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说明：本文主要依据Cvijanovic 等新近在《Nature Geoscience》发表的通讯文章《One hundred years of Milanković cycles》翻译而成，文末附上了原文链接，感兴趣可前往阅读。补充部分参考了Mark Maslin教授2016年发表在Nature上的回顾性文章《Forty years of linking orbits to ice ages》、Hays等1976年发表在《Science》的研究文章《Variations in the Earth’s Orbit: Pacemaker of the Ice Ages》以及Colin Summerhayes教授2015年出版的《Earth’s Climate Evolution》。  45岁的米兰科维奇(左)及《太阳辐射造成的热现象及其数学理论Theorie Mathematique des Phenomenes Thermiques Produits par la Radiation Solaire》封面 @Nature Geoscience米兰科维奇的个人回忆录提供了围绕其理论发展的科学事件和个人经历的独家资料。他1879年出生，在奥匈帝国的达利度过了他的童年时代，后来在维也纳科技大学学习并获得了博士学位，1909年他放弃了维也纳有优渥待遇的工程师工作而选择移居塞尔维亚的贝尔格莱德大学任教。20世纪初的国际局势动荡对他在科学上的发展有很大影响。 他在来到贝尔格莱德之后，便开始寻求一个安静的研究领域，从而避免和其他科学家发生激烈竞争。他受到Joseph Adhémar、John Herschel 和James Croll等早期假说的启发，发现了应用数学、天文学和气候学之间的交汇领域大有前途，于是下决心为气候学这门描述性为主的学科引入数学视角。他瞄准了太阳辐射变化是如何发生并影响全球气候的这一重要的科学问题并开始钻研。但是在贝尔格莱德担任教职三年后，他就被征召入伍，参加了第一次巴尔干战争(1912-1913)。米兰科维奇因其专业经历并未被遣往前线，而是在后方负责通信工作。在此期间，米兰科维奇将部分研究工作出版。 不幸的是，巴尔干战争的结束并没有使得冲突终止。1914年，米兰科维奇在他奥匈帝国的家乡达利举办了婚礼，而就在此时，第一次世界大战爆发。维也纳当局下令，逮捕所有的塞尔维亚公民。1914年夏天，他在被居家软禁了六个月后，遭逮捕入狱，后被送入战俘营。他在入狱第一晚的日记中写道： 看守员非常友好，就像旅馆接待了一位尊贵的客人，他为我预留了单独的牢房。我感谢他的接待……坐在床上，我环顾四周，开始接受我新的社会身份。那个孤独的房间，远离尘世喧嚣，简直就是为科学研究量身定做……在我的手提箱里，有我关于宇宙问题的笔记，也有纸和笔，我便开始写作和计算。我停笔时已经深夜，环顾房间，突然很好奇我在哪里。监狱似乎只是我在漫游宇宙的时候暂在途中小住的旅店。 在奥地利的战俘营中，研究工作几乎难以进行，生活也愈加艰难。单调、不确定性以及疾病的威胁，造成了巨大损失。米兰科维奇重获自由主要归功于他的新婚妻子克里斯蒂娜的努力，她与许多奥匈帝国的朋友和同事联系以寻求帮助。最后，她说服当局，米兰科维奇是一位受人尊敬的科学家，使得其终被释放并被允许在警方监视下在布达佩斯居住。 尽管在被软禁和逮捕期间遭遇逆境，但米兰科维奇从未放弃自己的科学追求，并坚持在一切可能的情况下进行计算和研究。他于1917年完成了有关天文学强迫的新数学理论《太阳辐射造成的热现象及其数学理论》的初稿，当时他仍在警方监视之下。他原本打算1918年将此书出版发行，但由于战争未能实现。该手稿最终于1920年出版。 第一次世界大战结束后，米兰科维奇终于获准离开布达佩斯，与妻子和三岁的儿子回到贝尔格莱德。他平静地写道：经过多瑙河三天的舒适航行后，我于1919年3月15日抵达贝尔格莱德，完成了我激动人心的五年婚礼之旅。 尽管气候变化的天文驱动学说早被提出，但是米兰科维奇的工作首次阐明了地球轨道参数的整个周期性变化如何导致不同纬度的入射太阳辐射发生显著的千年尺度波动。他揭开了行星气候天文驱动的数学奥秘，为理解地球气候历史中冷暖变化的规律奠定了理论基础。 为了确保他的科学发现可以被后世使用，1939年起，他历时两年将有关气候的天文强迫的论文编入了《地球日照及冰河时代问题学说 Canon of Insolation and the Ice-Age Problem》，该书于1941年出版，完善了地球气候的轨道驱动说。他认为北纬65°附近的夏季入射太阳辐射变化是驱动地球气候旋回的关键，该地区太阳辐射量变化幅度可达25%。米兰科维奇认为，当夏季太阳辐射显著降低时，该区域的冰得到累积，年复一年最终形成大冰盖。  米兰科维奇循环的三个地球轨道参数：偏心率(a)、地轴倾角(b)和岁差(c) @Nature 直到1976年，米兰科维奇去世的18年后，在「气候长期监测、制图和预测(CLIMAP)」项目的推动下，哥伦比亚大学James Hays教授及其合作者布朗大学John Imbrie教授、英国剑桥大学Nick Shackleton爵士通过对南印度洋两个深海钻孔数据的收集和分析，成功识别出100 ka (注：ka即千年，第四纪地质学常用时间单位，100 ka就是10万年)、40 ka和23 ka等气候变化周期，分别与米兰科维奇提出的地球轨道参数偏心率、地轴倾角、岁差周期相对应。这一期待已久的惊世文章《地球轨道参数变化：冰河时代的起搏器》得以发表，证明了海洋沉积物中的古气候记录与米兰科维奇假说所预测的时间周期相吻合，坐实了米兰科维奇提出的地球轨道参数变化驱动冰期形成学说。这篇发表在著名学术期刊《Science》、共12页的文章成为近四十年来古气候领域最有影响力的论文之一。这意味着发表56年的「米兰科维奇假说」上升为被地质学家认可的「米兰科维奇理论」了。  从现代角度回顾来看，也许会觉得米兰科维奇所做贡献的重要性主要是在于他的数学成就，但是他的回忆录及生平经历也展示出了他在发展地球科学领域最迷人的理论时的非凡毅力。在如此艰难的环境下，米兰科维奇坚持不懈地追求科学的发展和繁荣，启迪着当代及未来的所有科学工作者，引领着我们渡过充满不确定性的时代。 2020年8月20日于浙江大学西溪校区 8个月来，我个人的生活发生了改变，我流浪到了一个南方城市，在这里居住和生活。互联网让我能与这个城市之外有趣的遥远灵魂交流互动，我深感幸运。不过，我更幸运的是，我在此安定，使我又能回归安静的阅读生活，与更久远的伟大灵魂对话，也只有这样，才能走出我们固有的平庸与傲慢。我举一杯酒，敬这过往的三千年。 延续「安凹书馆」传统，本期我分享一本许多人早已读过的书，我近期正在重读，亨德里克·威廉·房龙《人类的故事》，你可能会想起他在前言中所写的那句著名的话:「历史是一座雄伟壮丽的经验之塔，它是时间在无尽的逝去岁月中苦心搭建起来的。要登上这座古老建筑的顶端去一览众山并非易事。这里没有电梯，可年轻人有强健有力的双脚，能够完成这一艰苦的攀登」。 |
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