地球

环境与文明-听刘东生院士课后所感

这是2005年6月14日听完刘东生老先生的课后,我深受”启发”而写的小文章,现在看来自有许许多多不成熟和不科学地方,而且有些文字过于夸张,都不像是我写的,但我想这是原汁原味的,于是基本不做修补,以此纪念老先生带给我当时的惊喜。(括号内是我现在的注释。另外,请莫见笑,这篇不是科普,只是当时的感想。要科普的,看碧声的文章

一、开场白

中国古文明中心

图1 中国历史上的几个文明中心,为什么从西北逐渐迁移到中原?

本来以为地质学的职责就是寻找矿产石油天然气等自然资源,最多和建筑、工程结合。今日有幸聆听刘东生院士的报告,深受感触。从他身上,我感觉到了自然科学和人文科学的完美结合,科学思维与哲学思维的融合。

世界四大文明,为什么只有中国文明仍然延续?

中国文明的发源为什么要晚于另外三个文明?

鲧治水为什么没有成功,禹就成功了?

中国文明中心为什么一次一次从西北逐步迁到中原?

为什么现在的气候温度升高了?不可预见灾害增多?

前几天黑龙江洪水事件说明了什么问题?(指2005年沙兰镇中心小学的洪灾

《后天》中描述的灾难会发生吗?

这些问题新颖独特,但似乎每一个都不容易回答。如果仅仅从文化角度考虑,还不足以令人信服。古文献资料又寥若星辰且大都没有触及其中最本质的动力机制–自然环境。

那么,用什么东西来打开这本天书,揭开环境变迁之谜呢?刘东生先生为人类做出了非常大的贡献,他用黄土解释了中华以及世界文明的历程(当时刚开眼界,好像小孩子看见了大馒头,喜欢用夸张的词语)。

二、黄土的故事

黄土沉积

图2 巨厚的黄土沉积,每一层颜色各异的黄土层都是解读一段古气候的天书。(若谁知道图片来源请告知)

在别人眼里可能会很奇怪,黄土有什么好研究的呢?也许你去过陕西、贵州,见识了辽阔又雄伟的黄土高原,垣(注:矮墙)梁(注:长的土坡)峁(注:一个个小山包,圆丘)展示着其独特的外形,一层层不同颜色、不同厚度的黄土层让人震撼,但是,你能读懂这些大自然杰出的雕塑吗?在刘东生的眼里,黄土就是一本记载着中国乃至世界历史和文明的奇书,每一次变化,每一个细节都在书里描述的清清楚楚。他看懂了这本天书,站在了黄土的制高点,完成了天人之间的交通,达到了哲学的最高境界[1](感觉当时很挺文艺的,现在写文章越来越实在了,不知道是福是祸)。

人类自从产生后,就要与两种东西打交道,谁都无法逃脱。一种表述是物质和精神,另一种是社会和自然[2]。人类社会的变迁无不受到自然环境的制约[3]。(当时老想用哲学)


[1]哲学的境界有以下几层:第一层,活着,完成物种的繁衍;第二层,思考自身的价值,追求空间和思维的自由;第三层,达则兼济天下,思考人与自然和社会的关系;第四层,人神共处,天地合一,意识到人可以和天地相通,其思想万古流芳,泽被后世。

[2]个人认为还有一种分法:时间、空间和状态。

[3]历史地理学家葛剑雄老师认为:如果一个城市因为战争被毁,后人不会因此迁移,过一会反而会重建城市,发生迁移最根本的原因必定是生存环境的巨大变迁。比如古代的楼兰、高昌、回鹘等国。


中国的黄土是风成的,也就是说我们现在的黄土原先不是我们国家的,而是因为我们特殊的地形条件,从莱茵河那边吹过来的。

中国的黄土分布图

图3 中国的黄土分布图。(来源:碧声

黄土有两种特性,一是它的流动性(读音类似于老先生名字),它会从一个地方搬运到另一个地方,沉积下来,然后变质,等到环境巨变的时候又开始风华、搬运,永不停歇。二是他的亲生物性,有黄土的地方总是有繁荣的人类社会,黄土带来了丰富的生物物种,人类也因此集聚下来。仔细看看图1,喀什-塔里木-河西走廊-敦煌-西安-中原-北京,你会惊奇地发现中国文明和其他文明的交流仅仅是一条窄窄的通道,而且这些文明都沿着一系列东西走向的山脉分布[4],大气环流顺着这条狭长的通道将西欧的黄土带到了中国,黄土也带来了中华民族赖以生存的空间和物质。

三、借题发挥,思维乱飞(这是我当时的观点,不是老先生的观点,下面开始思绪乱飞)

以前我们看丝绸之路是从南往北看得,现在我们跳出地球换个角度,从上往下,从北往南看看我们的丝绸之路,北方是黄土和草地,往南是挺拔屹立的高原,如同一道防护墙般保护它不受南方异族的侵犯,喀什、敦煌、西安和北京就非常悠闲的贴在墙上,半掩半闭着门,试图从门缝中看透变化万千的世界。

文明的继承要求它选择的生存环境是一个半开放半封闭的系统,对地形也是如此,复杂的地形可以阻止外来文明的侵略,但少数通道则可以适应环境的变迁带来的文明中心的迁移以及与外来文明的交流与融合。古老的埃及文明、巴比伦文明和印度文明的消亡或多或少是由于其地形的开放。一个强大的异族如果可以轻而易举地深入到该文明的腹部,就极有可能中断这个文明的延续。

中华民族的生息之地东临大海、南有高原屏障,西处荒漠,仅有一条漫漫丝绸之路维系和其他文明的联系,最大的危机缘于北方,从秦汉开始兴起的北狄、匈奴,魏晋时期的五胡,隋唐面临的突厥,对大宋虎视眈眈的西夏、辽、金和蒙古,直到蒙古人对中国的短暂统治,明清仍然受到蒙古的潜在威胁。各朝各代无不把北方视为最大的威胁,北方游牧民族的一举一动无不牵动着当朝统治者的神经,于是他们筑长城(防敌防沙)、修直道、建水渠、开运河,其最终的目的为了抵御这种潜在的威胁。北方少数民族虽然彪悍,民风硬朗,能征善战,但因为流动的人口、人数的劣势、资源的匮乏以及文化的单薄,这些民族往往不具有长期作战和文明统治的能力,即使进入中原腹地,往往因为处不好社会关系特别是与汉民族的关系而不能持久统治。我们常说汉族具有匪夷所思的同化能力,这种能力的背后应该是物质和文化的繁荣。

到了明清,特别是哥伦布发现新大陆之后,中国才发现自己已经处在民族危亡的时刻。往日的天堑,昔时的屏障,此刻再也不是决定胜败的关键,古代文明的思想在此刻显得无足轻重[5],这些都是我们当初没有想到的。我们必须面对世界上数不胜数的其他文明的冲击,他们千里迢迢,不远万里,带着必胜的信念,从欧洲而来,登陆一直庇佑了中华民族五千年之久的东海岸,他们拥有比中华民族更为优秀的物质,更主要的是他们具有一个被皇权文化统治了千年的民族所缺少的迥然不同的新兴思想,这种思想和东方文明是对立的,和我们先前所遇的对手也是截然不同。而此刻的清政府,就像一艘破烂不堪的头等战舰,它之所以在过去150年(1644-1792左右)没有沉没,仅仅是由于一班幸运的能干且警觉的军官的支撑,而他胜过他邻船的地方只在于他的体积和外表,但是一旦一个没有才干的人在甲板上指挥,那就不会有纪律和安全(马噶尔尼)。中国这艘巨舰千疮百孔,伴随着隆隆的象征新时代的马达声,开始沉没。

一个文明发生变迁通常需要变化,引发他巨变的不是内部矛盾的激化[6],就是外部环境的变迁,外部环境一是自然环境的巨变,二是社会环境的巨变。中国文明从陕西-河南-北京的变迁,北方匈奴民族、西域十六国等等古老民族的消失都是环境变迁的见证。哥伦布把黑死病、天花带到了美洲大陆,直接中断了当地的文明,因为这些疾病让手足无措的土著人消减了90%。

但是,一个文明要持久,必须要有广袤的生存环境和可以与外界交流的通道。可能很多文明曾经诞生在封闭的环境里,像神秘的三星堆文明,这种环境可能可以让他更少地接受外来侵略,但是一旦当地的环境发生巨变,不可抗拒的自然灾害一旦发生,文明可能就此终结。三星堆的消失的罪魁祸首可能就是一场谁都没能记载下来的大地震(是我以前的猜测而已)。

图4 2007年,科学家宣布他们根据1952年在南非发现的头骨,证实了现代人类的起源:大约在65000-25000年之前,现代人类走出非洲,从而否定了人类多起源说。那科学家是如何测头骨的年龄呢?他们是根据测量填满在头骨里具有放射性元素的沙子测出来的。图上的这个头骨大约有36000±3000岁了,这个年龄和在欧洲,东亚以及澳洲发现的不少头骨吻合,样子也很相似。(图片来源:Time

说起文明的起源,我们不得不提起古猿。有三种主流揭示了人类的产生:1,草原学说。史密斯认为人类起源于草原。2,转型学说,沃尔瓦认为是气候的变化让猿猴不得不从安逸的树枝上下来学会使用工具。3,多样性选择学说。这三个学说其实都说明了一个道理:改变创造人类!一个人要变化何尝不是如此,总是在一个空间里在一种状态下从事一种职业,人生必然是灰暗的,没有乐趣的,最有意义的人生应该是自由的和自主的,因为只有在这种状态下,人才能在时间和空间的交错中找到变化万千的各种状态。(话又说多了)

基因学已经证明人类的始祖起源于东非[7],草原是一个完全开放的系统,人类从树上到地上,就要面临先前不可能遇到的威胁,而人类本能要生存下去,他们必须做出改变,于是社会产生了。在格鲁齐亚考古学家发现了一颗只有一颗牙齿的头盖骨化石,经测定发现,这个人虽然在只剩下一颗牙齿的时候还生存了很久,在那种生存环境下,如果没有牙齿怎么吃肉?怎么生存?人类学家把这种结果归功了人类社会的作用,同情弱者是人类的本能之一[8]


[6内部矛盾的激化不是朝代的更替,而是这个社会制度的变迁。从奴隶到封建,从封建到共和国,每一次都如履薄冰,如临深渊,稍有差池就会让这个文明土崩瓦解。

[7]从文明产生先后角度讲,埃及-巴比伦-印度-中国符合从非洲到中国的传播次序。但个人感觉沿途要经历无数恶劣地带,人类如何通过?是不是此时的沙漠在古代是肥沃的森林?

[8]求生欲望、性的欲望、求胜欲望以及保护弱者四大本能。


屈原在《天问》中写道:”鲧何所营,禹何所成”。对自然界充满好奇的屈原一下子问苍天问了几百个问题。这个问题现在不难解开,禹为什么就成功了呢?因为天地人和,不但天帮助了他,而且方法也用对了,疏导而非堵塞。研究人员从南海和大草地中取来样本分析(做了些什么工作呢),发现在4000年前左右的时候,当时环境变化的曲线有一个明显的变化,4000年前我国正好处在夏朝初年。于是有专家得出结论,大禹的成功得益于气候的好转。

大自然的力量值得人敬畏,人类能力再大,也不可能一次制造出足以毁灭整个生物界的能量。虽然”民主”导致了世界大战,科学帮助世界大战制造了足以毁灭人类几百次的武器,虽然人类可以制造TMD来保卫自家财产,利用遥感从事阳光下的罪恶,但是大自然的一个喷嚏,一次抖动,都是人类所不可预知和阻止的。有史以来,最大的一次能量释放不是1960年的智利大地震,而是一颗行星撞向地球而终结恐龙时代。这次撞击产生了比智利地震大5个数量级的能量,遮天蔽日的尘土使地球三个月接收不到太阳光,缺少万物之源的阳光,即使是无可一世的霸主,也不得不向大自然低下骄傲的头。

人和动物的区别有以下几点:首先,人类有大脑,可以思考,可以感觉到自己的感觉,而且人类知道怎么把这种感悟通过一定的载体保存下来,积累传承了丰富的人类知识,让下一代不再重复前代所走的弯路。动物界则不同,他们没有思维,虽然有些动物比如猩猩也很聪明,也能学会说几句人话,但是他们只是无条件反射的关联[10],抽象思维能力没有,而且他们的下一代总是不断地重复上一代的工作,反反复复,无穷无尽,它们没有所谓知识的传承,否则统治世界的生物就可能像星球大战一样多样和奇特。动物的生存的意义就是完成繁衍。

图5 人类的伟大之处,在于他开创了一个新的地质年代:人类纪。这张图显示的是人类足迹遍布图,绿色的表示人迹罕至之地。数据表明人类已经占据了83%的陆地,剩下的17%的土地我们现在可以称它为”最后的净土” (Last of the Wild)(图片来源:哥伦比亚大学

人类的智慧开始超越了生物圈这个概念,因此可以把人类智慧圈(Noosphere)和大气圈、水圈、岩石圈、生物圈一样并列起来。人类利用智慧影响了大自然,但是大自然本身的运行轨迹基本不会受人类影响,人类在其中只是起了一个突变分子的作用(不可否然,人类改变自然的能力越来越大)。大自然是一个耗散的系统,耗散的系统需要不断吸收外界能量来维持内部熵的稳定。1979年到2003年,从遥感卫星上看北极,发现北极的冰雪融化了很多很多,原来是雪地的现在都露出了岩石。哲学上说一个系统之间总是相互联系并且不断变化的,融化的雪水会降低海水的盐度,影响大洋环流,进而影响整个地球的气候,当这种影响超过阈值的时候,环境就会发生突变,依靠这种突如其来的变化来维持系统的重组和平衡。《后天》这部电影说的就是这件事情,但是从地质学角度来说,间冰期-冰期的发展速度会比较慢,而冰期-间冰期的时间变化非常快,也就是说,温度上升的速度可能几十年就能完成,但是温度要下降的时间跨度会比较长。看过电影《蝴蝶效应》的人也都会深深得被其中的世间无常所震撼,任何一个微小的变动最终换来的可能是巨大的变化。我想前年非典的爆发也是不可预见的,早些天黑龙江的暴雨造成的人员伤亡也是不可预见的。现代社会之所以灾害频繁,其中重要的一个原因就是人类这一活跃分子在其中所起的效应,因为有变化所以有变化,环境的巨变肯定是因为其中的一个因素的变化引起的,当这种变化越频繁的时候,熵变的频率也就越高。人类的变化就是罪魁祸首

罗布泊的干枯

图6 斯文赫定在罗布泊拍摄到的大头鱼,那个时候,罗布泊一片汪洋。

斯文·赫定在上个世纪到罗布泊的时候见到的是一片汪洋似的湖泊,40年代过去的科学家还在那边垂钓。但是,气候在60年代不稳定,很多地方都出现了这种快速不稳定的现象。现在的罗布泊里再也看不到孔雀河的滔滔清水了。罗布泊周围的人类活动很少何以至此,用毛主席的一句话”天要下雨,娘要嫁人”来表述可能比较合适,这是自然界的一种突变,我们是没法阻止和预测的,有时候就像地震一样,来无影去无踪。虽然这是自然界本身的一种趋势,人类的变化对此有不可推卸的责任,但是人类既然作为万物之主,我们就应该寻找另一条通往安全和发展的道路,做好自然科学、社会科学和人文科学的基础研究工作,更多地了解地球妈妈的脾气,用我们人类特有的智慧造福世界,让地球科学服务于社会。

当时的几个问题

1、中国的大气环流怎么运动?《查阅一下气象学的书》

2、三星堆文明如何消失?是因为他们的环境是紧闭的,不具有开放性吗?

3、中国的这些山脉走势如何,什么时候形成的,对文明的进程有影响吗?

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