文 章

讲书堂 | 《天气预报:一部科学探险史》:追风逐云,舍身成仁

2019年01月07日   作者:梁桂芳

(点击图片 进入论坛)

【百道学习·讲书堂】广西师范大学新出版的科普读物《天气预报:一部科学探险史》。在这本书中,作者以十几个欧美探索天气的气象学家为点,通过讲述他们如何通过自身的探险,去一步步了解各种天气的现象、成因、演变,最终串联起来,促成了天气预报的诞生。

《新民说·万物·天气预报:一部科学探险史》
点击图书封面可在三大网店购买
出版社:广西师范大学出版社
作者:[英]彼得·穆尔
译者:张朋亮
出版时间:2019年01月

你好,欢迎来到百道学习讲书堂,我是广西师大出版社的编辑梁桂芳,我想为你推荐的书是《天气预报:一部科学探险史》。

作为海滨城市,深圳的气候一年内大部分时间都相当宜人,所以我们很少关注天气情况,只有两个时间段除外:一个是三伏天季节,出门之前会打开手机的天气应用,看看当天的气温是否会有令人中暑的可能;一个就是入冬之后,每天都会看看当天的温度,考虑下该如何穿衣才能既保暖又体面。

但我们真的很少关注天气预报背后的历史。在此之前,我以为天气预报系统少说也有好几百年历史了。不过想来也对,现代的科学系统,也基本上是在新航路开辟之后才逐渐建立起来的。

关于天气的传说不少。无论是东西方世界,天气一直以来都被视为神灵显能、惩罚罪人的表现。呼风唤雨、电击雷打,大洪水、风暴、雪灾、冰雹、大雾、寒潮、霜冻,这些关于极端天气的字眼在东西方的神话传说中比比皆是。在天气预报系统尚未建立起来之前,极端天气一直令人闻风丧胆,动辄给劳动人民造成巨大的财产、生命损失,一次灾害可能造成无数农民一年内颗粒无收、忍饥挨饿、死于非命,其破坏力可见一斑。所以天气预报,对世人来说,不仅仅是告知你该如何穿衣出行的方便工具,更是一项救人性命的大工程。

英国历史学家彼得·穆尔在《天气预报:一部科学探险史》中为我们带来了许多的惊喜。在这本书中,他以十几个欧美探索天气的气象学家为点,通过讲述他们如何通过自身的探险,去一步步了解各种天气的现象、成因、演变,最终串联起来,促成了天气预报的诞生。

全书划分为四个部分,分别是观察、争论、实验、取信,围绕光线、风、雨、云、大气、气流等主题,身份、背景、专业迥异的科学家们(他们可能是具有豪侠气概的船长、性格苛刻的官员、吝啬的政客,以及疯狂的发明家)分别从自己擅长的领域出发,观察、测量、验证、推广,引申出一段段古怪、荒诞、悲惨和天才的故事,最终绘制出天气运行图。

当时正值十七八世纪,虽然启蒙运动已经开展了有一段时间,但欧洲仍然笼罩在浓厚的宗教气氛之下。上帝在大多数人心目中仍然是凛然不可侵犯的,把目光聚焦到科学上,无异于质疑上帝的存在。相对于实践工作中简陋的条件,科学家们更加困难的是处理精神上的压力。

以菲茨罗伊探索风暴预警系统为例。菲茨罗伊,普通读者对他的了解,可能仅局限于他是达尔文所乘坐的环球航行的“小猎犬号”的船长,并且反对进化论。但他在气象学方面探索的成就,可一点也不比达尔文的成就逊色。他堪称“天气预报之父”,史上第一份天气预报就出自他领导的英国气象局之手。菲茨罗伊出自名门贵族,自小表现优异,对航海事业甚为热爱。青年后加入海军效力,作为漂泊在海上的航海人,他深受变幻莫测的天气折磨——身处大海之上,天气发生变化,根本无从躲避,只能任其鱼肉——天气(例如风暴、雷电)到底是如何形成的?有没有办法能够提前知道?能不能有效利用?怀着这些疑问,他对了解天气产生了极为迫切的需求。在一次航海过程中,他亲眼目睹两名船员被突如其来的风暴吞噬,最终消失在海上,他为此深感痛心、愧疚。由此,他开始了研究天气的艰苦历程。

囿于当时非常有限的技术和条件,每一种极端天气都需要人工进行考察。这就等于说,要搞懂风雨,就必须到风里来、到水里去。这些奔波对肉体的折磨自不必言,但更为艰难的是精神上的压力。菲茨罗伊的夫人是虔诚的基督徒,他深受夫人影响,也对上帝怀有特殊的情感。当他夫人去世之后,悲痛中的菲茨罗伊飘零的心就更皈依于上帝,试图从信仰中寻找安慰。然而,研究天气,等于证明了风暴、雷电等极端天气是自然的寻常现象,而并非上帝的大能。每对天气有更多一点的了解,他内心里的矛盾就更激烈一点。这种内心的来回撕扯直至他生命结束之前一直折磨着他。跟随他乘坐“小猎犬号”全球航行的达尔文就曾经表示:菲茨罗伊是个极为伟大的人,但他的脾气是在太让人痛苦了。这种恶劣的脾气就是他内心的激烈冲突的一种外在表现。

菲茨罗伊邀请达尔文作为船队的博物学家,陪同乘坐“小猎犬号”进行环球航行。在旅程中,两人的相处相当愉快。但当一切结束之后,达尔文基于这次旅程,整理并发表了《物种起源》。《物种起源》以种种材料证明,世间形形色色的生物都不是上帝创造的,而是在遗传、变异、生存斗争中和自然选择中,由简单到复杂,由低等到高等,不断发展变化的。这种变化是自然界内部矛盾斗争的结果。这种结论无异于直接攻击菲茨罗伊的信仰,两人的关系出现了裂痕,由原来友好的伙伴关系直接翻脸变仇人。《物种起源》发表之后,菲茨罗伊不止一次撰文攻击达尔文理论的荒谬,并引用他自己的经验来反驳达尔文。书中写道:“如果说《物种起源》是科学对过去的擅自闯入的话,而教会对过去的解释已经有一千年的历史了,那么从逻辑上说,天气预报就意味着对神圣未来的入侵。天气预报与进化论是科学孕育的双胞胎:一个夺走了过去,一个夺走了未来;一个来自达尔文, 一个来自菲茨罗伊。”这真是对他们两位老朋友之间的恩怨以及各自科研成就的最好注解。

但生物学研究不会因为菲茨罗伊的反对而就此停顿。达尔文和《物种起源》脱离了菲茨罗伊的掌控范围,渐成气候。最终,菲茨罗伊除了内心愤慨、偶尔发文攻击之外,也做不了更多。而随着他的天气预报系统的持续开展,这一新的科学界重磅炸弹也引来诸多世人的非议,除了来自宗教方面的压力,也有“天气预报不准确”“风暴预警系统如此耗资巨大是否有价值”“菲茨罗伊只是航海家而非科学家,他的预警系统经不起理论推敲”等广泛的现实质疑。就这样,在内心的激烈拉扯和种种外界非议之下,菲茨罗伊最终割喉自杀了。一代气象学家落得如此下场,实在让人惋惜。但菲茨罗伊基于对风暴的观察和了解,建立起风暴圆锥预警系统,虽然无法做到百分百的准确率,但拯救了无数航海人以及沿海渔民的生命,具有极为重要的现实意义。

书中不乏带浓厚浪漫色彩的冒险,以探索大气层的格莱舍为例。格莱舍是个出色的科学家,关注的领域甚广,对风、雨、冰、雪、大气都十分感兴趣。为了研究草株叶片上露水的形成过程,他可以连续几个长夜趴在地上,观察热量从地面释放到空气中,对所有数据进行测量,即使长期观察会导致他患上极为折磨人的风湿病,他也依旧乐此不彼。

大概在53岁高龄的时候,格莱舍盯上了大气层。这个时候,陆地上的几个天气网络都陆陆续续建立并活跃起来,唯有上层大气仍然是一个未知的领域。大气层有多高?高空的天气否会和低空的一样?乘坐热气球能够飘到月球上去吗?上空的温度是不是真的会随着高度升高而递减?当气球接触到带电的卷云会发生爆炸吗?

格莱舍太想了解这个未知之地了。然而彼时没有卫星,没有先进的飞行器。想知道高空中的情况,就得人肉飞上天去。那时候的飞行器,就真的是在热气球上挂个篮子,人就坐在篮子里,跟随气球往上飘。

乘坐热气球旅行低空飘游,在当时是个流行的体验,意味着自由的终极表达,但很少用于科学实验。即使有过尝试,但见过高空壮观场景还能安全返回地面的,真的没几个。已经过了知天命之年并且毫无驾驶热气球经验的格莱舍却对此跃跃欲试,其豪气丝毫不输给年轻小伙。

在一个风和日丽的日子里,格莱舍和他的伙伴葛士维在多次尝试之后,终于成功升空了。飞到距离地面8000米的高空,他被那里的景色迷住了。苍穹呈现出一种“美丽的深蓝,点缀着丝丝卷云”,其他云朵“因为光线和阴影的变换产生的神奇效果使人目眩神迷”。但令人窒息的美丽往往也隐藏着致命的危险。随着高度的持续攀升,低温和稀薄的空气无声地威胁着他们。忙着记录数据的格莱舍跟葛士维渐渐感到四肢酸软无力,意识陷入迷糊,“我想我可能窒息了,当时我觉得如果我们不赶紧下降,我将必死无疑;我的脑海中千头万绪,而我却像准备上床睡觉般突然失去了意识”。

事后他才知道,这是进入了上层大气的“死亡区”,此时已距离地面超过8800米。在这个区域,大气中的空气不足以维持动物的生命。但大气也不会用雷霆手段杀死闯入其中的大胆者,它只会无声无息地让你陷入沉睡,直至永远。如果他们就此昏迷过去,很可能就永远睡去。幸好,葛士维拼着最后一丝气力,解开了控制热气球下降的阀绳。尽管如此,两个四肢酸软、意识模糊飘浮在高空中,那也是一种极为危险的情形,吊篮时刻可能失去平衡。而一旦其中一个人掉落,热气球失去最大负荷,另一个人肯定就直接往上飘,直至消失不见。后来,著名的石版画《在7英里高空中昏迷的格莱舍先生》记录下了飘浮在半空中的两人的危险情形。这一激动人心的壮举极大地震撼了英国人,被欧美媒体广泛报道。

这些关于冒着生命危险的实验,令人着迷的可能并非科研细节,而恰恰是人类探索未知的巨大勇气。身在其中的科学家、探险家们,心里想着的可能并非是此行有多危险,而是如果知道更多该多么让人高兴。承认自己的无知,正是他们了解世界的开始。

此外,追求呼风唤雨这种神话传说中的技能的故事在书中也并不少见。研究雨水如何形成的美国科学家埃斯皮就曾提出过要“想让哪里下雨就让哪里下雨”的造雨实验。美国人雷德菲尔德更是冒着生命危险追着飓风跑,誓要搞清楚其形成的真相。

总而言之,天气预报的诞生并非一人、一朝、一夕的努力,而是众多怀着探索未知之勇气的气象先驱,在绵延了几乎一个世纪的持续观察实验、到处奔走呼号、借助千里传音的电报机发明,才逐渐成为今天服务于你我生活的便利工具。他们的努力和付出,实在令人叹服。

好了,今天就推荐到这里,想要收获更多精彩内容,请移步百道学习。愿好书与世界同在,成就你我精彩人生。

(本文编辑:绘里)

来源:百道学习

(点击图片 进入论坛)

加编辑群提问

百道学习

随时随地 百道学习

百道学习

点击图片 立即购买

百道学习

点击图片 立即购买

百道学习

点击图片 查看详情

百道学习

点击图片 查看详情

相关文章

发表评论前,请先