科學人物：紀念傑出的科學家Paul Crutzen


圖片來源：科技世界網
Paul Crutzen的眾多成就包括：探索了“核冬天”的概念，因為對大氣臭氧層消耗問題的貢獻而獲得了諾貝爾獎，以及創造了“人類世”這個概念。
一個人的生活，以及之後很多人的生活，因一時的憤怒而被徹底改寫，這聽起來也許是一件不同尋常的事情。但是對於Paul Crutzen來說，不同尋常的事情已經是家常便飯了。作為一位在他那個時代，同時也是有史以來最偉大的科學家之一，Paul Crutzen因久病不治，於1月28日去世。他已經因揭示了核冬天可能帶來的後果而舉世聞名，又因為在破解大氣臭氧層損耗機製上的貢獻而獲得了諾貝爾獎，他還突然意識到人類目前進入了一個自己創造的地質時代——人類世，這不僅在科學界，同時也在學術界產生了深遠的影響，這個影響現在已經延伸到了全世界的政治和經濟體係中。
像這樣一個科學事業上的爆發是無法預料的。作為一個出生在戰爭時代的荷蘭孩子，Crutzen熬過了臭名昭著的“饑餓嚴冬”，那時有數千人死亡，其中就有他學校的朋友。戰爭結束後，他繼續他的學業，短暫做過土木工程師，服過兵役，然後遇到並娶了一個芬蘭女孩兒Terttu——這是一個幸福的選擇，因為她後來成為了他一生的支柱。他一直期盼的學術生涯機遇，來自於斯德哥爾摩大學氣象研究所的計算機程序員工作，這讓他最終攻讀了博士學位，並選擇了當時還未被關注的平流層臭氧課題，為此他不得不把自己重新打造成了一名化學家。
隨著地球防護臭氧層受到的威脅日益明顯，臭氧很快成為了熱門議題。Crutzen最初在牛津大學卡拉倫登實驗室擔任博士後研究員時關注的是，氮氧化物(NOx)通過超音速平流層飛行對臭氧產生的影響。這使他意識到，人類活動會嚴重影響到自然生態進程，這也成為了他未來職業生涯的標誌性事件。
後來他搬到了科羅拉多州的博爾德，在美國國家海洋和大氣管理局以及國家大氣研究中心工作（他後來成為了該研究中心的主任），他的研究方向轉向了被認為是“惰性物質”的氟氯烴（CFCs），這類物質被用作製冷劑和絕緣材料。Crutzen隨後的大部分時間都在位於德國美因茨的馬克斯·普朗克研究所工作。作為該研究所大氣化學係的主任，他的工作十分繁重。他專注於破譯臭氧破壞的化學過程，並因此與Mario Molina和F. Sherry Rowland分享了1995年的諾貝爾獎；同時，他還在努力通過《蒙特利爾議定書》在全球範圍內禁止CFC的使用，該舉措在很大程度上取得了成功。
他願意隨時直麵重大困難的品質，也體現在20世紀80年代，當他和John Birks一起在理論層麵研究核戰爭的影響。他們認為，向平流層中噴射的煙塵會導致像冬天一樣的環境，對農業生產會產生嚴重的影響，並會導致生命的逝去。
他重新定義地球地質史的嚐試之初就已經是一個傳奇了。2000年，國際地圈生物圈計劃（IGBP）科學委員會在墨西哥庫內卡瓦舉行了一場會議，我們中的一員（WS）也出席了該會議，Crutzen聽著近幾十年來全球環境數據是如何急劇變化的，這段時期被反複稱為全新世晚期（在地質學上，這是一個從上一個冰河時期結束後開始的時期，已有11700年），他感到越來越憤怒。他的憤怒已溢於言表，他感歎道，我們已不再處於全新世，而是進入了……（停下來去想一個恰當的詞語）……人類世。


圖片來源：IGBP官網
他的即興演講吸引了觀眾的注意力，人們逐漸意識到，最近的這些年，地球係統已經開始以更加劇烈的速度和規模發生著變化，這要比過去幾千年來人類緩慢占領這個星球所導致的變化速度誇張的多。Crutzen以他特有的方式，富有活力又慷慨地表達他的觀點。他發現“人類世”這個概念在多年前就由美國淡水生態學家Eugene Stoermer提出，他當時在和他的同事與學生探討時提到了這個詞，不過和Crutzen所表達的涵義不同。盡管如此，Crutzen還是邀請了Stoermer共同發表這個術語和概念，他們最終在同一年發表了論文（盡管他們從未謀麵）。
以此為開端，“人類世”理論迅速發展。國際地圈生物圈計劃和地球係統科學委員會很快將該理論作為處理大部分工作的核心框架，將此概念作為繼全新世後的事實意義上的地質時代，但是他們對正式更改這個地質時間尺度概念所需的冗長又詳細的協議流程所知甚少。幾年後，地質學家們（包括我們的成員JZ和CW）逐漸了解該術語的廣泛用法，並開始正式分析研究該術語是否能夠真正滿足所有的地質學協議。
這個研究還在繼續，正式的結果還是未知的（地質時間尺度旨在抵抗變化），但有一點是已經明確的，Crutzen的直覺是正確的。人類世是真實存在的。
在過去的一個世紀，地球上已經留下了一係列引人注目的、不可磨滅的、人類幹預的地質印記，地球已經迅速走向了一條更加溫暖、生物種群更加匱乏、汙染更嚴重的道路，這使人類在其中更難繁榮發展。這種清醒的認識迅速從科學領域延伸到人文領域，引發了各學科對地球的重新構想，即地球不再是人類探險的被動又安穩的背景，而是一個具有主動性、高反應性且危險的參與者。
Crutzen在這場科學革命裏是不可或缺的。關於地球在地質規模上是由人類主宰的星球的概念，科學家們已經陸陸續續討論了幾十年甚至幾個世紀，但大家並沒有認真對待，包括地質學家。簡而言之，Crutzen是在合適的時間（已經積累了足夠的證據）和合適的環境（在高度活躍的國際社會中作為核心角色研究當代全球變化）裏做出了一個概念式飛躍的合適人選（擁有巨大且應得的權威）。此外，這個社會已經開始從整體上考慮我們的星球，將其看作是一個完整的地球係統。他對全球變暖情況日益加劇的擔憂，引發了理論地球工程領域的一個很有爭議的嚐試，即向大氣中注入硫化氣體來削減日照量。
盡管在後麵的幾年裏，Crutzen的健康狀況每況愈下，但他依然密切關注著人類世的研究。他在德國美因茨的馬克斯·普朗克研究所慶祝了80歲的生日，生日慶祝研討會的主題是他提出的人類世。當人類世工作組成員在2018年去美因茨開會時，Crutzen身體很虛弱，已經三周沒有去過辦公室了，但他依然出席了2天的會議，探討詳細的證據和爭議。


圖片來源：馬克斯·普朗克研究所
他似乎對自己的思想並沒有占有欲，即使對地質時間尺度工作在程序上的挑剔，與他的敏捷、清晰的思維相衝突，但他依然對正在進行的工作給予無私地支持和鼓勵。並不是所有的偉大科學家都是和藹可親的科研夥伴，但Crutzen是這樣的。他將作為一個人和一個在科學領域非常重要的存在而被人們深切懷念，正如他提出的改革還在繼續。
撰文：Jan Zalasiewicz，英國萊斯特大學地理地質和環境學院的古生物學榮譽教授。
翻譯：魏書豪
審校：郭曉
引進來源：科學美國人
引進鏈接：https://www.scientificamerican.com/article/remembering-the-extraordinary-scientist-paul-crutzen-1933-2021/
本文來自：環球科學


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