20世纪60年代，英国科学家詹姆斯·洺夫洛克提出了盖亚假说，在这个假说中，洛夫洛克把地球比作一个自我调节的有生命的有机体。但这并不意味着世界是有生命的，而是说明生命体与自然环境——包括大气、海洋、极地冰盖以及我们脚下的岩石——之间存在着复杂连贯的相互作用。
很多人都知道这个假说，但很少有人知道这个假说的提出者——英国生物学家詹姆斯•洛夫洛克，一个“非主流科学家”，一个“科学怪人”。
因为专注所以专业
优质内容值得传播
推荐转发评论留言
欢迎标注来源转载
英格兰南部有一个很偏僻的小渔村名叫科尼什，这里远离城市的喧嚣，在夜晚可以看到星星忽明忽灭地闪烁，听到青蛙呱呱的叫声。如果你在乡间迷失了方向，顺着林荫的小路一路前行，你也许就能找到詹姆斯•洛夫洛克的神奇小屋。
洛夫洛克的房子外表看起来很时髦，里面更是别有洞天。他的实验室就安置在他的家中，也许你随手打开一间房门，就能看到里面摆放着各种各样不知用途的仪器和设备，就像是来到了“科学怪人”的城堡。詹姆斯所有的研究和发明都是在这里独立进行的。
有些人将他称为“非主流科学家”，更多的人叫他“独立研究学者”。世人大多对詹姆斯的行为感到不解，因为他的行为有悖于一般人对于科研的认识——那本该是一种许多人通力合作认识客观事物内在本质和运动规律的社会行为，但是詹姆斯却自己出来“单干”了。是否是因为他找不合适的工作自暴自弃了呢？
其实洛夫洛克年轻的时候，曾经在英国国家医学研究所任职了20年。在这里，他拥有丰厚的报酬，享受着优渥的福利，生活轻闲得像在度假。只要不犯什么违反原则的大错误，洛夫洛克完全可以悠闲地在这里一直干到退休。但是这个“金饭碗”却让他感到了发自内心的恐惧。他认为，真正的科学家应该像富于创造性的艺术家那样，将从事科学工作当成自己惟一的生活方式，而没有其他的要求。为了不束缚自己的想象力，詹姆斯辞去了工作，选择了离群索居。
盖亚这个名字，最早的起源是希腊的大地女神（the Earth Goddess）。
盖亚（希腊语：Γαία、英语：Gaia(Gaea)），是古希腊神话中的大地女神，众神之母，所有神灵中德高望重的显赫之神，盖亚与混沌（卡俄斯）同时诞生，也是第一位超原始神明，她是大地的神格化，是第一位真正意义上的创世神，也是能创造生命的原始自然力之一（大地）。她的出现标志着混沌开始由无序转为有序，也标志着万物开始产生。《神谱》中这样描述她：“冲突与混乱来自于万神之母盖亚，也正是这位大母神生出了所有光明宇宙的天神。在她的身上，我们既看到了创造，又看到了毁灭，既看到了秩序，又看到了混乱，而总的说来，黑暗和混沌是她的本质。”
神话记载中的大地女神盖亚拥有过许多宝物，但其中最有名的莫过于生命之瓶了。相传生命之瓶里装的是万物之种和生命泉水。身为大地女神的盖亚将万物之种撒播在土地上，然后浇灌以生命泉水，从此世间便孕育出了生命。盖亚终日在天上向凡间灌注生命泉水，以确保万物能够交替繁衍、生生不息。
盖亚假说认为，这些相互关系共同作用使地球保持着适度的稳定状态，以使生命继续生存。这种平衡状态——有时也称为体内平衡——是生命有机体的特性之一，有机体通过内部调节维持现状。为支撑他的观点，洛克指出，虽然太阳辐射在过去持续增强，但是地球表面温度却始终保持稳定。同时，他还强调，虽然有无数的因素可以破坏海洋盐度和大气成分，但是这两者也始终保持着稳定状态。洛夫洛克的盖亚理论遭到猛烈的抨击，尤其是诸如理查德·道金斯以及已故的斯提芬·古尔德这样的生物学家。然而，生命体在维持地球可居住性中扮演着关键角色这一观点依然吸引了治学严谨的科学家们的注意，并获得了他们的支持。
盖亚假说至少包含5个层次的含义：
一是认为地球上的各种生物有效地调节着大气的温度和化学构成；
二是地球上的各种生物体影响生物环境，而环境又反过来影响达尔文的生物进化过程，两者共同进化；
三是各种生物与自然界之间主要由负反馈环连接，从而保持地球生态的稳定状态；
四是认为大气能保持在稳定状态不仅取决于生物圈，而且在一定意义上为了生物圈；
五是认为各种生物调节其物质环境，以便创造各类生物优化的生存条件。
前两层被称为弱盖亚学说，后三层为强盖亚学说。
随着盖亚假说的有些预测已经得到证实，对于前两层含义一般没有争论；而对于后三层含义就有很大的争论。主要集中在三个方面：
1. 如果把盖亚作为一个负反馈调节系统，如何理解该系统的目标；
2. 如何理解盖亚的自动平衡态，在地球的大气，环境等不断发生巨大变化时，它是如何保持自动平衡的；
3. 盖亚作为一个整体系统，一直通过计算机模型和模拟实验来研究，而科学理论是需要实际研究的。
应该看到，盖亚假说作为一个具有科学革命意义的学说，在科学界引起激烈的争论是一种正常现象。正是这种争论已经并将继续推动其向前发展。
为了证明这一理论，洛夫洛克还创造了一个神奇的“雏菊世界”。
洛夫洛克借助计算机模拟出了一个与地球极为相似的星球。这颗星球上埋藏着两种雏菊的种子，一种为黑，一种为白。黑色的雏菊可以吸收热量，白色的雏菊则会反射阳光。最初的时候，太阳光线微弱，星球表面温度很低，雏菊种子都在沉睡。随着阳光强度增加，黑色雏菊首先觉醒，开始向生长蔓延，使星球温度缓慢上升。
升温后的地球已经可以让白色雏菊生长了，它们开始在赤道附近萌发，很快与黑色雏菊达到了势均力敌之态，地表温度也开始稳定。后来，阳光开始越发强烈，黑色雏菊开始萎缩衰败，数量锐减，白色雏菊占据了地球表面。但好景不长，白色争取全都反射阳光，使地表接受不到足够多的热量，地球开始降温，也不再适合白色雏菊生长。白色雏菊开始慢慢减少，而黑色雏菊又冒出头来。这样反反复复，星球的温度时起时落，但却始终处于适宜雏菊生长的范围。
后来，有科学家提出，詹姆斯的雏菊星球太过单一，不具特色，詹姆斯于是向星球中投放了大量的兔子。兔子吃掉雏菊，菊花数量骤减，但随着兔子数量增加，雏菊不够吃了，于是兔子也开始因饥饿而死亡。雏菊又开始大面积增长。再后来詹姆斯又向星球中投放了狐狸、狼以及许多其他生物，最后发现，物种的多样性只会更多地维持这种平衡，而不会毁坏它。这有力地证明了盖亚假设的科学性。
盖亚假说作为一种新的地球系统观的意义在于，它能直接或间接地帮助回答当今人类所面临的生态问题和世界观问题。首先，全球生态环境恶化是人类当今面临的最严重的问题之一。盖亚假说启示人们，环境问题是涉及整个地球生态系统的问题，要解决这个问题不仅需要用系统的或整体的观点和方法来认识人类生产和生活方式对生态环境影响，而且需要人类共同行动。同时，盖亚假说也从道义上启示人们，包括人类在内的所有生物都是地球母亲的后代，人类既不是地球的主人，也不是地球的管理者，只是地球母亲的后代之一。因此，人类应该热爱和保护地球母亲，并与其他生物和睦相处。
背景介绍
地球是一个生命体吗？如果是，亿万年来的她是否一直运筹帷幄，进行着宏大又复杂的演算和整改？
这个问题引发了一位叫詹姆斯洛夫洛克的科学家的兴趣，而后者将这个想法不断延伸，由此提出了著名的盖娅假说。
在研究盖娅假说之前，我们可以先了解“盖娅”本身的涵义。盖娅是古希腊神话中的大地女神，也是所有生命的祖先之母及地球的化身。而这个神话中的名字在詹姆斯洛夫洛克的《盖娅》（Gaia: A New Look at Life on Earth）被用于“盖娅假说”的命名。
该书的作者，James Lovelock是一位英国独立科学家、环境学家和未来学家，也因提出盖娅假说而广为人知。他在其他领域也有显著成就，包括啮齿动物的冷冻保存、电子捕获探测器等。
内容引入
了解盖娅假说如何成立，首先要解释的是“控制论”（cybernetics）的含义。
在面临周围环境的变化时，控制系统引导生物走向朝预定目标的最佳路线。以我们人类为例，当一个人被推倒时，控制论系统是如何工作的呢？
首先，这一系列的操作需要一个“传感器”，在这种情况下就是我们的眼睛。眼睛会持续提供受到推力时我们在空间中的位移信息。信号被传递到我们的大脑，来指使我们通过肌肉的变化来对抗力。
而在盖娅假说中，地球也是一个具备控制系统的“机器”，不过比人类更加宏大和精妙。
研究表明，地球在吸收太阳输出的热量的同时，能够保持恒定和适度的温度。而太阳输出的热在每一刻都有着极大的变化：自地球形成的46亿年来，太阳辐射约增加了百分之三十，而地球地表温度变化仅在10℃上下。这无可否认能作为控制论应用于调节地球温度的一个佐证。
至于地球的控制系统具体的作用流程，我们或许可以推断：当地球的“传感器”感知到变化并发送“信号”后，某个系统会选择进行“正反馈”，或者“负反馈”回路。
其中，“正反馈”是不断激增该变化，使其超出某个极值后被强行剔除；而“负反馈”则是将变化速率尽可能地减慢，让系统偏差不断减小。也许，上文中地球在温度上的精密调节就是“负反馈”的一种；而譬如侏罗纪灭绝，奥陶纪灭绝的大灭绝事件，正是“正反馈”的体现。
正因为这些信号需要得到反馈，它们也能被视为信息，即控制系统中不可缺少的一部分。而正因地球具备获取信息，纠正错误的能力，它可以被看作一个可自我调节的复杂系统。
因此，詹姆斯提出，正是地球的有机和无机环境相互合作，帮助维持和延续了亿万年来的生命条件，这即是盖娅假说最为核心的猜想。
那么，是否地球其实每时每刻都在进行着精妙的演算？而如今众矢之的的工业污染，资源破坏问题，似乎也是演算中早已预料的数据？地球，实则有着超乎人类想象的生命力，去调节和中和这些实则微不足道的污染？
这也会引发接连的疑问：环境问题是否已经是一个被夸大其词和利用的工具？地球作为一个有自我调节功能的有机体，对频频带来改变的人类，是会选择保护还是毁灭？谭老师地理工作室综合整理
而如今，无论是逐年递增的夏季高温，还是频频出现的暴雨，都在让更多人重新审视人与地球的关系。然而，正因为没有人能给出对这种关系的清楚阐述，盖娅假说一直颇具争议。
在很多人看来，詹姆斯-拉夫洛克是一个疯子，因为他为一个看似荒诞无比的理论奋战了50余年。而这个理论便是他自己所创立的“盖亚假说”，盖亚是古希腊神话中大地女神的名字，而盖亚假说则认为，我们的地球可能是一个巨大的有机生物体。
拉夫洛克
那么拉夫洛克为什么会有这样的理论呢？就让我们回到最初的起点。
1961年，时年42岁的拉夫洛克还是一个默默无闻的生物物理学家，他受过一些医学培训，也设计了一些精巧的仪器，利用这些仪器，他可以通过色谱法来探测气态下的极低浓度的物质。当时正处于冷战时期，NASA正在全力筹备探索火星的项目，他们听说了拉夫洛克的仪器，于是为了拥有这些探测器，NASA向拉夫洛克发出了邀请。于是，拉夫洛克便在1961年来到了NASA的研究所之一——位于加州帕萨迪纳的喷气推进实验室。他的工作任务很明确，那就是设法使自己的仪器符合宇宙飞行器的要求。可见这项工作是一个纯技术性的工作，并不需要什么理论构架。
但是拉夫洛克不安分的个性，很快就把他自己掺和到了不该管的闲事中去了。他告诉NASA的生物学家说：你们设计的实验很可笑，因为这些实验其实隐含了一个假设，那就是火星上的生命与加州沙漠里的生命是一回事。但事实上，这个假设是值得商榷甚至是错误的。此言论一出，美国科学界舆论哗然。没多久，拉夫洛克就被请到了领导的办公室喝茶。而迫于重金聘请的生物学家们的压力，领导告诉拉夫洛克，自己惹的事，自己必须解决，给你三天时间来想出一个建设性的意见。说白了，领导的意思很明确，要么你给我一个石破天惊、改变世界的理论，如果做不到，那就承认自己的错误。领导本以为面对挫折的拉夫洛克会做出妥协，但他显然低估了他的下属的脑洞了。
三个不眠之夜过后，拉夫洛克再次来到了领导的办公室，并带来了一份既模糊又清晰的计划。拉夫洛克强调，在寻找地外生命的探索中，应当寻找生命存在的共同迹象，而不是一定要去剖析那些过于地域化的样本。这句话的意思就是，不要以地球人的视角来考虑生命，我们应当去猜想，如果一颗星球上存在生命，那么它在整体上会与其他存在生命的星球有着怎样的共同点，而不是划个一亩三分地出来，看看这个地方的条件适不适合生命存在。由此拉夫洛克认为，应该通过分析来自火星的光线，来破译火星的大气成分，这种实验在地球上就可以完成。这样我们就可以了解火星大气中是否存在生命的痕迹，因为生命体会从一些化学物质中吸取养分并排出废物。如果探测到这些物质，那么就能推断火星上存在生命，反之，火星上就根本没有生命。拉夫洛克认为，如果从这种想法出发，那么只需要使用一架简单的空间望远镜，再搭载一个分光光度计，就能探测生命。而不必耗费几千万、几亿美元来前往火星。
可见，拉夫洛克的初衷是不错的，是想给NASA省点预算，说不定还能大大提高地外生命探测的效率，但是单纯的拉夫洛克所想不到的是，这个想法等于完全推翻了现行的研究项目，这使得他遭受了在场科学家的群起而攻之。不久之后，拉夫洛克被解雇，他重获自由。
但是对于拉夫洛克来说，在不在NASA并无所谓，他既然找到了线索，就不会轻言放弃。1965年，拉夫洛克在《自然》杂志发表了第一篇有关远距离分析火星生命的论文。两年后，他又公布了首批研究成果。拉夫洛克分析了火星的红外光线并与地球进行比较。这些结论建立在热力学第二定律之上，可谓异常巧妙而又富有创意。根据热力学第二定律，物质倾向于无规则运动，而生命的行为则具有组织性。拉夫洛克通过分析后认为，地球处于一种化学上极不稳定的状态中，而火星则接近化学的平衡，因为火星大气中95%都是二氧化碳，而二氧化碳无疑是一种非常稳定的分子。拉夫洛克进一步解释到，在地球大气中，二氧化碳的存在微乎其微，但另一方面，我们可以在地球大气中找到丰富的氧气，它与甲烷以及其他很活跃的物质共同相处。但是，这种共生共存是不可能出现在只有化学规律起作用的星球上的。也就是说，根据热力学第二定律，在只有化学规律起作用的星球上，物质趋向无序发展，氧气与这些活跃的物质必将发生反应，从而进一步走向无序。但是地球不一样，地球上氧气的存在，本身就是有序的象征。由此，拉夫洛克得出结论，正是生命在不断更新着所有那些分子，使得地球大大不同于火星或金星上的化学稳定，所以后两者是死寂的星球，而地球是活的。
如此一来，拉夫洛克是一吐为快，而且是一发不可收拾，年轻时一心想成为医生的拉夫洛克，终于开始了研究地球特性之路。之后，拉夫洛克指出，地球大气化学组成尽管不平衡，但却经年累月保持着显著的稳定性。这有点儿像生物的血液，或者说是生命体的内部。至于温度，也是如此。在亿万年的漫长岁月中，地球温度也保持着惊人的稳定性，但是，太阳辐射自生命出现之后，其实已经增加了三分之一。而周围环境温度变化，自身温度保持不变的特性，显然是复杂动物所具有的特征。拉夫洛克认为，温度类似于生命体中的化学成分，它趋向于对生命体来说几近最理想的值，就好像地球系统的目标在于一切以生命为先。这是因为，如果地球大气所含氧气比现在多一倍的话，恐怕就会引起连绵不绝的大火；而如果氧气减少，则会使生物产生新陈代谢问题。而温度之所以会稳定，在拉夫洛克看来，原因显而易见。于是，在发表了一系列引起轰动的文章后，拉夫洛克在1979年出版了《盖亚假说：对地球上生命的新认识》一书。在书中他的结论是：地球是一种所有生物与矿物在一起的巨大共生体，共生指的就是有利于所有部分的生物联合，这一超级有机体的特性，就是通过负反馈机制，尽可能地保持一个有利于生命活动的状态。也就是说，拉夫洛克认为，应该把地球看做各个部分相互关联的整体，而这一整体的任务就是保持所有成员的良性发展。
所以拉夫洛克在书中主张，生物学家、海洋学家、地质学家、大气学家等应该联合起来工作，这样才能更好地研究地球的功能。事实上，这些想法现在已经别广泛接受，而拉夫洛克在其中显然发挥了重要作用。但是把地球看作是一个生命，在许多人看来，仍然是荒谬的。以理查德-道金斯为代表的生物学家们的批评尤其尖锐，他们谴责拉夫洛克是在质疑进化论。在进化论者看来，有利于生物圈整体，而非某个单独个体或物种，这种利他主义的性格是不可能被进化过程所选择的。他们指责拉夫洛克想再次引入上帝之手，把现代科学推向深渊。
面对这些激烈的指责，拉夫洛克反倒是显得云淡风轻。他评价道，对于现在的科学家来说，一旦有东西超出了他们的思维框架，他们就会把它看作是创世说并加以无情鞭挞。但他们没有注意到的是，他们的攻击，使用的正是宗教信徒的武器，因为《物种起源》就是他们的圣经，对科学的过度崇拜，与迷信无异。拉夫洛克还进一步解释说，事实上，他对进化论没有丝毫异议，他的学说包含了它，并致力于达到一个新的层次。这有点像相对论，它超越了牛顿物理学，但并不反对牛顿物理学。同时，拉夫洛克也承认，说地球是一个生命，但显然它与你我以及一粒细菌是不同的，所以从某种意义上说，这算是一个比喻。但拉夫洛克也认为，生物学家对于生命的定义过于狭隘，总的来说，地球唯一缺少的就是生殖功能罢了。
可见，拉夫洛克的理论其实并没有那么玄乎。如果他不使用“盖亚”的说法，而是取名为“生物地球化学”理论的话，他也许会避免如此多的批判与挫折，甚至会享有一个科学权威所应得的所有荣耀。但是固执的拉夫洛克就是拒绝缓和，他连一个逗号都不愿意去掉，坚持不懈地与数不清的反对者们进行着斗争。
由此，拉夫洛克成为了一名独立科学家，他一边与大学的学术机构保持距离，一边捍卫并充实自己的理论。好在这一特殊身份并没有成为他的障碍，相反，他笔耕不辍，在职业生涯中发表了200多篇论文，其中30多篇都在《自然》杂志上获得了发表。而且他还作出了不少重大发现，比如海藻排出的二甲基硫，其特性是降低海洋大气上空的温度，这是构成“盖亚”负反馈系统的有力证据。而如果温度上升，海藻便会增生，并产生更多的二甲基硫，它又会反过来使海洋冷却。
通过以上的故事，也许你会认为，与正规的学术保持一定距离的，并把地球视作生命的拉夫洛克会投入到极端的绿色环保运动中去。但是喜欢唱反调的拉夫洛克并没有这样做，虽然他是毫无疑问的环保主义者，但同时也是一名坚定的技术支持者。比如早在人们议论气候变暖之前，拉夫洛克就是核电的坚定支持者。他认为，大部分所谓的绿色人士，其实都来自城市富裕阶层，他们一方面享受着现代科技带来的种种好处，但另一方面却充满幻想，对科学一窍不通，也根本不理解现实。
另外，长期以来，拉夫洛克也与批判人类对环境的危害的学说保持距离，在他看来，人类的任性和不理智，只是在表面上危害了盖亚，盖亚要比人类强大得多。不过盖亚强大并不代表人类以及其他生物的强大，拉夫洛克认为人类活动确实在导致环境的恶化，甚至有可能发生正反馈作用，比如两极浮冰的消失将加速海洋变暖，海洋无力无力吸收碳，气候变暖又会使森林排放更多的二氧化碳，如此造成恶性循环，并造成致命的危险。
那么盖亚会不会就由此深陷危机呢？拉夫洛克认为不会。因为如果升温达到某一临界值，那么人类文明很可能受到威胁，同时，我们也将面临大量物种大规模的灭绝。其悲惨程度可能超出了任何模型的预言，而在此之后，盖亚将重获新生。因为共生系统会惩罚那些对整体体系造成破坏的分子，并达成新的平衡，这就好比是生物体的免疫系统在发挥作用。
所以拉夫洛克认为，现在的科学模型其实大大低估了反馈机制，也低估了盖亚为维持整体系统健康的决心。所以为了人类得以存续，与其倡导可持续发展，倒不如提倡“可持续倒退”。时间日益紧迫，忠于科学技术的拉夫洛克毫不迟疑地设计“地球治疗”方案，比如释放二甲基硫，在太空安装反光镜等等。但他同时也提醒说，人工去执行盖亚应该自然完成的功能，是万不得已时的选择。它极力主张全球电力大规模使用核能，并建议人为地在工厂中增加食品产量，以便减少人类在自然空间中的消耗。
可以说，尽管50多年来，时时语出惊人，但拉夫洛克仍旧执着。他深信，他的想法有朝一日会被全世界的伟大头脑们所接受。
那么在拉夫洛克眼中，人类与地盖亚究竟有着怎样的关系呢？我们是不是要把人类看作是地球上的癌细胞，正在一点点地使它的调节功能瘫痪呢？对此，拉夫洛克持有异议，他认为，人类的出现曾是盖亚的机遇，我们有点儿像它的神经系统。不管怎么说，不管人类现在作到什么程度，也多亏有了我们，盖亚才以某种方式自我觉醒，甚至从太空端详自己。她也一定不想失去我们，因为失去我们的同时，她也会失去很多，但她也许终会有心力交瘁的那一天吧。
15G备考资源，随问随答，专题设计，优质课件，请扫码加入知识星球
注：本文由谭老师地理工作室综合自我们都爱地理、中学地理研究、中学地理课、匠心地理、轻轻松松学地理、高考地理、讲地又讲理、老丁侃地理、星球地理、如此这般学地理等各地理公众号或文中水印等，在此一并致谢！若引用不当可以随时文末留言联系注明来源或删除，点击阅读原文，获取更多内容。
顺手点击文末四符
分享收藏在看点赞
这是我们坚持不断
持续不停更新动力