冰與火之歌

Amo Wu
Amo Wu @amowu
迷人的温度 - Review

这本书以“温度”为线索,从宇宙讲到地球,从生命讲到人类,物理、化学、生物、地质,几乎无所不包。

大概在公元1600年之后,那时正好是近代科学革命爆发前的关键时刻。在这个时间段,出现了好几种非常重要的发明,包括望远镜,显微镜,还有就是温度计。望远镜帮助人们提高了天文观测精度,促成了牛顿力学的诞生。显微镜帮助人们发现了细胞等微小结构,促成了近代生物学的诞生。而温度计呢?它带来的革命虽然要晚一点,但是重要程度和它们不相上下。它第一次让人们有了“温度”这个概念,也就是我们可以把冷和热定量化、数字化。

温度计发明以后,有了温度的概念,人们才第一次得以对“热”这个东西展开系统的研究。这是一段非常精彩和曲折的历史。而关于这段历史,你只要记住两点就行了。第一,在对“热”的研究过程当中,人们发明了一种蒸汽机,直接导致了工业革命的开始。第二,对于热的研究最后导致了一门叫作“热力学”的学科出现,它和经典力学、经典电磁学一起,构成了经典物理学的三大支柱。

进入20世纪后,物理学界又爆发了两场新的革命,一个是相对论,一个是量子论。而这一次,“温度”同样在其中扮演了重要的角色,尤其是对于量子论而言,温度更是一个核心因素。在量子世界里,物质在接近绝对零度的超低温状态下,会展现出非常奇妙的性质,我们经常听到的“超导”、“超流”,以及由此衍生开来的一系列前沿技术,都是量子效应在低温下的宏观体现。

温度可以说是我们人类诞生的重要前提。你可以想象一下,最早的时候,生命的祖先以一种很简单的形态生活在海里。海水的温度相当稳定,所以生物本来也没有必要进化出保持恒温的功能。但是后来,一部分动物从海里走上了陆地,它们面对着一个完全不同的环境。在陆地上,日夜和四季会产生非常大的温差,在这种情况下,陆地生物想要获得更多的生存优势,一个恒温的环境就显得越来越重要。

非常幸运的是,有一部分动物真的偶然进化出了精确控制身体温度的能力,而长期的自然选择把这个体温调整到了最佳的37度。有了稳定的体温,这些动物的大脑才得以向更精密的方向演化

决定地球温度的因素有很多种,比方说它围绕太阳运行的轨道,自传轴的倾斜角度,乃至它在银河系中的位置等等都会影响整体气候。除此之外,地球自身的因素,比如大气成分、洋流、甚至生物本身也能让温度产生变化。

可别小看下降的这一点点温度,它造成了一连串连锁反应:温度下降一点,地球上的冰川面积就扩大了一点,而冰川是白色的,反射太阳能量的能力更强,这就进一步造成了气温的下降。

这就变成了一个死循环:冰川造成温度下降,温度下降又造成了更多的冰川。无限反馈放大之后,地球就进入了寒冬。