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蓋亞假說
詹姆斯·洛夫洛克提出的假說
蓋亞假說（Gaia Hypothesis）是由詹姆斯·洛夫洛克在1972年提出的一個假說。簡單地說，蓋亞假說是指在生命與環(huán)境的相互作用之下，能使得地球適合生命持續(xù)的生存與發(fā)展。
基本信息
| 中文名 | 蓋亞假說 |
| 外文名 | Gaia hypothesis |
| 地位 | 具有科學(xué)革命意義的學(xué)說 |
| 影響 | 人類應(yīng)該熱愛和保護(hù)地球 |
| 提出者 | 詹姆斯·洛夫洛克 |
| 釋義 | 地球是自我調(diào)節(jié)的有生命的有機體 |
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基本概述
蓋亞假說（Gaiahypothesis）是由英國大氣學(xué)家拉伍洛克（JamesLovelock）在20世紀(jì)60年代末提出的。后來經(jīng)過他和美國生物學(xué)家馬古利斯（LynnMargulis）共同推進(jìn)，逐漸受到西方科學(xué)界的重視，并對人們的地球觀產(chǎn)生著越來越大的影響。同時蓋亞假說也成為西方環(huán)境保護(hù)運動和綠黨行動的一個重要的理論基礎(chǔ)。本文將對蓋亞假說的提出和發(fā)展、蓋亞假說的科學(xué)內(nèi)涵及其爭論、由蓋亞假說所導(dǎo)致的新的地球系統(tǒng)觀和蓋亞假說給人們的啟示等方面進(jìn)行闡述和討論。
發(fā)展歷程
約公元前400年，柏拉圖就曾提出地球是巨大的活生物體的類似觀點。詹姆斯·洛夫洛克是英國科學(xué)家，20世紀(jì)60年代受聘于美國國家航空航天局探索火星上生命存在的可能性。他通過分析大氣情況在探尋遙遠(yuǎn)行星上的生命的同時也在研究地球上的生命。他指出，我們的行星上的大氣由生命無法存活的混合氣體組成，通過地球化學(xué)過程（如巖石侵蝕）和大氣支持的有機物活動（如用光和植物去除二氧化碳并產(chǎn)生氧氣），這些氣體得以維持平衡比例。他以古希臘大地母親女神蓋亞命名了該假說，提出陸生生物過程和自然過程共同作用產(chǎn)生并調(diào)節(jié)有益于生命繼續(xù)生存的環(huán)境。
該觀點于1972年首次提出，主流科學(xué)家主要以其不夠嚴(yán)密為由堅決拒絕接受。1981年，這一觀點首次得到支持。當(dāng)時，洛夫洛克創(chuàng)造出計算機模擬的反射或吸收太陽輻射的白色或黑色雛菊世界。由于雛菊的數(shù)量隨著普遍的表面溫度變化而相對改變，因此雛菊群維持全球氣溫均衡。此后，更多生物多樣性的復(fù)合模型提高了該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
如今，洛夫洛克的蓋亞假說與人類引致的威脅我們氣候、生態(tài)系統(tǒng)、食物生產(chǎn)和健康穩(wěn)定的地球大氣變化關(guān)系尤為密切。如果沒有溫室氣體，地球表面溫度將是-19℃，但如果這些氣體在現(xiàn)有水平上不加任何控制地增長，地球的氣候就會類似火星。確保蓋亞的溫室氣體成份保持穩(wěn)定已經(jīng)成為21世紀(jì)最大的科學(xué)和政治挑戰(zhàn)之一。
美國國家航空航天局在1961年邀請英國科學(xué)家詹姆斯·洛夫洛克幫助尋找火星上的生命痕跡。洛夫洛克隨后提出了蓋亞假說，即地球生命體和非生命體形成了一個可互相作用的復(fù)雜系統(tǒng)。這一觀點一直受到環(huán)保主義者和氣象學(xué)家的擁護(hù)。
自古以來，人們嘗試各種的方法企圖了解“自然”的奧秘，在這當(dāng)中西方文明里的科學(xué)傳統(tǒng)可以說是成果最為豐碩且最有影響的了。在十七世紀(jì)的時候，歐洲大陸興起了科學(xué)革命，女性主義的科學(xué)史家Carolyn Merchant（1980）指出這個革命產(chǎn)生了一種看待世界的嶄新眼光(a new way of looking），科學(xué)家開始將自身與外在的世界區(qū)隔開來，嘗試將自身作為觀看的主體，而將外在世界當(dāng)成被觀看的客體，這種我們現(xiàn)在稱作是主、客體二分的二元論（Dualism）。人就是在這樣的觀看方式下與“自然”分開來了，作為觀看主體的人開始以跳脫自然之外的方式來觀察“自然”，似乎人可以跟“自然”分開似的！“自然”于是成為一個被動的，靜態(tài)的，可以被控制，被觀察的物件。
然而，看待“自然”的方式卻不一定只是遵照著這種古典科學(xué)觀的看法，希臘神話中有一個神祇叫作“蓋亞”（Gaia），意思是地母，換成中文的講法應(yīng)該可以稱為“后土”.在二十世紀(jì)六十年代末有一個研究火星是否有生命的大氣科學(xué)家James Lovelock（1979）構(gòu)想了一個對地球的理論稱為“蓋亞假說”（Gaia Hypothesis），后來經(jīng)過他和美國生物學(xué)家馬古利斯（Lynn margulis）共同推進(jìn)，逐漸受到西方科學(xué)界的重視，并對人們的地球觀產(chǎn)生著越來越大的影響。1989年美國地球物理聯(lián)合會選擇蓋亞作為學(xué)術(shù)會議的主題，幾百名科學(xué)家和學(xué)者參加了會議，并于1993年出版了《科學(xué)家論蓋亞》（Scientistson Gaia）大型文集。從此盡管科學(xué)界對蓋亞假說有不同的觀點，但以此為主題進(jìn)行研究的科學(xué)家越來越多，特別是近年來NASA在全球生態(tài)學(xué)、生物圈學(xué)和地球系統(tǒng)科學(xué)的名義下支持此類研究，使得其影響也越來越大。一些科學(xué)哲學(xué)家、環(huán)境保護(hù)主義者和政治家等也從各自的角度關(guān)注和討論蓋亞假說，有關(guān)的論文和書籍也越來越多。
假說內(nèi)涵
蓋亞假說至少包含5個層次的含義：一是認(rèn)為地球上的各種生物有效地調(diào)節(jié)著大氣的溫度和化學(xué)構(gòu)成；二是地球上的各種生物體影響生物環(huán)境，而環(huán)境又反過來影響達(dá)爾文的生物進(jìn)化過程，兩者共同進(jìn)化；三是各種生物與自然界之間主要由負(fù)反饋環(huán)連接，從而保持地球生態(tài)的穩(wěn)定狀態(tài)；四是認(rèn)為大氣能保持在穩(wěn)定狀態(tài)不僅取決于生物圈，而且在一定意義上為了生物圈；五是認(rèn)為各種生物調(diào)節(jié)其物質(zhì)環(huán)境，以便創(chuàng)造各類生物優(yōu)化的生存條件。前兩層被稱為弱蓋亞學(xué)說，后三層為強蓋亞學(xué)說。
蓋亞假說的核心思想是認(rèn)為地球是一個生命有機體。JamesLovelock說過:「地球是活著的!」,而且地球本身就是一個巨大的有機體,具有自我調(diào)節(jié)的能力,為了這個有機體的健康,假如她的內(nèi)在出現(xiàn)了一些對她有害的因素,「蓋亞」本身具有一種反制回饋的機能，能夠?qū)⒛切┯泻Φ囊蛩厝コ?。何以見得呢?/span>
理論爭論
自地球形成以來的46億年中，太陽輻射強度增加了約30%（其中5%增加于顯生宙期間）。理論上說，太陽輻射強度增減10%就足以引起全球海洋蒸發(fā)干涸或全部凍結(jié)成冰。但地質(zhì)歷史記錄卻證明，地球上盡管發(fā)生過3次大冰期和大冰期內(nèi)的暖熱期交替變化，地表的平均溫度變化僅在10℃上下。這就表明歷史上地球存在某種內(nèi)部的自我調(diào)節(jié)機制。當(dāng)前大氣種溫室氣體的濃度急劇升高，導(dǎo)致全球溫度升高，理論上將導(dǎo)致陸地植被向兩極擴(kuò)展，面積不斷增大，對二氧化碳等溫室氣體的吸收也越來越強，這又反過來降低了大氣中的溫室氣體的濃度，即地球上現(xiàn)在也存在著負(fù)反饋機制。
地球似乎確實是一個“巨生命系統(tǒng)（Mega-lifeSystem）”。當(dāng)然，這里所謂“生命”，決不僅僅指通常意義上的代謝和繁殖，而是指一個能夠進(jìn)行能量與物質(zhì)交流并使之內(nèi)部維護(hù)穩(wěn)定的體系。按照這樣一種觀點，地球恰恰是這樣一個有機生命體，他利用太陽的能量并且照行星的尺度進(jìn)行一種新陳代謝作用。其中，生物起著至關(guān)重要的作用。假如地球上的生物突然不見了，所有構(gòu)成地圈、水圈與大氣圈的上百種元素將會彼此共同反應(yīng)，直到?jīng)]有任何更進(jìn)一步的反應(yīng)發(fā)生，從而達(dá)到一種平衡的狀態(tài)。那么，地球這顆星球?qū)蔀橐粋€熾熱、無水氣的一片死寂之地，不再適合人類的居住。
通過與Lynnmargulis長期的合作，JamesLovelock的蓋亞假說把共同進(jìn)化論向前推進(jìn)了一大步。它認(rèn)為地球上的生命和其物質(zhì)環(huán)境，包括大氣、海洋和地表巖石是緊密聯(lián)系在一起的系統(tǒng)進(jìn)化。它把地球看作一個生理的系統(tǒng)，拉伍洛克甚至直接把蓋亞假說稱為地球生理學(xué)。正象生理學(xué)用整體性的觀點看待植物、動物和微生物等生命有機體一樣、地球生理學(xué)是把地球作為一個活的系統(tǒng)的整體性科學(xué)。
在Lovelock那個年代，正當(dāng)環(huán)境運動者對人類社會所造成的環(huán)境污染批判不遺余力的時候,Lovelock這個說法后來成為世界地球日活動當(dāng)中的重要宣傳議題，藉此批評人類對環(huán)境的倒行逆施.有趣的是,JamesLovelock雖然是一個科學(xué)家，但是他的論點卻引起許多科學(xué)同僚的批評，其中主要的批評就是他的論點不科學(xué)，因為他對生命的定義有違生物學(xué)家傳統(tǒng)上的理解，例如對生命的看法是可以繁衍與生長，然而地球如何繁衍與生長呢？生物學(xué)家對生命的定義是可觀察且可操作性的，而Lovelock的論調(diào)更像是宗教性的反省，具有一種強烈的價值判斷在其中，將地球本身想象成女神的身體，森林是毛發(fā)，河流是血脈，肌肉則為土地，地球上的蕓蕓眾生則轉(zhuǎn)化成依靠女神身體的更微小的生物，頓時傳統(tǒng)上生命與無生命的界線開始模糊了起來，原本科學(xué)家關(guān)于生命的定義逐漸受到質(zhì)疑.Lovelock的「蓋亞假說」相當(dāng)程度挑戰(zhàn)了古典科學(xué)觀的認(rèn)知方式，也提出了對「自然」的不同看法。
現(xiàn)在，隨著蓋亞假說的有些預(yù)測已經(jīng)得到證實，對于前兩層含義一般沒有爭論；而對于后三層含義就有很大的爭論。主要集中在三個方面：1.如果把蓋亞作為一個負(fù)反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)，如何理解該系統(tǒng)的目標(biāo)；2.如何理解蓋亞的自動平衡態(tài)，在地球的大氣，環(huán)境等不斷發(fā)生巨大變化時，它是如何保持自動平衡的；3.蓋亞作為一個整體系統(tǒng)，一直通過計算機模型和模擬實驗來研究，而科學(xué)理論是需要實際研究的。
應(yīng)該看到，蓋亞假說作為一個具有科學(xué)革命意義的學(xué)說，在科學(xué)界引起激烈的爭論是一種正?，F(xiàn)象。正是這種爭論已經(jīng)并將繼續(xù)推動其向前發(fā)展。
理論啟示
蓋亞假說作為一種新的地球系統(tǒng)觀的意義在于，它能直接或間接地幫助回答當(dāng)今人類所面臨的生態(tài)問題和世界觀問題。首先，全球生態(tài)環(huán)境惡化是人類當(dāng)今面臨的最嚴(yán)重的問題之一。蓋亞假說啟示人們，環(huán)境問題是涉及整個地球生態(tài)系統(tǒng)的問題，要解決這個問題不僅需要用系統(tǒng)的或整體的觀點和方法來認(rèn)識人類生產(chǎn)和生活方式對生態(tài)環(huán)境影響，而且需要人類共同行動。同時，蓋亞假說也從道義上啟示人們，包括人類在內(nèi)的所有生物都是地球母親的后代，人類既不是地球的主人，也不是地球的管理者，只是地球母親的后代之一。因此，人類應(yīng)該熱愛和保護(hù)地球母親，并與其他生物和睦相處。
近年來，溫室效應(yīng)對一般民眾或科學(xué)研究人員來說，都令他們印象深刻。不論是譏之為杞人憂天也好，或是視作大難臨頭也罷，全球都在密切注意它的變化，以及可能造成的影響。由于人類過度開采并使用石化燃料，已經(jīng)使得原本存在地殼內(nèi)的碳大量地進(jìn)入大氣圈，使得大氣中二氧化碳濃度上升。有人認(rèn)為這將造成全球氣溫上升，最后終將使南北極冰帽熔化，導(dǎo)致全球海平面上升，人類的生存會受到極大的威脅；但蓋亞假說的支持者們認(rèn)為地球不會變得如此不適合萬物生存，總會有一些制衡的作用應(yīng)運而生，而所有的作用總和加起來產(chǎn)生的效果就是一個恒定的地球，把地球看成一個活體、一個地球上最大的生物，如此一來，一些看似不平衡的現(xiàn)象，便可以用個體生物上的觀念來了解。對于二氧化碳所造成的溫室效應(yīng)，地球似乎就有個方法來對付它，這個機制的主角叫做二甲基硫。我們發(fā)現(xiàn)氣溫上升、鹽度增加等現(xiàn)象，會導(dǎo)致藻類增加二甲基初油酸的排放量；我們也看見二甲基硫的增加會使得大氣的反射率增加，進(jìn)而降低地表溫度。
然而，到目前為止，認(rèn)為整個地球具有自我調(diào)節(jié)氣候能力的看法，仍是一個未證實的假說。事實上，就算今天蓋亞學(xué)派的說法真的存在，那是否就代表著人類所作的一切，都有個凡事包容的媽媽──地球，在為他們處里善后呢？不但是一般保守的研究人員不那么認(rèn)為，就連蓋亞學(xué)派的人也不敢那樣想。蓋亞假說本身并不是判斷人們的行為正確與否的最終的道德標(biāo)準(zhǔn)，目前也不能得到地球生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)的真實能力的數(shù)據(jù)。地球就算有自我調(diào)節(jié)的功能，那反應(yīng)的時間也是相當(dāng)長的。人類是現(xiàn)今地球上最有創(chuàng)造力，也最有破壞力的生物，我們肆無忌憚的破壞速度，是大地之母──蓋雅無法來得及趕上的。所以今天提出這個氣候控制的例子，進(jìn)而引出蓋雅假說，目的并不是在給人類的所作所為找一個下臺階。正面的意義在提供一個思考或研究方向，來合理地對待我們的環(huán)境，甚至期待人們可以將創(chuàng)造力用在幫助大地之母，至少別再增加她的負(fù)擔(dān)。
最后不得不引用恩格斯的警告：“我們不要過分陶醉于我們對自然界的勝利，對于每一次這樣的勝利，自然界都報復(fù)了我們。每一次勝利，在第一步都確實取得了我們預(yù)期的結(jié)果，但是在第二步和第三步卻有了完全不同的、出乎意料的影響，常常把第一個結(jié)果又取消了。”人類能否迷途知返，開始認(rèn)識到自己保護(hù)地球，保護(hù)環(huán)境的責(zé)任？抑或地球不得不采取嚴(yán)厲的手段來懲治人類？須知地球已經(jīng)歷了46億年，而人類從出現(xiàn)到消失，在地球歷史上也許不過是白駒過隙的一瞬間。
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