从“冰球杆曲线”谈历史的精确化

《年轮里的世界史：刻写在树木年轮中的王朝兴替和文明征程》，[比利时]瓦莱丽·特鲁埃著，许晨曦、安文玲译，商务印书馆2023年9月出版，316页，68.00元

商务印书馆的“自然文库”丛书，是与大自然有关的书籍的大杂烩（此处无贬义）。我给这套丛书翻译过三本书，风格就各不相同。《醉酒的植物学家》是从植物的角度重新讲解人类鸡尾酒文化的“轻阅读”著作；《稀有地球》是探讨复杂生命在宇宙中出现概率的思辨性论述；《魔豆》则是讲述大豆产业如何在美国兴起的史学专著。

比利时女气候学家瓦莱丽·特鲁埃（Valerie Trouet）的《年轮里的世界史：刻写在树木年轮中的王朝兴替和文明征程》，是“自然文库”丛书2023年最新出版的作品之一，风格又与上述三本书不同，是一位从事一线研究的科学家以半自传体的形式对自己研究领域的全面介绍。就这一点而言，它与美国女天文学家艾米莉·莱维斯克（Emily Levesque）所著的《最后的观星人：天文探险家的不朽故事》（张玫瑰译，北京联合出版公司，2022年）颇为相似。我之所以要强调这两本书的作者都是女性，因为其中都有从女性视角审视（以至批判）科学共同体的段落，而这是男性科学家所写的同类著作中欠缺的内容。

利用树木年轮研究历史（特别是环境史）的学科，叫做年轮学（dendrochronology，也叫“树轮年代学”）。年轮学最基本的研究方法可以说“简单得令人发指”，无非就是一、二、三、四地给树木年轮计数。在大多数情况下，树木一年会形成一个年轮，因此根据树木被伐倒或钻取树芯时的年份倒推，便可以精确地知道每个年轮形成于哪一年。

整个年轮学的大厦，就奠基在这个连幼儿园小朋友都可以理解的基本理论之上。比如年轮学家可以为某个地区建立长达数千年甚至上万年的年轮序列，这当然不可能从单独一棵树获得，而是综合了大量年轮计数的结果。可是，如何确定两份标本上的两个年轮是同一年形成的？原来，年轮会有形态差异，最明显的一点就是宽窄差别。这种形态差异是环境影响树木生长的结果，因此同一地区不同树木的年轮在相同的年份往往会形成类似的形态。这样一来，一些形态特别显眼（比如特别宽或特别窄）的年轮就可以作为快速定年的参考点，由此建立连续的年轮谱。通过这种办法，可以把一些古代木材的砍伐时间精确到年，这样的精确度，是其他任何测年方法（包括碳14定年法）都做不到的。

除了宽度之外，年轮还可以呈现出许多更为精细的特征，连同树木本身的形态一起透露出更多环境信息。于是这种最简单又最精确的科学定年方法，与其他证据相结合，便成为研究环境史的有力工具；在这方面取得的成果，要比为历史木材样品定年更大，也更重要。书中给我留下最深刻印象的例子是喀斯喀迪亚地震的定年。年轮学家发现，北美洲西北太平洋沿岸有一些“幽灵森林”，是大地震的遗迹。地震导致的海啸巨浪杀死了海滨森林里的树木，但一些木材特别耐腐的树木此后仍然能屹立不倒。研究者分析了这些死树根部的年轮，发现最后一圈形成于1699年。把这个精确年份与日本古籍里的记载对照，便可以确定，在1700年1月26日美国太平洋时间晚上九点左右，在这里发生了一场九级左右的巨震，引发的海啸在几个小时后跨过北太平洋袭击了日本东海岸。

当然，年轮学揭示的环境信息更多是气候信息，甚至可以用于探讨历史时期的大气环流形势。然而毫无疑问，年轮学的最大贡献，是为人为导致全球气候变暖提供了坚实的证据。如果夏天较为炎热，那么树木会形成更厚的细胞壁，使年轮中的晚材部分密度更大。因此，科学家可以测量每圈年轮的晚材最大密度，通过与现代气象观测数据的比对，先确定二者之间的数学关系，然后便可以“将今论古”，利用年轮的这个精细特征去外推历史上每年夏季的平均气温。

除了年轮外，地球上还有其他一些逐年累积的自然物（比如冰芯、湖泊沉积、珊瑚等）也间接记录了每年的气温信息，可以分别利用数学方法折算为历史气温数据，它们因此被称为“气候代理”。1998年，气候学家迈克尔·曼（Michael Mann）、古气候学家雷·布拉德利（Ray Bradley）就是与年轮学家马尔科姆·休斯（Malcolm Hughes）合作，综合利用年轮、冰芯等数据，在《自然》杂志上发表了公元1000–2000年间北半球的平均气温变化图。这幅图显示，二十世纪中期以前的九百多年间，气温变化虽然波动不已，但总体呈现为一根缓慢下降的直线，直到最后几十年，气温变化线才骤然向上折去，整体形状颇像冰球杆，因此得名“冰球杆曲线”（hockey stick curve；在美式英语中，hockey指冰球，而不是曲棍球，“曲棍球杆曲线”为误译）。

冰球杆曲线震惊了世界，也给三位科学家带来了巨大麻烦。特鲁埃写道：“迎接曼、布拉德利和休斯的是近20年无情的政治迫害和恐吓。”而其中最热心迫害的人要么属于美国共和党，要么和共和党有着密切关系。2009年11月，那篇《自然》论文已经发表了足足十一年半之后，又爆发了所谓“气候门”事件。有黑客侵入英国东英吉利大学气候研究中心的服务器，偷窃和公开了数千名气候研究人员的私人电子邮件，让人看到了一些学者私下发表的粗鲁傲慢的言辞，于是以这种卑鄙的方式把更多科学家也拖进舆论泥潭。

我那个时候对这件事也有所耳闻，也曾一度误以为冰球杆曲线背后有什么学术不端。但事实证明，这些都是气候变化否认者的污蔑。恰恰与他们的指控相反，冰球杆曲线并没有造假，它唯一的问题仅仅是单一曲线的局限性——对北半球这么大的地域范围，只用一根曲线来代表是不够的。但到2007年时，气候学界已经用更多的数据、更好的方法绘制了十几条历史气温曲线，尽管大都不像冰球杆，合起来像是“一盘意大利面”，但二十世纪以来的迅速升温部分仍然非常一致。在我看来，冰球杆曲线的争论到这时本可以结束了。

为什么冰球杆曲线会引发气候变化否认者这么大的反弹？我可以为《年轮里的世界史》这本书做一些补充。原来，在二十世纪末，气候学界对人为导致气候变暖已经没什么争议了。这并非因为他们都是利益共同体，而是因为在此之前，气候学界内部已经争论了近一百年，该讨论的问题基本都讨论过了。对这段历史，美国科学史家斯潘塞·沃特（Spencer Weart）在《发现全球变暖：一部理论发展史》（李虎译，中国科学技术出版社，2023年）中已经做了精彩的梳理。当气候学界把他们的共识传播给业外人士时，所遇到的大量貌似有理的诘难，其实都很容易反驳。据布拉德利在他的回忆录《全球变暖与政治恐吓：政客如何在地球升温的时候打击科学家》（Global Warming and Political Intimidation: How Politicians Cracked Down on Scientists as the Earth Heated Up, 2011）中所说，当时他们唯一觉得有道理的质疑，就是气候学界还没有拿出可靠的证据，能以精确到年的精度重建出历史气温。冰球杆曲线正是第一条这样的历史气温曲线，而且用到了年轮学这种很容易理解的方法，难怪会让质疑者恼羞成怒了。

反对人为导致全球变暖的人，除了职业政客之外，也有一些其他方面的名人，比如以科幻小说《侏罗纪公园》及其改编电影知名的作家迈克尔·克莱顿（Michael Crichton）、曾搭乘“阿波罗”飞船并在月面行走的宇航员哈里森·施米特（Harrison Schmitt）等。在这里我特别要指出一个人——瑞士籍华裔地质学家许靖华（1929- ）。许靖华在地质学研究上做出了重要贡献，这是毋庸否认的，但他兴趣广泛，对地质学以外的领域也频频发言，提出自己的另类观点，既坚决反对达尔文的自然选择演化论，又反对全球变暖，甚至在癌症病因这个怎么看怎么与地质学不沾边的领域里也要轧上一脚。许靖华又是在改革开放之后很快与大陆开展密切往来的国外学者，因此与中国地质学界过从甚密。比如他曾经靠美国科学院院士的身份，把那篇几乎只有臆测的癌症起因文章投给《美国国家科学院院报》。该刊虽然对院士来稿特别宽容，但最终仍然拒刊。美国不要的文章，最后却在2016年10月刊登于中国期刊《地质科学》之上，该刊责任主编王清晨还写了一篇一页多的“编者的话”，煞费苦心地解释“为什么《地质科学》要发表研究癌症的论文”。也是在这一年，许靖华的“科普”书《气候创造历史》还翻译出版了。在我看来，这本书最有趣的地方在于，其中有意指出全球变暖的观点得到了核能集团的青睐和大肆推广。这是相当高明的“比烂大法”（whataboutism）——当环保人士斥责石油公司等利益集团是反对全球反暖运动的幕后推手时，来一招“你也一样”的话术，便可以潜移默化地让读者把一个科学问题降级为利益集团之争。

像许靖华这种跨界大佬，究竟是敢于挑战正统的“问题解决家”，还是自以为无所不懂的“懂王”，是个见仁见智的问题。我只是庆幸中国政府没有受到他严重影响，而是从一开始就支持并积极应对全球变暖。正如苏州大学贾鹤鹏教授最近的研究所揭示的，政府的这种态度，对社会舆论起到了很强的引领作用，使全球变暖能够得到大多数人认同，而没有遭到普遍质疑。

的确，中国一直也存在着各式各样不赞同人为导致气候变暖的人。比如直到2023年夏天，有科技史大家还在报刊上撰文，坚持认为冰球杆曲线只是一桩学术丑闻。这让我不禁想到了转基因议题，其实在传播学的很多方面都与全球变暖类似，比如在中国同样也遭到了一些研究科技文化的学者强烈反对。但令人唏嘘的是，全球变暖在中国能够幸运地得到政府背书，反转基因却不可救药地成了反美阴谋论的一面旗帜。这只能说明，很多你以为的“历史的必然”，其实都有很强的幸运成分，背后也许就是寥寥几个有影响力或权力的人，在抉择关头起到了决定性作用。我觉得感兴趣的学者，倒不妨研究一下这两个议题背后的决策史，对近年来气候变化研究的进展多做一些了解。

这桩冰球杆曲线的公案给我的感想是，尽管对历史来说，“真相只有一个”，但在证据不足时，人们往往可以做出多种解读和建构，这也是没办法的事。然而有趣的是，一旦科学为历史带来了坚实的证据，让本来模糊的历史能够精确化，让原本具有类似说服力的理论出现了优劣之别，就总会有人害怕，而且还要用各种或浅易或高深的理由百般搪塞，掩饰自己的害怕。

我又想到了考古学界的一个例子。古DNA测序是近年来迅猛发展的技术，成为考古学和人类学可资利用的重要工具，瑞典分子人类学家斯万特·佩博（Svante P??bo）用它来研究人类演化，取得了很多成绩，为此还独享了2022年的诺贝尔生理学或医学奖。中国的古DNA研究也实力不俗，其中一项比较有影响力的成果是，复旦大学在2012年通过间接手段确定了著名历史人物曹操的Y染色体DNA单倍型。由于在两年前的2010年，中国社会科学院正式宣布河南安阳发现曹操墓，其中出土了疑似曹操的遗骨，复旦大学的研究成果出来之后，就有人建议给曹操遗骨测一下DNA，结果遭到了主持这一工作的考古学家的反对。在2023年出版的相关著述中，仍旧反对给曹操遗骨做DNA检测。比如书中担心因为DNA分子降解，从遗骨中“成功提取的概率很低”，又担心遗骨被其他人的DNA污染，认为“实验过程中要清除这些污染几乎是不可能的”。在我看来这就都是班门弄斧式的强词夺理。分子人类学界谁不知道这些技术上的困难？但正是因为他们想办法克服了这些困难，古DNA研究才能取得如此多的进展。

其实，复旦大学的曹操DNA研究并非完全没有问题。如果曹操遗骨DNA与复旦大学的结果对不上，也不一定表明遗骨不属于曹操，仍有很多可以讨论的空间。问题在于，对新出土遗骨做DNA分析，本来应该纳入当代考古学的标准工作流程；所获得的DNA数据，本来应该视为与出土随葬品同等性质的基本资料。

科学每一次在历史研究方法上取得重大突破之后，都会面临反对声音，我对此可以理解，也认同相关的争论可以促进科学界考虑到未曾考虑的问题，从而约束科学向健康的方向发展。但这不影响我认为时间会说明一切，我对此很有信心。