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  • 10Apr

    大家有沒有見過一個沙漏計時器(hour-glass)呢?在機械鐘錶還未發明之前,「沙漏」與水的滴漏一樣被人用於短暫的計時。而沙漏器較為優勝的地方,是一趟計時完畢後,可以被倒轉過來重新使用,因此較水漏法(我國古代稱「銅壺滴漏」)更為方便。

    大家不要小看這樣的一個小小沙漏器,原來在沙粒下墜這個平凡的現象背後,實包含著深刻的科學原理。

    讓我們假設沙漏器剛被倒轉而沙漏剛剛開始。我們會看到,沙粒最先在底部積聚,然後很快便形成一個小沙丘。這個沙丘不斷擴大和增高,以至沙丘四周的傾斜度亦不斷增大。但這種情況不會無止境地持續下去。當四周的斜度到了一個極限時,只要少量沙粒的下墜即會引發沙丘的突然崩塌。

    崩塌後的沙丘其實仍然是一個沙丘,只不過高度較之前的減少了,而底部的面積則有所增大。好了,由於沙粒還在不斷下墜,沙丘會再次擴大和增高。但不用我說大家也會猜著,這種增加最後也會導致崩塌,而沙丘的高度再次下降。

    這有什麼稀奇呢?你可能會問。不錯,這是一個表面看來平凡不過的現象。但大家有沒有想過,沙丘的崩塌是否可以準確無誤地被預測的呢?科學家的研究告訴我們,答案是否定的。事實上,無論在時間上還是規模上,沙丘的崩塌都具有很大的偶然性和不可預知性。也就是說,沙丘斜坡的斜度有時會很高才出現崩塌,但有時並不很高也會出現崩塌。同樣地,每次崩塌的規模可大可小,其間並無明確的規律可循。

    這真是一個十分有趣的現象。沙丘早晚會崩塌這個結論是必然的,這是事物發展中的「必然性」;然而,崩塌出現的時間和規模卻無法準確預計的,這是事物發展中的「偶然性」。而沙漏這個簡單的玩意兒,原來已包含了事物發展的「必然中有偶然、偶然中有必然」這個深刻的道理。

    從另一個角度看,沙丘之所以會忽然崩塌,是因為當時整個系統已經達到了一個「臨界點」(critical point)而無法持續下去。留意這個臨界點的出現是完全遵循經典牛頓力學的描述的,其間並無好像量子力學中的或然性質。然而,由於整個系統乃由極多的單元(沙粒)所組成,而單元與單元之間的相互作用,將會受到眾多那怕是如何微細的因素所影響。結果是,每一次出現的沙丘都幾乎是獨一無異的,而它在往後的變化也就無法被完全準確地預測。

    以上有關系統發展的必然性、偶然性和臨界點的現象,在自然界以至人類的社會行為中其實十分普遍。在更為學術的屬面,「沙丘崩塌實驗」為人們研究事物演化其間如何由混淆狀態(chaos)演變至複雜狀態(complexity)所經歷的「自組織臨界性」現象(self-organized criticality)提供了寶貴的啟示。

    其中一項啟示,是臨界點出現的頻率,與它帶來的突變規模呈反比的關係。簡單地說,就是在同一時段內,規模愈小的崩塌出現的次數會愈多,而規模愈大的崩塌出現的次數會愈少。這種頻率分佈型態科學家稱為「冪分佈」(power distribution),有關的規律則稱為「冪律」(power law)。這種分佈在自然界十分常見。例如地質學家的研究顯示,地震出現的次數,便與地震的大小成反比;氣象學家的研究則顯示,風暴出現的次數,也與它們的猛烈程度成反比等等

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  • 28Jan

    天文學家的研究顯示,太陽系各個天體表面(如水星、月球、金星、木星衛星等)的巨大隕星坑(impact craters),其形成至今的時間皆大致相約,都在40至38億年前左右。這段時間天文學家稱為太陽系的「後期重轟炸期」(Late Heavy Bombardment Era,簡寫作LHB)。

    為甚麼會有這樣一個時期的出現呢?

    我們首先要知道的是,按照科學家的研究,太陽系乃於46億年前左右,由一團龐大的星際氣體和塵埃(稱「太陽星雲」,solar nebula)透過萬有引力的凝聚和收縮所形成。在形成的過程中,絕大部分的物質聚於中心成為了太陽,而其餘的物質則逐漸個別積聚,最後形成了環繞著太陽運行的各大行星。在這段時期,天體間的碰撞是常規而不是例外。就以地球為例,它的前身很可能是無數環繞著太陽運行的大小不一的「原行星」(proto-planet)天體。它們之間的碰撞、吸積(accretion)和結合,最後形成了我們今天所認識的地球。

    而所謂「後期重轟炸期」,是相對於太陽系形成之初的頻密碰撞階段之後的另一個碰撞頻密時期。它在年代上實在極其遠古,所謂「後期」只是一種相對的說法吧了。

    科學家得悉這個時期的存在,乃源於對太陽神登月計劃所採集的月球岩石樣本的研究。但這個時期的成因卻一直是個謎。近年的研究(特別透過電腦模擬計算)顯示,「重轟炸」的出現,很可能是因為太陽系較外圍的巨型氣態行星,在形成後不久出現了軌道遷移(orbital migrations)現象。其中最巨大的木星向太陽的方向靠攏,而木星以外的氣態行星則向外遷徙。當這些行星的軌道周期由此而出現整數比例之時(例如土星的一年剛好等於木星的兩年),這種「軌道周期共震」(orbital resonances)所產生的引力擾動(gravitational perturbations),將把太陽系外圍的古伯帶(Kuiper Belt)以及介乎火星與木星之間的小行星帶(asteroid belt)之內的眾多小型天體,大量地引向太陽系的內圍,從而造成「重轟炸」的現象。

    月球上的隕星坑是這一遠古「大事件」的見證。但有趣的是,月球的存在本身,卻是太陽系形成之初那段更古老也更猛烈的碰撞時期的見證。

    為甚麼這麼說呢?原來按照天文學家的推斷,月球的形成,乃是一趟發生於約45億年前的超級天體大碰撞的結果。而碰撞的主角不是別的天體,而正是我們的家鄉星球:地球。

    大家是否有留意,如果我們拿起一個地球儀並從不同的角度察看,我們會找到一個角度,所見到的差不多全是海洋,而幾乎見不到陸地?聰明的你當然已經猜到,我們這時看見的,是地球上第一大洋:太平洋。

    另一個有趣的觀察是:太平洋的面積,與月球剖面的大小相約。我們不禁要問:究竟這是一個巧合,還是另有原因呢?

    其實早於一八九八年,著名生物學家達爾文的兒子喬治.達爾文(George Darwin)便已大膽地提出,月球乃從地球甩掉的一團物質所形成的,而甩掉之處正是今天太平洋之所在。

    有好一段時間,這個大膽的觀點只是停留在臆想的階段。直至一九四六年,哈佛大學一位名叫雷金納德.達利(Reginald A. Daly)的科學家從更嚴謹的科學分析出發,指出了這團物質應該並非由於地球急速自轉而自然甩出,而是因為受到外來天體猛烈碰撞所激起的這個觀點。然而,這個「碰撞假說」最初未有引起多大回響。它受到天文學界的重視,還須有代人類登月並對月球岩石作出深入研究之後。

    自上世紀七十前代後期以來,「碰撞說」已普遍得到天文學界的接受。進一步的深入研究顯示,約於45億年前,一個體積與火星相若的天體以大約45度角撞向地球。猛烈的撞擊令這個天體的大部分物質即時氣化,其中以金屬成分為主的較重部分被地球吞併並最後成為地核的一部分,而以硅酸鹽(silicates)為主的較輕部分,則與地球激起的物質混合,並最後形成了環繞著地球運行的月球。這個新生的衛星最初離地球很近,只是後來才愈跑愈遠,最後到達今天的位置。(熟識天文的朋友當然知道,地、月的距離至今仍在增加。)

    對於這個催生了月球的天體,天文學家為它起了一個美麗的名字:Theia。這是一個十分貼切的名字,因為在古希臘的神話中,Theia是月神Selene的母親。

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  • 28Jan

    相信沒有人會不喜歡見到彩虹。一道七彩亮麗的「虹橋」在雨後初睛橫空而立,其賞心悅目的確是大自然的一種恩賜。但不知大家是否自幼即懷著一個疑問,那便是:我們為甚麼永遠找不到彩虹的落腳處?

    西方人有一種說法:如果我們抵達彩虹的落腳處,會在那兒找到一桶金子,英語是“a pot of gold at the rainbow’s end”。這當然是一種童話式的戲言。正因為人們知道這是沒有可能的,才浪漫地編織出那兒埋有寶藏的說法。

    那麼我們為何永遠無法抵達彩虹的落腳處?這是因為天空中的彩虹並不是一樣實物,而只是一種光學現象。

    最先解釋這種現象如何形成的不是別人,正是鼎鼎大名的科學家牛頓。牛頓不單從觀察蘋果的下墜而發現萬有引力定律(至少傳說如是),他對光學的研究亦作出了很大的貢獻。而其中的一項貢獻,正是破解了彩虹的秘密。

    原來在雨後初睛之際,空氣中仍然充滿著無數十分微細的水珠。如果太陽那時剛好在我們的背後,太陽光會把我們前面的水珠照亮。但不要忘記水是透明的,因此關鍵不在於簡單地反射回來的微弱光線(當然更不在於那些穿透水珠繼續向前走的光線),而在於那些進入了水珠內部,卻因為角度剛剛好而被水珠的內壁反射回來,並在離開水珠後,角度又剛好射向我們眼睛的那些光線。

    留意這些光線雖然來自太陽,但在水珠那兒曾經經歷了三次轉折:(1)射進水珠時所經歷的折射(refraction)、(2)在水珠內壁的「全內反射」(total internal reflection)、以及(3)在離開水珠時再次經歷的折射。而正由於前後兩次的折射作用,白色的陽光就像穿過了一塊玻璃三菱鏡一樣,被分解為「紅、橙、黃、綠、青、藍、紫」七色。(不用說,以三菱鏡透射陽光而發現這個「太陽光譜」的,正是牛頓本人。)

    由於要角度上的配合,我們看見的彩虹,都必然是一個巨大圓形的一部分(亦即一個弧形)。浪漫之處在於:這道彩虹是完全屬於「我」這個觀測者的。因為即使有一個人站在我的身旁,他(她)所看見的,將是一道在位置上略為不同 — 因此也完全屬於他(她)— 的彩虹。當然,如果這個人站得離我很遠,或是他所面向的角度不對,那麼他將甚麼也看不到。

    在適合的條件下,我們會看到在主彩虹之外,還會有另一較昏暗的第二道彩虹(secondary rainbow,中文的學名叫「霓」)。這道彩虹的出現,乃因為陽光在水珠內經歷了兩次「全內反射」而最終抵達我們的眼睛而成。由於多了一次反射,「霓」的顏色排列剛好與主虹的相反。主虹是藍色在內而紅色在外,霓則是紅色在內而藍色在外。

    我們其實可以自己製造彩虹。在一個睛天並且太陽仰角不太高的時刻,只要我們背著太陽並以噴水壺把水噴向前方,便會看到一條屬於我們的小小彩虹。問題是,如今家家戶戶都已在使用蒸氣熨斗,要找一個噴水壺可能也是一件難事呢!

     

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  • 25Sep

    大家有聽過「候風地動儀」嗎?

    這是距今一千九百年前,我國東漢期間,著名科學家張衡所發明的一台用來測量地震的儀器,也是世界上最早的同類儀器(見附圖)。

    「指南針、造紙、印刷、火藥」作為我國的「四大發明」,大家是應該十分熟悉的了,但其實這台「候風地動儀」也是我國古代偉大發明之一呢!

    這台比一個人還要高的銅鑄地震儀,周圍伏有八條頭向下、尾向上的青龍,每條龍之下則有一隻仰起首並張開嘴吧的青銅蟾蜍。

    而龍的分布則向著北、東北、東、東南、南……等八個方向。每條龍的口中都含著一顆銅珠。而當地震發生時,其中一顆銅珠會掉到蟾蜍的口心,從而產生巨響。我們只要察看是哪一顆銅珠墮落,便可得悉地震所在的方向。

    由於找不到詳盡的文獻記錄,我們不知地動儀的實際操作原理。按照後人的推斷(以及複制試驗),內裡必然裝有以懸垂物作鐘擺運動的機械裝置。差不多二千前便能夠作出這樣的發明,張衡的智慧實在使人讚嘆。

    今天我們所用的地震儀(seismograph),所用的也同樣是懸垂物在運動時的隋性滯後原理(principle of inertia)。但在測量地震發生的準確方向和距離方面,我們當然已比二千年前進步很多。

    在測量方向而言,原理其實十分簡單。

    由於地震時產生的震波會以某一個特定速度在地層中擴散,因此處於不同位置的地震儀,其所錄得的震波抵達時間便會有先後之別。

    理論上,我們只要檢視三個地震儀所錄得的震波抵達時間,便可透過三角學(trigonometry)的計算,以定出震波來自的方向。

    當然,地震儀的數目愈多並且分佈愈廣(還加上地震儀的靈敏度愈高),所測定的方向亦會更為準確。

    因篇幅關系,筆者無法在此詳述三角學的計算步驟。但即使憑我們的直觀,也很易領略箇中的道理。

    假設有三個地震站A、B、C構成一個三角形。如果A站先錄得地震、B站次之而C站最後,則地震的所在,應該大致在A方而略靠近B的方向。

    再引一個例子,假如震波抵達的次序是C、A、B,則地震的所在,應該大致在C方而略靠近A的方向。如此類推。

    哪麼距離又如何呢?

    啊!這便要我們明白地震波中有「縱波」(longitudinal wave)與「橫波」(transverse wave)的分別。

    在前者,震動介質的來回運動方向與地震波的傳遞方向一致,例如空氣中的聲波就是一個例子。

    致於後者,震動介質的來回運動方向與地震波的傳遞方向垂直,例如水面的漣漪即是。

    在地震中,前者我們稱為P波(來自英文的 primary wave)而後者則稱為S波 (來自 secondary wave)。由於P波在地層中的傳播速度比S波為高,我們於是可以跟據兩者在同一地震站的抵達時間先後,計算出地震與我們的距離。

    簡單的邏輯是,如果地震離我們很近,則這個時間差會很短。相反,如果地震離我們很遠,則這個時間差會很大。

    當然,要準確計算有關的距離,我們必須精確地判定這兩種波的抵達時間。這個判定往往不能純靠儀器(包括電腦的人工智能程式)所作出,而必須依靠地震監測人員的豐富經驗和專業判斷。

    下次新聞報導地震的消息,你應該更為清楚有關的資料是如何測定的了,對嗎?

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  • 25Sep

    地震(earthquake)是大自然最可怕的災害之一。

    試想想,我們自出娘胎即覺得最為穩固最為可靠的大地,竟然可以一下子晃動顛簸起來,而建築在其上的巍峨大樓,竟會像積木般一一倒塌!

    那種感覺是何等的可怖!--「世界末日即將來臨!」的感覺是何等的強烈!

    在古人看來,地震的出現,必定因為地下有巨大的妖魔在作怪,或是上天發怒而對人們進行懲罰……

    不過,經過了科學的探究,今天的我們知道,地震乃是地殼運動的結果。

     

    為甚麼出現地殼運動?

    地殼之所以會出現運動,是因為地球的內部仍然十分熾熱,物質仍在運動所至。 

    首先讓我們了解為甚麼地球的內部仍然十分熾熱。

    要知地球形成至今已有四十六億年之久,就算形成時經歷過高溫的階段,到了今天不是應該一早便已冷卻了嗎?

    這個問題的答案分為兩部分:

    第一,是因為地球的體積極其龐大,是以即使到了今天,確仍保有形成階段的一絲餘溫。

    至於答案的第二部分,是地球內部包含著不少放射性物質。這些物質不斷透過「核衰變」(nuclear decay)而釋放出大量能量。正是這些能量,令地球內部的大量物質(我們叫「地幔層」,mantle)仍然處於熾熱和熔化的狀態。

     

    甚麼是地殼?

    接著我們要了解甚麼是地殼(Earth’s crust)。

    地殼是地球最外圍的一層固體,它的平均厚度只有四十公里左右,比起接近一萬二千八百公里的地球直徑,厚度不足0.4%。

    如果我們以一隻烚熟了雞蛋作比喻,則包含了珠穆朗瑪峰(全球第一高峰,海拔8848米)和瑪利安納海溝(全球最深海溝,深11,000米)的地殼,實較包裹著雞蛋的那層薄膜還要薄!

    但地殼不是完整一塊地包裹著地球的。

    二十世界中葉開啟的研究令我們得知,全球的地殼原來分成很多不同的板塊(tectonic plates)。這些板塊中有的承載著大陸(如「非洲板塊」),有的承載著海床和之上的海洋(如「太平洋板塊」),另外一些則兩者兼有(如「印度洋板塊」)。

    而最重要的一點是,板塊與板塊之間存在著相對運動。

    這些運動的速度以人類的角度來看雖然十分緩慢,但就長期(以億萬年的尺度)來看可以令大陸和海洋的全球分佈面目全非;而就短期而言,則可導致可怕的地震不斷發生。

     

    地殼板塊為甚麼會運動呢?

    這是因為在板塊之下,是十分熾熱而仍然不斷翻動的熔岩物質(magma)。正是這些熔岩的大規模對流運動(convective motion),令其上的板塊保持不斷移動。

    至此我們終於明白地震的成因了。

    板塊間的相互運動必然產生磨擦,而磨擦則產生了地震。

    不過具體的情況當然較之上的解釋複雜得多。板塊間的運動可以是水平的相互錯動(translational motion),也可以是近頭的碰撞(collision)。一些板塊會在這些過程中被毀滅,而一些新的板塊則可以因熔岩的上湧而得以伸展。

    但無論如何,板塊邊緣正是地質活動最頻繁的地方。

    其中最著名的例子,莫過於環著太平洋的地震帶和火山帶(Pacific Rim of Fire)。 

    但那是否表示,在板塊的內圍便不會有地震發生呢?那又不然。

    由於板塊運動時,對其內圍的不同部分會帶來不同的影響,因此內圍各部也會因受力的不同,而出現斷層(fault lines)和各種不穩定的地質形態,而當這些形態的儲存能量達到一定程度而被釋放出來時,猛烈的地震仍然可以在遠離板塊邊緣的地方發生。

     

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  • 24Sep

    大家有聽過「厄爾尼諾」這個名稱嗎?哪麼「拉連娜」又如何呢?

    如果大家稍有留意與全球天氣變化有關的新聞,應該會聽過上述這兩個(或至少其中的一個)名詞吧!

    但對於它們究竟是甚麼東西,相信很多人仍是不大了了。

    好吧!就讓我們在此逐步拆解,揭示它們究竟是什麼樣的一回事。

     

    甚麼是「厄爾尼諾」?

    首先要指出的是,「厄爾尼諾」與「拉連娜」其實是同一個現象的正、反兩面。由於最先引起學者重視的是前者,那便讓我們從前者說起吧。

    「厄爾尼諾」是西班牙文 El Nino的中譯,意思是「幼孩」,而引伸則為「基督聖嬰」(the Christ child)之意。

    但這究竟是甚麼一回事呢?

    原來南美洲西岸的秘魯(Peru)對開的海域,由於長期有來自深海的冷水上湧(cold upwelling),可以將海床附近的豐富養份帶往近洋面的地方,至令那兒的漁產非常豐沃,因此是世界上漁獲最為豐富的海域之一。

    然而,每隔數年(長短往往不一),這股上湧的冷水會大大減弱,至令養份下降而漁獲大減(而洋面的溫度亦較往常為高)。

    由於這些情況最嚴重時往往發生在聖誕節的前後,所以那兒的人稱之為 El Nino(聖嬰事件),科學家則稱為「聖嬰暖流」。

    這個現象受到科學界的重視,還是上世紀下半葉的事情。

    過了數十年的深入研究,科學家發現,伴隨著「厄爾尼諾」的出現,大氣層和海洋至少會呈現以下四大變化:

    (1)太平洋東、西兩端的洋面溫度出現異常(sea surface temperature anomaly):全球水溫最高的菲律賓以東的區域,會不斷向東伸展,太平洋中部於是出現異常高溫。而當高溫區抵達南美洲西岸時,便會做成「聖嬰現象」。

    (2)太平洋東、西兩端的大氣氣壓出現異常(air pressure anomaly):東太平洋的氣壓平均較西太平洋的為高。但在「厄爾尼諾」期間,這種氣壓差會減弱甚至出現逆轉,亦即西太平洋的氣壓會變得較東太平洋的還要高。由於這種變化最初被發現時被稱為「南方濤動」—Southern Oscillation,是以科學界後來把兩者合起來稱為 El Nino-Southern Oscillation event,簡稱 ENSO 事件。

    (3)在赤道以北的太平洋洋面,主要的風向來自東北,我們稱為「東北信風」(northeast trade winds),而在赤道以南,則主要來自東南,我們稱為「東南信風」(southeast trade winds)。但在「厄爾尼諾」期間,這個偏東風的「信風系統」(trade wind system)會大為減弱,甚至會出現“西風壓倒東風”的情況。

    (4)由於上述的溫度、氣壓和風向的逆轉,太平洋東、西兩端的海面高度(mean sea level)亦會出現異常。在平時,西太平洋的海平面會較東太平洋的為高,幅度大約為10厘米左右。但在特強的「厄爾尼諾」期間,這種情況會逆轉,至令東太平洋的海平面較西面的高出達20厘米之多。

    上述只是一個粗略的描述,實際的區域性變化還要複雜得多,其中包括水汽輸送的變化、上升氣流和下沉氣流的變化、洋流流向和強弱的變化等。

    而總的結果是,太平洋周邊地區會出現眾多的反常天氣--

    應該下雨的地方不下雨而出現旱災、不應該下雨的地方則滂沱大雨而做成洪災、颱風的形成和移動路徑出現反常……所有這些,都對億萬人的生計甚至生命帶來嚴重的危害。

    研究顯示,這些影響更會超出太平洋的區域,而延伸至印度洋甚至非洲等地方。

     

    甚麼是「拉連娜」?

    至於「拉連娜」則是「厄爾尼諾」的反面。

    照理來說,異常的反面應是較為正常的狀況。但科學家發現,當「拉連娜」變得特強的時候,原來也會帶來各種反常的災害性天氣。

    ENSO 是地球大氣環流(atmospheric circulation)中的重大波動。這種波動最令人困惑之處有二:

    (1)出現的周期甚不規則,最短的時間可以相隔只是兩、三年,但最長的時間卻可以接近十年之久(而每次出現則可以持續大半年至兩年不等);

    (2)誘發的原因至今仍不清楚。回顧上述的四大徵狀(還有一些未有列出的),差不多每一個都可以是其他的因,也可以是其他的果。其中的「因果鏈」便好像一條咬著自己尾巴的蛇,不知從何說起。

    但有一點是頗為肯定的:眾多科學家的研究都顯示,隨著全球暖化的加劇,「厄爾尼諾」的猛烈程度會變本加厲,而它所導致的天災也會更加嚴重……

     

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  • 24Sep

    大氣層由空氣組成,海洋則由海水組成。

    空氣的流動是風,而海水的流動是水流。

    風雖然是看不見的事物,但我們可以直接感受到它的吹拂,及至它那可怕的威力(如在颱風吹襲時)。

    但水流或更大規模的洋流,我們由於較少直接的體驗,往往會忽略了它們的重要性。

    事實上,對於漁民和經常進行水上活動的人,水流是絕對不容忽視的事物。

    而對於全球的氣候甚至生態而言,洋流(oceanic circulation)的影響絕對不在大氣環流(atmospheric circulation)之下。

    大家對洋流的認識究竟有多少呢?好吧,現在就讓我們一起來看看。

    與風(或全球性的大氣環流)一樣,洋流形成的主因乃是溫度上的差異。

    赤道附近的海水受熱膨脹因而密度較低,高緯度(即遠離赤道)的海水受寒收縮因而密度較高,後者於是流向前者的區域形成洋流,其原理與空氣由高壓區流向低壓區相若。

    且慢!這兒有一個關鍵的分別--

    如果我們把大氣層看成是一個「空氣海洋」,則我們是生活在這個海洋的底部。與此相反,我們接觸到的海洋卻是它的頂部。

    也就是說,在考慮到這兩個海洋之內的垂直翻動時,如果海洋底部的流動與大氣於地面的流動相若的話,則它的頂部(也就是我們一般接觸的部分)將會以相反的方向流動。

    具體地說,較高緯度的氣流會不斷向赤道匯聚,而洋流則會從赤道附近向南、北兩個方向的高緯度進發。

    除了溫度差之外,決定洋流運動方向的,還有地球的自轉、地形的制約以及海水的鹽度(salinity)等重要因素。

    地球的自轉令洋流的運動大致遍西,陸地的障礙令洋流沿著大陸的邊沿流動,而鹽度的改變則會令海水密度變化而令海水上升或下沉。

    附圖一

     

    至此,我們終於可以打開一張有顯示洋流的世界地圖,並了解到世界各大洋流的流動狀況了(見附圖一)。

     

    西北太平洋的「黑潮」洋流

    讓我們先看與我們關係最大的西北太平洋(NW Pacific)。

    這兒最著名的洋流是「黑潮」(Kuroshio)這股暖流。它自赤道附近流向菲律賓、台灣和日本等地。它的流量是全球流量最大的亞馬遜河的360倍。由於它把溫暖的海水帶往寒冷的北方海域,所以令那兒的海洋生物變得更為豐盛。

     

    大西洋西邊的「灣流」

    另一支世界聞名的洋流是大西洋西邊的「灣流」(Gulf Stream)。

    它從大西洋的中部向西北進發,途經美國和如拿大的東岸而最後抵達歐洲。全賴它的影響,歐洲的西北部才有宜人的氣候。(大家是否知道倫敦的緯度實較我國的哈爾濱還要高得多呢?)

    附圖二

    科學家發現,除了洋面的流動外,海洋深處亦有洋流不停地流動,而且表層和深層的流動其實是連成一體的。這個「全球輸送帶」(Global Conveyor Belt,見附圖二)對全球的能量分佈以及氣候變化都起著極其重要的作用。

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  • 14Jun

    對於遠古的民族來說,星空是「自然規律」的典範,也是完美的化身。古希臘大學問家阿里斯多德便確信「天穹完美無瑕」之說。正因如此,當伽里略透過望遠鏡觀察到太陽表面存在黑點時,不少人都拒絕相信,因為它破壞了人們認為天體麼該是「完美的化身」這個根深蒂固的觀念。

    然而,隨著伽里略的開拓性觀測,無論是月球上的環形山、金星的盈虧還是木星上的大紅斑,都迫使人們接受天體並非完美的這個結論。而哥白尼的日心說革命,更改變了人們一直以為「完美的蒼穹乃以地球為中心優美地運轉」這個信念。地球再也不是「完美蒼穹」的中央,這對某些人來說可能是一種打擊,但對天文學家來說,宇宙是變得愈來愈有趣了。

    不過,即使是天文學家,最初也以為各個天體皆只是按照萬有引力作用,沿著既定的軌道運行而互不相干,而天體之間的碰撞,應是極其罕有的例外。

    天文研究的不斷進步,卻為我們描繪出一幅頗為不同的景象。天體之間的碰撞,雖不能說是一種常規,也絕不是極其罕有的例外。在這裡,就讓我們從不同的空間與時間的尺度,探討一下各種天體碰撞的機會和可能導致的結果。

    有好一段時間,天文學家認為星系(galaxies)之於宇宙學,便有如原子之於物理學。亦即星系乃宇宙構成中的最基本單元。到了今天,這種說法即使不算錯誤,也必須予以修正。就算我們撇開了宇宙最大尺度上的海綿狀結構(sponge-like structure)不計,在星系之上還有星系團(galactic cluster)和超星系團(galactic supercluster)這些「超宏結構」。而迄今為止,天文學家能夠研究的最大規模的「天體碰撞」,是星系團與星系團之間的碰撞。

    天文學家對這方面的研究雖然剛起步不久,卻已令他們十分雀躍。這是因為,星系團之間的碰撞,能為我們在「暗物質」和「暗能量」這些宇宙學的前沿課題上帶來嶄新的認識。現在讓我們簡略地看看有關的研究。

    二零零四年,天文學家在長蛇座發現了兩個正在碰撞的星系團。在以天文學家喬治.阿貝爾(George O. Abell)命名的「阿貝爾星系表」中,這個天體名為Abell 754,離地球達八億光年之遙。在哈勃太空望遠鏡的探測下,天文學家發現這個天體原來由兩個正在互動的星系組成,其中較大的擁有約一千個星系,較小的則擁有約三百個。而深入的研究顯示,較小的那個正好穿過了較大的那個星系團的中心部分。但這並不表示兩者之後會「各走各路」,因為重力分析顯示,這個較小的星系團,很可能會被較大星系團的重力作用扯回頭。

    二零零七年,天文學家在研究距離我們二十四億光年的Abell 520之時,再次發現類似的碰撞事件。二零零八年,天文學家在更遙遠(距離六十億光年)的Abell 521也作出了同樣的發現。這次的研究更顯示,碰撞後的星系團出現了合併(merger)的現象。

    類似的發現接踵而來:二零一一年有Abell 2744,二零一二年則有Abell 2256。而最令人興奮的,是星系團碰撞後導致的暗物質甚至暗能量方面的變化,例如某些星系團在碰撞後,其內的暗物質被牽曳和「扣留」下來!

    有關這方面的研究正方興未艾。但暫時讓我們放下不表,把注意力轉移到在空間尺度上低一個層次的「星系碰撞」之上。

    星系碰撞的發現,當然較星系團碰撞的早得多。在當時而言(二十世紀中葉),這已是令人頗為驚訝的發現。但很快地,天文學家得悉,這類碰撞其實並不罕見。

    嚴格來說,由於星系的物質平均密度頗低(亦即其內存在著大量的空間),因此兩者若是相遇的話,出現的並非我們一般所理解的「碰撞」,而是一連串的相互重力擾動(gravitational perturbations)。在某些情況下,兩個星系甚至可以互相穿越對方,而最後各自仍然保持原有的大致形狀(當然更多的時候是有所變形)。正因如此,一些天文學家比較喜歡採用「星系相互作用」(galactic interactions)而非「碰撞」來形容這些事件。(同樣的情況當然亦出現在「星系團碰撞」之上,但「碰撞」這個日常用語仍是來得比較順口,所以仍是被廣泛使用。)

    然而,在不少情況下,兩個星系的相互作用,會導致大星系吞併小星系(如果兩者大小懸殊),或是兩者合併為一(如果兩者旗鼓相當)等不同的結果。按照天文學家的研究,銀河系的兩個「衛星星系」(satellite galaxies)「大麥哲倫雲」(LMC)和「小麥哲倫雲」(SMC),便正被銀河慢慢地吞併,而最後會成為銀河的一部分。

    而另一方面,按照一些天文學家的電腦模擬推算,銀河系會大約於四十五億年後便與仙女座的M31大星系碰撞,最後兩者會合併成為一個龐大的橢球形星系(elliptical galaxy)!(我們知道太陽會於五十億年後經歷紅巨星的階段而把地球摧毀。上述的推斷是否表示,在這天來臨之前,一場宇宙大災劫將會發生?)

    在星系碰撞之下,我們要探討的自然是恆星的碰撞。

    天文學家的研究顯示,由於恆星與恆星之間的平均距離,較星系與星系之間的距離大得多,因此恆星碰撞事件的機率也小得多。當然,恆星在星系內的分佈其實頗不平均,就以我們的銀河為例,旋臂與旋臂之間的恆星密度,自然較我們所處的旋臂內部為低;但另一方面,在銀河的中心區域,恆星的密度則較太陽附近的高得多。天文學家的分析顯示,平均而言,在我們的銀河系之內,每一萬年才會出現一次恆星碰撞事件。

    電腦的模擬推演顯示,與星系的碰撞相類似,恆星碰撞亦會出現「二合為一」的情況。當然,這是指迎頭相撞或至少貼身而過的結果。就或然率來說,更大的可能是雙方沒有相撞,卻因重力的作用而糾纏在一起,從而變成了一對互相繞轉的雙星(binary star system)。天文學家相信,銀河系中的一些雙星固然可能從同一團物質(星雲)中形成,但也有不少屬於方才所描述的,因偶然相遇而糾纏在一起的。

    留意即使糾纏在一起,也可以有著不同的命運。其中一些可能過著平淡的「夫妻生活」,另外一些卻可能不斷有物質從其中一顆恆星流向重力場較強的伴侶,而物質下墜擠壓和互相劇烈磨擦其間,會產生強力的X-射線,從而成為天文學家所觀測得的X-射線源。一些天文學家更大膽地推論,假如兩顆中子星相遇而互相繞轉,它們很可能會一邊繞轉一邊相互靠攏,最後還是會碰撞在一起。兩顆超高密度的天體的碰撞,會導致毀滅性的大爆炸,從而釋放出大量高能的伽馬射線。而這正是天文學家所觀測到而又難以解釋的「伽馬射線暴」(gamma ray bursts)的來源。

  • 03May

    讓我們做一個假想的實驗,那便是在1912年的4月,找來了全世界最頂尖的社會學家、經濟學家、政治家、外交家,甚至是最有名氣的占星術士,然後邀請他們對未來35年的世界發展作出一個概略的預測。你道他們當中,有多少人會預見得到2年後的第一次世界大戰、5年後的俄國大革命、20年後的經濟大蕭條、27(在中國是25)年後者第二次世界大戰、33年後的原子彈爆發、以及繼後的美、蘇核子軍備競賽和全球爭霸的局面呢?

    把實驗的時空收窄,假設我們於1977年往深圳旅遊,望著四野的農田,我們能夠想像35年後的深圳會是今天這個樣子嗎?而更難以置信的,是中國竟會成為生產總值僅次於美國的世界第二經濟大國!

    筆者引用這些的例子,目的不消說在於表明,在這個瞬息萬變而且變化還在不斷加速的世界,要「預測」35年後的世界將會如何如何,是即近沒有意義的一回事。

    既說沒有意義,為甚麼還寫下去呢?理由在於,具體的事態發展雖然無法準確預測,但一些總體的趨勢還是有迹可尋甚至無可避免的。如果我們能夠較好地了解和掌握這些趨勢,我們便可「趨吉避凶」,把事情引向較好的方向發展。也就是說,本文與其說是一種客觀推測,不如說是一種主觀願景來得更為貼切。

    今天,全球每個角落皆已息息相關,而香港更是一個全方位開放的城市,因此要探討香港未來的發展,自不能離開全球的發展大勢。過去數個月來,筆者在《信報財經月刊》發表的文章指出,全球發展的幾大趨勢是︰「去美國化」、「去金融化」、「去碳化」,以及由於碰上大自然的物理極限(不動體的邏輯),最後還必須達至「去增長」的地步。以下,讓我們較為仔細地看看每一項趨勢背後的邏輯為何。

    所謂「去美國化」,實包含了貫徹由二十世紀中葉即啟其端的全球民族解放運動,進而擺脫數百年來西方霸權主導之下的「羅馬帝國經濟體系」的舉措。具體的內容,一是大大加強非西方國家之間的貿易和經濟合作;二是大力發展本土經濟促進內需(而不是依賴「向帝國出口」)以締造繁榮。這當然便是不少學者多年來提出的「區域化」(regionalization)觀念。有人認為這是「去全球化」(de-globalization),筆者則傾向稱之為「再全球化」(re-globalization) —— 以全球大部分人的福祉為依歸,而非以不足世界人口20% 的西方富裕國家的利益為依歸的、真正做到互惠互利的全球化。

    所謂「去金融化」,當然並非取消金融,而是把過度金融化的全球經濟拉回正軌。簡言之,是必須令「金融為經濟服務」,而不是「經濟為金融服務」。具體的內容,包括加強對金融業(特別是各種金融產品)的監管、打擊投機活動、鼓勵各種能夠創造就業和保護環境(而不是摧毀就業和破壞環境)的投資等。

    將上述的「再全球化」、「發展本土經濟(民族產業)」、「去金融化」等趨勢結合起來,我們所得出的一個結論是︰每一個國家甚至每一個地區的經濟(無論是非洲還是香港),都必須朝向多元化(diversification)而非單一化的方向發展。只靠種植和出口咖啡來養活國民、或是以金融業養活700萬港人等「西方霸權邏輯」下的「國際分工論」,必須被擯棄和扭轉過來。我們不能再讓跨國企業和國際炒家把世界當作他們的「遊樂場」。

    在某一程度上,重新確立「輸入替代」(import-substitution)以取代「出口主導」(export-led)的發展模式,只不過是把顛倒了的事物再次顛倒過來罷了。在生態環境不斷惡化的重大威脅底下,這種大致上能夠自給自足的本土能力(local sufficiency)尤其重要。

    自給自足當然不等於閉關自守。事實上,面對無分國界的環境災變,我們需要的,是更緊密的國際合作而非更少的合作,而合作的首要的任務則是「去碳化」。

    情況已經十分明確,不斷燃燒化石燃料所引致的全球暖化,已經嚴重威脅著人類的生死存亡。我們必須把「去碳化」(de-carbonization of the economy)放到最高的戰略地位。簡單的邏輯是,如果我們在這場「戰爭」中落敗,其他的戰略目標如經濟發展、國家富強、社會和諧、世界和平、精神文明建設等的追求都會成為泡影。(見附錄)

    把「去碳化」與上述種種趨勢再結合一起,則致力發展出一套真正可持續的「綠色經濟」(green economy) —— 而不是現今不少企業的「綠色公關」(greenwash) —— 是人類唯一的選擇;而「一切如舊」(business-as-usual)則等於集體自殺。

    大部分人其實並不真正明白「可持續性」(sustainability)的真正含義。由於在富裕的國家裡(香港特區也可包括在內),人均的物資消耗、能源消耗、環境污染、廢物產生等皆已達到「透支」的地步(以大自然的復元能力計),「可持續發展」即意味著經濟不但不能再增長,而且必須向下調(downshifting)。而面對我們的挑戰,是如何在「恒穩態經濟」(stead-state economy)的前提下,締造「零增長繁榮」(zero-growth prosperity)。

    這當然是一個十分大的題目,但無可避免的結論是,到了2047年,如果人類文明仍未崩潰的話,香港必然已經進入了「後增長時代」(post-growth era),也就是說,香港會出現本文題目中所謂的「大變身」。

    以上是「香港大變身」的宏觀背景。落實到2047年的香港本身,筆者有以下的推斷 / 願景︰

    (1)除非有無法預知的特大事情發生,「一國兩制」將會結束,而香港將成為一個好像上海、天津、重慶等的直轄市。最重大的影響,是英式的「普通法」將不再適用,而中國的法律(是2047年的而不是今天的)將直接適用於香港。此外,已經成為國際流通貨幣的人民幣亦會取代港幣。(屆時美元應不再是世界上唯一的國際結算貨幣;而按照「去金融化」的邏輯,適度的外匯管制將成為國際的常規而非例外。)

    (2)到了2047年,香港已經有30年普選行政長官的經驗,而中國共產黨亦已完成歷史任務開始淡出中國政治舞台。具體的情況有可能類似於台灣的蔣經國時期,雖然未必做到政黨輪替的地步,但起碼已經解放了「黨禁」,讓人民自由組黨與中共競爭。(更極端的情況是出現了好像蘇聯的「變天」,而中國在2047年的執政黨,乃由民主選舉產生。)

    (3)假設5%的年增長率,香港的GDP到2047年將較今天的大上6倍有多。也就是說,我們的物資消耗、能源消耗、環境污染和廢物產生量將較今天的大上6倍。當然,科技進步可能使達至同一GDP增長所需的能源和物資較今天的為低。但即使我們假設這種效率的提升達到50%之多(例如1公升汽油可以多走50%的路程、一個同樣容積的電冰箱可少用50%的物料……),則我們對環境的破壞(例如垃圾的棄置量)仍會較今天的大上3倍。

    (4)按照科學家量度的數據,全球海平面現正以每年3毫米的速度上升。即使我們樂觀地假設這個速率本身不再上升,到了2047年之時,全球海平面將較今天的高出12厘米(實際則可能更高)。也就是說,整個泛珠三角地區的河水和地下水的鹹化情況將會十分嚴重,而香港沿海地區的海浪侵蝕甚至海水淹浸的情況將會愈來愈普遍。一些地方(如大澳)將不適合人們居住。

    (5)按照科學家量度的數據,全球氣溫現正以每10年0.15度左右的速度上升。即使我們樂觀地假設這個速率本身不再上升,到了2047年之時,全球溫度將較今天的高出近0.5度。要知地球過去100年已升溫達0.8度,如今再加上0.5度,勢必導致全球高山冰雪急速融化,最後河流出現枯乾;而熱帶氣候向兩極伸展,則會導致生態嚴重失衡;更濕暖的大氣亦會令風暴的破壞力大增。香港天文台的研究顯示,在可見的將來,香港的暴雨將變得更為猛烈,而水浸和山泥傾瀉會變得更嚴重。

    (6)由於自然界存在著巨大的「延滯效應」(time lag),科學家的研究顯示,即使我們今天即開始大力減排,上述的種種情況大致上已經無可避免。但這是否表示我們無需盡力呢?當然不是!今天大氣中的二氧化碳含量正以每年3 ppmv(即以容積計的百萬分之三)的速率上升。按照這個速率,2047年的二氧化碳濃度,將會遠遠超出了絕大部分科學家所推斷(而各國領導人亦於2009年哥本哈根氣候會議中認同)的危險警戒線︰寒帶的廣闊凍土(permafrost)地區將會急劇融化而釋出巨量甲烷(methane),而由此所導致的溫室效應和全球暖化(可超過攝氏10度),將令地球不再適合人類居住。

    (7)把上述(3)至(6)項加起來,我們便得出「如果人類文明仍未崩潰的話,香港必然已經進入了「後增長時代」(post-growth era)」這個結論。在這個結論之下,筆者預計會出現以下的情況︰

    (a)香港會跟泛珠三角地區連成一體(香港、深圳、廣州基本上會成為一個超級城市),而這個經濟共同體的一項最大產業是「清潔能源」,其中包括了風能、太陽能、海浪能源和核電。此外,香港不但已經開放電網的經營,而且更與廣東省的電網聯網而形成一個「超級智能電網」(super smart-grid),以處理各種不同的電力來源。

    (b)隨著「去碳化」的實現,整個泛珠的空氣質素將會大大改善。由於擁有大量廉價的清潔能源,海水化淡將成為淡水的主要來源,而電動車將會全面取締燃燒汽油的車輛。(按照「去增長」的邏輯,快捷舒適的公共運輸 —— 包括全電腦導航的無人駕駛出租車 —— 將同時令私人車輛的數目大減。)

    (c)按照「本土自足」(而非「帝國分工」)的邏輯,這個「1小時泛珠綠色優質生活圈」的經濟將會十分多樣化。其中一項最大的特色,是高科技的水產業(aquaculture)以及「城市農耕」(urban farming)甚至「垂直農耕」(vertical farming)的蓬勃發展。這在一方面可以保障城市糧食的供應,另一方面亦可把更多的大地歸還自然。(另一項的發展是人造肉的普及。一個樂觀的估計是,人造肉在那時已可佔人類肉食量的50%或以上。)

    (d)在切實有效的政策支持下,社會企業(social enterprise)將會成為經濟的主流部分而與傳統的企業分庭抗禮。而GDP亦會被一個更能反映社會昌盛和諧的指標所取代。

    (e)香港仍然會是重要的國際金融中心,但金融從業員不會再是打工一族的天之驕子。「綠領經濟」(green collar economy)將會超越「藍領」和「白領」而成為經濟的龍頭,而「綠色金融」(green finance)將成為這種經濟的僕人。(大部分市民屆時都可能擁有由政府發行的「綠色債券」以作為長遠的投資。)

    (f)在「去增長」的硬道理下,香港的人口應該回落至600萬左右。由於出生率下降的真正問題不是「老齡化」而是人類滅絕,因此教育和政策必須雙管齊下,令每一對夫婦平均必須有2名子女,以求達至令人口穩定的「補充水平」(replacement level)。

    癡人說夢嗎?這還不止呢!按筆者的預測,如果聯合國到了2047年仍然存在的話,安全理事會的成員必定已經加進了德國、日本、印度、巴西、埃及、南非和澳洲這些國家(根據人口、經濟以及每個大洲至少有一個代表國家的原則)。而大氣層的「去碳化」(carbon capture)和海洋的「去酸化」(de-acidification)將成為世界各國共同奮鬥的目標。

    當然,如果2012年不幸與1912年雷同的話,世界將很快陷入紛亂和災劫,而筆者的「預言」將一一落空……。

    福爾摩斯(實質是作者柯南道爾)的一句名句是︰「當你剔除了所有不可能的答案,剩下來的答案看來那怕多麼不可思議,也必定是事情的真相。」筆者則借用說︰「當你剔除了所有不可能持續的發展趨勢,剩下來的趨勢看來那怕多麼的不可思議,也必定是我們的唯一的選擇。」(完)

    附錄

    力挽狂瀾、刻不容緩 —— 傑出青年協會就全球氣候災變發出的緊急呼籲

    自工業革命以來,人類不斷砍伐林木和大量燃燒煤、石油等化石燃料,已令大氣層中的二氧化碳含量增加達百分之四十。透過了溫室效應,這已令地球的平均氣溫在過去100年上升了接近0.8度。

    上述看似不大的升溫,已於過去數十年導致(1)兩極冰帽(特別在北極)及全球高山上的冰雪急速融化;(2)海水受熱膨脹和冰川融化致令海平面不斷上升;(3)熱帶氣候向兩極伸展和低地氣候向高山蔓延,結果是生態平衡備受干擾,物種大量消失和疾病蔓延……(4)海水酸性不斷增加,海洋生態備受破壞,珊瑚和魚類大批死亡;(5)氣候反常加劇,澇、旱、熱浪和特大山火頻繁,風暴的破壞性和殺傷力大增……

    絕不能再升2度

    按照科學家的研究,現時大氣層中二氧化碳含量之高,為地球過去80萬年來之最。而這一含量與及地球平均溫度上升速度之快,更是史所未見。按照聯合國專家的推算,如果任由這種情況繼續下去,全球氣溫至本世紀末將較今天的高出6度有多。

    科學家鄭重指出,無論如何我們也必須把升幅控制在2度或以下。因為一旦超越這個升幅,自然界中大量的惡性循環效應將會加劇(如凍土的融化會釋出大量甲烷,令溫室效應大大加劇),而眾多一發不可收拾的巨大災難將會發生。按照目前的形勢,我們最多只有10至15年的時間以力挽狂瀾。每一天的拖延,都會令風險增加和需要付出的經濟代價大增。

    科學家的研究顯示,就全球暖化將會引致的災難而言,首當其衝的將是熱帶和亞熱帶較貧困落後的眾多國家。但這並不表示富裕國家可以獨善其身。隨著環境不斷惡化、水源與糧食愈來愈短缺、瘟疫愈來愈猖獗,種族衝突甚至屠殺將會愈來愈慘烈、難民潮會愈來愈龐大、恐怖襲擊會愈來愈頻密、國與國之間的衝突愈來愈尖銳、而因「擦槍走火」爆發戰爭的情況愈來愈難以避免……

    絕不能再做溫水裡的青蛙

    於1997年簽訂的《京都議訂書》明確地指出,在對抗全球暖化這個問題上,世界各國皆有「共同但有區別的責任」。之所以「共同」,是因為全球暖化不分國界;之所以「有區別」,是因為今天大氣中增加了的二氧化碳,絕大部分都是西方發達國家所放進去的。尤有甚者,這些國家每人的平均二氧化碳排放量,迄今仍較發展中國家高出很多。例如美國每人每年的排放量,便較中國高出4倍多、較印度和巴西等更高出十多二十倍。(若把中國出口美國的製造業所導致的排放算到美國之上,美國與中國的「人均排放比例」將會更高。)

    就達至減排的目標而言,《京都議訂書》已經徹底失敗。於2009年末召開的哥本哈根會議,其任務是制定一份新的替續協議。遺憾的是,因各國無法取得共識,這項任務已留給2010年12月召開的墨西哥會議。本會認為,問題至此已到了危急存亡的關頭。如果墨西哥會議再次失敗,我們子女所面對的,將是一個充滿災難和紛亂的世界。歷史學家和考古學家的研究告訴我們,不少文明皆曾因為妄顧對環境的破壞而招致滅亡。過往這些悲劇都限於個別地區。但今天面對著我們的,則是整個人類文明的衰落。

    哥本哈根會議失敗,全球股市不跌反升,反映世人嚴重缺乏危機意識,並繼續沉迷於醉生夢死的生活。我們就像「溫水煮青蛙」寓言裡的青蛙,大難將至還完全沒有逃難抗災的意志和決心。本會在此緊急呼籲,無論作為香港公民、中國公民還是世界公民,我們都必須把對抗全球暖化放到最高的戰略地位。簡單的邏輯是,如果我們在這場「戰爭」中落敗,其他的戰略目標如經濟發展、國家富強、社會公義、世界和平、精神文明建設等的追求都會成為泡影。

    一切如舊不是選擇

    科學家的研究顯示,人類經濟活動對大自然帶來的壓力,在很多方面已經超過了地球總負荷量的百分之五十。如果世界所有人都好像美國人一般生活,我們將需要多5個地球的資源。顯然,人類文明要持續發展的話,過往的經濟發展模式必須作出根本性的重大改變。一個最根本的認識和前提是︰「一切照舊」已經不是一個選擇。

    面對我們的挑戰是巨大的。要把地球溫度的升幅控制在2度之內,意味著全球必須在2050年之前,把二氧化碳的年排放量較今天的減少百分之八十以上。由於人類的自私、惰性和巨大既得利益的阻撓,這個目標至今仍只是紙上談兵。混淆視聽、顛倒是非的言論和狹隘的經濟教條,更是妨礙著世人對問題作出適當的認識與回應。本會在此呼籲,傳媒必須挺身而出報道真相。對全球暖化的警告和綠色經濟建設的嘲笑,可能取悅讀者和觀眾於一時,但它帶來的社會後果是極其嚴重的。

    開創一個和諧昌盛的新世界

    本會亦深信,巨大的挑戰背後是巨大的機遇。如果我們能夠抓緊這個機遇,大力進行以「低碳」及至「零碳」為目標的綠色經濟建設,並以「人際和諧」及「人與自然的和諧」取代「GDP 增長」為社會發展的首要目標,我們不單可以力挽狂瀾,還可以解決社會上眾多深層的矛盾,締造一個更加平等、共融、和諧、昌盛的世界。

    但時間已經無多了。我們必須令各國的決策者知道,在社會基層的利益將受到充份保障的大前提下,作為人民的我們,已經作出了犧牲短期利益以換取長遠利益的準備,有決心有毅力迎接挑戰。因為只有這樣,決策者才能有機會可以大公無私、和衷共濟,共同制訂強而有力的果斷措施,令全球對抗暖化的大業取得成功。

    傑出青年協會2010年10月

  • 22Feb

    二零零八年的金融海嘯,曾經引發不少人對現代經濟的發展模式進行深刻反思。一些人更呼籲︰我們必須重新審視現代文明的出發點,要「還原基本步」(英語中的所謂“back to the basics”)。十分不幸,由於行為上的惰性、主流意識在思想上的巨大制宰,以及各國政府不敢動搖既得利益階層的勢力(或說受到跨國資本的要脅)而延續舊有的政策等原因,世界很快又重新回到舊日的軌迹 —— 一條完全不可持續的軌迹。

    本文的目的,是嘗試回到基本點,考察金錢、資本和財富的本質,以及它們在人類文明中應該扮演的角色。

    金錢是人類的一大發明。但自我們從「以物易物」的經濟(barter economy)過渡至「金錢(貨幣)經濟」(money economy)之後,我們是金錢的主人,還是成了金錢的奴隸,成為了一個爭論不休的題目。這個問題固然可以繼續爭辯下去,但在經歷了數千年的文明,特別是過去數百年的經濟動盪及至過去幾年的金融海嘯之後,假如我們的反思仍是停留在這個空泛的層面,則問題將永無解決之日。

    打開任何一本經濟學教材,作者都會告訴我們金錢(貨幣)的三大功能︰作為物質交易的中介物(medium of exchange)、作為會計結算的單位(unit of accounting),以及作為經濟價值的儲存體(storage of value)。「貨幣理論」在經濟學中是一門博大的學問,筆者當然無法在此作全面的論述。我想指出的是,上述三大功能未有帶出金錢的一個最大的本質,那便是它代表了對實體財富的佔有權(claim to real wealth)。

    在傳統經濟學的分析中,實體財富(material wealth)的創造,必須有賴三種「生產要素」(factors of production)的作用。它們是「資本」(capital)、「土地」(land)和「勞動力」(labour)。其中的資本包括金錢,也包括了(特別在工業革命之後)廠房和機器等固定資產。然而,在現代的財經理論中,由於資本可以隨時購買或租賃土地,甚至遊走於不同的地域進行生產(如把生產線從美國移至中國),因此在不少的分析中,土地已經被看作為資本的一部分。也就是說,財富的創造只需依賴資本和勞動力這兩大要素的結合。

    但再進一步說,勞動力當然也可以由金錢來聘用,這些勞動力可以在美國,也可以在中國、印度甚至非洲。就這個意義看,以金錢為代表的資本(money capital),可被看成為創富的唯一要素。再踏前一小步的話,把「金錢財富」(money wealth)看成為財富本身,便成為了現代文明的一種共識。事實上,馬克思便精闢地指出︰如果以C代表物質財富、M代表金錢、“-”代表彼此間的轉化(包括交換和增值),則人類的經濟史,很大程度上可被看成為一部C-C〔以物換物〕=>C-M-C〔透過金錢貿易〕=>M-C-M〔透過買賣來賺錢〕=>M-M〔以錢賺錢〕的歷史。

    這種意識(金錢 = 財富)是一種假象自不待言。北美原住民中的Cree部族有一句箴言︰「只有當最後一株樹倒下、最後一條河被毒化、最後一條魚被捕捉之後,我們才會發覺金錢是不能用來充饑的。」

    有人把金錢財富稱為「虛擬財富」(virtual wealth)甚至「幽靈財富」(phantom wealth)。亦有人計算過,在零八金融海嘯之前,在全球流竄的這些「虛擬財富」,較以「全球生產總值」(global GDP)來計算的「實體財富」(包括了所有貨財與勞務的總和)大上二十倍之多!

    這怎麼可能呢?你可能會問。的確,如果金錢是「會計結算的單位」和「經濟價值的儲存體」,世間上的金錢有甚麼可能比人類擁有的全部財富大上二十倍之多?這便把我們帶到「貨幣供應」這個至關重要的問題之上。

    但在未探討這個問題之前,我們必須指出,把「金錢財富」看成為財富本身固屬虛惘,但當所有人都相信這一虛惘的假象時,這一假象便成為了一個強大的事實(嚴格來說是「社會現實」,social reality)。試想想,假如一個遠房親戚留下一大筆遺產給你,你情願這筆遺產是大量不許你變賣(因此缺乏流動性,liquidity)的大豆、玉米、豬、牛、羊、傢俬、電器,還是同等價值並立刻可以轉到你的銀行帳戶的金錢呢?換一個角度看,假如一個人擁有一億的現金而另一人則擁有價值一億的大豆,你認為哪個較有財勢和議價能力(bargaining power)呢?金錢本身固然不能用來充饑,但一個窮國農作物失收時,如果沒有足夠的金錢從外國購買糧食,大批國民餓死將是毫不虛惘的一個悲劇。

    從一個相反的角度看,零八金融海嘯令數以萬億計的金錢「蒸發掉」。你可能會想,「蒸發」的只是「虛擬財富」(嚴格來說是電腦系統中的“0101…”等記錄),而所有「實體財富」(包括所有廠房、機器、勞動力)等其實並無損毀,我們有甚麼好害怕呢?但「社會現實」卻是,「虛擬經濟」泡沫的爆破,對「實體經濟」的打擊是真實而可怕的。它包括了資金流動的停頓、銀行和企業的破產和倒閉、大量工人的失業、無數的人投資虧損甚至積蓄盡喪,以及(特別在美國)不少人因無法供款被銀行迫遷而痛失家園……。

    至此我們應該深切體會到,經濟課本裡沒有提到的「實體財富的佔有權」,原來才是金錢最重要的本質。而「虛擬財富」較「實體財富」大上二十倍的這種狀況,某一程度確實代表了坐擁這些「財富」的人,擁有「二十個地球的財富」這種既荒謬(從「物理現實」看)又真確(從「社會現實」看)的情況。

    再回到上文的那個問題︰假如金錢是「會計結算的單位」和「經濟價值的儲存體」,那麼世間上的金錢,又怎可能比人類擁有的實體財富大上二十倍之多呢?

    這便把我們帶到貨幣的「黃金儲備基礎」和「銀行存貸比率」這兩個至關重要的問題之上。

    在古代,貨幣本身就由珍貴金屬(金、銀、銅、鎳等)所造成。由於大量攜帶時的不便並有被劫的風險,這些金屬的儲存憑證(由收費的錢莊發出)逐漸成為了方便交易和流通的「紙幣」(paper money)。(我國北宋時即出現了世界最早的紙幣。)但一直以來,無論在任何國家,這些紙幣都擁有某一珍貴金屬(最常用的是黃金)作為發行的基礎。也就是說,無論是錢莊(或往後的銀行)或是政府,都無法發行超過(或至少是「大幅超過」)高於跟儲備黃金等值的紙幣。一旦這樣做的話,流通的紙幣將會「貶值」,亦即會引起通貨膨脹。最嚴重的情況是物價飛漲、民不聊生、社會動盪、政權不穩……。

    在這個「金本位」(gold standard)的制度底下,我們理論上可以拿著紙幣往銀行兌換同等價值的黃金。然而,自十九世紀以來,由於要應付戰爭的巨大開支,不少國家都曾冒著通脹的風險,於不同時期暫時放棄金本位而大量發鈔。第二次世界大戰後,一個全球性的金本位制度在美國的主導下建立。在這個制度下,各國貨幣與美元掛鈎,而美元則與黃金掛鈎。正由於這個制度,戰後的四分之一個世紀,世界的金融體系相對十分穩定。(當然我們不要忘記,這時期的世界經濟,基本上是以美國為首的一種「羅馬帝國經濟體系」。)

    然而,到了一九七一年,由於要應付越戰的巨大開支,美國總統尼克遜推翻了這個由美國一手締造的制度,正式宣布美元與黃金脫鈎。自此,作為全球金融結算基本貨幣的美元,成為了沒有任何實物基礎的「象徵性貨幣」(美其名是「法定貨幣」,fiat money)。這在金錢的發展史上,堪稱一個劃時代的「里程碑」,也埋下了「虛擬財富」於日後如脫韁野馬地瘋狂增長的種子。

    但這仍非令「虛擬財富」瘋狂膨脹的元兇。真正的元兇,是現代銀行體系中的 「貸、存倍數」這個制度。在這個制度下,一間銀行假如擁有一百元的存款,它可以借出超過一千元的貸款(實際的數目乃由各國的政府透過「銀行的儲備金率」(reserve ratio)來決定)。由於銀行對貸款所收的利息較對存款發放的利息高得多,現代的存戶不但不用好像中世紀期間要向錢莊繳付儲存費,更可以透過存款獲得利息。而這個「存、貸息差」亦正是銀行巨大利潤的來源。

    我們當然不能抹煞銀行在社會經濟發展中所起的重大促進作用,但也正因這種息差利潤加上「倍數放貸」的制度,銀行家都成為了肚滿腸肥的「大肥貓」。

    但關鍵不在於社會上出現了多少隻大肥貓,而是在於以下這個事實︰在這種「分數儲備銀行體系」(fractional reserve banking system)之中,銀行在發放貸款時,基本上是憑空地創造出巨額的金錢財富!當然,這種「財富」最終是要「本、利歸還」的。但在這一過程之中,借貸的人便可以透過「以錢賺錢」的方式(如股價的上升,即馬克斯的M-M模式)而獲取更大的金錢財富。貨幣供應中的這種「乘數效應」(multiplier effect),令世上的金錢財富跟物質財富脫鈎而不斷上升。(尤有甚者,過去二十多年來,銀行更推出了眾多的「衍生投資工具」(derivatives),並親自參與各種投機炒賣,令「虛擬經濟」的膨脹火上加油……。)

    我們當然不應把金錢財富「妖魔化」。因為作為一種「生產要素」(宏觀叫「資本」(capital)、微觀叫「資金」(cash)),這種財富可以成為創造實體財富的「催化劑」。例如有了銀行借貸的資金,我們可以購買機器燃料和聘用工人,生產對人類有用的物品。但事實是,由於「金本位」制度的崩潰和「分數儲備銀行體系」的過度發展,「虛擬經濟」已經完全喧賓奪主,由「實體經濟」的僕人成為了它的主人。

    零八金融海嘯終於令我們知道這種喧賓奪主的危害性。但我們如何能夠把「精靈」塞回「神燈」之中呢?很多人會說這是不可能的。但制度既由人所建立,當然也可以由人去改變。例如政府可以取消銀行憑空創造金錢的功能,即要求「貸、存比例」為一比一(術語中稱「完全儲備銀行體系」(full reserve banking system))。在控制貨幣供應方面,充份受人民監督的民選政府可以直接發鈔或收回過多的貨幣(而不是如今的透過中央銀行的利率調節)。在發鈔時,其數量必須與實體經濟的規模(或一籃子公認有價值的事物)掛鈎。而為了扭轉經濟增長嚴重破壞地球環境的趨勢(這是人類今天面對的頭號問題),政府更可積極推動「無息貨幣」(interest-free money)的使用(第一步可以向「社會企業」發放免息貸款),從而建立一個真正可持續發展的「恒穩態經濟」(steady-state economy)。

    我們心底裡都知道,在達至小康之後,「心靈財富」的積累較「物質財富」的積累更重要。但這只是在個人修養的層面而言。就社會整體而言,我們與其重彈「金錢萬惡」的舊調,不如大膽解放思想,提出具體和有實效的政策方案(其他的方案包括對短期資金流動抽取累進性的「投機稅」、對借貸利率、證券的P/E比率、個人遺產繼承設立嚴格的上限等),令金錢(資本)能夠真正為人類的福祉服務。

    不少經濟學家都想把經濟學發展成為好像物理學那麼嚴謹的學科。他們可能有所不知的是,最偉大的物理學家牛頓曾經說過︰「人類受想像力的束縛,遠多於他受自然定律的限制。」面對二十一世紀的巨大挑戰,筆者衷心希望所有經濟學家都能夠以此自勉。

    二零一二年二月十六日

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