科学史评话最新专辑

全球变暖带来了更多的极端气候，人类应对这些极端的气候要付出更多的代价，这些代价其中有我的，也有你的，覆巢之下无完卵。继续燃烧石化燃料带来的好处和引发的麻烦相比，孰轻孰重？有人赚了便宜，有人倒了霉，你没看太平洋岛国一个个苦着脸，他们的国家真的有可能被水淹了。加拿大和俄国可能还美滋滋的，北极航道说不定能走船了嘛。

但是，咱们国家地理跨度太大，南边有大象，北边有驯鹿。东边有大海西边有沙漠，什么样的问题咱们国家都会遇到，所以是要算总账的。

总之，科学就是科学，在这方面，咱们国家做的是真不错，稳扎稳打，一步一步的改善环境，长远布局改变能源策略，一来减少碳排放，二来降低能源安全的风险，三来为新兴产业创造机遇。有节奏，有步骤。不上头，不停手。不像某些国家，当总统的瞪眼不认账，到处退群。也不像某些极端环保人士，除了逃课，除了口嗨，什么实事也不会做。

其实有关气候变化问题，需要全球通力合作，但是在如今的环境下，实在是很难。欧洲不是开始准备烧煤发电了嘛，而且欧洲还净是质量差的褐煤，看来二氧化碳是肯定是少不了啊。没办法，未来会怎么样，那就不是我能知道的啦。

叶笃正也是芝加哥学派培养出来的。罗斯贝最出名的气象学成就就是罗斯贝波嘛。这个理论我们以前讲过，罗斯贝用了一个简单的公式来描述大气在行星尺度上的主要运动特征。这个大气长波的波峰波谷对地面的天气影响巨大。预测这些波如何移动，就能预测地面的天气。

但是，波是非常复杂的，经常是不同波长的波叠加在一起，就像七色光叠加成白光一样。罗斯贝波描述的波非常单纯，要是很多不同波长的波叠加在一起会出现什么情况呢？这个工作就是叶笃正做的。1948年，叶笃正的博士论文《大气中的能量频散》讲的就是这档子事儿。

叶笃正发现，合成波比单纯波相速度更快，上游大气发生变动，能量会非常快的传递给下游。这个传递过程比空气本身的流动要快得多。利用这个理论，可以帮助大家理解西风带不同地点大气变化之间的联系。

比如说，冬季东亚的大规模冷空气入侵，往往就跟大气长波变化有联系。冬春季节要是欧洲大西洋沿岸的气流发生变化。很快，东亚上空的气流和天气也跟着剧烈变化。这个技术在上世纪80年代以前，是我们各个气象台做4~10天的天气预报的主要方法。

当然啦，空气在不断流动，天气在不断变化，但是也会有例外。比如一个暖气团从西风之中孤立出来。运动可能非常缓慢，甚至能才某个地方死赖着不走。这个高压气团就像石头一样堵住了交通路口。其他的气流都得绕着走。这个高压就叫“阻塞高压”……

1975年的7月24日，美国东方航空的66号航班正从新奥尔良飞往纽约肯尼迪国际机场。当时纽约地区有雷雨，下午4点多，这架波音727客机准备降落。当时的风不大，能见度很差，需要使用仪表盲降，不过呢，反正前面就是机场跑道，应该问题不大。就在这架727客机对准跑道准别降落的时候，突然之间来了一阵狂风暴雨，本来飞机降落，机头都是略略上翘的，这倒好，飞机就像是被一股巨大的力量砸了一下，突然头一低，直接砸向地面。结果，这架飞机在距离跑道只有800米地方摔成了个大火球。飞机上124人，只有11人生还。这次事故成了那年最严重的一次空难。

后来，国家航空安全委员会得出的结论是机组明知气候恶劣，依然选择降落，塔台也没有坚决制止，他们都有责任。但是，还是有人觉得奇怪，为什么飞机会砸向地面，事故调查结果是飞机遇上了强雷暴导致的逆风，而且还有很强的风切变。但是这不足以解释66号航班遇到的情况。最终大家找到了藤田，希望他能解开这个谜团……

洛伦兹发现有很多方程式对输入的数值非常敏感。哪怕输入的数值稍微变了一点点，结果也会大相径庭。可是测量误差是无法避免的，如果用这些公式做天气预报的话。时间长了，偏差就会变得非常离谱。你要计算遥远的未来某一瞬间的状态，也就变得根本不可能了。用洛伦兹的原话来说，由于天气观测之中存在着不明显的不精确性和不完全性，非常长期的天气预报是不可能的。

这篇论文影响深远，成为混沌理论的基础，一开始没几个人引用他的论文，但是过了20年，引用次数就变成了每年几百次。到现在一共有多少人引用过，那就不好算了，反正很多。一开始，洛伦兹把他的发现比喻为海鸥的飞翔引发了暴风雨。但是后来他觉得这个比喻不太刺激。他接受了一位朋友的建议，换了一种说法，那就是“巴西的一只蝴蝶拍打一下翅膀，会在德克萨斯引发一场龙卷风吗？”从此后我们又多了一个科学术语，叫做蝴蝶效应。

1963年那篇里程碑式的论文之中，洛伦兹提出了一个著名的方程式，也叫洛伦兹方程。这个方程的解在三维空间里面呈现出一个漂亮的双漩涡，很像蝴蝶的两个翅膀。所以叫蝴蝶效应还是挺贴切的……

因为恩尼雅克计算机是军方的东西，计算机在陆军的阿伯丁试验场，主要工作是计算弹道。朱尔·查尼他们所有工作必须严格保密。在三年的时间里，朱尔查尼和同事们一直在办公室里吃住，说实话，条件还是挺艰苦的。

所实话，阿伯丁试验场的这台恩尼亚克计算机实在是太慢了，朱尔·查尼不得不一次又一次的简化计算，要不然这个家伙真是算不动。

当时团队最尴尬的一件事，就是要要足足计算24小时才能算出24小时以后的天气。所以根本没有任何实用性，到了1952年春天，一个更新更快的计算机在普林斯顿的高等研究院落成运行。这一下，朱尔·查尼他们就开始鸟枪换炮了，因为计算速度大大提高，而且计算的准确度也大大提高了。

然后呢，到了1952年的11月份，华盛顿就遭遇了那场突如其来的暴风雪，把所有的天气预报员弄得很没面子，因为他们没能预报到这场暴风雪的发生。难题摆在了朱尔查尼他们的面前，他们的团队不断修改模型，修改计算机程序，朱尔·查尼他们终于有能力作出正确的天气预报，而且速度还很快。所以朱尔·查尼才会兴奋得大半夜把气象局局长从被窝里叫醒……

最后的决心当然是统帅艾森豪威尔下的。在5号的凌晨的4:15，他做出决策：我们走吧（OK, We’ll go）也就是说原计划不变，6月6号，登陆法国的行动将会正式开始。这时候艾森豪威尔只能赌一把，他也没有决定性的把握。但是现在所有的部队都已经做好了准备，该上船的上船，该上车的上车，该上飞机的上了飞机。如果这个时候决定推迟到6月19号，那么所有人必须撤回来。这么一折腾，德国人能不发现吗？肯定会引起德国人的警觉。突然袭击的效果就要大打折扣。大家早就按捺不住了，一起跳起来欢呼。

到了6月5号的下午4点，这个时候天空仍然多云，风仍然在刮。大家难免还是有点不放心。斯塔格给艾森豪威尔看了最新的天气图，看样子不会有问题。到了晚上9:00，斯塔格看到头顶上的云层破裂了，他终于长出了一口气。好天气终于如约而至。后来皮特森回忆这段经历，他觉得这个时刻是气象学最风光的时刻。

一切都要按部就班的开始执行了，15分钟以后，BBC通过广播电台向法国的抵抗组织发出了暗语，前前后后发了270条。法国有很多的抵抗组织马上要立刻行动起来了，他们没有办法像咱们的游击队那样去打击鬼子，但是他们搞搞破坏搞搞宣传还是没问题的。

后来的事大家也都知道了，德国人被打了一个措手不及。风暴是从4号开始的，5号德国空军的侦察机就趴了窝，风太大起不来啊。纳粹的巡逻舰也没法出港，所以他们也就失去了获取直接情报的手段。而且他们的指挥官也都不在指挥位置上。防守诺曼底的德军司令隆美尔根本不在德军司令部，回德国休假去了。驻诺曼底的德军第七集团司令部也已下令军队解除戒备状态，召集所属指挥官到远离海滩的地方进行“图上作业”去了。为什么德国指挥官敢于放心大胆的离开他们的指挥位置呢？

我们知道，不管是海洋还是大气都是流体，流体之中就存在很多波动现象。比如说海面上的海浪是最明显不过的波动现象。大气内部也有很多波动现象。比如说，空气在水平流动的时候，因为遇到一座山，那么就只能爬上去，空气在爬山的过程中会变冷。过了山头以后，冷空气会沿着山坡往下冲，冲到近地面附近受热，密度再次变小再往上爬，爬到高空又变冷，再次往下。所以风吹过去的时候，其实不是老老实实平移的，地面上肯定会有起伏不平的地方，稍稍受点扰动。气流就会像走搓板路一样，一路磕头磕过去。

不仅仅垂直方向有这种磕头的现象，水平方向也会有。地球中纬度地区上空有一道西风带。这道气流环绕了地球一圈。气流可不会老老实实沿着纬度圈走。主要还是受到地转偏向力的影响。一边走一边就要拐弯儿，拐过头了又要拐回来。所以西风带也呈现出波动动态。而且波长尺度可以达到行星级。这就叫做“罗斯贝波”也叫“行星波”。

这种现象不仅仅是大气层之中有，海水实际上也有。只不过海水里的波长就比大气层的过程要小很多，只有几百公里的样子。这种现象不仅地球上有，在其他星球上也有。包括木星土星这种巨型流体星球，甚至太阳上都有。木星的花纹非常明显，也非常典型，你可以看到木星上有一条一条的环带，但是每一条环带都是扭得像麻花辫一样。环带之间会有巨大的气旋，木星上最出名的气旋就是大红斑。

土星靠近北极附近有一个巨大的六边形结构，实际上也是环绕土星极地旋转的云带，但是这个云带居然就不是一个漂亮的圆圈，而是一个六边形。为什么这个六边形的结构能如此稳定，科学家们估计可能跟驻波现象有关系。但这也只是一种假设，还没有具体的证据……

贝吉龙是瑞典人，当时他还是要为瑞典气象局工作，所以他又在斯德哥尔摩干了两年。后来呢，就搬家搬到挪威去了，他在挪威工作生活了13年。1922年2月，他在回卑尔根的路上，中途到奥斯陆北部山区的一个度假胜地停留了几个星期。他打算好好放松放松，休息休息。但是他没想到，就在这儿，他有了一个非常重要的新发现。这个发现就涉及到天上为什么会下雨？没错，到那个时候为止，科学家们对雨的具体形成过程，还不是特别清楚。

我们知道云层中含有大量的水分。可是为什么有些云彩就能够在天上飘啊飘，可有些云彩就会下雨。这个看似简单的问题，其实困扰了气象学家们很多年。你千万别觉得这件事儿简单了，这件事一直到20世纪才被解决。

贝吉龙度假的地方海拔大概是430米左右，山头上到处都是冷杉树，冷杉是一种松科植物，长得有点像松树，叶子很细。树林里有一条弯弯曲曲的小路，贝吉龙经常沿着这条小路溜达。这个山头经常会被一层很冷的雾包围。他发现当气温低于零下5度的时候就不会有雾了。但是当气温高于0度的时候，就会有雾。这是为什么呢？

这是因为冷空气在穿过这片小树林的时候，如果温度很低，低于零下5度这个时候，冷空气中的水份碰到冷杉的树叶就会结冰。所以冷风吹过以后，冷杉树上到处都挂着冰碴子。也就是说当含有水汽的冷空气从这片树林穿过的时候，水都变成冰碴子，冻在了树枝上。空气中自然也就没什么水汽了，当然也就不会有雾了。