及這些社會(huì)問(wèn)題時(shí)，信仰或個(gè)人觀點(diǎn)非常重要，這理應(yīng)如此。但氣候及氣候預(yù)測(cè)問(wèn)題是迥然不同的。過(guò)去一百三十年中的氣候變化都有文件記錄，是無(wú)可辯駁的事實(shí)。科學(xué)理論正是基于這些事實(shí)。在堅(jiān)實(shí)的科學(xué)理論基礎(chǔ)上，我們推測(cè)出未來(lái)氣候?qū)⑷绾问艿交剂先紵挠绊?。你可能?huì)聽(tīng)到，一些媒體的報(bào)道中關(guān)于氣候問(wèn)題的所謂“不偏不倚”的爭(zhēng)論，對(duì)發(fā)言人有的支持有的反對(duì)，二者似乎達(dá)到一種平衡。然而實(shí)際上，97%的氣候科學(xué)家都站在支持的一方，認(rèn)為最近的氣候變化是人類活動(dòng)導(dǎo)致的結(jié)果，是真實(shí)存在的；僅有3%持反對(duì)意見(jiàn)。同樣的，幾十年前關(guān)于煙草與健康問(wèn)題的討論中，煙草公司能夠找到極少數(shù)的幾位科學(xué)家站出來(lái)聲稱：吸煙并非真的有害健康。

在上述這樣的辯論中，科學(xué)總是無(wú)一例外地勝出?？梢陨瞎雀杷阉髁袏W納多·達(dá)芬奇或約翰尼斯·開(kāi)普勒加以驗(yàn)證。你可以欺騙自己，也可以暫時(shí)欺騙別人，但你無(wú)法欺騙大自然。歷史上，當(dāng)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)時(shí)，人類常常展現(xiàn)出自己的智慧與創(chuàng)造力。現(xiàn)今，我們有工具可以用來(lái)觀察、理解并預(yù)測(cè)氣候變化，可以利用各種文明資源來(lái)應(yīng)對(duì)全球變暖的影響，并減少其災(zāi)難性后果。對(duì)此我是樂(lè)觀的，因?yàn)楫?dāng)我在太空看到夜晚地球上那些燈火通明的城市，那里人們的精神和力量使我充滿了信心。但必須面對(duì)的事實(shí)是，我們的地球正在逐年變暖，而我們的應(yīng)對(duì)工作進(jìn)展緩慢。我們需要做出必要的修正，其中主要是從化石燃料到其他能源的過(guò)渡，唯有如此，那些預(yù)測(cè)中真正糟糕可怕的場(chǎng)景才不會(huì)變成現(xiàn)實(shí)。

[資料來(lái)源：The New Yorker][責(zé)任編輯：岳峰]

弗朗西斯·克里克研究所是歐洲最大的生物醫(yī)學(xué)研究機(jī)構(gòu)

盡管實(shí)驗(yàn)室配置良好，但是霍克和帕爾普兩公司合作造成的粗陋風(fēng)格近在眼前。形狀不規(guī)則的大型白色建筑物像一個(gè)侵襲性腫瘤坐落在中庭底部，這是能容納450人的大禮堂；而公共展廳區(qū)好像是事后才考慮到的一個(gè)區(qū)域，占去了一樓角落的多余空間。各種材料發(fā)出的刺耳聲音連續(xù)不斷，棋盤(pán)一般的裝飾木板呈現(xiàn)出三種不同的色調(diào)，白色板面可以為過(guò)往的科學(xué)家記錄下腦電波，每個(gè)拱腹都有螺栓固定的隔音板。

這座建筑的內(nèi)部物件運(yùn)行起來(lái)是比較成功的。在最上層，巨大的通風(fēng)管道最終從石膏板隱藏區(qū)域伸展出去，然后從屋頂向上冒出，擁有船舶機(jī)艙般的威嚴(yán)氣勢(shì)?，F(xiàn)在，該讓你意識(shí)到這一點(diǎn)了：在其他方面，這座建筑可以給你一種置身于巴黎蓬皮杜藝術(shù)中心的興奮感。值得贊頌的還有這個(gè)驚人的事實(shí)：這棟12層的樓房有三分之一處于地下，其重量相當(dāng)于25層的高樓，每10秒鐘排放出的空氣足以填滿一個(gè)奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)上的游泳池。

毫無(wú)疑問(wèn)，這座建筑能很好地達(dá)到創(chuàng)建弗朗西斯·克里克研究所的目的，但是本來(lái)它可以做得更好。跟劍橋市獲得斯特林獎(jiǎng)的塞恩斯伯里實(shí)驗(yàn)室相比，差距還是很明顯。作為科學(xué)工作的實(shí)驗(yàn)室，這種笨重的設(shè)計(jì)是不可原諒的。提到弗朗西斯·克里克研究所奇跡般的創(chuàng)建，納斯稱：“在英國(guó)，有時(shí)我們會(huì)做出一些不可思議的事情，而且?guī)缀醵际窃谂既坏那闆r下做出的?！背嗽谶@種情況下，設(shè)計(jì)過(guò)程中任何偶然的拙劣處理都不會(huì)獲得所期望的效果。

[資料來(lái)源：The Guardian][責(zé)任編輯：絲絲]

本文作者皮爾斯·塞勒斯（Piers Sellers），博士，NASA宇航員，多次進(jìn)行太空漫步。