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全球暖化中的物理和非物理


作者:方励之


全球是否正在暖化?人类活动产生的二氧化碳是否造成了全球暖化?这本来是地球生物圈(biosphere)中的物理问题。近来,媒体,左派的,右派的,政治家,台上的,在野的,NGO们,报告文学家,骇客高手, ……都成了这两个问题的权威。权威多一点也不赖。但两个问题已异化出许多非物理成分。为了责任分明,最好还是把物理问题和非物理问题分开。


反对对物理问题民主公投

美国物理学会对与物理学有关的社会公众问题,常常要发表自己的政策声明,表明立场。2007年11月,美国物理学会发表“气候变迁” 政策声明(http://aps.org/policy/statements/07_1.cfm)。其中关键的一句话是“证据是无可辩驳的(incontrovertible),全球正在变暖”。2009年初,有学会会员对此提出异议,指出“无可辩驳”一说并非“无可辩驳”(http://www.aps.org/units/fps/newsletters/200807/monckton.cfm)。


图1,各派得到的全球平均温度变化,1990到2020年。


不同派别之间的分歧大体可从图1看到。绿党的主要依据的是绿线(A),它曾预言,如果从1990年起就实行碳减排计划,全球平均温度将会在2005年左右达到稳定,得到控制。否则温度将按黑线或蓝线上升。联合国支持的气候组织IPCC(intergovemmental panel on climate change)的立场是黄线(D),可称黄党。按D线,如不实行碳减排,到2020年全球平均温度将比1988年上升1.5摄氏度。

反对者依据的是红线F或粉线H,故可称粉红党。他们的论据是,虽然从1990年迄今,各国并没有实质性的碳减排,但记录到的温度并没有按黑线,蓝线或黄线上升。所以,二氧化碳是全球暖化为罪魁祸首之说,不成立。

鉴于这些争论,美国物理学会主席任命了一个特别委员会,起草新的“气候变迁”政策声明。新版本的政策声明草案于2009年10月在学会内部公布(不对外),征求意见。新版本的调子略微向反对派倾斜。关键句是,“现有的气候模型,看起来还没有足够可靠地说明自然的和人为的因素对过往气候变迁的贡献”。不能说明过往,当然也不能用于计划将来。

物理学会收到不少e-mail,评论新的“气候变迁”政策声明。有的赞成。有更多反对,大体2∶1。并不清楚这些e-mail 是否都来自会员。新版声明一时不被采纳。是否采纳新版,等最后决定。问题是如何得到最后决定?是经全体5万多名学会会员的公投(membership-wide referendum),抑或由学科同行委员会决定?有人担心:全员公投有可能得到非科学的结果。学会理事会理事J. Brasseur公开说:“I’m totally against the idea of a democratic poll of the membership。”

科学与民主就要对决了。

如果不公投,又如何决定这件有争议的学术问题。无章可循。美国物理学会的规章委员会(Bylaws committee)正在发愁此事。

我也不赞成公投。宁可没有政策声明,也没有必要由公投决定。

宇宙学中有过相似公案。关于宇宙膨胀速度,从1960-1990年代一直有两派,争论三十年。加州理工学院代表的一派,宇宙膨胀速度是50(标准单位),而德克萨斯大学一派是100。有人说,如果把同样的原始数据给两个学派,加州理工一定得到50,而德克萨斯一定得到100。

如果美国天文学会为此举行公投的话,赞成50与赞成100之比,也大体是2∶1。幸亏美国天文学会没有举行宇宙膨胀速度公投。物理问题如果能靠公投解决,那倒容易了。直到1990年,哈勃空间望远镜上天,有了更好的数据,才得到统一的结果∶宇宙膨胀速度是75。

可见,50 和100二者都不对,但也不全错。这很正常,从原始数据到结论,中间有一系列的数据处理,各种误差估计,甄别每个数据的可靠性,其中人为因素是不可免的。所以,如果原始数据不精,结果完全可能不相同。对这种问题,靠民主公投,就邪门了。

宇宙膨胀速度一个数,争论了三十多年。“全球是否暖化”到现在只争论了22年,还没有“无可辩驳”的结论,很正常。

“气候门”可信吗?

根据骇客在英国一个气候研究研究机构偷得的e-mail,媒体指控气候研究者“销毁和隐藏了不利数据”。声称是“气候门”丑闻。涉案者遍及全球许多地球暖化研究者。

就媒体发表的材料,还不足以令我相信 “气候门”。

我参加过一项学术行为不端的听证委员会,问题也是操弄(manipulation)数据。委员会共9个人(均为亚利桑那大学教授),历时三个月,花费100多小时审查每个数据的取舍。才最终认定,确有数据操弄,判定为“学术不端”,该涉案教授立即被解职(“Science” 杂志报道过此案,因这涉案者曾小有名声)。

比较起来,热炒“气候门”的媒体,从骇客偷到的e-mail,就能立判有全球的,大规模的“数据销毁和隐藏”,真高效。然而,迄今,媒体还没有报道一例,涉案者如何“销毁和隐藏”有效数据。也没有说清,有效数据的判据是什麽。

个别的人,可能会有数据操弄。全球性的,大规模的,系统的不当操弄,需要媒体举证。绿党黄党和粉红党之间一直相互紧盯。他们之间争论,大多聚焦在气候摸型上。如果一方有大规模的数据操弄,对手应当不难会发现,因为是同行。用不到骇客的第三支手帮忙。我办公室的上一层楼,就是大气科学系,其中也有研究“全球暖化”的。骇客偷到的e-mail,不少就是从楼上发出去的。好像,楼上还没有任何一位研究者被指控为“学术不端”,也没有被调查。

世界最大的生物圈模拟就在Tucson,叫Biosphere 2(图2), 距我家40分钟车程。凡有朋友来,我大都会带他们进入模拟生物圈,体验一下全圈暖化。该圈内部占地3.14英亩。体积7百多万立方英尺。企图模拟地球的各种环境和气候,有农田,有沙漠,有高达30公尺的热带雨林,有海洋,海面上中有海浪(无海啸),还有鱼。首次投资三亿美元,是一位石油老板捐的。后由美国国家科学基金会等支持运转。

Biosphere 2的原本目的是研究人是否能在这准孤立的环境中长期(数年)生存。也包括二氧化碳问题。图中最远处的半个蛋状结构,是Biosphere 2的“肺”,处理温室中空气,包括二氧化碳。开始有许多大学介入研究。可惜,研究失败了。有关数据没有学术价值,应当“销毁和隐藏”。

现在,研究机构大都退出,只剩亚利桑那大学,负责管理。它已变为一个观光景点,用于科学普及。普及的主要项目之一就是“全球暖化”。Biosphere 2有会议室,但没有为“碳减排”讨价还价的国际政治会议。


图2:Biosphere 2,也是世界最大温室, 在Tucson。


反对用物理学煽情“世界末日”

2007年美国前副总统戈尔因对“气候变迁”的贡献,获诺贝尔和平奖。他在获奖演说中引用了一首诗,是美国诗人佛洛斯特(R. Frost)的“世界末日”名篇:

“有人说世界将毁于大火 …… 而且一定能”。

接着,戈尔先生在演说中大呼∶

“seven years from now”。

意思是,只剩七年(从now算起)了! 再不“碳减排”,北极冰盖就要融化殆尽,世界末日之火就要降临了。很恐怖。

“碳减排”对环境是有好处,也有必要,应当推行。它能提高空气质量,减少污染。但用“气候变迁” 煽动“世界末日”恐怖,应属非物理。

用物理“论据”宣扬“世界末日”恐惧,不新鲜。最早的一次也许是基于热力学第二定律的“热死论”——预言世界將终结于热寂(热平衡)。热死恐惧曾在19世纪末的欧洲流行,以致有人未等到热寂降临,就提前自杀了。

如果“碳减排”的确是避免now后七年的“世界末日”的关键,物理学已经提供了一个立即可行的解决方案,即启用非碳能源——核能。美国物理学会早在1993年就发表政策声明,推荐发展核能(http://aps.org/policy/statements/93_7.cfm)。声明说“一个平衡的能源政策要求能源部应有强力的计划保持对核能选择的开放。”未见学会内部有人对此立场质疑。

但是,欧美公众对“核末日”的恐惧,可能甚于“碳末日”。如果对开放核能源(即建造核电站)进行民主公投,百分之八十的概率会失败。戈尔先生很知民情,所以,闭口不言核能源是一个alternative,可以拯救他的“seven years from now”,尽管还有5万多会员的物理学会愿意背书。

“核末日”恐惧也是被非物理误导的。公众和媒体的舆论强力反对建造核电站,却似乎不害怕游弋于各大洋,停泊于各港口的数百艘核潜艇(只有日本港口不许核潜艇停靠)。好像核潜艇要比核电站安全。物理学会很无奈,只能呼吁“发展有效率的公众教育计划”。

公众教育是物理学者的责任和义务;“世界末日”恐惧则属于非物理的煽情。


摘自《华夏文摘》



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