作者:蓋爾.克里斯欽森(Gale E. Christianson);譯者:黃小萍

工業革命序幕初開之際,人類對碳循環的認識,也和對燃燒作用的認識一樣貧乏,雖然這時距普羅米修斯從天神處偷火給人類已有很長一段時間了。在古希臘,火被視為是構建所有物體的四種基本元素之一;羅馬最小心保存的膜拜儀式是對維斯達(Vesta),即女灶神的儀式,因為這位女神和一群處女共同守護著聖火,若聖火熄滅,國家將會有難。

人類從控制火到製造火,走了一段長遠的路,也花了好幾萬年的時間。從生活在十萬至三萬年前舊世界中的尼安德塔人出土物中,發現了爐灶。但考古學資料無法提供任何線索說明他們究竟如何燃起火花,因為用來生火的材料都相當容易腐敗。直到新石器時代,人類能夠種植植物、豢養動物後,證明人類知道如何製造火的證據才出現。

到了一八○五年,當法國化學家尚賽(Gustav Chancel)在杉木片末端蘸了含氯酸鉀和糖的糊狀物後,製造出第一批「安全」火柴,他把自己這項發明封為「普羅米修斯火柴」。

然而,天神宙斯為了抵銷這項火的禮物的功效,於是派遣美麗的潘朵拉,帶著她那裝滿惡意驚喜的盒子來到人間。隨著工業時代人類對火的控制力的擴張,大氣層中二氧化碳的含量開始上升。一八五○年,全球大氣中的二氧化碳含量大約是百萬分之二八○,到了一九九○年代中期,其含量已增加至百萬分之三六○。但這個估計值所增加的量,可能只是二氧化碳實際釋放量的一半而已。其餘的二氧化碳大都已由海洋吸收,但海洋所能吸收的量也有限。

傅立葉的結論很正確,地球的大氣層是一層能讓部分陽光穿透的精緻保護罩,讓陽光得以抵達地面,溫暖地球。抵達地面的部分能量,以長波的紅外線輻射形式反射回大氣層,並由大氣中的二氧化碳及水分子吸收其大部分的能量。這股能量又以熱能方式反射回地面。這個過程可與溫室的玻璃面板所產生的效應相對應,因為玻璃面板能發散陽光中的可見光,同時捕捉住熱能。若少了這個暖化地表及大氣底層的機制,地球的氣溫將會驟降攝氏十四至十五度,使海洋變成冰層,並凍僵承接恐龍之後的哺乳動物。不過,若二氧化碳含量上升,保護罩中的氣體濃度升高,保留住更多熱能後,全球氣溫也將升高,或者說許多科學家相信結果將是如此。倘若廿一世紀,氣溫升高攝氏二到三度,暫且不論這對其他生物的影響,但對人類將會導致毀滅性的後果,這些影響在稍候的故事中將可看到。

然而,對生長於啟蒙時代和工業革命初期的人來說,在那個把理性和物質進步視為同義字的時代裡,上述這些顧慮是遙不可及的事。這種全然樂觀主義的最佳代表人物,就是來自費城的班哲明‧富蘭克林(Benjamin Franklin),一位出類拔萃的政治操手、發明家及科學家。

在一七二六年首度拜訪英格蘭期間,年僅二十的富蘭克林成了貝特森咖啡屋的常客,在那裡他經朋友介紹認識了自然哲學家潘伯頓(Henry Pemberton)。當時潘伯頓才剛完成牛頓《數學原理》第三版的編輯印刷工作,他承諾富蘭克林要帶他去見該書已然八十三歲的作者,此時的牛頓已是國際知名人物。「結果並未實現…」這位氣餒的美國青年在日後的自傳中如此寫道,牛頓也在不到一年內就過世了。

既然見不到牛頓本人,何不運用這位偉人的方法呢?回到殖民地後,富蘭克林成為新實驗科學的大師。一位崇拜者形容富蘭克林「具有想像的腦袋」,還有「能執行的手」。在對一個問題,如「電力」,經過長時間認真的思考過後,天賦異稟的富蘭克林就能設計並製造出適當的儀器,來測試他的各種假設。他這種做法,使他成為美國第一位在純科學領域獲得國際性聲譽的人士,也是第一位單以電力研究成果獲得名氣的自然哲學家。

一七八五年八月,年近八十的富蘭克林在最後一次橫跨大西洋,從英格蘭返家的旅途中,寫了一封長信給他的「好友」,在維也納擔任國醫及御醫的荷蘭醫生英根豪斯(Dr. Jan Ingenhousz)。但這更像是一篇五十六頁的小論文,而不像書信,信上還有富蘭克林設計的銅牌。這篇論文隨後以《對造成和解決煙囪燻黑問題的觀察》的題目於一七八七年出版,但這篇文章的名氣大不如他那篇知名的《對電的實驗與觀察》。

富蘭克林在一七四四年就發明了富蘭克林火爐,或稱為費拉德費亞火爐,這是一種在更省燃料的情況下,還能產生更強熱能的鐵製火爐。自從發明火爐後,大眾對火爐和煙囪的實際作用方式的一無所知,始終令富蘭克林感到非常驚異。「很多人常會以為,煙的特性和本質比空氣輕很多,因此像軟木塞浮出水面一樣,煙也會飄到空氣之上。」智力的敏銳度並未隨著年紀衰老而衰退的富蘭克林,接著描述了他進行過的許多實驗,證實「煙其實比空氣重;煙之所以能上升,是因為煙附著在受熱的空氣上,或對之產生反應,因此變得稀薄,才會表現得比周圍的空氣輕。」

富蘭克林這位醫生朋友可能也會有興趣知道,他的美國朋友已經克服了對冷空氣的恐懼,或「空氣恐懼症」。「我把『冷空氣』視為敵人,我居住的每個房間都必須極度小心防堵每道縫隙。」現在,他知道這樣是不對的,而且相信「再也沒有比密閉空間裡被呼吸過,且不曾更新的空氣,更不健康的空氣了。」工作和睡覺時,他都會開一扇窗,更「能在澡盆裡一泡兩小時,每週兩次……都沒感冒,」他那矮胖可愛的身體還能在微風中蹦蹦跳跳。

富蘭克林也觀察到,煙囪在英國是從伊麗莎白時代才開始普及,在此之前,每棟住宅都只有一個地方有火,煙則從屋頂的一個洞排出。「奢華生活變得普及,現在每個房間裡的人,而且幾乎是每個僕人,都能有火。」他也描述到柴火需求的增加,幾乎已使英格蘭茂盛的森林完全消失,法國很快也會面臨柴火嚴重不足的危機,除非法國市民也和英國人一樣,改用煤炭。

一開始,倫敦的染布工、釀酒工、鐵匠和其他各種工匠,都反對改用化石燃料,他們甚至設法透過國會修法,要使燃煤不合法。他們提出的論點是燃煤「會使空氣充滿有毒的氣體和煙塵,有害健康,對從鄉間來的人更是如此。」一般家庭也拒絕燃煤,但經濟壓力佔了優勢,他們的決心很快就消失無蹤。身為科學家的富蘭克林,最後忘了自己對髒空氣的感受,下了這樣的結論:「幸好倫敦市民克服了反對勢力;現在他們覺得放棄清爽的空氣是有助益的,因為自從使用煤炭後,他們已不像之前那樣,常有各種惱人的小病痛。」法國人和德國人若無法克服同樣的「偏見」,他們將會面臨危險處境,因為文明世界的未來是奠基在煤炭之上──這個預言,將比這位來自費城的賢者所預見的,更早實現。

本文節錄自野人出版提供之《發燒地球200年》一書