惊奇档案
蟪蛄亦可知春秋——气候科幻中的真实与想象
文/陈梓钧
身处2020年的当下，我们恐怕都有同样的感觉：今年格外多灾多难。
起初只是一场山火，一次蝗灾，一个物种的灭绝，一片极圈冰盖的消失；接着是全球爆发的肺炎疫情。随后又有起于2019年的超级厄尔尼诺事件，导致长江流域发生大洪灾，冲毁了无数人的家园。我们也听说了南极落下红雪，北极甲烷爆发；也注意到了今年异常的冷夏和暖冬，新疆六月飞雪，云南旱魃为虐……
我们不禁担忧：这是否是环境崩溃的先兆？地球母亲是否已经发怒，打算驱逐人类这一“不肖子孙”？
相比于大自然，人类是渺小的。但人类之所以区别于猿猴，进化并发展至今，一个很重要的原因就是人具有未雨绸缪的能力。这种思考未来的能力，也就是“想象力”。古代的占星术师观察天象，编造历法，假借神灵之口发出警告，让族人适时播种，躲避洪水、蝗灾与寒潮。当代科学家以逻辑和数据说话，他们挖掘冰芯与岩层，从中读取过去数亿年的气候变化历史，然后将其输入超级计算机，以严谨的方程和数学模型去推演将来可能的灾难。但很不幸地，因为他们的工作太过艰深，公众和政治家们往往对此置若罔闻。
所幸还有另一群人。他们在科学家们工作的基础上，以编造的故事唤起公众的行动，以“想象力”去回答人类对未来的隐忧。他们便是科幻作家。
气候变化引发的环境灾难，从来都是科幻创作的母题之一。100多年前，儒勒·凡尔纳就写过《旋转乾坤》《二十世纪的巴黎》等作品，想象了地轴变化导致的气温骤降。国内有何夕《天年》、万象峰年《后冰川时代纪事》等小说；国外有《后天》《2012》这样脍炙人口的科幻电影，以及大卫·赫尔《天幕坠落》，还有保罗·巴奇加卢皮《水刀子》、 J.G.巴拉德的“世界三部曲”等小说，甚至形成了一种被称为“气候科幻（Cli-fi）”的流派。在这些作品中，我们目睹了席卷全球的酷寒冰川，或是让大地干裂的滚滚热浪，还有被超级风暴摧毁的大楼、被上涨的海水淹没的城市。在电影《全球风暴》中，这些灾难更是汇聚一堂，轮番上阵，连美国总统都差点儿被雷劈死了！
科幻作家们关于气候变化的想象有的夸张，有的却有坚实的科学基础。那么这些想象真有可能发生吗？如果发生了，我们该怎么办？
这不仅是科幻迷茶余饭后的闲想。对于身处变化中的我们，也具有现实意义。
警世之钟：气候问题将毁灭人类文明
在古代，人类将气候变化视为上天的意志。《圣经》描写了大洪水的传说：上帝为惩戒作恶多端的人类，令大雨连下四十天，淹没了整个世界，只有诺亚一家乘方舟幸免于难。若确有其事，那将是人类对气候变化最早的记载之一。
或许是受此影响，或许为了警醒世人，在科幻作品中，气候变化大多是人类自己犯下的过错，积少成多，最终酿成无法抗衡的大灾难。在《未来水世界》中，海平面上涨淹没了全球大城市，让人类文明进入后启示录时代的末世中；在《后天》中，因为全球变暖导致北极冰川融化，最终酿成海啸、风暴和气温骤降；在《天幕坠落》中，因为污染物造成的臭氧层破坏，人类只能生存在隔离辐射的“天幕”之下。在这些作品中，人类如同渺小的蝼蚁，只能无奈躲避、沉沦、失去文明，或是像《星际穿越》里一样一边躲避沙尘暴，一边寻找移民外星的办法。
而在另一些科幻作品中，气候灾难与人类自身的作为无关。如《2012》中将数亿年尺度的全球地质运动压缩到了几周内，地震、海啸、超级火山爆发几乎毁灭世界，而这与人类是否环保无关。何夕的小说《天年》也表述了类似观点：地球在环绕银河的运行过程中，以亿年为单位，经历着沧海桑田的变迁，而人类对此无能为力。
事实上，科幻作品中的这些想象都是有科学证据支持的。例如《后天》中提到的全球变暖问题，虽然电影有很大夸张，但其科学原理是真实的：全球变暖会引起北极附近冰川融化，导致大量淡水融入北大西洋。而淡水密度小于海水，很难沉入下部水底，进而导致洋流循环体系变慢，甚至停止。但欧洲和北美东部的正常气候环境其实依赖于这亿万吨巨量的、高比热容的海水所包含的热量。从这种意义上看，北大西洋暖流是欧洲文明的“母亲河”。一旦循环停止，英国和北欧都会变成西伯利亚一样的冰天雪地。这种现象在历史上真实出现过并导致了“新仙女木事件”(1)。
这种尺度的气候灾难或许还有挽回的余地。这只是地球的一次“小感冒”，与更大尺度的气候变化相比只是小儿科。何夕的《天年》与英国天文学家弗雷德·霍伊尔（Fred Hoyle）的《暗星云》都写了一种足以引发冰河时代的宇宙气候，即宇宙尘埃云。地球跟随太阳在银河系中穿梭，人类文明诞生以来只走完不到百分之一的里程。若太阳系整体闯入暗星云或某种具有特殊吸收谱线的星际介质，地球接收到的太阳光将锐减，使得地球进入冰河期，甚至触发冰雪正反馈，重蹈“雪球地球”(2)的命运。
对于这种命运之下的人类未来，科幻作家们大都是悲观的。这使得此类作品大部分都集中描写灾难后的末世人类的挣扎，即“后启示录题材”作品。由于文明被气候灾变摧毁，人类社会又被打回了石器时代的聚落形式，因为生存艰难，极权政体、政教合一甚至奴隶制都从历史垃圾堆中翻了出来。更有甚者，人类本身的生物形式都因环境而发生了变异。在万象峰年的《后冰川时代记事》中，从冰河时代幸存的人类都长有名为“棘”的变异，而缺失变异的“原种人”被当作酿成气候灾变的凶手，在新文明中被奴役和追杀。
这似乎有些危言耸听，但科学研究表明，在漫长的地球历史中这样的事情发生了不止一次。无论是大氧化事件后的厌氧生物大灭绝、二叠纪生物大灭绝，还是毁灭恐龙的K-T事件，原来统治地球的霸主都随着它们所习惯的气候一起消失了，只有侥幸变异后的物种才能幸存下来。
当看完了这些科幻作家的黑暗预言后，也许读者的心情会有些沮丧。但这并不意味着科幻作家们在杞人忧天。正如玛格丽特·阿特伍德在《疯癫亚当》中所写，“人们需要这样的故事，因为无论有多黑暗，有声音的黑暗总比无声的虚空好。”
高悬之剑：气候问题会被人利用
任何具有威胁性的东西，都会被人类用于军事与政治。气候也不例外。
一种阴谋论的观点认为：“全球变暖”是政治家捏造出来的骗局。迈克尔·克莱顿《恐惧状态》就生动地描述了这种心理。在该书中，克莱顿声称气候威胁是政治家捏造的“恐惧”，而统治平民的最好工具便是“恐惧”。这种观念确实有些新意，但在书本之外，却造成了意料之外的广泛社会影响——许多人都否认全球变暖的真实性，进而否认环保的必要性。对于这种阴谋论的观点，我们不予置评。
另一种更实际的危险是“气象武器”。最经典的气象武器，莫过于太空中的巨型空间站。无论是《全球风暴》中控制气候的卫星网络、《007：择日而亡》中的太阳能卫星“伊卡路斯”、张冉《太阳坠落之时》中的“特里尼蒂”，还是刘慈欣在《中国太阳》中描绘的轨道反射镜，从原理上都可以诱发降雨、制造干旱、强化飓风、消除或生成龙卷风，甚至直接聚焦阳光焚烧敌军部队。唯一的缺点是它们的工程难度太大，以人类目前的航天技术基本造不出来。
还有的气象武器规模较小，靠精确的计算来改变气候。如刘慈欣在《混沌蝴蝶》中所写的大气预测程序，推算出在南极的某个精确地点焚烧汽油，或是在非洲的某个“敏感点”上堆置冰块，居然可以触发“蝴蝶效应”，令南斯拉夫终日处于阴雨中。当然，这里是艺术加工。地球这种复杂度的混沌系统，在现实中几乎不可能算出“敏感点”来。
但这种思路并未被现实中的科学家舍弃。例如美国在1962年进行的“海星”高空核爆实验证明，人工可诱发电离层辐射暴；近年，美军的“高频主动极光（HAARP）”计划也试图改变电离层的大气电流，利用地球高层大气蕴含的能量，对敌军进行电磁干扰和破坏。
HAARP项目实验场
上面这些还只是实验研究。事实上，早在20世纪，人工控制气象就已经被用于实战。在越南战争中，美军大肆播撒碘化银降雨，以洪水摧毁“胡志明小道”。又如20世纪70年代，美苏两国在古巴进行的争夺降雨的“干旱之战”。美军通过在古巴附近的国家进行人工降雨，阻止雨云飘向古巴；而苏联则反其道而行之，在古巴进行人工降雨。气象战并不只是科幻，它离我们并不遥远。
无疑，无论是政治阴谋还是气象武器，都令原本单纯的气象问题复杂化了。但以人的秉性，无论是哪一方都不可能放弃利用气候的研究，哪怕是危险的武器。正如大刘在《球状闪电》中所言，“那些可怕的东西，可能有一天会落到你的同胞和亲人的头上，落到你怀中婴儿娇嫩的肌肤上。而防止这事发生的最好办法，就是抢在敌人前面把它造出来。”
补天之手：人类可以预测和改造气候
除了阴谋论与悲观的预言外，也有不少科幻作家抱持乐观态度。他们认为科技能阻止气候灾难，并为我们带来了预测和改造气候的种种方案。
以人类的微薄之力改变庞大的气候循环，必须要“四两拨千斤”。一种可能的方案是自我增殖机，或“诺依曼机”。这种机器可以像细胞一样自我复制，利用周围的物质再制造自己。如爱丁堡大学的科学家提出的“云帆舰队”（Cloud-Seeding Ships），这种无人船可将海洋中的盐水雾化并喷上天空，产生凝结核，制造白云以反射阳光，并在世界各大港口自动补给、自我复制；另一种复制机被称为“奥克松斯”（Auxons），它可以将大气中的二氧化碳固定为石灰岩，并利用太阳能将沙漠转换为光伏硅板，制造自身，在数十年间增殖覆盖整片撒哈拉沙漠。但这种技术也有潜在的危险，若不慎失控，可能会像王晋康在《沙漠蚯蚓》中所写的那样，反噬自身，带来人类文明的终结。
“云帆舰队”
另一种方案则巧妙得多。刘慈欣在《圆圆的肥皂泡》中描写了以“超级表面活性剂”制造的数千米直径的大泡泡。主人公将印度洋的湿润海风包裹进泡泡，顺东南信风越过青藏高原，再在我国西部沙漠“释放”，借助成千上万飘行的大泡泡在天空中架起了灌溉戈壁的“天河”。虽然这种方案本身可行性值得商榷，但确实很有启发性。譬如，在高层大气中定期释放无毒的“油膜物质”，相当于火箭燃料箱体积的物质在真空中膨胀后可以覆盖方圆数千千米范围，遮挡阳光，实现对某些地区的精准降温，或削减某片海洋的蒸发率（从而削弱飓风）。
但所有改变气候的努力，都绕不开一个问题：对地球气候的准确预测。
自古以来，预测天气都是个老大难问题。无数智者为此耗尽一生，直到1963年气象学家洛伦兹（Edward N.Lorenz）发现了天气系统中的混沌现象，这才宣告了预测气候的死刑。从本质上说，气候问题与“三体问题”一样，都是混沌系统，是不可能精确求解的。混沌系统对初始值具有极高敏感性，哪怕是在计算机里模拟了地球上的所有气体分子，也不可能预测一年后的今天你出门要不要打伞。
混沌系统不可预测的性质，令长期天气预报成为不可能。更糟糕的是，这一混沌系统在一定程度上是“正反馈”的。例如，全球变暖会导致高纬度冻土融化，释放出封冻其中的大量甲烷，而甲烷本身是超级温室气体，会进一步加剧温室效应，最终可能导致地球变成蒸笼（“金星化”）；又如，当气温降低，冰川将向低纬度扩展，而冰层本身会反射90%以上阳光，导致气温又进一步降低。当越过某一临界线后，气温降低会变得不可逆转，最终导致全球封冻（“雪球地球”）。
因此，哪怕有了超级技术，如“云帆舰队”或《中国太阳》中描写的太空反射镜，在任何时候，人工干预气候都是一项危险的行为。谁也不知道这里蝴蝶扇动的翅膀，会在什么时候引起一场风暴。
但人类的“干预”已经出现了，并在一百年内、以前所未有的速度向大气释放了巨量温室气体（见下图）。在图中，我们可以看到几十万年的大幅长周期波动（冰期与间冰期），几万年的中幅中周期波动（岁差与地轴进动、米兰科维奇旋回）、数千年的小幅短周期波动（超级火山等），它们都有一定规律，并只在一定范围内波动，形成自限性的小循环；但人类出现了，彻底打破了这个小循环的规律，并将地球推入了另一个幅度更大、规律未知、无法预测的全新的大循环中。
蝴蝶的翅膀早已扑动，风暴随时可能降临。
结语
最后，让我们来总结一下引起气候的变化种种事件吧。按照事件发生和影响的时间尺度，我们将它们归类如下：
小尺度（十年以下周期）：厄尔尼诺事件；拉尼娜事件；太阳黑子；臭氧空洞（《天幕坠落》）；核冬天（《终结者》）；人造太阳（《中国太阳》）……
中尺度（十年至万年周期）：人类活动；甲烷爆发；海洋酸化；超级火山喷发（《2012》）；新仙女木事件（《后天》）；冰期与间冰期（《后冰川时代记事》）；米兰科维奇旋回，即岁差与地轴进动（《旋转乾坤》）……
大尺度（万年至千万年周期）：大氧化事件(3)；雪球地球；风化与造山运动；地磁场倒转；希克苏鲁伯小行星撞击；大火成岩省(4)；卡尼期洪积事件(5) ……
超大尺度（千万年至亿年周期）：太阳老化；板块运动；星际尘埃云（《天年》《暗星云》）；超新星；伽马射线暴……
可以看到，我们这辈子遇到的最大灾害，在这个毁灭性的列表中也只是个“弟弟”。而哪怕使用人类目前最强大的能量（核武器），对气候的影响也仅局限在数年的小尺度上。地球很大，宇宙更大。气候变化太过恢宏，远在人类科技掌控之外；生命与环境的相互作用是如此复杂，也远在人类计算预测之外。难怪有人感叹说，“朝菌不知晦朔，蟪蛄不知春秋”！
然而，我们真的就只能坐以待毙吗？
上面曾提到，数千年来地球气候变化，隐含着一个正反馈的混沌系统。一个微小的推动，会被混沌系统逐级放大，最后可能演化成沧海桑田的剧变——起初，只是一次山火，一次洪灾，一个物种的灭绝，一个城市的消失，最终导致人类文明的危机；但反着来看，人类文明的危机，也可能因一个被拯救的城市、一个物种的保护、一棵种下的树苗、一次节俭的用电而被化解。触发正反馈的临界点也许远在天边，也许就在眼前，而拯救自己的钥匙，可能就握在我们某个人的手中。
毕竟，从零上五十度到全球冰封，从铺满世界到几近灭绝，无论地球如何变化，生命总能找到它们的出路，但人类未必能。我们真正要保护的不是地球，而是脆弱的人类自身。
【责任编辑：艾 珂】
(1)新仙女木事件：距今1.29万年至1.16万年时，原本正处于变暖期的地球变暖进程突然中断，并出现全球性的快速气温下降，整个事件持续约1200年，全球平均气温下降约6℃。目前普遍认为该事件源自劳伦泰德冰盖在气候变暖作用下大规模融化，大量淡水注入北大西洋，突然降低海水盐度，导致温盐环流的改变。
(2)雪球地球：即全球冰冻现象，是20世纪90年代初美国科学家约瑟夫·科什文克提出的概念，它在地球历史中至少出现过3次。
(3)大氧化事件：距今约23~24亿年前，光合作用细菌开始向大气释放氧气，游离氧耗尽了地球上所有的二价铁，再耗尽了大气中所有甲烷，终结了温室效应，并导致休伦冰河期（地球史上最大的冰期）。
(4)大火成岩省：指连续的、体积庞大的火成岩地质构造，往往与深部地幔柱的活动有关，造成长时间、大规模的火山群喷发或熔岩溢流，释放巨量火山气体与尘埃。
(5)卡尼期洪积事件：距今2.32-2.34亿年时，全球平均气温上升4~6℃，使得整个泛古大陆陷入持续两百万年的雨季中。目前普遍认为该事件来自兰格利亚大火成岩省喷发的二氧化碳，导致全球变暖。