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人类如果早听她的话 气候问题或许不会如此严重

科普小知识2021-09-04 05:33:07
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早在1856年,美国业余女科学家尤妮斯·富特就证实了大气中的二氧化碳和水蒸气会产生温室效应,进而导致气候变化。

人类如果早听她的话 气候问题或许不会如此严重

绘画:卡琳·艾弗森,美国国家海洋与大气管理局

21世纪,温室气体排放导致的气候变化已经成为威胁人类社会的一个关键问题。然而,鲜为人知的是,早在1856年,美国业余女科学家尤妮斯·富特就证实了大气中的二氧化碳和水蒸气具有温室效应,从而导致气候变化。然而,富特的研究一度被完全遗忘,直到2011年才再次公开。今年是富尔特诞生200周年。她的经历告诉我们,女性拥有同样的科学天赋和能力。如果这些研究没有被埋葬,人类可能不会陷入如此严重的全球变暖危机。

早在古希腊,人们就已经意识到人类活动可以改变环境。然而,工业革命后,当人类开始大规模改造自然和进行工业生产时,气候研究的雏形出现了。欧洲科学家似乎是第一个研究气候变化的人。

19世纪20年代,法国科学家约瑟夫·傅立叶发现,大气中的气体吸收了太阳的热能,导致了温室效应。1859年,爱尔兰物理学家约翰·丁达尔揭示大气中的水蒸气和二氧化碳气体是吸收太阳辐射的主要成分。

然而,直到2011年,曾经被遗忘的历史才得以恢复。一位退休教授在整理科学史档案时,意外发现原来是别人发现了水蒸气和二氧化碳的温室效应。

此人是美国女性科学爱好者尤妮斯·福特。

走科研之路

1819年,富特出生在康涅狄格州的一个农场家庭。她主要由姐姐抚养,大部分时间都在纽约北部度过。

富特在科学上的成功取决于她的教育。从17岁到19岁,富特在纽约州特洛伊女子学院学习。今天,这所学校被称为艾玛·威拉德女子高中,被称为“女性教育的圣地”。它由女权主义者艾玛·威拉德于1824年创建,是第一所女子预备学校。

在这所学校里,我们收获很大。特洛伊女子学院与隔壁的伦斯勒学院(伦斯勒科技大学的前身)共用实验设施。伦斯勒学院当时只有两个化学实验室向世界各地的学生开放。正是在这里,富特掌握了实验操作的技能以及计划和实施研究项目的能力。

富特的邻居伊丽莎白·卡迪·斯坦顿也对她产生了重要影响。斯坦顿是美国早期女权运动和妇女选举权运动的主要人物。1848年,她参与组织了美国第一次女权主义会议,会议通过了《情感宣言》,主张妇女有权参加各种社会活动。此外,他还与斯坦顿一起参加了会议,并参与了会议的筹备工作。这一事件深深触动了富特,她认为女性应该能够从事任何社会职业。

另一个对富特有深远影响的人是她的丈夫以利沙。在伤感的声明中,英国《金融时报》的签名紧挨着她丈夫的。他是签署宣言的少数人之一。对尤妮斯来说,他的签名意义重大。以利沙和富特对科学研究有着共同的兴趣。他认识著名的美国科学家约瑟夫·亨利。那时,伊莉莎正在史密森学会做气象研究。他和尤妮斯一起阅读亨利关于气候的著作。

人类如果早听她的话 气候问题或许不会如此严重

发现温室效应

在这些事件的影响下,1856年富特取得了突破性的成果。

当时,她的研究工作只使用了一些简单的仪器,包括两个长76厘米、直径10厘米的玻璃圆筒,每个圆筒都装有温度计。她向两个圆柱体中加入不同的气体,并比较了气体通过温度变化对阳光的热效应。

此外,他发现潮湿的空气比干燥的空气吸收更多的太阳辐射。二氧化碳比普通空气吸收更多的太阳辐射。同时,她还发现,在同样的条件下,充满二氧化碳的钢瓶比充满氢气或氧气的钢瓶要热得多。

因此,进一步揭示了二氧化碳和水蒸气在温室效应中的重要作用。当时,大气中二氧化碳的浓度只有290 ppm(ppm是百万分之一),全球气候变化不是一个重大问题。然而,未来预测二氧化碳浓度的变化将影响全球温度。现在,富特预测的场景真的出现在我们眼前:大气中的二氧化碳浓度已经超过了400 ppm,由此产生的温度上升也超过了1℃。

毫无疑问,富特的发现早于廷德尔。与培养科学家的系统已经成熟的欧洲相比,业余科学家为当时不成熟的美国科学界取得这样的成就无疑是非常突出的。但是廷德尔仍然得到了一个富特错过的关键线索。

在实验室里使用红外设备,廷德尔发现温室效应不是由阳光直接引起的,而是由来自温暖地球表面的红外辐射引起的。Fute的实验没有区分两者,尽管目前的分析表明她的数据也反映了红外效应。

1856年,富特的研究在美国科学促进协会的一次会议上发表。然而,这份报告不是福尔特本人做的,而是前面提到的科学家亨利。这项研究没有像会上的其他报道一样出现在会议记录中,但它仍然获得了一定的欢迎,几家报纸对此做了简短的报道。

1856年,《美国科学与艺术杂志》发表了一篇完整的研究论文,作者是富尔德。《科学美国人》评论说,富特的研究“充分证明了女性能够以独创性和准确性进行任何学科的研究。”

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富尔特撰写的研究论文

一项曾经被遗忘的研究

但是后来,研究论文消失了。一个多世纪以来,没有人注意到富特的研究。直到本世纪,退休石油地质学家雷蒙德·索伦森偶然在他收集的旧版本《科学发现年刊》1857卷中看到了对富特工作的描述。他立即意识到这是第一份将二氧化碳与气候联系起来的报告。

2011年,他公开发布了他的发现。索伦森说:“我收到的回应比我自己的研究还多。”随着科学家和历史学家从富特的研究中获得灵感,这篇文章的关注点越来越高,尤其是在2019年,富特诞生200周年之际。

尽管富特的研究最终得以曝光,但我们不得不反思为什么当时富特的研究没有得到应有的重视。为什么她不能在美国科学促进会上亲自展示她的研究成果?为什么这项研究从会议的出版过程中被删除了?为什么她的研究没有得到广泛关注?也许,一方面,这是对妇女的歧视;也许富特作为业余科学家的身份使她不受主流科学的欢迎。

另一个问题是为什么被称为“气象科学之父”的廷德尔完全忽视了富特的研究。1859年,廷德尔发表了他的研究。然后在1861年,他引用了其他研究人员的结果,但仍然没有提到富特。

廷德尔的个人传记显示了廷德尔对女性科学家的性别歧视:廷德尔经常对女性的智力表现出惊讶,并不认为她们拥有与男性研究者相同的创造力。然而,一些人也指出,当时欧美科学界的不良关系可能导致廷德尔对富特的研究一无所知。

也许廷德尔忽视富特研究的真正原因永远不会被揭示。然而,面对各种障碍,富特的研究无疑激励了今天的女科学家。加州大学圣巴巴拉分校的气象学家莱拉·卡瓦略就是其中之一。她说富特的研究“让我非常震惊”

卡瓦略强调,对富特工作的忽视已经导致人类错过了许多机会。如果富特的成就能被美国和欧洲的科学界迅速而广泛地接受,它可能会引起美国科学家对气候科学的兴趣。

巧合的是,19世纪60年代后,北半球的气温显著上升。当时,人们发现美国东部的大规模森林砍伐导致气温上升,当这些矿工迁移到西部时,美国西部的气温也发生了变化。如果当时可以用科学的方法来解决气候问题,如果当时的人类(尤其是美国,它是主要的研究发起者)能够认识到气候变化的机制和将会带来的危机,也许我们今天生活的环境将会完全不同。

原标题:如果我们今天早些时候知道人类应该听这位女士的话。