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文：丹尼斯・舍伍德（Dennis Sherwood）

第11章 公共政策
11.5 蓋婭
如果你準備去火星，你會立刻發現它和地球之間有著幾個明顯的不同。比如，火星上非常冷：它的表面溫度大概在-53℃，而地球的平均地表溫度則為14℃。不過這一點你肯定可以理性地接受，因為火星與太陽的距離比地球到太陽的距離要遠得多。和地球相似，火星也有大氣層（不過比地球大氣層要薄得多），由我們所熟悉的氧氣、氮氣和二氧化碳組成。儘管火星大氣層的化學成分和地球大氣層相似，但是這兩種大氣層的總體組成卻相去甚遠。地球大氣層有21％的氧氣、78％的氮氣、0.03％的二氧化碳，其他大部分是氬氣；火星大氣則只含有0.13％的氧氣、2.7％的氮氣，以及高達95％的二氧化碳，剩餘部分也基本上是氬氣。

還有一點區別：地球上充滿了生命，而火星上只有死寂的石頭。

地球和火星大氣的差異引起了一位年輕的英國科學家的興趣，他就是詹姆斯．洛夫洛克（James E. Lovelock），於1960年代為美國的空間專案工作。洛夫洛克的專案就是設計出能夠從地球或者太空船上，探測遙遠的星球上是否存在生命的方法。他很快就認識到，對於任何一個星球，從很遠的距離就能夠觀測到的顯著不同就是其大氣層，因此他提出了這樣一個問題：「行星的大氣層是否存在一些能夠暗示生命存在的特徵？」他獲得了一些資料。地球上有生命，大氣層中富含氧氣和氮氣，但是只有少量的二氧化碳；火星上一片死寂，大氣層中富含二氧化碳，只有少量的氧氣和氮氣。這種關聯是偶然的，還是暗含著什麼線索呢？

詹姆斯．洛夫洛克
詹姆斯．洛夫洛克是當今最傑出、最有影響力的科學家、哲學家之一，是一位充滿原創思想的人。他擁有橫跨學科的學術背景。他的第一個學位來自於化學，博士學位來自於醫學，而他的科學博士學位來自於生物物理學——這樣的背景正符合人們所期望的能夠擁有整體、系統、打破界限的觀點的人所具備的特徵。1954年他離開英國，在哈佛醫學院訪問四年，繼而前往耶魯大學，然後於1961年成為德州休士頓的貝勒大學醫學院的化學教授。1964年之後，他成為一位獨立科學家，並在其後的日子裡沐浴在各種獎金和獎勵之中。

他個人發展中一個代表事件就是1957年的「電子捕獲探測器」，這種儀器能夠探測出各種微量存在的化學物質。他使用這種儀器證明了可以在各種地方發現殘餘的殺蟲劑，包括南極企鵝的體內、母親的乳汁裡，從而為瑞秋・卡森（Rachel L. Carson）關於環境的經典《寂靜的春天》提供了有力的證據。

1970年代，洛夫洛克的探測儀在證明大氣中含有氯氟烴的過程中發揮了重大作用，並指出這一用於氣霧劑和冷媒的人造化學物質是破壞大氣中臭氧層的元兇。臭氧層產生了抵擋紫外線照射地球表面的「盾牌」的作用，而紫外線具有致癌作用，對人體有害。從整體上看，我們正合力在臭氧層中鑽一個孔——這在南極已經發生了，你可以從報紙上瞭解到這一點。在我看來，這可不是一個好消息。

洛夫洛克現定居英國康沃爾郡，是牛津大學格林學院的一位高級訪問學者。

洛夫洛克的化學知識使他能夠注意到火星大氣層的一個重要特徵。火星大氣層中的混合氣體正處於化學家們所說的「化學平衡」之中。這個科學術語的意思是說，無論它們混合在一起多長時間，它們相互之間都不會產生化學反應。他同樣還認識到，地球大氣則遠遠稱不上是化學平衡。實際上，他的計算表明，如果地球大氣達到化學平衡，則空氣中會根本沒有氧氣，含有1.9％的氮氣、98％的二氧化碳和0.1％的氬氣，它們大概會處於240℃。這種大氣組成非常類似於火星，而溫度較高，則是地球距離太陽較近的緣故。

洛夫洛克同樣知道，從地質學和化石來看，地球大氣的組成結構維持在我們現在這種狀況已經長達幾億年了——這比達到「化學平衡」所需要的時間要長得多得多。那麼，為什麼地球的大氣組成被維持在這種遠離「化學平衡」的狀態這麼長時間呢？

回答這個問題的最佳方式是回顧我們已經遇到過的一個奇怪的非平衡狀態的例子。在第一章，我們討論了一個由自行車和騎士組成的系統，並瞭解到其自然的平衡狀態就是自行車和騎士都平躺在地上。只有在系統表現為開放系統，並由騎士的腿部運動使得能量持續從中流過時，這個系統才會展示出動態平衡的行為：一種高度有序、自組織的狀態。在這種狀態下，自行車和騎士保持著直立的姿態前進。

洛夫洛克偉大的洞察力體現在他認識到，地球大氣層同樣也遵循著類似規律。地球是一個開放系統，太陽不斷為它提供能量，而且在全球範圍記憶體在著大量的回饋。其結果就是，地球作為一個整體取得了高度有序的自組織動態平衡，從而地球的大氣組成、地表溫度和生命就變成了我們現在所感知到的這樣。

然而，整個地球作為一個系統遠比自行車和騎士這個系統複雜得多。而且，將整個地球作為一個系統就意味著，地球上所有的東西都是這個系統的一分子：岩石、海洋、大氣層、天氣和生命。所有這一切都透過相互關聯的、全球範圍的回饋迴路連接到了一起。

我們對地球的很多動態特性都很熟悉，而且也能感覺到這些全球性的回饋迴路的存在。比如，海洋中的水蒸發後形成了雲，最終會變成雨，或者直接回到海洋，或者藉由河流回到海洋。氧氣同樣也有自己的迴圈：大氣中的氧氣因為動物的呼吸作用而被消耗，但是又通過植物的光合作用而被釋放。這些個體過程通常會成為地質學家、生物學家、氣象學家或者其他什麼學家的研究物件，他們都只會孤立地看到「自己」的過程，並使用本學科的術語來研究、表述它們。與之相反，洛夫洛克提出，地球就是一個高度有序、自組織的系統，其中的每種事物都和其他事物聯繫在一起。

洛夫洛克用古希臘神話中大地的母親的名字將這種一致性命名為「蓋婭」（Gaia），這個名字是他的朋友和鄰居高汀（William Golding）建議的，高汀是《蒼蠅王》（Lord of the Flies）的作者，1983年諾貝爾文學獎得主。洛夫洛克最初於1960年代晚期構思「蓋婭」這一概念，於1971年給出了關於這一主題的第一次談話，並於1973年發表了第一篇關於「蓋婭」的文章，從此一直研究蓋婭理論（Gaia Theory）。他寫了不計其數的文章，並著書四部，其中我最喜歡的是《蓋婭》（Gaia: The Practical Science of Planetary Medicine）。

毫無疑問，洛夫洛克的思想在過去那些年代裡曾經引發了大量的爭論，尤其是在那些眼界狹隘的科學家中最為猛烈。然而，世界最優秀的科學家們在2001年7月提出的《全球變革阿姆斯特丹宣言》（Amsterdam Declaration on Global Change）中，蓋婭理論得到了大力推崇。這是從宣言的第一篇文章中摘錄的一段話：「地球系統作為一個自我調節的系統，由物理、化學、生物和人類組成。各種組成部分之間的相互作用和回饋非常複雜。」

如果整個地球是一個系統，那麼，根據系統理論，當你推動「這裡」的時候，「那裡」就會發生一些事情。從全球的角度來看，這就可能會導致顯著的後果。

書籍介紹
本文摘錄自《系統思考實作篇：一眼看清規律背後的結構和邏輯，解決現實世界中的複雜問題》，經濟新潮社出版

作者：丹尼斯・舍伍德（Dennis Sherwood）
譯者：邱昭良、劉昕

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