主题：【原创】电影《后天》的剧情靠谱吗？（上） -- 大黄

说到“人与自然”，现在最时髦的题目是温室气体排放造成的全球气候变暖，这当然是个科学问题，但它又比科学问题复杂，至少还是一个政治问题，那么讨论这个问题的话算计可就多了，先不搞这个。幸好温室气体效应的显著化是在1960年以后，或者放宽一些，工业革命以后，那么我们就只讨论1800年以前的事情。这个时期内，可以认为人类活动过于微弱，以至于难以对全球气候产生显著的影响，所以作用是单向的，即人对自然变化的被动接受。

那么这个事情研究哪儿合适呢？没有比中国再合适的了，这是中国文明的早、长无可匹敌的优势。那么关于这个事情，老子在3000年前就做了一个精辟的总结，“天地不仁，以万物为刍狗”。天地没那么多仁，这个事情反复得被后世的史书记载所证实，中国人都是很熟悉的。但史书毕竟是人写的，从科学的角度讲证据“不够硬”，所以做这块的大家都还是按西方的科学路数来做，以中国的资料做补充或提供灵感，这比竺可桢的“物候学”就前进一步了。

源自西方的科学在这个问题上的优势，首先体现在物证开拓和分析手段和技术这块。在西方挖东西能做出好的结果，在中国照样挖，一样出结果。当然挖出来的不同证据样品，能分析出的结果价值会各不相同，我这儿举三个例子，标准仍然还是高标准，以上了Science/Nature的工作为限。

第一个例子是05年的Science，样品是在贵州的董哥洞弄出的两根石笋[12]，第二个例子是07年的Nature，样品是雷州半岛的火山口湖湖底取的[13]，第三个例子是08年的Science，样品是在甘肃的万象洞取的[14]。

怎么评价这些样品的好坏呢？首先是精度要好，比如甘肃那块石笋精度可以达到2.5年内，其次是代表性要好，即取得样品的地点要能很好得表征该地区甚至整个东亚季风带的特点。在这些方面，今年的这篇Science就非常完美，在配发的编者按里援引这行里一位老资格的话说，“这是长久以来看到的最酷的一篇论文”。建议感兴趣的可以看一看。

这几篇文章都说明了哪些问题呢？大概有这么几点。第一，人类社会受气候变化（对东亚来讲主要是季风的变化）的影响非常大，三篇文章都证实了气候变化和文明衰落之间的关系。比如05年那篇文章，样品覆盖的时间跨度比较长，说明了中国旧石器文化的崩溃跟气候变化的关系，08年这篇文章覆盖了秦汉以后，说明了多个朝代，比如唐、明衰落的气候变化背景（这个就包括明末小冰期的影响这段公案），以及北宋富庶的原因。

第二，说明了气候变化的全球性特征。比如07年的那篇文章，就论证了唐和玛雅文明的衰落的共同原因（玛雅比唐更惨，经过这一下元气大伤）。

第三，指出了前工业化时期气候变化的肇因。05年和08年的文章，都把矛头指向了太阳，指出了太阳活动的变化与地球上气候变化的关系。今年文章配发的编者按的题目，就是“CLIMATE CHANGE: Chinese Cave Speaks of a Fickle Sun Bringing Down Ancient Dynasties”[15]，连气候变化这个中间过程都省了。

当然，涉及到人的事情，因素是很多的。比如07年的那篇文章就生出了很多批评，说唐的衰败不是那么简单的，还在Nature上往返交锋了几次，今年的这篇文章，编者也援引了质疑者的观点。我觉得这样挺好，和谐。要是说太阳眨眨眼王朝就完蛋了，那我们研究制度啦、文化啦的同学们岂不是要失业了？这样不好。这个问题尼伯龙根·蜗藤的文章《气候是导致唐朝覆没的主要原因吗？》写得非常详尽（这个题目太火，写撞车了，哈哈）,严重推荐！

那么整体上怎么评估现在的气候变化研究呢？应该说，找物证、分析年代、跟各种因素做相关分析这些是科学上很成熟的办法，现在搞的这些研究只是题目新，手段倒不怎么新。那么，是不是这帮科学家们想找些活干，发明出这些题目，发发文章，申请申请项目呢？我觉得不能简单得这么看（吃饭的动机总是有的，这个没必要否认）。全球气候变化，从“新仙女木回冷”到人类文明时期的各个阶段的历史，都说明了这个题目的重要性。最直接的，人们希望科学家们能回答“未来会怎么样”这个问题，以便未雨绸缪，早做准备。

但这个问题是很难回答的，首先需要很多钱（哈哈）。但光有钱也没用，这个问题本身的难度比钱的问题大多了。我们就简单分析一下如果要解决预测未来这个问题需要哪些步骤，哪些条件。

要预测未来，首先必须要准确得理解历史。做好这件事情需要这么几个工种：第一类工作，是搜集历史证据。所以现在打头的，主要是各种“泥腿子”，也就是地质学家，这很重要，但只是漫漫长征的第一步，不要以为他们就是全部，后面一大帮子人都在等着接下一棒呢。

第二类工作，是做各种定性的解释的，这里面就包括各种故事（科学上叫假说），我们已经看到，这个过程和第一类工作是互相激发的。也就是说，去找什么样品，方向是什么，要说明什么问题，这跟基于什么假说是高度相关的[7]，这个容易理解，所以这两类工作经常是同一拨人干的。通过这种不断得互动，各种证据就越来越多，拼图就越来越完整，图景就越来越清晰，解释就越来越合理。这是一个过程，急了不行。

做前两类工作的，颇有18、19世纪“博物学家”的影子，是绝对必要的，但如果要达到能做预测的水平，肯定是不够。这就需要有第三类工作，也就是做定量分析（恩格斯说话，“数学在一门科学中应用的程度， 标志着这门科学成熟的程度”），这里面就包括做计算的，以及做理论的。计算的问题比较容易理解，因为前面说了，气候变化经常是全球性的事件，这就决定了计算的规模非常大，一般的计算机搞不定。那么现有的各种超级计算机很多都是用于地球模拟用途，就比较容易理解了。做理论的呢？这个就更难了。因为这里面涉及到的基本物理规律，比如描述大气、海洋这些流体的Navier-Stokes方程，本身的求解在理论上就还没有解决，所以现在只能做各种近似，而近似还要“凑出”各种强烈的非线性结果（比如气候突变），这个东西怎么弄，我觉得实在是头大，哈哈。

有了所有这些人和工作，历史资料能解释了，能找到比较好的理论模型做数值模拟了，这个时候预测的工作才可以说摸到门边了。光是这个就要等到啥时候捏……

12.http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/308/5723/854

13.http://www.nature.com/nature/journal/v445/n7123/abs/nature05431.html

14.http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/322/5903/940

15.http://www.sciencemag.org/cgi/content/summary/sci;322/5903/837a

以上引用的Science/Nature等论文的原文可以从此处下载： http://dahuang.dhxy.info/ClimateChange/