大多数顶尖气候专家不认同亨里克·斯文斯马克(Henrik Svensmark),这位49岁的丹麦国家空间中心太阳-气候研究中心主任。事实上,他因为提出太阳活动和宇宙射线在决定地球变暖(和变冷)中起关键作用而备受打击。他的研究表明,宇宙射线会触发云层形成,这表明高水平的太阳活动——抑制了撞击大气层的宇宙射线流量——可能导致更少的云层和更温暖的地球。斯文斯马克认为,这可以解释上个世纪大部分的变暖。这是否意味着二氧化碳不如我们一直以来认为的那么重要?他说是的,但具体少了多少是无法知道的,因为气候模型非常有限。
今天,在科学界,质疑二氧化碳的变暖作用,尤其是联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布报告之后,大概没有比这更大的科学异端了。该报告警告说,各国必须削减温室气体排放,并坚称“除非采取 drastic 行动……数百万贫困人口将遭受饥饿、干渴、洪水和疾病”。正如太阳风的发现者、天体物理学家尤金·帕克(Eugene Parker)在斯文斯马克新书《寒冷之星:气候变化新理论》(The Chilling Stars: A New Theory of Climate Change)的序言中所写,“全球变暖已经成为政府和科学界的政治问题。科学界限已经被‘杰出’科学家们划定,一个新的重要思想是一个不受欢迎的闯入者。它扰乱了既定的正统观念。”
我们采访了出人意料的谦逊和温和的亨里克·斯文斯马克,谈论了他的工作、受到的批评以及气候科学中的真相与炒作。
你成长过程中丹麦的天气是否有激发你研究云和气候的因素?
我记得小时候对云着迷,但我从未想过有一天会研究这些问题,试图解开云层究竟是如何形成的谜团。我的背景是物理学,而不是大气科学。在我毕业并开始工作的时候,在科学领域找到任何永久性工作几乎是不可能的。这就是为什么,在许多地方做了很多短期物理学研究之后,我在气象学会找到了一份工作。一旦到了那里,我就想,“好吧,我最好开始做些什么。”所以我开始思考这个领域的相关问题,这就是我开始思考太阳以及它可能如何影响地球的方式。
这纯粹是出于科学冲动。以我的理论物理学背景,我几乎没有——好吧,肯定不多——关于全球变暖的知识。我只是觉得如果与太阳有联系,那会非常有趣,我当然没想到它会被视为如此有争议。
1996年,当你报告说太阳活动的变化可以解释地球近期大部分甚至全部的温度上升时,联合国政府间小组主席称你的声明“极其天真和不负责任”。你作何反应?
我简直惊呆了。我记得对许多人认为我所做的事情很糟糕感到震惊。我无法理解,因为作为一名物理学家,你受过这样的训练:当你发现无法解释的事情,不符合常理的事情时,你会为此感到兴奋。如果有可能找到解释,每个人都认为这是你应该追求的。而这里恰恰相反。就好像人们在对我说:“这是你不该做的事情。”这对我来说非常奇怪,从那时起,情况或多或少一直如此。
所以,进行气候研究很难不被怀疑有隐藏议程吗?
是的,这令人沮丧。人们可以随意利用这一点,我无法阻止他们。有些人指责我是出于政治原因,有些人说我是为了石油公司。这简直荒谬。我认为有巨大的兴趣诋毁我正在做的事情,但我已经习惯了。我告诉自己,我唯一能做的就是继续做好科学研究。我相信时间会证明我们走在正确的道路上。
你是否担心人们会利用你的发现来支持不合理甚至有害的结论?
如果我发现有什么不符之处或者我不再相信它,我很乐意终止这个项目。当我们开始时,它只是一个基于相关性的简单假设,而相关性当然是相当可疑的,如果你获得更好的数据,它们可能会消失。但这项工作多年来只增不减。
是什么让你最初怀疑太阳的变化对全球变暖有显著影响?
我开始我的研究时,是学习了1991年艾吉尔·芬-克里斯滕森(Eigil Fiin-Christensen)和克努德·拉斯森·芬-克里斯滕森(Knud Lassen Fiin-Christensen)所做的工作。他们研究了过去100年的太阳活动,发现了与气温显著的相关性。我知道很多人不认同这个结果,但我认为这种相关性非常好,以至于我忍不住开始推测——这之间可能有什么关系?然后我听说有人建议这可能与宇宙射线有关,它们改变了高层大气的化学成分。我立刻想到:“嗯,如果这能行,那一定是通过云层。”
那最初的想法。然后我记得在埃尔西诺的高中,我们的老师给我们演示了一个叫做云室的科学实验,看到了放射性粒子的轨迹,看起来像小水滴。所以我心想,“这会是实现它的方法。”我开始从卫星获取数据,这在当时实际上是相当侦探般的工作,但我确实开始找到数据,令我惊讶的是,宇宙射线变化和云层变化之间似乎存在相关性。我想在1996年1月初,我终于得到了一条曲线,在相关性方面非常令人印象深刻。它只持续了很短一段时间,因为数据只覆盖了七年左右。所以几乎什么都没有,但这是一个很好的相关性。
将太阳变化与地球气候变化联系起来的机制究竟是如何运作的?
基本思想是太阳活动可以增减云量,从而影响地球表面温度的变暖或变冷。其中的关键因素是宇宙射线,它们是来自星际介质的高能粒子——主要来自超新星爆发的残余物。这些高能粒子必须进入我们所谓的日光层,这是一个由太阳主导的巨大空间,通过太阳风进入。太阳风是由电子、原子核和相关磁场组成的等离子体,它们源源不断地从太阳流出。宇宙射线粒子必须穿透太阳的磁场。如果太阳和太阳风非常活跃——就像现在一样——它们就不会允许那么多宇宙射线到达地球。更少的宇宙射线意味着更少的云层会形成,因此地球会变暖。如果太阳和太阳风不那么活跃,那么更多的宇宙射线就能进入。这意味着更多的云层[反射掉更多的阳光]和更冷的地球。
现在众所周知,太阳活动可以增减到达地球的宇宙射线量。但下一个问题是完全未知的:为什么宇宙射线会影响云层?因为在当时,当我们开始这项工作时,没有任何机制可以解释这一点。气象学家否认宇宙射线可能参与云层形成。
你和几位同事在丹麦国家空间中心的地下室工作时,进行了一项关于宇宙射线和云层的里程碑式研究。你们是怎么做的?
我们在哥本哈根花了五六年的时间建造了一个实验,看看我们是否能找到联系。我们把这个实验命名为SKY,在丹麦语中是“云”的意思。自然的宇宙射线穿透天花板,紫外线灯扮演太阳的角色。我们有一个巨大的腔室,大约有八立方米的空气,整个想法是让空气像太平洋上空的空气一样洁净,然后当然,能够控制腔室中的物质。所以我们有真实大气中微量的硫磺、臭氧和水蒸气,然后通过保持这些物质恒定,只稍微改变腔室中的电离[带电原子的丰度],我们就能看到我们能产生这些小气溶胶,它们是云凝结核的基本组成部分。
因此,其思想是,在大气中,电离有助于产生云凝结核,从而改变云的数量和类型。如果你改变云层,当然,你就会改变到达地球表面的能量量。所以这是一种非常有效的方式,几乎不需要能量输入,就能改变地球的能量平衡,从而改变温度。
有如此多的奇怪惊喜,很多时候我们只是忙着试图弄清发生了什么。我们似乎发现的机制与任何关于它应该如何运作的理论想法都大相径庭。它似乎比我们想象的要有效得多。这似乎是电子能够帮助形成一个小粒子——我们称之为分子簇——然后电子可以跳开并帮助另一个粒子。所以这就像一个催化过程。它如此有效,是一个巨大的惊喜。
这些类型的实验以前从未真正进行过,我们必须找到新的技术才能完成它们。一旦我们有了结果,就必须完全理解发生了什么。所以那是一段非常紧张的工作时期,几乎是催眠般的。
现在还有其他实验,比如 CLOUD 项目,也旨在研究宇宙射线的影响。这将如何在你们的工作基础上发展?
CLOUD 是一个国际合作项目(由欧洲核研究组织,即 CERN 赞助),正在日内瓦进行,但要出结果还需要一段时间。它去年才获得批准,建造这台机器至少需要三年。这就是科学的一个问题:你必须有很大的耐心,因为结果出来得很慢。
如果 CLOUD 的科学家能够证明宇宙射线可以改变地球的云层覆盖,这是否会迫使气候科学家重新评估他们关于全球变暖的观点?
当然,因为在气候变化的标准观点中,你认为云是现有气候的结果。我们的观点颠覆了这一点,彻底颠倒了,认为气候是云层状况的结果。
你如何看待你的工作在全球变暖原因的重大辩论以及应对措施的考量中的地位?
我认为——不,我相信——太阳在过去曾经影响过气候,现在正在改变气候,未来也必定会如此。我们生活在一个独特的历史时期,因为这段时间是过去1000年,甚至可能是过去8000年中太阳活动最活跃的时期。我们知道太阳活动的变化对气候产生了显著的影响。例如,大约300年前我们经历了小冰河期。在1650年到1715年间,太阳黑子(太阳表面表示太阳活动增强的标记)非常少,例如,1696年瑞典的收成歉收。人们挨饿——10万人死亡——那是非常绝望的时期,所有这些都与极低的太阳活动 coincided。我们上次太阳活动高涨是在中世纪温暖期,那时欧洲所有的大教堂都建起来了。如果你追溯到1000年前,太阳活动也很高,那时罗马正处于鼎盛时期。所以我认为有充分的证据表明这些是自然发生的重大变化。如果我们谈论下一个世纪,在此之上可能还有人类对气候变化的影响,但太阳效应带来的自然影响将是重要的。这应该在用于预测的模型和计算中得到认可。
为什么对此有如此大的阻力?是科学本身冲突或混乱,还是政治干预?
我认为是后者,而且两者兼有。而且我认为有一种担忧,那就是如果只看二氧化碳,结果会发现,或者有人会提出,人为贡献比预期要小。
你有没有遇到过资金困难?
我会说,很久很久以前。但没有石油公司资助我的工作,一点也没有。听起来很有趣,但丹麦嘉士伯基金会——你知道,就是那个酿啤酒的——他们给了我真正的支持。他们有一个很大的基金会;在丹麦,它是最大的科学资源之一。这是因为嘉士伯的创始人希望用科学方法来酿造最好的啤酒。它可能是世界上最好的啤酒,因为科学。
如果宇宙辐射确实是全球变暖的主要原因,这对人类来说是好消息还是坏消息?
这是个好问题,因为你必须说我们无法预测太阳。当然,那意味着我们对此无能为力。
但是,如果人类通过二氧化碳排放对气候的影响比我们想象的要小,那是否意味着我们可能有更多时间来减少有害影响?
是的,这当然可能是一个结果。但我不知道如何得出这样的结论,因为目前所有设定都是二氧化碳是社会的一大灾难。
你同意二氧化碳至少对地球目前的变暖有一定影响吗?
是的,但你必须给太阳一个角色。如果你以正确的方式将太阳纳入考量,二氧化碳的影响必然会变小。问题是,小多少?我们对二氧化碳影响的所有了解实际上都基于气候模型,这些模型预测气候在50到100年内会如何,而这些气候模型根本无法模拟云层,所以它们真的很差。当你查看它们时,这些模型误差数百百分点。这是一个众所周知的事实,即云层是任何气候模型中最大的不确定性。所以我们用来做出这些预测的工具实际上并不十分好。
你下一步打算如何追寻你的理论?
我对我们接下来的实验非常兴奋,它将在未来几个月内进行。我们计划深入地表一公里,因为当我们在地下室做实验时,无法摆脱辐射。宇宙射线的穿透力太强,我们的腔室中总是有电离,我们无法达到零电离。我认为这将是人们第一次尝试在没有电离的情况下进行实验。我认为这将非常引人入胜,因为它将告诉我们关于该机制的细节。
那么你认为个人和整个社会需要努力节约能源吗?例如,你使用紧凑型荧光灯泡吗?
是的,是的,我们使用那些。我骑自行车。有充分的理由节约我们的资源,并找到更经济的能源使用方式,但这种论证不一定与气候挂钩。
在你工作的这个阶段,你对你的基本理论有多大的信心是正确的?
我认为宇宙射线对气候变化负责几乎是肯定的。我认为现在我有很多确凿的证据,而且我认为我已经提出了关于云层的一些非常好的证据。当然,我们无法讨论确切的机制,但我认为我们有一些非常重要的想法片段。例如,我们可以做出一个推断:这种机制在远古大气中是否有效?这些过程是否仍然会发生?这是我不知道的。
你将你的工作讨论为一个你称之为“宇宙气候学”的新兴领域。那是什么?
它指的是太空中的过程与地球上发生的事情是相互关联的观点。这种观点认为,当地球位于银河系某个旋臂时,可以将其与某个地质时期联系起来。以前,人们认为地球是一个孤立的系统,其上的过程是独立演化的。现在突然看来,我们银河系中的位置对地球上已经发生和正在发生的事情很重要。正是这种地球与太空之间的联系令人兴奋,这也是我给它取这个名字的原因。这项研究大部分是在过去10年内进行的,它确实是多学科的,涵盖了从太阳物理学和大气化学到地质学和气象学——甚至高能粒子物理学家也参与其中。从事太空相关观测的人很高兴能找到从太空到地球的联系,因为这为理解太空中的过程提供了很好的论证。
这些连接,结合了如此多样化的学科并为许多工作领域创造了机会,既令人惊讶又令人赞叹。不过,对我来说,这是一个真正的挑战,因为我必须研究如此多的不同领域才能开展工作。
在你的科学事业中,你经历了不少挫折。是什么让你坚持下去?
从一开始,我就觉得这是一个非常有趣的问题,现在,我认为是它的潜力吸引着我。它始于一个简单的想法,似乎还在不断地延伸或扩展。这确实是最重要的事情。我的意思是,例如,我从未想过我们会发现宇宙射线与银河系演化和地球生命之间的这些关联。我从未想到所有这些事物都以一种美好的方式相互连接。













