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注意行星极限的教科书案例

加州大学圣地亚哥分校物理学教授汤姆·墨菲。

一位天体物理学家对地球及其资源的需求进行了严谨的研究,这些需求将指导地球未来的宜居性

天体物理学家在行星守恒领域究竟在做什么?乍一看,加州大学圣地亚哥分校物理学教授汤姆·墨菲(Tom Murphy)在讨论可持续发展和保护地球资源时,似乎离题太远。虽然他传统的研究兴趣是关于对爱因斯坦广义相对论的太阳系测试,但墨菲出版了一本面向普通读者的新教科书,阐述了地球的脆弱状态及其资源限制。“有限星球上的能源和人类雄心”是墨菲沮丧的产物,因为他无法为他的学生找到合适的教科书,勇敢地面对我们星球上的极限的真实状态。墨菲解释说,如果这些话题似乎与天体物理学相去甚远,那么从大局来看,一切都归结于质量和能量,而这正是物理定律发挥作用的地方。

问:为什么你决定把你的兴趣转向解决围绕地球及其能源管理的问题?

一个。在泰坦尼克号沉没一个多世纪之后,我们仍然能够忽视一场规模更大的即将发生的碰撞。就像冰山一样,大多数人都看不到问题的大部分。气候变化是一个明显的风险,但即使没有气候变化,如果我们不改变方向,增长、能源、资源开发、人口和生态系统损失也会让我们沉没。作为一名科学家,我珍惜我们为了解宇宙所付出的努力,并看到我们可能会失去的可信风险即使这样对当前社会目标的无知追求可能导致混乱的崩溃。

冰山

图片来源:iStock / oporkka。

我想让学术界和广大民众对我们将要执行的更大的冲突进程进行评估,如果一切照旧的话。气候变化只是这个大故事的一小部分,而这个大故事更根本地涉及到与自然生态系统和谐相处的增长和长期可持续性的限制。科学提供了区分可能与不可能的工具,甚至是看似不可想象的未来。从长远来看,我们文明目前的框架属于“不可能”的范畴。

问:你的书是献给地球的,是献给我们能够生活在地球范围内的希望。关于我们如何管理地球资源,物理学能告诉我们什么?

一个。资源的计量单位是千克,能量的计量单位是焦耳,能量的速率的计量单位是瓦。人类机器在内部运行,并受物理的约束。数学很简单,也很清楚地表明,增长不会持续太久,资源正在迅速枯竭,生态系统正在以惊人的速度消失。我们在啃着通往生命维持系统的电源线,享受着每一分钟——因为我们在它。物理学可以评估有多少太阳能、风能、地热能、水力发电、潮汐能或海浪能可用,并将其与当前的使用情况和未来的预测进行比较,从而表明,要想继续我们现在所处的计划外轨道,几乎是不可能的。

问:你在序言中指出,这本书似乎有些悲观,它告诉读者的是对资源限制/限制的“顺从的适应”,而不是整洁的解决方案。你希望读者从这本书中得到什么?

一个。我希望这本书就像一桶冷水,把人们从一种魔咒中唤醒——这种魔咒来自从未考虑更大的图景或评估未来的实际可能路径。这本书本身没有答案,但希望有足够的意识指出,盲目地追求当前的道路不会持续太久。如果我们想要成功,现在是时候为长远的未来做计划了。书中多次提到的一个主题是,我们本质上是在一场烟火表演(化石燃料)中出生的,而这种反常的经历残酷地扭曲了我们对这个星球上正常生活的看法。这时就需要一桶冷水了。

问:你的书中最重要的观点是什么?

《有限星球上的能源和人类雄心》封面。

一个。边注,开个玩笑。但最近我的页边注收到了很多赞赏。我还不知道其他人从中学到了什么。但是我自己在准备这本书的过程中已经有了新的视角,其中一些将在最后一个附录的最后部分进行探讨。如果我们希望人类文明处于婴儿期——更接近它的开始而不是结束,那么我们就必须开始忽视经济学家和他们的贴现率,而考虑非常长的时间尺度,把实际价值——在某种意义上说,终极价值——放在遥远的未来。我们今天的大多数活动在遥远的未来显然是站不住脚的。我开始从成功和失败的角度思考,并逐渐意识到长期的成功是“可持续性”的同义词。我们今天的大多数做法对长期的成功没有帮助,因此在不知不觉中推动我们走向失败。

问:你为什么决定把你的书作为电子教科书出版?

一个。我的灵感来自于已故的大卫·麦凯,他在2009年写了一本精彩的书没有热空气的可持续能源。在英国剑桥的UIT以印刷版出版的同时,他还以PDF格式免费发布了这本书。对我来说,分享这个话题很重要,而不是被利益动机所阻隔。作为一名受雇的学者,我有自由和支持来提供我的工作作为礼物。在某种意义上,这本书也反映了这个教训:贪婪导致最终的失败,所以我们需要在与地球的关系中更加无私。我很高兴大学也支持和推广开放获取材料。在它上线的第一个月,全世界超过2000人下载了PDF,只有一半来自美国。这是一个全球性的困境,需要全球的意识。因此,这一决定似乎是在支持全球敞口。

问:到目前为止,你的书反响如何?

一个。我妈妈很喜欢。我妹妹喜欢封面的感觉(印刷版可买到)。一位朋友读了献词后哭了。据报道,一些参与帮助我完成这一过程的大学员工出乎意料地被吸引住了,打算把它通读一遍。在我写这本书的章节时,选修了相关课程(物理12:能源与环境)的学生对这本书的发行感到兴奋,他们急切地下载或购买了印刷版,其中一人解释说,这是他们在大学里买过的唯一一本教科书。它的润色、完整性和对细节的关注给同事们留下了深刻的印象。其中一人建议,拜登(Biden)政府需要阅读这份报告,戴维•阿滕伯勒爵士(Sir David Attenborough)需要意识到这一点。它是为普通读者而写的:例如,非理科专业的大学生。所以,我希望随着更广泛的观众接受它,课堂开始使用它,了解更多关于反应的信息。

墨菲在乔治亚理工学院获得了物理学学士学位,然后在加州理工学院获得了天体物理学研究博士学位。作为华盛顿大学的博士后研究员,他发起了一个项目,通过测量地球-月球距离到毫米的精度来测试广义相对论,他在2003年作为助理教授带到了加州大学圣地亚哥分校。在加州大学圣地亚哥分校学习期间,他对能源和地球极限的兴趣与日俱增,这也是他今天的主要关注点。看“有限星球上的能源和人类雄心”