☆ 盖娅假说,20世纪极具影响力和争议性的开创性科学思想之一
☆ 面对人类世环境问题的不断升级,地球能否自愈?
☆ 我们是否会面对“寂静的春天”?
☆ 《自然》《新科学家》《每日科学》《卫报》《洛杉矶书评》
法国哲学家布鲁诺·拉图尔 英国埃克塞特大学教授蒂姆·伦顿 英国环境记者弗雷德·皮尔斯
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20世纪60年代末,英国科学家詹姆斯·拉伍洛克提出了盖娅假说:地球是一个活着的有机体,能够调节自身气候及其构成,始终适宜于那些居住其上的有机体。《盖娅:地球生命的新视野》正是对盖娅假说及其缘起的阐述。
盖娅假说推翻了两百年来有关地球的科学思想——把地球简化为一个无活力的物质和能量的机制,展现了一种新的有机整体性的地球自然观。
人类是否是盖娅的一部分?我们作为一个物种是否构成了盖娅的神经系统和大脑,并能有意识地参与到环境变化中去?人类应该以怎样适当的方式在盖娅中生存?盖娅的存在会对我们与世界之间以及我们相互之间的关系造成什么差异?本书容科学与人文于一体,需要读者从科学、文学、哲学、环境保护实践等角度去理解盖娅假说。
盖娅是古希腊神话中的大地女神。在《盖娅:地球生命的新视野》一书中,作者詹姆斯·拉伍洛克提出了盖娅假说,认为地球是一个活的有机体——盖娅。包括生命在内的整个地球表面组成一个反馈或控制系统,能够调节自身气候及其构成,始终适宜于那些居住其上的有机体。长期以来我们有序的持续存在,可以归功于大地之母盖娅的调节过程。
本书的盖娅还只是一个假说,后经论证形成盖娅理论。自1979年第*次印刷以来,拉伍洛克的许多预言变成了现实。他的理论是科学界争论极激烈的话题之一。
在生命开始出现时,地球一定拥有一个具有微弱的还原大气圈和很强的还原海洋的能力。从地球内部流出的还原物质,比如以亚铁形式存在的铁和硫磺,这些物质数量极大,使处于游离状态的氧在10亿多年的时间内不会出现在空气中。早期大气中一种对生命来说很重要的气体是二氧化碳。科学家们现在认为,它作为一种占主导地位的大气气体的出现,就像一张巨大的毯子保护着我们的星球,在太阳还不能像现在这样发光辐射的时候使地球保持温暖。
地球气候史是支持盖娅存在的更有说服力的论据之一。我们从沉积岩的记录中可以知道,在过去的35亿年,气候从来都没有——哪怕只是在很短时期内——在整体上不利于生命。由于生命的不间断记录,我们也知道海洋从来都不可能冻结或沸腾过。的确,在漫长的时间中,在岩石中沉积下来的各种不同形式的氧原子的比例提供的微妙证据有力地表明,那时的气候和现在相差无几,除了冰川时期或者接近生命出现时期的气候稍暖。冰川春寒期(the glacial cold spells)——人们经常夸大其词地称为冰川期——只影响了地球南北纬45度之外的那些地区。我们往往忽视了这一事实:地球表面的70%位于这两个纬度之间。所谓的冰川期只影响了移居到地球其余30%部分的动植物,这一部分就像现在一样,即使不在冰川期也经常部分地冻结。
我们开始时也许认为,在过去的35亿年内,稳定的气候的图像并没有什么特别之处。地球长期以来无疑已经安居在围绕太阳这个伟大而恒定的热辐射体周围的轨道上,那么为什么我们还期望事情有所不同呢?这让人感到奇怪,原因在于,我们的太阳是一个典型的恒星,一直根据一种标准的十分确定的模式演变。若真是如此,那么在地球生命存在的35亿年时间里,太阳能量输出将增加25%。来自太阳的热量减少25%,这就意味着地球的平均温度大大低于水的冰点之下。如果地球的气候完全取决于太阳的能量输出,那么在生命存在的最初15亿年里,我们的地球就会一直处于冻结状态。我们从岩石中的记录和生命自身的持久延续得知,这种不利条件绝没有存在过。
如果地球仅仅是一个没有生命的固态物体,其表面的温度就会随着太阳能量输出的变化而发生变化。没有绝热外衣无限期地保护石质雕像不受到冬天的寒风或夏天的炎热侵袭。然而,在35亿年的时间里,地球的表面温度一直恒定不变并且有利于生命的演化。这就像我们的体温始终保持恒定——无论在夏天还是在冬天,也无论我们置身于两极还是热带环境。人们也许会认为,早期的强烈辐射足以使地球保持温暖。事实上,基于放射性衰变的、未来可预见的性质所进行的简单计算显示,尽管这些能量使地球内部处于灼热状态,但是它们对表面温度几乎不产生影响。
行星科学家们已经对我们地球的恒定气候提出了几种解释。例如,卡尔·萨根及其合作者莫伦博士(Dr Mullen)最近提出,在早期,当太阳较弱之时,空气中的气体如氨气的存在有助于保存地球所接收到的热量。诸如二氧化碳和氨气之类气体吸收来自地球表面的红外热辐射,延缓它们向外部太空逃逸。我们现在认为,氨气不可能以充分的浓度存在,很有可能是二氧化碳发挥着气体温室的作用,保持地球的温暖。
这些气体就相当于保暖外衣。而且,它们比起外衣还有其他优势:对于来自太阳的可见的、近红外辐射来说它们是透明的,几乎能将其所接收到的全部热量传给地球。
其他一些科学家,特别是莱斯特大学(Leicester University)的麦都斯(Meadows)教授和安·亨德森·赛乐斯(Ann Henderson Sellers),他们认为早期的地球表面色彩更加暗淡,因此比现在更能吸收来自太阳的热量。被反射到太空中去的太阳光的比例称为星球的反照率(albedo)或视白度(whiteness)。如果地球表面完全是白色的,它就会把全部太阳光反射到太空中,也因此会非常寒冷。如果地球表面完全是黑色的,它就会吸收全部太阳光而使地球表面保持温暖。反照率的变化显然补偿了光线暗淡的太阳输送热量的不足。现在,地球表面接近中间色彩,一半被云彩覆盖,因此反射了大约45%的接收到的太阳光。
尽管来自太阳的热量比较微弱,但是它对于初期生命来说是温暖而舒适的。说明这种“不合时令的冬天的温暖”的仅有解释,就是“温室”气体二氧化碳的保护,或者由于当时地球陆地质量的不同分布导致的较低反照率。两者可能解释都有一定道理。一旦我们首先看到盖娅,或者至少看到需要假设盖娅的存在时,这些解释就会失去力度。
一旦生命开始出现,它就很可能定居于海洋、水滩、河口、河堤和潮湿的陆地上。生命从这些最初适宜于居住的地区散布开去,扩散到全球的每个角落。随着最初生物圈的演变,地球的化学环境必然开始发生变化。生命最初从大量有机化学物质中演化而来,这些丰富的有机化学物质又为初期的生命提供其早期生长所需要的食物,就像母鸡蛋中的营养一样。然而,与小鸡不同的是,在“蛋壳”之外仅存在有限的食物供给生命。一旦有生命力的关键化合物变得稀少,婴儿期的生命就会面临着一种选择——要么挨饿,要么学会使用阳光作为驱动,用环境中更基本的原材料合成它自己需要的基础材料(building blocks)。
第1章 引言
第2章 混沌初开
第3章 识别盖娅
第4章 控制论
第5章 现在的大气
第6章 海洋
第7章 盖娅与人类:污染问题
第8章 在盖娅中生存
第9章 后记
附录 专业术语释义
拓展阅读
译后记
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