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【科学与历史】气候是导致唐朝覆没的主要原因吗？

文：尼伯龙根·蜗藤

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11月7日出版的《科学》中有一篇文章特别能吸引中国人的视线。这篇论文是中美合作的产物，中方主要是兰州大学张平中教授，美方是明尼苏达大学的约翰逊（Kathleen Johnson）。这两位教授通过研究指出，在中国唐末、元末和明末时期，夏季季风都达到历史的低点。而夏季季风导致天气不寻常地长时间干燥少雨，而这个是引发社会动乱并最终导致这些朝代覆没的重要原因。

图：气候决定兴衰？

利用现代科技研究古气象是近年来的一个潮流，但是研究的准确性却不容易保证，关键在于找到合适的研究对象的样品。在这篇论文的研究中，研究人员在中国甘肃省陇南武都区的一个岩洞（万象洞）中找到一块长约1.2米的石笋。这块石笋有着不寻常的特点：它从公元197年（汉末）就开始生长，而且生长得特别快，也就是说，单位时间内石笋长得较长，这意味著研究人员能够更加容易地钻取不同年份的部位进行化验（科学术语叫分辨率高）。另外它有高含量的铀和低含量的钍，这些都有助于准确的利用铀/钍的元素裂变来进行时间定位，准确性可以达到1-5年。

万象洞位于中国的季风区，正是一个监测季风的好地点。夏季季风和降雨的关系极大，季风强则降雨多，季风弱则降雨少。此石笋在洞口内约1公里的地方，位置适中。那么石笋又怎么能够记录下降水的情况呢？

这就要利用氧元素的同位素。在自然界中，氧有3种同位素：氧16最多，占99.76%；氧18很少只占0.2%；而氧17更少。氧18和氧16结构一样，化学反应活性也一样，唯一不同的地方就是氧18比氧16重了八分之一。这个八分之一的差别使得氧18的水分子比氧16的水分子较为难以挥发，以致在大气中的水蒸汽中氧18的含量比在水中氧18的含量略小。尽管这个差别只有1%左右，但是现代的精密仪器已经足够监测出来了。

降雨时的水来自空气中的水蒸汽，由于在水蒸汽中的氧18含量比较低，所以降雨的水含氧18的含量也比较低。如果某个时间降雨量大的话，那么在地表的水含氧18的量也比较低。

石笋的生长过程中，不断与地表水滴发生作用，生成碳酸钙沉淀。所以如果石笋生长时的降水量越多，石笋中碳酸钙内氧18的比例就越低，因此石笋就成了降水量的记录仪。作者把近50年来的降水记录和石笋相应处的氧18含量进行比较，结果基本吻合，证明了这个方法基本可靠。

研究指出，在中国汉末以来，一共出现过3个主要的弱季风期，分别是850-940年，1340-1360年和1580-1640年。刚好对应于唐代末年、元代末年和明代末年。而这三个时期，都有大规模的起义，而这些起义最终都导致了王朝的覆没。相反，在北宋初年，有强季风期，降雨增多，风调雨顺，而这段时间也正是从五代十国的混乱到宋朝重建秩序的时候。

图：长年的干旱和帝国兴衰的关联。唐末、元末和明末都是干旱期。

其实类似的理论在2007年已经有人提出了。在2007年1月份，发表在《自然》杂志上的一篇论文中，德国科学家豪格（Gerald Haug）和中国科学院院士刘嘉麒在广东湛江的湖光岩玛珥湖找到了一块石头。他们用了另外一种方法（钛含量的变化和钛磁性的变化）来判断历史上冬季季风的强度。根据他们的测定，在唐末，出现过冬季季风变强。而根据他们的推理，如果冬季季风强的话，平均气温就会下降，就很可能出现寒冬气候；与此同时，夏季季风就变弱，这样降水量就下降，这就带来干旱。他们同样也推测，当年唐代的覆没，气候是一个非常重要的因素。

类似的理论在外国历史的研究中也出现，最广为人知的是关于玛雅文化的覆没。众多历史学家和古气候学家都认为气候因素是神秘的玛雅文化灭绝的原因之一。有趣的是，玛雅文化的覆没正好和唐代的覆没同步。

这篇2007年1月发表的论文当时在中国掀起了热烈的讨论。中国国家气候中心首席专家的张德二教授是最主要的反对者。张德二主编的《中国三千年气象记录总集》，被认为是中国古气候学的扛鼎之作。和豪格和刘嘉麒等人不一样，她的研究方法是史料研究。她和同事研究了8千多本史料，找到了20万条有关气候的史料，并对于之逐一勘校订正。历时20年，终于完成了880万字的4卷本巨著。

基于她对中国古代气候的研究，她认为这个结论不可靠，并在2007年11月在《自然》上发表了一篇反驳的文章，以简短通讯的形式刊登，对豪格的结果进行质疑。同期的简短通讯中，还有豪格对质疑的反驳。

这件事在《中国青年报》2008年5月7日专门有一篇综合报道（http://scitech.people.com.cn/GB/7207378.html）。不过这篇文章中，没有报道豪格如何对这篇文章进行反驳，所以从中国媒体的报道中就会得到张德二大捷的印象，但是事情远远不是这么简单。

张德二的质疑主要集中在两点。首先，她根据自己《记录总集》中的历史记录指出，在豪格文中指出的寒冷时期（850-880年）在历史上仅仅出现一次寒冬，而豪格文中的非寒冷时期（810-840年），却有7次寒冬。其次，豪格文中指寒冷天气经常伴随着干旱，但是历史记录并不支持这一点。根据这两点，张德二指出，这个说明豪格的方法并不准确，冬季季风并不一定带来严寒天气，而且冬季季风强和夏季季风弱并没有相关性。由此，豪格文章的断论基本不成立。

图：张德二的反驳。干旱和寒冷天气无关。

如果张德二的论据无误的话，这个反驳自然是很有力的。但是豪格的反驳文章也很有力，因为他引用了另一位中国教授葛全胜的数据。葛全胜是中科院地理科学与资源研究所的博导，他曾经做过中国过去2000年气温变化的模型。根据他的模型得出的结果，干湿年份正好和豪格的结果吻合，但和张德二的非常不吻合。比如在唐末黄巢起义之际，葛全胜的数据显示当时是旱年，但是张德二记录却是湿年。豪格反过来再次质疑到底张德二的统计结果是否正确。张德二对这个反驳的态度不得而知。

图：豪格的再反驳，张德二的干湿年数据不可靠。

很明显，张德二和豪格的不同之处首先在于对证据的不同态度。张德二相信人手记录的史料，而豪格等人更加相信现代科技。科技当然有其适用范围，不可能完全准确。在唐代，当时并没有准确的计量气温和降雨量的方法，因此史料到底有多准确也值得怀疑。黄巢起义前后适逢大旱，但是在张德二给出的数据中，这些年都属于 “湿年”。《记录总集》一套4本，在网上找不到文本；张德二的干湿年数据来自一本1977年编写的中文论文集，在网上也找不到文本，所以我也不清楚这个数据为什么和历史有差异。

支持张德二一方的人对于豪格文章的另一个批评就是豪格只采用的广东南端一个点的数据，不足以反映出中国的由于幅员广阔而带来的多样性，更不足以解释北方的问题，而历史上北方的气候变化比南方更加能影响全国的形势。这点确实有道理。但是仅就张德二在反驳文章举出的证据看来，她的论据也有这种无法反映地区差异的不足。

在《人民政协报》的报道中（http://news.xinhuanet.com/politics/2007-11/23/content_7132166.htm），张德二说：“作为全国政协委员、作为科技工作者，我很荣幸能参与这场争论，并将中国科学界的观点传向世界。”这个说法值得商榷。首先，中国科学界并不是也不应该只有一个观点，其次张德二教授个人的观点也不能代表“中国科学界的观点”。

支持豪格观点的并非没有中国科学家，比如在豪格的文章里，刘嘉麒也是署名作者，他的观点难道不是中国科学家的一个观点吗？再比如西南师范大学历史地理教授蓝勇通过对史料的研究也认为唐朝走向衰亡和气候变化有关，他显然也和张德二持不同观点。

张平中和约翰逊的论文在约两年后出现，同样在顶级的杂志，而且规格比豪格的更高，（张平中的论文是正式文章，而且有专文作出背景介绍。而豪格的文章只是以通讯形式刊登）。张平中的结论支持豪格的意见，而异于张德二的观点。这样一来，张平忠和约翰逊的研究论文的发表无疑大大加强了豪格这方的力度。

除此之外，这篇论文还有更多有利于豪格一派观点的地方：首先，张平中用的方法和豪格的方法不同，属于独立的证据，这样大大增强了说服力。其次，张平中直接分析了夏季季风的影响，而不是象豪格一样通过冬季季风去推测夏季季风，这比豪格的证据更加直接和有力。第三，张平中的样本是在中国西北，比起广东的数据更能直接和中国历史中心舞台挂钩，两者互相印证，也初步回答了地区多样性的问题。第四，张平中有对气候的实际观测数据和通过科学计算结果的对比，这大大增加了结果的可信度。最后，张平中不但指出唐末的衰落和气候有关，而且还指出元和明的衰落和气候有关，这个结论比豪格的更加有普遍性。

张德二的态度在《科学》的报道中有提及。她认为无论是气候还是文化都非常复杂，不能用一个简单因果关系来分析。她认为，气候可能有一定作用，但是远远并非一个关键的因素（far from playing a key role）。

张德二的第一个观点我是赞成的，不过我也理解科学家往往希望用更加简洁的方法去描述复杂事物的天性，况且，无论是豪格还是张平中的文章，都承认历史的复杂性，而且都没有把气候变化说成是导致这些皇朝覆没的最主要原因。至于第二个观点，我觉得就是纯粹是如何定义一个“关键因素”和“远远”的问题。多远才是“ 远远”，多重要才能算是“关键”，这恐怕打上10年的嘴仗也是打不完的。在我看来，作为科学家，实在没有必要纠缠于这种字眼之争，因为科学研究的方法和目的本来就与历史研究的方法和目的大相径庭，前者的研究结果充其量只能为后者提供实证。因此科学家所专注的应该是实证的真伪（就这件事而言，也就是唐末年间的气候到底是干还是湿），至于历史问题的推论和论断（也就是气候是否给当时的社会和统治带来影响、怎样的影响、影响有多大、结果怎样），恐怕不是单凭科学就能回答的问题，还是留给历史学家们去做吧。

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