蓋亞假說

蓋亞假說（Gaia hypothesis）是由英國大氣學家拉伍洛克（James Lovelock）在 20世紀60年代末提出的。後來經過他和美國生物學家馬古利斯（ Lynn Margulis）共同推進，逐漸受到西方科學界的重視，並對人們的地球觀產生著越來越大的影響。同時蓋亞假說也成為西方環境保護運動和綠黨行動的一個重要的理論基礎。本文將對蓋亞假說的提出和發展、蓋亞假說的科學內涵及其爭論、由蓋亞假說所導致的新的地球系統觀和蓋亞假說給人們的啟示等方面進行闡述和討論。

自古以來，人們嘗試各種的方法企圖了解「自然」的奧秘，在這當中西方文明裡的科學傳統可以說是成果最為豐碩且最有影響的了。在十七世紀的時候，歐洲大陸興起了科學革命，女性主義的科學史家Carolyn Merchant(1 9 8 0)指出這個革命產生了一種看待世界的嶄新眼光(a new way of looking),科學家開始將自身與外在的世界區隔開來，嘗試將自身作為觀看的主體，而將外在世界當成被觀看的客體,這種我們現在稱作是主，客體二分的二元論(D u a l i s m)。人就是在這樣的觀看方式下與「自然」分開來了，作為觀看主體的人開始以跳脫自然之外的方式來觀察「自然」,似乎人可以跟「自然」分開似的!「自然」於是成為一個被動的，靜態的，可以被控制，被觀察的物件。

然而, 看待「自然」的方式卻不一定只是遵照著這種古典科學觀的看法, 希臘神話中有一個神只叫作「蓋雅」(Gaia),意思是地母，換成中文的講法應該可以稱為「後土」.在二十世紀六十年代末有一個研究火星是否有生命的大氣科學家James Lovelock(1979)構想了一個對地球的理論稱為「蓋雅假說」(Gaia Hypothesis), 後來經過他和美國生物學家馬古利斯（ Lynn margulis）共同推進，逐漸受到西方科學界的重視，並對人們的地球觀產生著越來越大的影響。1989年美國地球物理聯合會選擇蓋亞作為學術會議的主題，幾百名科學家和學者參加了會議，並於1993年出版了《科學家論蓋亞》（Scientistson Gaia）大型文集。從此儘管科學界對蓋亞假說有不同的觀點，但以此為主題進行研究的科學家越來越多，特別是近年來NASA在全球生態學、生物圈學和地球系統科學的名義下支持此類研究，使得其影響也越來越大。一些科學哲學家、環境保護主義者和政治家等也從各自的角度關注和討論蓋亞假說，有關的論文和書籍也越來越多。

約公元前400年，柏拉圖就曾提出地球是巨大的活生物體的類似觀點。詹姆斯·洛夫洛克是英國科學家，20世紀60年代受聘於美國國家航空航天局探索火星上生命存在的可能性。他通過分析大氣情況在探尋遙遠行星上的生命的同時也在研究地球上的生命。他指出，我們的行星上的大氣由生命無法存活的混合氣體組成，通過地球化學過程（如岩石侵蝕）和大氣支持的有機物活動（如用光和植物去除二氧化碳併產生氧氣），這些氣體得以維持平衡比例。他以古希臘大地母親女神蓋亞命名了該假說，提出陸生生物過程和自然過程共同作用產生並調節有益於生命繼續生存的環境。

該觀點於1972年首次提出，主流科學家主要以其不夠嚴密為由堅決拒絕接受。1981年，這一觀點首次得到支持。當時，洛夫洛克創造出計算機模擬的反射或吸收太陽輻射的白色或黑色雛菊世界。由於雛菊的數量隨著普遍的表面溫度變化而相對改變，因此雛菊群維持全球氣溫均衡。此後，更多生物多樣性的複合模型提高了該系統的穩定性。

如今，洛夫洛克的蓋亞假說與人類引致的威脅我們氣候、生態系統、食物生產和健康穩定的地球大氣變化關係尤為密切。如果沒有溫室氣體，地球表面溫度將是-19℃，但如果這些氣體在現有水平上不加任何控制地增長，地球的氣候就會類似火星。確保蓋亞的溫室氣體成份保持穩定已經成為21世紀最大的科學和政治挑戰之一。

美國國家航空航天局在1961年邀請英國科學家詹姆斯·洛夫洛克幫助尋找火星上的生命痕迹。洛夫洛克隨後提出了蓋亞假說，即地球生命體和非生命體形成了一個可互相作用的複雜系統。這一觀點一直受到環保主義者和氣象學家的擁護。

自古以來，人們嘗試各種的方法企圖了解“自然”的奧秘，在這當中西方文明裡的科學傳統可以說是成果最為豐碩且最有影響的了。在十七世紀的時候，歐洲大陸興起了科學革命，女性主義的科學史家Carolyn Merchant（1980）指出這個革命產生了一種看待世界的嶄新眼光(a new way of looking），科學家開始將自身與外在的世界區隔開來，嘗試將自身作為觀看的主體，而將外在世界當成被觀看的客體，這種我們現在稱作是主、客體二分的二元論（Dualism）。人就是在這樣的觀看方式下與“自然”分開來了，作為觀看主體的人開始以跳脫自然之外的方式來觀察“自然”，似乎人可以跟“自然”分開似的！“自然”於是成為一個被動的，靜態的，可以被控制，被觀察的物件。

然而，看待“自然”的方式卻不一定只是遵照著這種古典科學觀的看法，希臘神話中有一個神祇叫作“蓋亞”（Gaia），意思是地母，換成中文的講法應該可以稱為“後土”.在二十世紀六十年代末有一個研究火星是否有生命的大氣科學家James Lovelock（1979）構想了一個對地球的理論稱為“蓋亞假說”（Gaia Hypothesis），後來經過他和美國生物學家馬古利斯（Lynn margulis）共同推進，逐漸受到西方科學界的重視，並對人們的地球觀產生著越來越大的影響。1989年美國地球物理聯合會選擇蓋亞作為學術會議的主題，幾百名科學家和學者參加了會議，並於1993年出版了《科學家論蓋亞》（Scientistson Gaia）大型文集。從此儘管科學界對蓋亞假說有不同的觀點，但以此為主題進行研究的科學家越來越多，特別是近年來NASA在全球生態學、生物圈學和地球系統科學的名義下支持此類研究，使得其影響也越來越大。一些科學哲學家、環境保護主義者和政治家等也從各自的角度關注和討論蓋亞假說，有關的論文和書籍也越來越多。

蓋亞假說至少包含5 個層次的含義：一是認為地球上的各種生物有效地調節著大氣的溫度和化學構成；二是地球上的各種生物體影響生物環境，而環境又反過來影響達爾文的生物進化過程，兩者共同進化；三是各種生物與自然界之間主要由負反饋環連接，從而保持地球生態的穩定狀態；四是認為大氣能保持在穩定狀態不僅取決於生物圈，而且在一定意義上為了生物圈；五是認為各種生物調節其物質環境，以便創造各類生物優化的生存條件。前兩層被稱為弱蓋亞學說，后三層為強蓋亞學說。

蓋亞假說的核心思想是認為地球是一個生命有機體。James Lovelock說過:「地球是活著的!」, 而且地球本身就是一個巨大的有機體, 具有自我調節的能力, 為了這個有機體的健康, 假如她的內在出現了一些對她有害的因素,「蓋亞」本身具有一種反制回饋的機能，能夠將那些有害的因素去除掉。何以見得呢？

自地球形成以來的46億年中，太陽輻射強度增加了約30%（其中5%增加於顯生宙期間）。理論上說，太陽輻射強度增減10%就足以引起全球海洋蒸發乾涸或全部凍結成冰。但地質歷史記錄卻證明，地球上儘管發生過3次大冰期和大冰期內的暖熱期交替變化，地表的平均溫度變化僅在10℃上下。這就表明歷史上地球存在某種內部的自我調節機制。當前大氣種溫室氣體的濃度急劇升高，導致全球溫度升高，理論上將導致陸地植被向兩極擴展，面積不斷增大，對二氧化碳等溫室氣體的吸收也越來越強，這又反過來降低了大氣中的溫室氣體的濃度，即地球上現在也存在著負反饋機制。

地球似乎確實是一個“巨生命系統（Mega-life System）”。當然，這裡所謂“生命”，決不僅僅指通常意義上的代謝和繁殖，而是指一個能夠進行能量與物質交流並使之內部維護穩定的體系。按照這樣一種觀點，地球恰恰是這樣一個有機生命體，他利用太陽的能量並且照行星的尺度進行一種新陳代謝作用。其中，生物起著至關重要的作用。假如地球上的生物突然不見了，所有構成地圈、水圈與大氣圈的上百種元素將會彼此共同反應，直到沒有任何更進一步的反應發生，從而達到一種平衡的狀態。那麼，地球這顆星球將會成為一個熾熱、無水氣的一片死寂之地，不再適合人類的居住。

通過與Lynn margulis長期的合作，James Lovelock的蓋亞假說把共同進化論向前推進了一大步。它認為地球上的生命和其物質環境，包括大氣、海洋和地表岩石是緊密聯繫在一起的系統進化。它把地球看作一個生理的系統，拉伍洛克甚至直接把蓋亞假說稱為地球生理學。正象生理學用整體性的觀點看待植物、動物和微生物等生命有機體一樣、地球生理學是把地球作為一個活的系統的整體性科學。

在Lovelock那個年代，正當環境運動者對人類社會所造成的環境污染批判不遺餘力的時候, Lovelock這個說法後來成為世界地球日活動當中的重要宣傳議題，藉此批評人類對環境的倒行逆施. 有趣的是,James Lovelock雖然是一個科學家，但是他的論點卻引起許多科學同僚的批評，其中主要的批評就是他的論點不科學，因為他對生命的定義有違生物學家傳統上的理解，例如對生命的看法是可以繁衍與生長，然而地球如何繁衍與生長呢？生物學家對生命的定義是可觀察且可操作性的，而Lovelock的論調更像是宗教性的反省，具有一種強烈的價值判斷在其中，將地球本身想象成女神的身體，森林是毛髮，河流是血脈，肌肉則為土地，地球上的芸芸眾生則轉化成依靠女神身體的更微小的生物，頓時傳統上生命與無生命的界線開始模糊了起來，原本科學家關於生命的定義逐漸受到質疑. Lovelock的「蓋亞假說」相當程度挑戰了古典科學觀的認知方式，也提出了對「自然」的不同看法。

現在，隨著蓋亞假說的有些預測已經得到證實，對於前兩層含義一般沒有爭論；而對於后三層含義就有很大的爭論。主要集中在三個方面：1. 如果把蓋亞作為一個負反饋調節系統，如何理解該系統的目標；2. 如何理解蓋亞的自動平衡態，在地球的大氣，環境等不斷發生巨大變化時，它是如何保持自動平衡的；3. 蓋亞作為一個整體系統，一直通過計算機模型和模擬實驗來研究，而科學理論是需要實際研究的。

應該看到，蓋亞假說作為一個具有科學革命意義的學說，在科學界引起激烈的爭論是一種正常現象。正是這種爭論已經並將繼續推動其向前發展。

蓋亞假說作為一種新的地球系統觀的意義在於，它能直接或間接地幫助回答當今人類所面臨的生態問題和世界觀問題。首先，全球生態環境惡化是人類當今面臨的最嚴重的問題之一。蓋亞假說啟示人們，環境問題是涉及整個地球生態系統的問題，要解決這個問題不僅需要用系統的或整體的觀點和方法來認識人類生產和生活方式對生態環境影響，而且需要人類共同行動。同時，蓋亞假說也從道義上啟示人們，包括人類在內的所有生物都是地球母親的後代，人類既不是地球的主人，也不是地球的管理者，只是地球母親的後代之一。因此，人類應該熱愛和保護地球母親，並與其他生物和睦相處。

近年來，溫室效應對一般民眾或科學研究人員來說，都令他們印象深刻。不論是譏之為杞人憂天也好，或是視作大難臨頭也罷，全球都在密切注意它的變化，以及可能造成的影響。由於人類過度開採並使用石化燃料，已經使得原本存在地殼內的碳大量地進入大氣圈，使得大氣中二氧化碳濃度上升。有人認為這將造成全球氣溫上升，最後終將使南北極冰帽熔化，導致全球海平面上升，人類的生存會受到極大的威脅；但蓋亞假說的支持者們認為地球不會變得如此不適合萬物生存，總會有一些制衡的作用應運而生，而所有的作用總和加起來產生的效果就是一個恆定的地球，把地球看成一個活體、一個地球上最大的生物，如此一來，一些看似不平衡的現象，便可以用個體生物上的觀念來了解。對於二氧化碳所造成的溫室效應，地球似乎就有個方法來對付它，這個機制的主角叫做二甲基硫。我們發現氣溫上升、鹽度增加等現象，會導致藻類增加二甲基初油酸的排放量；我們也看見二甲基硫的增加會使得大氣的反射率增加，進而降低地表溫度。

然而，到目前為止，認為整個地球具有自我調節氣候能力的看法，仍是一個未證實的假說。事實上，就算今天蓋亞學派的說法真的存在，那是否就代表著人類所作的一切，都有個凡事包容的媽媽──地球，在為他們處里善後呢？不但是一般保守的研究人員不那麼認為，就連蓋亞學派的人也不敢那樣想。蓋亞假說本身並不是判斷人們的行為正確與否的最終的道德標準，目前也不能得到地球生態系統自我調節的真實能力的數據。地球就算有自我調節的功能，那反應的時間也是相當長的。人類是現今地球上最有創造力，也最有破壞力的生物，我們肆無忌憚的破壞速度，是大地之母──蓋雅無法來得及趕上的。所以今天提出這個氣候控制的例子，進而引出蓋雅假說，目的並不是在給人類的所作所為找一個下台階。正面的意義在提供一個思考或研究方向，來合理地對待我們的環境，甚至期待人們可以將創造力用在幫助大地之母，至少別再增加她的負擔。

最後不得不引用恩格斯的警告：“我們不要過分陶醉於我們對自然界的勝利，對於每一次這樣的勝利，自然界都報復了我們。每一次勝利，在第一步都確實取得了我們預期的結果，但是在第二步和第三步卻有了完全不同的、出乎意料的影響，常常把第一個結果又取消了。”人類能否迷途知返，開始認識到自己保護地球，保護環境的責任？抑或地球不得不採取嚴厲的手段來懲治人類？須知地球已經歷了46億年，而人類從出現到消失，在地球歷史上也許不過是白駒過隙的一瞬間。