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盖亚假说是怎么一回事?盖亚假说表达了怎样的观点
2022-11-24

美国国家航空航天局在1961年邀请英国科学家詹姆斯·洛夫洛克帮助寻找火星上的生命痕迹。洛夫洛克随后提出了盖亚假说,即地球生命体和非生命体形成了一个可互相作用的复杂系统。这一观点一直受到环保主义者和气象学家的拥护。

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。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。

提出

自古以来,人们尝试各种的方法企图了解“自然”的奥秘,在这当中西方文明里的科学传统可以说是成果最为丰硕且最有影响的了.在十七世纪的时候,欧洲大陆兴起了科学革命,女性主义的科学史家Carolyn Merchant(1 9 8 0)指出这个革命产生了一种看待世界的崭新眼光(a new way of looking),科学家开始将自身与外在的世界区隔开来,尝试将自身作为观看的主体,而将外在世界当成被观看的客体,这种我们称作是主,客体二分的二元论(Dualism)。

人就是在这样的观看方式下与“自然”分开来了,作为观看主体的人开始以跳脱自然之外的方式来观察“自然”,似乎人可以跟“自然”分开似的!“自然”于是成为一个被动的,静态的,可以被控制,被观察的物件。

然而,看待“自然”的方式却不一定只是遵照着这种古典科学观的看法,希腊神话中有一个神祇叫作“盖雅”(Gaia),意思是地母,换成中文的讲法应该可以称为“后土”。在二十世纪六十年代末有一个研究火星是否有生命的大气科学家James Lovelock(1979)构想了一个对地球的理论称为“盖雅假说”(Gaia Hypothesis),后来经过他和美国生物学家马古利斯( Lynn margulis)共同推进。

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。

争论

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。

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:“地球是活着的!”,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。何以见得呢?

自地球形成以来的46亿年中,太阳辐射强度增加了约30%(其中5%增加于显生宙期间)。理论上说,太阳辐射强度增减10%就足以引起全球海洋蒸发干涸或全部冻结成冰。但地质历史记录却证明,地球上尽管发生过3次大冰期和大冰期内的暖热期交替变化,地表的平均温度变化仅在10℃上下。

这就表明历史上地球存在某种内部的自我调节机制。当前大气种温室气体的浓度急剧升高,导致全球温度升高,理论上将导致陆地植被向两极扩展,面积不断增大,对二氧化碳等温室气体的吸收也越来越强,这又反过来降低了大气中的温室气体的浓度,即地球上也存在着负反馈机制。

地球似乎确实是一个“巨生命系统(Mega-life System)”。当然,这里所谓“生命”,决不仅仅指通常意义上的代谢和繁殖,而是指一个能够进行能量与物质交流并使之内部维护稳定的体系。按照这样一种观点,地球恰恰是这样一个有机生命体,他利用太阳的能量并且照行星的尺度进行一种新陈代谢作用。

其中,生物起着至关重要的作用。假如地球上的生物突然不见了,所有构成地圈、水圈与大气圈的上百种元素将会彼此共同反应,直到没有任何更进一步的反应发生,从而达到一种平衡的状态。那么,地球这颗星球将会成为一个炽热、无水气的一片死寂之地,不再适合人类的居住。

通过与Lynn margulis长期的合作,James Lovelock的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。

在Lovelock那个年代,正当环境运动者对人类社会所造成的环境污染批判不遗余力的时候,Lovelock这个说法后来成为世界地球日活动当中的重要宣传议题,藉此批评人类对环境的倒行逆施. 有趣的是,James Lovelock虽然是一个科学家,但是他的论点却引起许多科学同僚的批评,其中主要的批评就是他的论点不科学,因为他对生命的定义有违生物学家传统上的理解,例如对生命的看法是可以繁衍与生长,然而地球如何繁衍与生长呢?

生物学家对生命的定义是可观察且可操作性的,而Lovelock的论调更像是宗教性的反省,具有一种强烈的价值判断在其中,将地球本身想象成女神的身体,森林是毛发,河流是血脉,肌肉则为土地,地球上的芸芸众生则转化成依靠女神身体的更微小的生物,顿时传统上生命与无生命的界线开始模糊了起来,原本科学家关于生命的定义逐渐受到质疑. Lovelock的“盖亚假说”相当程度挑战了古典科学观的认知方式,也提出了对“自然”的不同看法。

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。

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。

启示

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。

温室效应对一般民众或科学研究人员来说,都令他们印象深刻。不论是讥之为杞人忧天也好,或是视作大难临头也罢,全球都在密切注意它的变化,以及可能造成的影响。由于人类过度开采并使用石化燃料,已经使得原本存在地壳内的碳大量地进入大气圈,使得大气中二氧化碳浓度上升。

有人认为这将造成全球气温上升,最后终将使南北极冰帽熔化,导致全球海平面上升,人类的生存会受到极大的威胁;但盖亚假说的支持者们认为地球不会变得如此不适合万物生存,总会有一些制衡的作用应运而生,而所有的作用总和加起来产生的效果就是一个恒定的地球,把地球看成一个活体、一个地球上最大的生物,如此一来,一些看似不平衡的现象,便可以用个体生物上的观念来了解。

对于二氧化碳所造成的温室效应,地球似乎就有个方法来对付它,这个机制的主角叫做二甲基硫。我们发现气温上升、盐度增加等现象,会导致藻类增加二甲基初油酸的排放量;我们也看见二甲基硫的增加会使得大气的反射率增加,进而降低地表温度。

然而,到目前为止,认为整个地球具有自我调节气候能力的看法,仍是一个未证实的假说。事实上,就算今天盖亚学派的说法真的存在,那是否就代表着人类所作的一切,都有个凡事包容的妈妈──地球,在为他们处里善后呢?不但是一般保守的研究人员不那么认为,就连盖亚学派的人也不敢那样想。

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,也不能得到地球生态系统自我调节的真实能力的数据。地球就算有自我调节的功能,那反应的时间也是相当长的。人类是现今地球上最有创造力,也最有破坏力的生物,我们肆无忌惮的破坏速度,是大地之母──盖雅无法来得及赶上的。所以今天提出这个气候控制的例子,进而引出盖雅假说,目的并不是在给人类的所作所为找一个下台阶。正面的意义在提供一个思考或研究方向,来合理地对待我们的环境,甚至期待人们可以将创造力用在帮助大地之母,至少别再增加她的负担。

最后不得不引用恩格斯的警告:“我们不要过分陶醉于我们对自然界的胜利,对于每一次这样的胜利,自然界都报复了我们。每一次胜利,在第一步都确实取得了我们预期的结果,但是在第二步和第三步却有了完全不同的、出乎意料的影响,常常把第一个结果又取消了。”人类能否迷途知返,开始认识到自己保护地球,保护环境的责任?抑或地球不得不采取严厉的手段来惩治人类?须知地球已经历了46亿年,而人类从出现到消失,在地球历史上也许不过是白驹过隙的一瞬间。

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