如何通过时间旅行研究气候

【编者按】

如果时空穿梭成为现实，关心气候变化的人们就有了更直观的观测途径，不过，应该穿越回到哪个时段、哪个地点呢？这里有一份“时空漫游指南”。根据这份指南，古新世和始新世的最后一个间冰期，是地球上最适合对气候感兴趣的时间旅行者的时期。

指南的两位作者是德国的两位科普作家，卡特林·帕西格是一位程序员，亚历克斯·朔尔茨是一位天文学家。他们用布罗代尔式的写作方式，将时空旅行目的地的细节和注意事项煞有介事地告诉我们这些做白日梦的麻瓜。本文摘自《时空漫游指南：回到过去的旅行和生存建议》，[德]卡特林·帕西格 / [德]亚历克斯·朔尔茨著，张亦琦译，人民文学出版社2023年9月版。澎湃新闻经授权刊发。

《时空漫游指南：回到过去的旅行和生存建议》书封

时间旅行者若有意研究气候，可活动的范围十分广泛。地球有45亿年的历史。在其中近45亿年的时间里完全无法直接测量温度，时间旅行普及后这一局面才得以改变。来自地球表面的这种测量数据与太阳活动、云层分布、二氧化碳浓度等数据相结合，构成了全球长期气候变化的研究基础。人们若想适应并理解20世纪下半叶开始的全球变暖进程，尤为依赖这些数据。

1850年以前，所有的温度统计数据都是零散的。只有在欧洲、北美洲和东亚有着长期的温度测量记录。世界上大部分地区要么根本没有数据，要么只有最近几十年的数据。目前人们在这方面只能采用间接的方法，通过观察与温度相关的事物的变化来推测气温，比如树的年轮、珊瑚礁和南极冰层。然而解读并校准这些间接的方法并不容易。在这方面，时空穿梭机可以发挥作用，填补数据库中的关键空白。

温度计价格不贵，显示温度也很快，而且无论你穿越到多久以前，天气永远存在。你只需要遵循一些基本的规则就可以了。首先，我们建议你不要只买一个温度计，而是多买几个以不同原理测温的温度计。如今的专业气象站开展工作用的是电子温度计，需要电源或电池，而这两样东西在过去往往并不容易获得。因此，无论如何你都应该再带一个坚固耐用的设备，比如水银或酒精柱的温度计。

我们建议你在踏上时间旅行之前，先将每个温度计观察一段时间，并把测量结果进行比较。这样你就能发现设备是否有系统性的错误，比如显示的温度总是过高或者过低。这样做也能帮助你缩小测量值的偏差，提升可信度。如果温度计的误差超过了一度，就没有用了，至少在过去的一百年里没有用，因为历史上的测量结果比这更准确。如果你要去的是更久远的过去，较大的误差就可以接受了，因为当时存在的温度测量记录与估测结果都没那么精确。

接下来你要检查的是温度计的安放地点。我们建议你先到历史上的某个官方监测站去，在那里再次检查自己的温度计。时空穿梭机的传输过程不应该对温度计产生任何影响，但是目前还没有人准确地研究过这一点。曾经的柏林-滕珀尔霍夫机场的监测站的数据可以追溯到1876年。但该监测站经历过多次搬迁，可能不容易找到。历史上它曾在米特、克罗伊茨贝格和达勒姆等城区之间来回搬迁，直到1950年才真正在滕珀尔霍夫机场落地。

更优越的监测地点是位于上奥地利州的克雷姆斯明斯特天文台，自1762年以来，天文台每天都会在同一地点测量气温。天文台有座50米高的观测塔，在开始测量气温之前几年就已经建成，因此十分好找。那些走得更远的人则应该到英国看看：史上最长的连续气温监测记录是“英格兰中部气温”(CET)。测量始于1659年，最初只是不定期地进行测量，有时不是在室外，而是在没有暖气的房间里测量。自1772年以来，英国的几个监测站每天都会测量室外气温。温度是人类历史上最常被测量或预估的参数之一，仅次于对时间的记录。至少在过去两百年里，你应该不难找到能提供气温信息的人。唯一的问题在于对方采用的是什么单位。

18世纪初，以酒精或水银受热膨胀为工作原理的准确温度计才问世。当时有数十种不同的计温标准流通。几乎每个小有名气的科学家都有自己的计温标准。为了校准，人们会采用两个处于所谓的“恒定温度”的物品，一个在冷的那一端，一个在暖的那一端,例如冰水和人体(随便哪个人都行)，或者对人类(或至少是对艾萨克·牛顿)来说刚好可以忍受的沐浴水温。在18世纪，我们使用至今的计温标准的最初版本——摄氏度与华氏度——才得以确立。

19世纪末，人们才意识到温度计应该避免风吹或阳光直射，而且不应直接安装在地面上，否则测量结果就会出错。沿用至今的白色百叶箱的设计就起源于这个时期，其大小与猫窝差不多，安装在离地面两米高的地方。这些百叶箱的发明者是托马斯·史蒂文森，他也是作家罗伯特·路易斯·史蒂文森的父亲。一名科学家如果没有为自己安装的温度计做任何保护措施，其测量数据的可信度就比较有限。

总体看来，对气候感兴趣的时间旅行者需要注意两件事：如果你想测试自己的设备，最好不要穿越到一百年前及之前的时期，因为那时还不存在简单易行的温度测量的对比方式。敲开牛顿或者伽利略家的门询问有关温度的问题也没什么用。他们两个当然都有自己的看法，只是他们的看法对你并没有帮助。然而，从另一方面来说，只要你穿越到比一百年前略晚一些的时期，就算你哪儿也不去，只待在工业化国家，也可以为科学服务。

抵达过去之后，无论你在哪个时代，都应该像此前提到的那样把温度计放在蔽阴处，详细记录一天中的温度、日期、地点、时间以及其他可能影响温度的气候事件(云量、降水、积雪、森林火灾、火山爆发、小行星撞击等)。这些元数据与温度本身同样重要。请注意确保没有动物或者人乱动仪器，而且也没有人以为你是在搞鬼把戏。最好的办法是彻底避开地球人。

这些气温观测数据的价值有多大，取决于你前往的时代距今有多遥远、前往的地点、停留多长时间，以及目前人们对你所选择的时代的温度估测有多么不准确。即便是欧洲中部同一地点的现有监测数据也能清楚地表明，在过去的50年里气温比长期以来的平均气温要高出1℃。大不列颠岛的测量结果甚至涵盖了小冰期的一部分时间。在1600-1800年间，英国的气温有时甚至比长期以来的平均气温低2℃。不过，这样的观察需要连续多年采用一致的测温标准，才能区分出短期天气和长期气候。

单独的一次测温是没用的。一天之内温度上下波动几度的情况并不罕见，每个在春天曾经历过暴风雪的人都可以证实这一点。一年当中，欧洲中部各地的月平均温度变化为15-20℃。相比之下，借助年轮、化石、冰核或者深海沉积物估测得到的地球温度在过去1000万年中的变化还不到10℃。在过去的1万年里，其变化甚至不到2℃。

当地时间2023年8月16日，德国巴伐利亚格莱瑙，徒步旅行者从楚格峰残存的积雪上走过。

测温期的选择也很重要。就地球历史而言，过去的1万年相对较为平淡。自上次大冰期以来地球温度史上最刺激的事件显然是目前的气候快速变暖。相比之下，在这一时期之前持续了250万年的更新世中，地球的温度总在疯狂地上蹿下跳(有关这一时代的更多信息请参考《穿越狂野的更新世》一章)。仅仅覆盖数千年的持续测温已经能够揭示平均温度的重大变化，而且甚至超过了1℃——在气候研究中这已经是很大的变化了。

如果穿越到更久远的时代，大多数情况下你会发现当时的气温比今天更高。古新世和始新世的最后一个间冰期，是地球上最适合对气候感兴趣的时间旅行者的时期。这一时期处于几次小行星剧烈撞击地球事件之间，从距今约6600万年的希克苏鲁伯陨石撞击事件开始(请参考《大大小小的世界末日》一章)，到3000万之年后北美洲的切萨皮克湾和西伯利亚的波皮盖河陨石撞击事件结束。在此期间的气温比目前的平均气温高5-15℃。

自那以后就再没有这么暖和过，而且很可能要到2200年才会再次达到这样的温度。在温暖时期进行实地考察也很有意义，因为大气中含有足够的氧气供人呼吸，恐龙或其他可能有兴趣吃掉时间旅行者的动物暂时尚未出现。大型哺乳动物十分罕见。在北极地区会有鳄鱼、海龟等动物,不过你千万不要以为自己能拍到鳄鱼趴在浮冰上的壮观照片，因为在这个时代冰当然是不存在的。

如果你想快速取得成就，可以专注研究气候变化进展迅速的时代。名字很长的“古新世-始新世极热事件”(PETM，亦作ETM1)就是一段颇为震撼的间冰期，它发生在大约5550万年以前。在很短的时间内，全球气温上升了5-8℃，然后同样迅速地再次变冷。整个惊人的变化过程只持续了20万年。根据现在的推测，古新世-始新世极热事件的发生是由于在几千年内，几万亿吨的碳以二氧化碳和甲烷的形式被排放到了大气中。这两种气体都是温室气体，会将能量保留在大气层，而不是逸散到太空中，因此气候会变暖。在古新世-始新世极热事件期间，每年会产生大约10亿吨这样的气体。相比之下，如今人类每年的产量大约是这个数字的几十倍。导致极热事件的碳究竟从何而来尚不清楚。汽车和燃煤发电站还不存在。人们只能用火山、彗星、板块构造、地球运行轨道的改变以及其他剧烈的自然现象来解释。在人类出现之前，古新世-始新世极热事件是过去1亿年中气候变暖速度最快的阶段。自那以后地球上就再没有过这么温暖的气候了。

紧接着古新世-始新世极热事件之后，也就是5360万年前，有一个与之非常类似但速度稍慢的时期，也就是始新世极热事件2(ETM-2)，它有个更好记的名字叫做Elmo事件(并不是以《芝麻街》里的红色手偶角色艾摩命名，而是“来源不明的始新世沉积层”[Eocene Layer of Mysterious Origin]的缩写，即这个时代在海洋中形成的一个沉积层)。同样地，大量碳进入大气层，温度再次迅速上升。然而仅仅过了几百万年，截然不同的景象出现了，这就是“满江红事件”：据推测，此时的北冰洋与地球上的其他海洋被陆块隔开，一种学名叫做满江红的水生蕨类植物大量繁殖。之前气候变暖造成的结果，包括温暖的气温、低降水量和大气的特殊成分等，都有利于满江红的生长。满江红迅速繁殖，并在这个过程中吸收了大气中的二氧化碳。这些植物死亡后在海床上聚集起来。空气中的二氧化碳含量减少到不及原来的三分之一，导致地球的温度迅速下降，这是从间冰期迈向冰期的第一步。大量死亡的满江红由此形成了沉积层，如今人们在北极地区的这些地点寻找石油。有些人则宣称在人工诱导下引起满江红事件可以使今天的我们免于再次经历全球变暖。

间冰期绝不是海滩上的美好假期。即使是几度的变暖也会令大气、气候、植被和动物发生永久性的改变。冰川消融，极地的冰层消失。海平面上升，各大陆的低洼地区被淹没。当变暖的速度像古新世-始新世极热事件或者像现代一样迅速，生物进化的速度就跟不上它了。生物没有足够的时间进行自然的适应过程，其结果将是植物和动物物种大规模灭绝，生态系统发生剧烈动荡。

时间旅行者应该准备好遭遇意外情况。你必须抛开先入为主的想法，包括季节、温度、植物、动物以及与之相关的旅行计划。相反地，你要随机应变，并努力做好万全的准备。即使你要去冬季旅行，也要带上防晒霜。即使你要去南极，也要带上蚊帐。还要带上雨靴，以应对意料之外的湿地。

对于携带温度计出行的时间旅行者来说，古新世-始新世极热事件、Elmo事件和满江红事件的监测成果唾手可得。你所要做的就是在事件即将发生时建立几座气象监测点，避开阳光直射和大风，这些监测点最好分布在不同的大陆上，然后在几千年内定期测量温度，也许是每天一次，同时仔细观察环境并记录变化。假设测量一次温度需要几分钟，时间旅行持续的时间忽略不计，假设每周工作40个小时，那么这整个任务会产生几百年的工作量。对一个人来说这个工作量确实太大了，不过如果有一支高效的团队，哪怕团队里只有一百名时间旅行者，也可以在短短几年内得到一套真正无与伦比的系统监测数据。遗憾的是诺贝尔奖中没有温度监测这一项，如果有的话，这些人肯定值得一个诺贝尔奖。