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文集

全球暖化中的物理和非物理

全球是否正在暖化?人類活動產生的二氧化碳是否造成了全球暖化?這本來是地球生物圈(biosphere)中的物理問題。近來,媒體,左派的,右派的,政治家,臺上的,在野的,NGO們,報告文學家,駭客高手, ……都成了這兩個問題的權威。權威多一點也不賴。但兩個問題已異化出許多非物理成分。為了責任分明,最好還是把物理問題和非物理問題分開。

反對對物理問題民主公投

美國物理學會對與物理學有關的社會公眾問題,常常要發表自己的政策聲明,表明立場。2007年11月,美國物理學會發表“氣候變遷” 政策聲明(http://aps.org/policy/statements/07\_1.cfm)。其中關鍵的一句話是“證據是無可辯駁的(incontrovertible),全球正在變暖”。2009年初,有學會會員對此提出異議,指出“無可辯駁”一說並非“無可辯駁”(http://www.aps.org/units/fps/newsletters/200807/monckton.cfm)。

圖1,各派得到的全球平均溫度變化,1990到2020年。

不同派別之間的分歧大體可從圖1看到。綠黨的主要依據的是綠線(A),它曾預言,如果從1990年起就實行碳減排計劃,全球平均溫度將會在2005年左右達到穩定,得到控制。否則溫度將按黑線或藍線上升。聯合國支持的氣候組織IPCC(intergovemmental panel on climate change)的立場是黃線(D),可稱黃黨。按D線,如不實行碳減排,到2020年全球平均溫度將比1988年上升1.5攝氏度。

反對者依據的是紅線F或粉線H,故可稱粉紅黨。他們的論據是,雖然從1990年迄今,各國並沒有實質性的碳減排,但記錄到的溫度並沒有按黑線,藍線或黃線上升。所以,二氧化碳是全球暖化為罪魁禍首之說,不成立。

鑑於這些爭論,美國物理學會主席任命了一個特別委員會,起草新的“氣候變遷”政策聲明。新版本的政策聲明草案於2009年10月在學會內部公佈(不對外),徵求意見。新版本的調子略微向反對派傾斜。關鍵句是,“現有的氣候模型,看起來還沒有足夠可靠地說明自然的和人為的因素對過往氣候變遷的貢獻”。不能說明過往,當然也不能用於計劃將來。

物理學會收到不少e-mail,評論新的“氣候變遷”政策聲明。有的贊成。有更多反對,大體2∶1。並不清楚這些e-mail 是否都來自會員。新版聲明一時不被採納。是否採納新版,等最後決定。問題是如何得到最後決定?是經全體5萬多名學會會員的公投(membership-wide referendum),抑或由學科同行委員會決定?有人擔心:全員公投有可能得到非科學的結果。學會理事會理事J. Brasseur公開說:“I’m totally against the idea of a democratic poll of the membership。”

科學與民主就要對決了。

如果不公投,又如何決定這件有爭議的學術問題。無章可循。美國物理學會的規章委員會(Bylaws committee)正在發愁此事。

我也不贊成公投。寧可沒有政策聲明,也沒有必要由公投決定。

宇宙學中有過相似公案。關於宇宙膨脹速度,從1960-1990年代一直有兩派,爭論三十年。加州理工學院代表的一派,宇宙膨脹速度是50(標準單位),而德克薩斯大學一派是100。有人說,如果把同樣的原始數據給兩個學派,加州理工一定得到50,而德克薩斯一定得到100。

如果美國天文學會為此舉行公投的話,贊成50與贊成100之比,也大體是2∶1。幸虧美國天文學會沒有舉行宇宙膨脹速度公投。物理問題如果能靠公投解決,那倒容易了。直到1990年,哈勃空間望遠鏡上天,有了更好的數據,才得到統一的結果∶宇宙膨脹速度是75。

可見,50 和100二者都不對,但也不全錯。這很正常,從原始數據到結論,中間有一系列的數據處理,各種誤差估計,甄別每個數據的可靠性,其中人為因素是不可免的。所以,如果原始數據不精,結果完全可能不相同。對這種問題,靠民主公投,就邪門了。

宇宙膨脹速度一個數,爭論了三十多年。“全球是否暖化”到現在只爭論了22年,還沒有“無可辯駁”的結論,很正常。

“氣候門”可信嗎?

根據駭客在英國一個氣候研究研究機構偷得的e-mail,媒體指控氣候研究者“銷燬和隱藏了不利數據”。聲稱是“氣候門”醜聞。涉案者遍及全球許多地球暖化研究者。

就媒體發表的材料,還不足以令我相信 “氣候門”。

我參加過一項學術行為不端的聽證委員會,問題也是操弄(manipulation)數據。委員會共9個人(均為亞利桑那大學教授),歷時三個月,花費100多小時審查每個數據的取捨。才最終認定,確有數據操弄,判定為“學術不端”,該涉案教授立即被解職(“Science” 雜誌報道過此案,因這涉案者曾小有名聲)。

比較起來,熱炒“氣候門”的媒體,從駭客偷到的e-mail,就能立判有全球的,大規模的“數據銷燬和隱藏”,真高效。然而,迄今,媒體還沒有報道一例,涉案者如何“銷燬和隱藏”有效數據。也沒有說清,有效數據的判據是什麼。

個別的人,可能會有數據操弄。全球性的,大規模的,系統的不當操弄,需要媒體舉證。綠黨黃黨和粉紅黨之間一直相互緊盯。他們之間爭論,大多聚焦在氣候摸型上。如果一方有大規模的數據操弄,對手應當不難會發現,因為是同行。用不到駭客的第三支手幫忙。我辦公室的上一層樓,就是大氣科學系,其中也有研究“全球暖化”的。駭客偷到的e-mail,不少就是從樓上發出去的。好像,樓上還沒有任何一位研究者被指控為“學術不端”,也沒有被調查。

Biosphere 2

世界最大的生物圈模擬就在Tucson,叫Biosphere 2(圖2), 距我家40分鐘車程。凡有朋友來,我大都會帶他們進入模擬生物圈,體驗一下全圈暖化。該圈內部佔地3.14英畝。體積7百多萬立方英尺。企圖模擬地球的各種環境和氣候,有農田,有沙漠,有高達30公尺的熱帶雨林,有海洋,海面上中有海浪(無海嘯),還有魚。首次投資三億美元,是一位石油老闆捐的。後由美國國家科學基金會等支持運轉。

Biosphere 2的原本目的是研究人是否能在這準孤立的環境中長期(數年)生存。也包括二氧化碳問題。圖中最遠處的半個蛋狀結構,是Biosphere 2的“肺”,處理溫室中空氣,包括二氧化碳。開始有許多大學介入研究。可惜,研究失敗了。有關數據沒有學術價值,應當“銷燬和隱藏”。

現在,研究機構大都退出,只剩亞利桑那大學,負責管理。它已變為一個觀光景點,用於科學普及。普及的主要項目之一就是“全球暖化”。Biosphere 2有會議室,但沒有為“碳減排”討價還價的國際政治會議。

圖2:Biosphere 2,也是世界最大溫室, 在Tucson.

反對用物理學煽情“世界末日”

2007年美國前副總統戈爾因對“氣候變遷”的貢獻,獲諾貝爾和平獎。他在獲獎演說中引用了一首詩,是美國詩人佛洛斯特(R. Frost)的“世界末日”名篇:

“有人說世界將毀於大火 …… 而且一定能”。

接著,戈爾先生在演說中大呼∶

“seven years from now”。

意思是,只剩七年(從now算起)了! 再不“碳減排”,北極冰蓋就要融化殆盡,世界末日之火就要降臨了。很恐怖。

“碳減排”對環境是有好處,也有必要,應當推行。它能提高空氣質量,減少汙染。但用“氣候變遷” 煽動“世界末日”恐怖,應屬非物理。

用物理“論據”宣揚“世界末日”恐懼,不新鮮。最早的一次也許是基於熱力學第二定律的“熱死論”——預言世界將終結於熱寂(熱平衡)。熱死恐懼曾在19世紀末的歐洲流行,以致有人未等到熱寂降臨,就提前自殺了。

如果“碳減排”的確是避免now後七年的“世界末日”的關鍵,物理學已經提供了一個立即可行的解決方案,即啟用非碳能源——核能。美國物理學會早在 1993年就發表政策聲明,推薦發展核能(http://aps.org/policy/statements/93\_7.cfm)。聲明說“一個平衡的 能源政策要求能源部應有強力的計劃保持對核能選擇的開放。”未見學會內部有人對此立場質疑。

但是,歐美公眾對“核末日”的恐懼,可能甚於“碳末日”。如果對開放核能源(即建造核電站)進行民主公投,百分之八十的概率會失敗。戈爾先生很知民情,所 以,閉口不言核能源是一個alternative,可以拯救他的“seven years from now”,儘管還有5萬多會員的物理學會願意背書。

“核末日”恐懼也是被非物理誤導的。公眾和媒體的輿論強力反對建造核電站,卻似乎不害怕游弋於各大洋,停泊於各港口的數百艘核潛艇(只有日本港口不許核潛艇停靠)。好像核潛艇要比核電站安全。物理學會很無奈,只能呼籲“發展有效徐的公眾教育計劃”。

公眾教育是物理學者的責任和義務;“世界末日”恐懼則屬於非物理的煽情。

刊登在 2009 華夏快遞 kd091227.

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