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盖亚假说和洛夫洛克

2009-10-27
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盖亚假说作为一种新的地球系统观(Gaia Hypothesis: A New Systematic View of the Earth),阐述和讨论了盖亚假说的形成过程、盖亚假说的科学内涵及其争论、由盖亚假说所导致的新的地球系统观和盖亚假说给人们的启示.

什么是盖亚假说,盖亚假说的核心思想是什么?


盖亚假说(Gaia hypothesis)是由英国大气学家拉伍洛克(James Lovelock)在 20世纪60年代末提出的。“盖亚假设”的提出与洛夫洛克在NASA的工作有关。上世纪60年代,他在NASA参与火星生命探测任务。后来经过他和美国生物学家马古利斯( Lynn Margulis)共同推进,逐渐受到西方科学界的重视,并对人们的地球观产生着越来越大的影响。同时盖亚假说也成为西方环境保护运动和绿党行动的一个重要的理论基础。本文将对盖亚假说的提出和发展、盖亚假说的科学内涵及其争论、由盖亚假说所导致的新的地球系统观和盖亚假说给人们的启示等方面进行阐述和讨论。

洛夫洛克假设,地球是一个复杂精致的超级有机体“盖亚”,它的大气圈、岩石圈、低温层、水圈等各个组织都在积极互动,将地球的气候和生物、地理、化学条件维持在最佳状态。后来,洛夫洛克和他的支持者们将这一假设上升到理论的高度。他们认为这一假设已经在事实上被证明了。最初的“盖亚理论”很容易让读者误以为盖亚是一个积极的地球整体,它能够自我调节,维护平衡,为地球上的有机体提供适宜的生命条件。洛夫洛克在后期发表的作品中转换了情绪:现在的盖亚女神苍老、报复心强,似乎随时都会爆发她的愤怒,让人类舔尝自己贪婪的代价。

盖亚假说的核心思想是认为地球是一个生命有机体。James Lovelock说过:「地球是活著的!」, 而且地球本身就是一个巨大的有机体, 具有自我调节的能力, 为了这个有机体的健康, 假如她的内在出现了一些对她有害的因素,「盖亚」本身具有一种反制回馈的机能,能够将那些有害的因素去除掉。

盖亚假说的含义和发展


盖亚假说至少包含5个层次的含义:
一是认为地球上的各种生物有效地调节着大气的温度和化学构成;
二是地球上的各种生物体影响生物环境,而环境又反过来影响达尔文的生物进化过程,两者共同进化;
三是各种生物与自然界之间主要由负反馈环连接,从而保持地球生态的稳定状态;
四是认为大气能保持在稳定状态不仅取决于生物圈,而且在一定意义上为了生物圈;
五是认为各种生物调节其物质环境,以便创造各类生物优化的生存条件。
前两层被称为弱盖亚学说,后三层为强盖亚学说。

现在,随着盖亚假说的有些预测已经得到证实,对于前两层含义一般没有争论;而对于后三层含义就有很大的争论。主要集中在三个方面:1. 如果把盖亚作为一个负反馈调节系统,如何理解该系统的目标;2. 如何理解盖亚的自动平衡态,在地球的大气,环境等不断发生巨大变化时,它是如何保持自动平衡的;3. 盖亚作为一个整体系统,一直通过计算机模型和模拟实验来研究,而科学理论是需要实际研究的。

盖亚假说——一种新的地球系统观


北大科学史与科学哲学 - 科学哲学 - 自然哲学 : 盖亚假说——一种新的地球系统观
文章来源: 自然辩证法通讯200101

【作者简介】肖广岭,清华大学人文社会科学院,北京 100084
肖广岭(1956— )男,清华大学人文社会科学院副教授。
【内容提要】本文阐述和讨论了盖亚假说的形成过程、盖亚假说的科学内涵及其争论、由盖亚假说所导致的新的地球系统观和盖亚假说给人们的启示。
【关键词】盖亚假说/地球系统观
【正文】〔中图分类号〕N031 〔文献标识码〕A 〔文章编号〕1000-0763(2001)01-0087-05
盖亚假说(Gaia hypothesis)是由英国大气学家拉伍洛克(James E.lovelock)在 20世纪60年代末提出的。后来经过他和美国生物学家马古利斯( Lynn margulis)共同推进,逐渐受到西方科学界的重视,并对人们的地球观产生着越来越大的影响。同时盖亚假说也成为西方环境保护运动和绿党行动的一个重要的理论基础。本文将对盖亚假说的提出和发展、盖亚假说的科学内涵及其争论、由盖亚假说所导致的新的地球系统观和盖亚假说给人们的启示等方面进行阐述和讨论。
    

一、盖亚假说的提出和发展


60年代初,正在美国国家喷气动力实验室工作的拉伍洛克接受了美国国家航空航天局(NASA)关于火星上是否存在生命的研究课题。他提出了一种直接分析火星上的大气构成,而不用把航天器降落到火星表面来定点寻找生命是否存在的想法。他认为如果一个行星存在生命,必定要求其大气既作为生命有机体的一种原料资源,又作为生命有机体的一种废物排放之地。行星大气对生命有机体的这两种用途将改变大气构成,使其远离化学平衡态。如果观测到的一个行星的大气构成远离化学平衡态,则可能存在生命。带着这种想法,他开始考察当时已知其大气构成的火星和金星,发现这两颗行星的大气构成都接近化学平衡态。大气的主要成分是一般不进行化学反应的二氧化碳。因此,两者都不应该存在生命。为了肯定这一预言,他开始考虑有生命存在的地球大气的构成,发现其远离化学平衡态,如大气中高达21%的活性气体氧气和1.7ppm(百万分率)沼气能共存(由于在阳光下沼气和氧气会起化学反应,形成二氧化碳和水,要维持沼气1.7ppm的比率,每年需要5 亿吨沼气由能产生沼气的生物体排出),而二氧化碳只有万分之几。

正是在这个时候,即1965年秋的一天,盖亚想法出现在他的脑海里,即地球大气的这种独特的和不稳定的气体混合比率为什么在相当长的时间内能维持不变呢?是否地球上的生物不仅生成了大气,而且调节大气,使其保持一种稳定的气体构成,从而有利于生物体的存在呢?

当时他对这种控制系统的性质还没有任何想法,只是认为地球表面的有机体必定是这个系统的一部分,并且气体的构成可能是被调节的因素之一。后来,他从天体物理学家那里得知,恒星随着年龄的成熟,发热能力会增大;自从36亿年前地球上有生命以来,太阳的发热能力已经增强了25%。然而地球却保持了有利于生命存在的温度。在如此长的时间内,地球的气候是否会被有效地调节呢?此时,一种涉及整个行星和行星上生命的控制系统概念在他的大脑里牢固地建立起来。

但这时他没能继续推进他的这种观点,而是推进他的更小的目标,说服喷气动力实验室研究生命科学的同事们接受大气分析是探测其它行星上是否存在生命的有效方法。他当时并没有意识到,如果他们接受他的观点就意味着承认火星上几乎不可能存在生命。这可能导致取消去火星上直接探测生命是否存在的海盗号飞船计划。

尽管这样,NASA对他的这种危险的观点还是很宽容的,并允许他在这方面继续工作。他的一个天文学同事赛甘(Carl Sagan)是ICARUS(航程无限的洲际宇宙火箭)杂志的主编,虽然不同意他的通过大气分析来探测行星上是否存在生命的观点,但同意在其杂志上发表他的有关论文。而他把地球作为一个自调节系统的文章是在1968年美国航空学会会议上首次发表的。但把地球作为一个超级有机体并用盖亚(Gaia)来命名则是1972年的事。他接受了在英国家乡的邻居、小说家勾尔丁(wil-liam Golding)的建议,用盖亚这个古希腊地球女神的名字来命名。随后他与杰出的生物学家马古利斯合作来发展他的盖亚假说。

但拉伍洛克和马古利斯关于盖亚假说研究论文的发表遇到了阻力。《科学》和《自然》等重要科学刊物虽然对他们的论文很感兴趣,但不能通过同行评审。在这些评审者看来他们的观点是危险的。尽管他们的论文没能在这些重要的刊物上发表。但拉伍洛克常常被邀请参加各种学术会议,并以会议文集的形式发表他们有关盖亚假说的研究论文。1989年美国地球物理联合会选择盖亚作为学术会议的主题,几百名科学家和学者参加了会议,并于1993年出版了《科学家论盖亚》(Scientistson Gaia)大型文集。从此尽管科学界对盖亚假说有不同的观点,但以此为主题进行研究的科学家越来越多,特别是近年来NASA在全球生态学、生物圈学和地球系统科学的名义下支持此类研究,使得其影响也越来越大。一些科学哲学家、环境保护主义者和政治家等也从各自的角度关注和讨论盖亚假说,有关的论文和书籍也越来越多。
    

二、盖亚假说的科学内涵及其争论


现代科学把地球作为一个超级有机体的思想并不是拉伍洛克最先提出的。早在1785年被称为地质学之父的哈顿(James Hutton)就指出:“我认为地球是一个超级有机体并且应该用生理学的方式对它进行恰当的研究”〔1〕。 他利用血液循环和氧与生命之间的联系等生理学的发现来看待地球的水循环和营养元素的运动。然而,到了19世纪哈顿的这种把地球作为一个整体来进行研究的观点被抛弃了。地球科学和生命科学分离了。地质学家认为,地球环境的变化只不过由化学的和物理的过程所决定;而生物学家则认为不管地球环境如何变化,对有机体来说,只是个适应的问题。甚至达尔文也没有认识到,我们呼吸的空气、海洋和岩石或者是生命有机体的直接产物,或者被生命有机体大大地改变了。

直到1945年,被称为现代生物地球化学之父的俄国科学家沃纳德斯基(Vladimir Vernadsky)才认识到生命和物质环境是相互作用的,大气中的氧气和沼气是生物的产物,并建立了一种生命和物质环境两者共同进化的理论。但这种共同进化论很象精神上的朋友关系,生物学家和地质学家保持朋友关系,但不是密不可分的关系。这种共同进化论不包括由地球上的生物和其物质环境所构成的系统主动地调节地球的化学构成和气候;更重要的是,它没有把地球看作一个活着的有机体,更没有把它看作一个生理的系统。

盖亚假说把共同进化论向前推进了一大步。它认为地球上的生命和其物质环境,包括大气、海洋和地表岩石是紧密联系在一起的系统进化。它把地球看作一个生理的系统,拉伍洛克甚至直接把盖亚假说称为地球生理学。正象生理学用整体性的观点看待植物、动物和微生物等生命有机体一样、地球生理学是把地球作为一个活的系统的整体性科学。拉伍洛克认为这种地球生理学是一种硬的和严格的科学。它主要研究诸如大气和温度调节系统的性质。它也是行星医学(Planetary medicine)这个实际经验领域的基础。它不能打破现代科学思想和实验的诚实传统。它是哈顿和沃纳德斯基有关思想和理论的继承和发展。

作为一个科学假说,盖亚假说不仅是要描述世界的真实图景,更重要的是它能刺激人们有效地提出问题和预测,随后的研究或者证实其预测,或者拓宽有意义的研究领域。这样,盖亚假说就有效地推动了研究的进展。盖亚假说的预测有些已经得到证实,有些还在研究之中有待证实。例如,1968年根据盖亚假说预测火星上没有生命,1977年海盗号飞船予以证实;1971年预测有机体产生的化合物能把一些基本元素从海洋转移到大陆表面上来,1973年二甲基硫和甲基碘被发现;1981年预测通过生物地增强岩石的风化,二氧化碳可以控制调节气候,1989年发现微生物大大加速了岩石的风化;1987年预测气候调节通过云密度的控制与海藻硫气体的释放相联,1990年发现海洋云层的覆盖与海藻的分布在地理上是相配的,此预测还需要进一步的证实;1973年预测在过去的2 亿年里大气里的氧气保持在21±5%的水平,这一预测在证实中;1988 年预测,太古代的大气化学由沼气主导着,此预测在证实中;等等。总之,盖亚假说在预测和证实的意义上完全遵循现代科学产生以来的传统,并大大拓展了研究的视野。

盖亚假说也引起了科学界的激烈争论。第一类争论是由对概念的理解不同引起的。盖亚假说的核心思想是认为地球是一个生命有机体。但对生命是什么,不同的学科有不同的定义。物理学家把生命定义为一个系统通过吸收外界自由能和排除低能废物,而使内熵减少的一种特殊状态。新达尔文主义生物学家把生命定义为一个有机体能够繁殖后代并通过在其后代中的自然选择来修正繁殖错误。生物化学家把生命定义为一个有机体在遗传信息的指导下,利用阳光或食品等自由能而生长。而盖亚假说或地球生理学家把生命定义为一个有边界的系统、通过与外界交换物质和能量,在外界条件变化的情况下,能保持内部条件的稳定性。

盖亚假说对生命的定义在物理学家和生物化学家各自对生命定义的范围内,因此,他们从概念上往往不反对盖亚假说。而新达尔文主义生物学家则反对和嘲笑盖亚假说。他们说,地球不能繁殖,不能在与其它行星的竞争中进化,怎么能说地球是生命有机体呢。而拉伍洛克争辩说,新达尔文主义生物学家对生命的定义太狭窄。他指出生命大体有繁殖、新陈代谢、进化、热稳态、化学稳态和自我康复(医治)等特性,但不是所有的生命形式都完全具有这些特性。正象微生物和树木没有热稳态特性,人们仍把它们作为生命有机体一样,地球没有繁殖特性,同样也可以作为生命有机体。

1985年拉伍洛克接受美国物理学家罗瑟斯坦(Jerome Rothstein)的建议,把盖亚形象地比作美国西海岸的红杉树。一颗红杉树97%以上的部分是死的,只有树皮下和木质外围之间的形成层和树叶、花和籽是活的。同样,地球绝大部分是死的,只有散布着各种生命有机体的地表的“形成层”才是活的。另外,树皮和大气也分别起着相似的作用。
第二类争论是由对盖亚假说所包含的不同层次的含义的理解不同引起的。盖亚假说至少包含5 个层次的含义:一是认为地球上的各种生物有效地调节着大气的温度和化学构成;二是地球上的各种生物体影响生物环境,而环境又反过来影响达尔文的生物进化过程,两者共同进化;三是各种生物与自然界之间主要由负反馈环连接,从而保持地球生态的稳定状态;四是认为大气能保持在稳定状态不仅取决于生物圈,而且在一定意义上为了生物圈;五是认为各种生物调节其物质环境,以便创造各类生物优化的生存条件。对于前两层含义(常常被称为弱盖亚假说)一般没有争论;而对于后三层含义(常常被称为强盖亚假说)就有很大的争论。其争论表现在如下几个方面:

第一,如果把盖亚作为一个负反馈调节系统,那么怎样理解该系统的目标,是某种意义的设计呢,还是系统本身的自发状态呢?拉伍洛克认为这个系统本身有一种稳定状态。但盖亚假说的批评者认为,盖亚假说没有独立的目标定义,即大气服务于不管大气如何行为的目标。

第二,如何理解盖亚的自动平衡态。盖亚假说的批评者指出,地球产生以来,大气中的氧气、二氧化碳和沼气的含量已经发生了很大的变化,它怎么能保持自动平衡呢?而拉伍洛克则解释说,盖亚作为一个活的系统,其稳定态不是永远不变的,而是一种动态的稳定。在外界条件变化很大的情况下,这个系统通过自动调节,只产生微小的变化,从而保持有利于生命存在和进化的条件。

第三,如何理解模型的功能。尽管拉伍洛克及其合作者和支持者根据盖亚假说,能得到一些预测,并且有些预测已经得到了证实,但把盖亚作为一个整体系统来研究,只能建立计算机模型和进行模拟实验。拉伍洛克及其合作者为盖亚假说研制了名为雏菊世界(Daisy world )的模型并进行了大量的模拟实验,来研究和说明地球生态系统的结构、行为和运动机制。盖亚的批评者则认为模型只是研究的一个工具,不能代替对地球生态系统的实际研究。如果盖亚假说主要是通过模型研究而不是通过实际研究,那么就很难说它是“科学的”。
应该看到,盖亚假说作为一个具有科学革命意义的学说,在科学界引起激烈的争论是一种正常现象。正是这种争论已经并将继续推动其向前发展。
   

三、一种新的地球系统观


盖亚假说不仅具有上述科学意义,而且具有很大的精神意义。拉伍洛克用盖亚来为其学说命名本身就表明这个假说的精神价值。在古希腊神话中,盖亚是宇宙浑沌的女儿,是地球母亲,其他许多神都是她的后代。很显然,地球母亲的思想,作为一种世界观在古希腊时期就出现了。到了中世纪,地球母亲的世界观有时被象征性地或隐喻性地来理解,上帝通过她创造地球上的各种生命形式。随着现代自然科学的兴起,地球母亲的观念变为一种浪漫的和富有诗意的传统,而离开了自然科学。但作为现代地球科学、大气科学、生态学和微生物学等领域交叉最新成果的盖亚假说,又复活了地球母亲的观念,并赋予其现代意义,这是一种新的地球系统观。
盖亚假说认为,地球不仅容纳了千百万种生命有机体,而且它本身也是一个巨大的生命有机体。岩石、空气、海洋和所有的生命构成一个不可分离的系统。正是这个系统的整体功能使得地球成为生命存在之地,也就是说,生命要依靠整个地球的规模才能生存。地球上物种的进化与其物理和化学环境的进化紧密地联系在一起,构成单一的和不可分割的进化过程。

盖亚假说的提出与拉伍洛克“从上到下”的系统思维方式密切相关。作为要探讨其它行星上是否存在生命的大气学家、拉伍洛克没有采用“从下到上”的传统的还原论的思维方式,即没有采用从最小的生命形式开始,逐渐扩展到大的生命系统的方式,而是站在地球之外,把整个地球作为一个系统,并把地球系统与火星系统和金星系统相比较,从而提出盖亚假说的。拉伍洛克指出:“当我们从外层空间向地球运动的时候,首先我们看到的是包围着盖亚的大气外围;然后看到的是诸如森林生态系统的边界;然后,看到的灵活着的动物和植物的皮;进一步是细胞膜;最后是细胞核和DNA。 如果生命被定义为能够主动地维持低熵特性的自组织系统,那么,从每一个层次的边界之外来看,这些不同层次的系统都是活着的。”〔2〕正因为拉伍洛克把地球作为一个整体, 并采用“从上到下”的系统的思维方式,才能提出盖亚假说。这也表示盖亚假说是一种新的地球系统观。

盖亚假说作为一种新的地球系统观的意义在于,它能直接或间接地帮助回答当今人类所面临的生态问题和世界观问题。首先,全球生态环境恶化是人类当今面临的最严重的问题之一。盖亚假说启示人们,环境问题是涉及整个地球生态系统的问题,要解决这个问题不仅需要用系统的或整体的观点和方法来认识人类生产和生活方式对生态环境影响,而且需要人类共同行动。同时,盖亚假说也从道义上启示人们,包括人类在内的所有生物都是地球母亲的后代,人类既不是地球的主人,也不是地球的管理者,只是地球母亲的后代之一。因此,人类应该热爱和保护地球母亲,并与其他生物和睦相处。

第二,盖亚假说对于回答生命的目的问题给人们新的启示。生命的存在依赖于整个地球生态系统,它是一个能进行自我调节的负反馈系统,其目标就是体内平衡的状态,即各种生物及其环境和睦的平衡状态,从而使生命在全球范围内健康成长。人类只有与盖亚和睦相处,致力于她的健康,欣赏她的美丽和报答她的恩惠,才能发现生命的意义。
第三,盖亚假说对于回答所谓宇宙设计问题给人们新的启示。盖亚假说认为,地球本身有一定的次序和结构,从而形成一种体内自动平衡态。这只是事物进化的一种方式,而不需要有意的设计。同样,宇宙本身也有一定的次序和结构,而不必需要有意的设计。

四、盖亚假说的启示


盖亚假说的发展及其影响能给人们许多启示,下述三点特别值得注意:
第一,盖亚假说作为一个具有科学革命意义的假说提出后,在很长一段时间里为现存的科学建制不能接受,通过提出者百折不挠的努力,才逐渐被科学界接受。拉伍洛克自从60年代中期产生盖亚思想以来,30多年来孜孜不倦地为推进其假说而奔走、呼吁和开展研究,才使其假说在科学界影响越来越大。在其论文不能在《科学》和《自然》等重要科学刊物上发表的情况下,没有泄气,而是寻找其它途径宣传其假说。例如,利用各种学术会议,宣传盖亚假说。拉伍洛克知道,这些会议的组织者让他到会讲盖亚假说,主要是为了调节一下会议沉闷的气氛。但即使这样,他也去讲,这毕竟是传播盖亚假说的一种途径。

第二,盖亚假说作为一个跨学科性的新假说提出后,要得到发展,需要与相关专业的科学家合作。拉伍洛克提出盖亚假说后,找到生物学家马古利斯,并长期合作,共同推动盖亚假说的研究与发展。这种不同学科、志同道合的研究者长期合作,对盖亚假说的发展也是极为重要的。特别难能可贵的是他们的这种合作研究是在长达20多年的时间里得不到美国国家科学基金和其它基金资助的情况下进行的(当然,这一情况也说明,现存的以学科为基础的科学基金资助体系,不利于资助跨学科的研究)。

第三,盖亚假说作为一个具有重大科学意义的假说的提出和发展,必然引起人们观念的变革,从而在一定意义上指导人们的行动;但盖亚假说本身并不是判断人们的行为正确与否的最终的道德标准。盖亚假说本身体现了一种新的地球系统观,西方一些生态环境保护组织和绿党也纷纷把它作为环境保护运动或生态抵抗运动的理论基础或精神动力。这的确在一定意义上支持和促进了生态环境运动。但盖亚假说本身并不能解决人们应该如何对待生态环境的最终的道德判断问题。事实上,在一些生态环境保护主义者利用盖亚假说来说明其行动的合理性的同时,一些以盈利为目的的企业家也利用盖亚假说来为其浪费资源和污染环境的行为辩解。他们说,既然地球是一个具有自动调节能力的巨大系统,那么,多利用一些资源或多排放一些污染,地球会利用其自我调节能力,使其保持平衡态。

针对这种辩解,一些盖亚假说研究者,包括拉伍洛克本人也对地球生态系统的自我调节能力进行计算机模拟研究,但这种模拟研究很难得到公认的结果,更不要说地球生态系统自我调节的真实能力究竟有多大了。但即使得到真实调节能力的数据,也不能说服这些企业家。他们会说,如果污染超过地球系统的调节能力,这个系统又会达到一个新的平衡点,使这个系统恢复自我调节能力,等等。
由此可见,盖亚假说与其它重大的科学假说或理论一样,尽管能使人们对自然界有新的理解,也能为人们行为的合理性提供一定意义的支持,但其本身并不是人们行为的最终的道德标准。要解决人类所面临的生态环境问题,还必须考虑人文和社会等多方面的因素。
〔收稿日期〕1999年6月24日
【参考文献】
〔1〕 Stephen H. Schneider and Penelop J. Boston, edit. ,Scientists on Gaia, Cambridge, Massachusetts: The MIT Press,1993, Page 3.
〔2〕 James Lovelock, The Ages of Gaia: A Biography of Our Living Earth, New York: Bantan Books, 1990, Page 27.
〔3〕 James Lovelock, Healing Gaia, New York: Harmony books, 1991.
〔4〕 Howard a. Snyder, Earth Currents: The Struggle for the World's Soul. Nashville: Abingdon press, 1995.
〔5〕 Tyler volk, Gaia's body: toward a Physiology of Earth, New York: Copernics, Springer-Verlag New York, Inc.,1998.

詹姆斯·洛夫洛克与盖亚假说zt


地球的双胞胎planet twins
英国有个名叫詹姆斯·洛夫洛克的独立研究学者,他是个学化学出身,但却更爱奇思妙想的怪老头。1983年的时候,怪老头创造出一个奇幻的世界,解决了这个连神都搞不定的难题。

借助计算机,洛夫洛克模拟出一个地球的孪生兄弟,它也有着球形的身材,荒芜的出身,不过它有个更诗意的名字,叫做“雏菊世界”。

雏菊世界里埋藏着无数等待发芽的种子。可是由于播种的人不幸是个色盲,这些种子只能长出两种东西:一种是黑色雏菊,另一种是白色雏菊。黑色雏菊吸收热量的能力非常出色,给点阳光就想灿烂;白色雏菊则天生善于反射阳光,是一些冷冰冰不好伺候的家伙。

最初的时候,太阳光线还很微弱,星球表面温度很低,寸草不生,两类种子都在地下沉睡着。后来,光照逐渐增强,黑色雏菊敏锐地接收到了阳光,热了热身就率先萌发了出来,成为新世界的第一批拓荒者,在仍然稍显寒冷的雏菊星球上生长起来。它们从两极开始向低纬度蔓延,渐渐繁茂起来;同时,它们吸收的热量温暖了大地,使得星球温度缓缓上升。

这种升温让埋在地下的白色雏菊种子捡了个大便宜,它们开始在温暖的赤道附近萌发并扩展开来,很快便跟黑色雏菊不相上下。星球被黑色和白色的花朵包裹起来,地表温度渐渐稳定下来,两种雏菊也满意地达到了一个平衡的状态。
Daisyworld
爱吃醋的太阳看到这番和谐繁荣的景象,心里不免有些酸涩,于是呼哧呼哧地增大了辐射力度,把雏菊世界进一步晒热。由于白色雏菊反射太阳光的能力强,能够在炎热的环境中保持自身温度的凉爽,而黑色雏菊则因为耐受不了高温,逐渐衰败。白色的花儿迅速赶超了它们的竞争对手,在星球上大行其道起来。可怜兮兮的黑色雏菊则被逼回了两极,苟延残喘。此时的大地一片白茫茫,高傲地拒绝着阳光的亲吻。

然而,当白色雏菊以为自己即将大获全胜时,一件自作孽不可活的事情发生了。

原来,由于白色雏菊密密麻麻地覆盖着大地,星球表面无法接收到足够的热量,地表温度悄悄开始下降,一直降到了黑色雏菊能够重新生长的温度。而黑色雏菊的重新抬头,使雏菊世界陷入了新一轮的循环:黑色雏菊温暖着大地,白色雏菊退回赤道;但似乎黑色雏菊也高兴的太早了点,地表温度的上升没有让它们笑到最后,白色雏菊趁机重又登上历史舞台。就这样,星球温度起起落落,反反复复,但却始终处于一个适宜雏菊生长的范围。

也许这种竞争关系对雏菊来说再也平常不过,但最酷的事情就在于,这两种雏菊虽然对此毫不知情,但它们却竟然联手打造了一个全自动温控星球!

可是,事情并不算完。在这个年轻的星球周围,其实危机四伏。
给生活加点猛料

简单又高级的雏菊世界招致了外界的强烈不满。许多科学家质疑洛夫洛克的这个理论,说他模拟的这个世界过于单一,有站着说话不腰疼之嫌。俗话说一个和尚挑水吃,两个和尚抬水吃,三个和尚没水吃,雏菊世界里就两种小破花,再加点东西肯定会完蛋。

那就放马过来吧!洛夫洛克回击道,呃……不过我这儿暂时没有那么多马,先放点别的怎么样?

兔子们最先被放养到雏菊世界。它们来了就狂吃一通,最初确实导致了雏菊数量的下降。但到了后来,兔子实在太多,食物不再像以前那样丰富,于是增长速度开始放缓,而雏菊数量渐渐回升,最终两者一道形成了一种同进同退的动态平衡状态。

兔子的好日子还没过多久,狐狸也闻着味跟来了,吃了些兔子,让雏菊松了口气。可是随后狐狸也因为食物短缺而开始计划生育,给兔子带来了重新繁衍的机会……过了不多久,这三个面和心不合的哥们,又不得不一起并肩前进了。

好和睦好欢快的场景啊……重口味的读者还是不会信服的,于是洛夫洛克又弄来了点瘟疫、陨星什么的,但结果依然如故:雏菊世界折腾了一阵之后,就又达到了某种平衡的状态。也就是说,不管人们如何为雏菊世界添油加醋,它所展现的基本趋势,仍然和最初的模型相一致。并且引入的物种越多越丰富,星球自我调节的能力就越好越强大。

universal child
公元前四百年,古希腊哲学家柏拉图就曾经提出,地球本身就是一个生命体。这个看似疯狂的观点没有引起历史的重视,但却让生活在20世纪的洛夫洛克深信不疑。他在60年代提出了名为“盖亚假说”的类似观点,但由于缺乏有力的数据支持,他的假说遭到了许多科学家的质疑和冷遇。直到20多年后,雏菊世界的诞生,才让这一理论变的伟大了起来。

这一结果让说闲话的人目瞪口呆,洛夫洛克乘胜追击:

雏菊星球的自动调节现象是生物和环境之间相互作用的自然结果,我们生活的地球也具有同样的本领。雏菊世界可以引入更多的物种,但结果是不变的,复杂性的提升只会引领它达到一个新的平衡状态,但不会使之失去自我调节的力量。

就像我们生活的地球一样,地球上的生命是稳定的,就算出现了冰期、瘟疫、火山爆发,它都照旧生生不息。大干扰会导致大灭绝,许多生物也许就此消失,但生命本身,从未停止抗争。

可是,美梦真的永远都不会醒来吗?
温柔地杀死你

今年的太阳格外活跃,报复一样地炙烤着大地,直到白色雏菊也耗尽了它所有的坚强。

大面积的崩溃开始了,雏菊纷纷凋零,裸露出它们曾辛勤呵护着的土地。星球失去了保护层,无能为力的任由太阳暴晒,温度很快就上升到令任何生命都无法忍受的地步。

洛夫洛克满头大汗的从恶梦中醒来,幡然醒悟。他猜到了开头,却没有猜到结尾。
flower picking crime

生物圈积极运作起来调节气候,使自己能够在一个相当宽的范围内保持适宜生命居住的状态。雏菊世界也正处于自身发展的第三个阶段:即白色雏菊拼了老命来维持星球表面的凉爽。可是白色雏菊的调节作用毕竟是有限的,计算机模拟出当太阳温度突然升高时,它们自身难保,星球表面温度不可避免的开始骤升。

而这只是灾难的开始。还记得开头提到的采花大盗吗?雏菊世界的花朵变得稀缺珍贵的时候,觊觎已久的大盗再也按捺不住了。他光临了脆弱的雏菊星球,不由分说地摘走了所有仅存的白色雏菊。世界终于荒芜了,一切都结束了。

这不仅仅是雏菊世界的悲哀。与此同时,在我们生活的地球上,相似的事情也正在发生。人类活动的影响正在不断挑战着地球母亲所能容忍的极限,其中之一就是连我们自己都已经感知到的全球变暖。近年来气温不断攀升,并且更要命的是,攀升速度越来越快,这一点同雏菊世界崩溃时发生的事情简直如出一辙。

就算这样,地球上的采花大盗还仍然振振有词:地球和它那个愚蠢的双胞胎不同,这么多的物种,我采点花算什么!

这话说的不错,可你大概忘了,你不是一个人在战斗。地球上丰富的物种和资源还滋生了采虎大盗、采熊大盗、采藏羚羊大盗,甚至还有为数不少的采矿大盗,以及不直接从事杀戮的道貌岸然的土地贩子,他们也在一刻不闲地工作。等他们都采完了,你再把手一伸,地球史册的最后一笔,一定会抹上你浓重的名字。

那悲剧性的一刻,恐怕没有人想亲眼目睹。
在生命中的一些时候,我们要担心的是大蛇、毒虫,以及岌岌可危的悬崖;
在另一些时候,我们关心的是考试、论文,还有一纸鬼知道值不值得的毕业文凭;
然后,老板、工作,注意不要过劳死;
接下来,婚姻、家庭,扑面而来的生老病死。
然而雏菊生活的世界,却有着不同角度的艰难。在这些脆弱不耐的缝隙之间,它们仍选择拼命绽放,黑与白交织成绚烂的生命画卷。
此去经年,花朵望夏。下次当你见到一朵微不足道的小花时,请向它默默致敬。

盖亚假说和詹姆斯·洛夫洛克一些花边:


1)雏菊世界模型成功地验证了洛夫洛克在上世纪60年代提出的“盖亚假说”。盖亚假说说的是,地球具有生命的属性,它内部的生物和环境相互作用协调,创造出一个稳定和能够自我调节的系统。地球上的组分越复杂,也即生物多样性程度越高,它抵御外界干扰的能力就越强。

2)詹姆斯·洛夫洛克是个非主流科学家,他的人生相当具有传奇色彩。作为一名爱国青年,洛夫洛克曾经毅然决然地投身二战,想通过医学救国,后未遂(早知道应该介绍他和鲁迅先生认识……)。战后的詹姆斯依靠制作一些实验仪器过活,他的心灵手巧被美国NASA相中,很快就被邀请来加州从事一些火星探索方面的工作。不过他来了以后就没干过什么正事,不仅常常顶撞上司,还把美国人为探索火星生命而斥巨资打造的“维京计划”说成一堆不靠谱的废柴。被NASA 炒了之后,詹姆斯开始单干,先在祖国的《自然》杂志发了篇试探性的文章,后来没过几年,便掷地有声地甩出了震惊世界的“盖亚假说”。2008年,洛夫洛克荣获全球十大疯狂科学家排名第四,把诡异的费曼叔叔都抛在了身后。

詹姆斯·洛夫洛克



3)这个假说最初的名字叫做“自平衡的地球控制理论”,但幸好洛夫洛克隔壁住了一位名叫威廉·格尔丁的作家,他曾是诺贝尔文学奖得主。当威廉听说洛夫洛克的这个理论之后,建议他改成“盖亚假说”。盖亚是希腊神话中大地女神的名字,又贴合理论内容,又能吸引眼球。后来这一假说果然出了名。原来每个成功的理工男背后,都有一个成功的文学青年呀。

詹姆斯·洛夫洛克詹姆斯·洛夫洛克,CH,CBE,FRS(James Ephraim Lovelock,1919年7月26日-)是一位英国科学家,环境领域的主要作家,被誉为世界环境科学宗师。盖亚假说的提出者。在他的假说中,地球被视为一个“超级有机体”(superorganism)。他出版了新书《盖娅的复仇》,发表他对地球环境的最新评估,再次向人类敲响警钟。洛夫洛克认为,如果人类不及早停止对环境的滥用,使得地球过了能够扭转气候改变的临界点,地球和人类文明可能面临大规模自然灾难。
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本栏目主要介绍科学探索发现方面,包括现代科学研究探索、探索奥秘、宇宙探索科学、科学探索未解之谜、盖亚假说和洛夫洛克等。特别关注有关人与文化的价值方面的研究。

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