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第4章 气候理论“吓”出低碳热(1)(3 / 3)

及根数判别方法,是傅里叶级数(三角级数)创始人。

1768年3月21日,傅里叶出生于法国中部欧塞尔的一个裁缝家庭,8岁时沦为孤儿,后来他就读于地方军校,1795年任巴黎综合工科大学助教。1798年,傅里叶随拿破仑军队远征埃及,成为拿破仑的得力助手。

傅里叶的埃及之行,既是其人生道路的重大转折,也给他带来了一辈子的痛苦。因为受到拿破仑器重,回???国后,随着拿破仑的得势,而被任命为法国格勒诺布尔省省长,成为了一名名副其实的高干。但也是在埃及期间,傅里叶不幸患上了一种病,叫做黏液水肿--一种总是让人感觉非常寒冷的疾病。因此,不管在什么天气情况下,他都必须穿上一件厚厚的大衣。在长期穿大衣的过程中,傅里叶天才的光芒开始闪现。傅里叶的研究,改变了人类对大气层的认知。

傅里叶在1820年开始思考一个之前人类从来没有思考过的问题,那就是地球的热量是从哪里来的。在长期的思考研究之后,他得出了一个结论:尽管地球确实将大量的热量反射回太空,但大气层还是保留了其中的一部分并将其重新反射回地球表面。他将此比做一个巨大的钟形容器,顶端由云和气体构成,能够保留足够的热量,使得生命的存在成为可能。为此,他写出了一篇名垂青史的论文,题目叫做“地球及其表层空间温度概述”。这篇论文发表于1824年,而在此之前,由于对热传导理论的巨大贡献,他于1817年当选为法国科学院院士,1822年成为科学院终身秘书。遗憾的是,傅里叶1824年发表的这篇论文并没有被看成是他的最佳之作。这篇现在我们看来光芒万丈的论文,在发表的时候,没有引起任何一点儿反应,几乎成为了傅里叶一项自娱自乐的研究成果。

现在的科学技术已经充分证明了傅里叶的这个研究成果。地球之所以拥有热量,不至于使地球表面平均温度处于零下15摄氏度,而是很适合人类生存的零上15摄氏度,要充分感谢地球表面的大气层,感谢大气层中的温室气体。因为地球红外线在向太空辐射的过程中,被地球周围大气层中的某些气体或化合物吸收,这才最终导致地球表面温度普遍上升,所以这些气体的功用和温室玻璃有着异曲同工之妙--只允许太阳光进,而阻止其反射,进而实现保温、升温作用,因此它们被称为温室气体。其中既包括大气层中原来就有的水蒸气、二氧化碳、氮的各种氧化物,也包括近几十年来人类活动排放的氯氟甲烷、氢氟化物、全氟化物、硫氟化物等。种类不同,吸热能力也不同,每分子甲烷的吸热量是二氧化碳的21倍,氮氧化合物更高,是二氧化碳的270倍。不过它们和人造的某些温室气体相比就不算什么了,目前为止,吸热能力最强的是氯氟甲烷和全氟化物。

人类历史的转折点,常常源于伟大人物和天才们瞬间迸发的灵感。很多人和牛顿一样都躺在苹果树下休息,但大部分人只看到了苹果掉下来,牛顿却在思考为什么苹果不能飞上去,进而得出了万有引力定律,为人类的科学史翻开了具有里程碑意义的新篇章。同样,对于地球为何能够有热量存在这一问题的回答,也来源于傅里叶天才般的灵感迸发。他的这一发现,直接开启了人类关于气候变化的系列理论的建立,也构筑出了如今最热的低碳概念的理论基础。

在傅里叶逝世29年后的1859年6月10日,也就是查尔斯·达尔文的著作《物种起源》问世6个月前,物理学家约翰·廷德尔在伦敦皇家学会进行了一系列不同寻常的实验演示。演示会由阿尔贝亲王亲自主持。即便如此,无论是阿尔贝亲王、廷德尔,还是台下那些受人景仰的听众,都无法预料到150年后这次实验的结果将在多大程度上影响世界。廷德尔在实验室里测试了傅里叶提出的理论。他证明热能辐射(即今天我们所谓的长波辐射)的确可以被某些气体所吸收,二氧化碳就可以起到这种作用。1859年,廷德尔用优美凝练的语言对温室效应进行了描述:“大气吸收了入射的太阳热量,但却阻止了这些热量的散失,其结果造成了热量在地表的逐渐聚积。”也因为廷德尔这个实验,现在世界上有了一个对气候变化研究颇有影响的英国廷德尔气候变化研究中心。看来,人只要做对了事情,只要选对了方向,总会被历史记住的。

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