【人間氣候】鐘錶般的古氣候—從細節到整體

人間氣候的前世今生‧第三講 特稿

■ 一個關於上帝存在的知名論證是這樣起頭的:旅行家行經沙漠,他在地上撿到了一只金色懷錶。由於構成它的機械設計是如此地精密而充滿巧思,他認為不可能是憑空出現的,必定存在著一位鐘錶匠,由他全程設計並製造出了這只錶。

?撰文 ∣ 張孟哲

timlewisnm@flicker
地質學家的工作宛如試圖從零件碎片中拼湊出一枚未知金色懷錶的原貌
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  和先前例子不同的地方在於,我們的科學旅行者(也就是那些地質學家)撿到的永遠不會是一只完整的錶,而是散落各處的不完整零件。它們可能凍在極地大雪原正中央的冰層、在熱帶雨林角落的樹輪裡、或是深埋在海底泥濘之下,分佈極廣。也許哪一天人類登陸月球就像進自家後院那樣容易的時候,我們也會在上面發現一些蛛絲馬跡。而它們經過歲月的侵蝕變得面目全非,不復具有原本的面貌。首先要如何著手辨識就是一門大學問,如果要再進一步將它們拼湊成形的話,所選擇的方式不僅要合理,還必須具有整體上的意義。

  它們任一項都是具備高度技術性的主題,不是一般人可以置喙的。但,從演講中我們可以發現,每一組觀測所得的資料都直接或間接地關聯到其他資料。它們相互印證,並且能夠補償各自因為觀測角度所受到的侷限。一些共同的詞彙反復出現在不同形態的觀測之中,像是出現過許多次的定年方法。

  比方說冰柱、樹木年輪與石筍上計算紋路出現頻率的方法、比方說由測量碳或鈾同位素比例的定年、或是在採集珊瑚礁時利用地層隆起速率來校正生長年代,都是在編織各種因素之間的關係時的重要指標。透過時間,不同的數據得以連貫起來。

  另外就是各式各樣模型的建立,如大陸與洋流的移動、全球性氧同位素的分布、河流沖積至近海的沉積物分佈等等,它們對於整體性的解釋佔有了非常關鍵的地位。在演講中提到的所有可以量化的指標,幾乎都有好幾組作用相同的數據來源。如果它們表現一致的話,當然相互提升了模型與觀測的可信度;但如果模型預言的走向與觀測結果兩相違背,也許就會讓人開始考慮「是否有隱而未知的因素存在?」

  天文學歷史上由牛頓定律的計算與行星實際運行軌道之間的誤差,使得新的行星得以發現的這種修正過程,在這個領域裡大概會一再地上演,因為能夠影響的因素實在無法盡數,而模型本身也不斷地在更新當中。在不同來源的資料之間進行的校正,也許正是這套方法的精華之處所在。

米蘭科維奇循環?

  值得一提的是,在上一次的演講中陳明德教授提及的由天體運動為基礎建立出來的氣候模型米蘭科維奇循環,它應該也能在這一連串模型的脈絡之中找到適當的棲身之處。把兩次演講互相參照的話,也許會有更深入的了解。

  也許牽扯到上帝是離題太遠了些,但一只運作正常的懷錶到底帶有什麼樣的意義呢?我們可以說,它至少展現了一件事:也就是「秒」這個時間單位的實際存在。一般而言我們會認為時間單位是由人為任意決定的,一天24小時,一小時60分鐘,一分鐘60秒,然後經由對特定自然現象的精密計算定義出一秒的長度,藉此在時間維度上劃出標準的格線。然而,懷錶在展現時間時並不是經由這樣的方式。

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「整體大於部份之和」—亞里斯多德

邱子虔博士(0424)/Taora攝
邱子虔博士在本次演講中闡述追溯古代氣候的各種方式:透過觀察洞穴鐘乳石、樹輪、冰岩芯和珊瑚。(點圖可以放大喔)

  不同的錶也許結構各異,組成的每一個零件,那些齒輪、軸承、螺絲、擺陀、發條、指針、錶盤……可能分別由不同的化學元素構成,具有不同的機械特性,但是「秒」不存在於它們之中的任何一個,正如同拆散任意放置的零件不能算是一只完整的錶。

  個別零件的特性當然會影響整體的表現,也許隨著冶金術的進步它換上了新的金屬齒輪、新的機械結構,但懷錶仍是只懷錶,而它整體的功用只能從考察各部位之間的相互作用之中得到。之後,就如同亞里斯多德曾說過的:「整體大於部份之和。」從這些細微精巧的組合裡面,才逐漸浮現出秒的意義。

  如此,鐘錶匠的創造把抽象的數字概念連接上了具體的自然事實,以一只錶的形式呈現出來。從此它的存在超越了文化、語言、與文字的藩蘺。即使在宇宙遙遠之處有著未知的生物,經過仔細的研究之後,它們想必也能意識到那個金黃色亮晶晶的東西本身存在的意圖,能夠抽絲剝繭理析出「秒」的存在,甚至於能夠理解人類古典的絕對時間概念,前提是它們能夠從瑣碎的細節裡脫身、專注在整體的結構上頭。

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以整體的觀點理解古氣候

  這個例子並非在強調機械論式的世界觀,而是要說明「作為整體」的重要性。因為不論對錶面指針的分子結構有多麼深入的鑽研,如果不能理解它們的意義在於「指示」的話,便無法解讀出它們在整體上扮演的角色。

  現在讓我們換個位置,對調一下角色。在面對地球古代氣候作為研究對象的時候,其實人類也正如同異星生物研究金色懷錶一般,會不自覺地產生距離與陌生感,覺得問題架構龐雜而難以直接理解。為了掌握整體的圖像,我們也會採取相同的途徑,從釐清部件之間錯綜複雜的關係開始著手。這就是本次的演講者邱子虔博士希望介紹給我們的主題:為了對古代的氣候有全面性的理解,科學家們發展出來的一套牽涉廣泛、彼此關係密切的觀測方法。

  由各種模型、數據拼湊出來的古代氣候,就像演講者提到的譬喻「瞎子摸象」一般仍然有許多不確定的地方,這是科學家在還原事實全貌的過程中必經的階段。知道的事情太少,未知的因素太多。但就像沙漠中的旅人注視著手中的錶一樣,也許只有透過不斷的沉思、探索每個細節,期待哪一天靈感降臨,才能夠一窺其中的奧秘。在這個面向上並沒有像暖化議題一樣帶有急迫性,因為未來雖然還不確定,但是過去是不會消失的。它只會更深地埋藏著,等待人們去發掘。

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(本文作者現為交大電機與控制工程研究所碩士生,業餘科幻文學愛好者)
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for CASE 人間氣候的前世今生系列演講 4月24日 「解開古氣候密碼之鑰-第四紀的氣候變遷

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責任編輯:MissZoe
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2 thoughts on “【人間氣候】鐘錶般的古氣候—從細節到整體

  • 2010 年 05 月 04 日 at 11:52:48
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    多謝孟哲再度寶刀出鞘。
    你的前段讓我想起經常在實驗室的group meeting中說的:
    The research pathway is long.
    No data, experiment would be a waste;
    no analysis for the data, there would be no information;
    no collection of infomation, there would be no correlation;
    no correlation to be developed, no knowledge may be gained;
    no knowledge, there would be no insight;
    only the insight leads to new discovery and only the integrated knowledge will be useful.

    Reply
  • 2010 年 05 月 04 日 at 12:06:04
    Permalink

    老師回得真快...(嚇)

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