火与冰-第6章
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ê蠹感∈蹦诒憧梢圆杉胶搜淘票瓯尽＝辛苏庑┭芯浚怀『吮ㄖ斜幌迫氪笃愕某景Ｎ⒘５姆植急憧梢圆獬隽恕Ｔ谖榷ǖ暮搜淘浦校刖恫坏�1微米的尘埃所占的比重，典型的数字是8％。这是国家科学研究会所引用的数字。而在特科等人的研究中，也恰好使用了同一数字。国家科学研究会提供的这个比重，范围是百分之几到20％。
确定核烟云中微粒大小的是燃烧物和火焰的种类。大多数浓烟是由很小（半径不到1／50微米）的石墨晶体和不同量的油类以及焦油组成。在不含水的浓烟中炭晶体凝结成了大小为1／10微米的链状结构。在含油的浓烟中，一滴滴有机重液粘着烟粒，可达2／10微米或更大。森林火灾烟粒的大小绝大部分不会超过1微米，城市火灾烟尘的情况可能也是如此。然而，另外有几种影响容易改变其粒度组成。烟粒易于凝结在一起，所以它们的平均粒度会随时间而增大。尽管如此，还没有人认为烟粒会增大到小于1微米这个临界值。国家科学研究会采用的典型的烟粒大小为1／10微米。另一个影响是，上升的烟柱中形成的水滴和冰晶体，在人们称为“净化”的过程中易于吸收烟灰和半焦微粒。而后，这些东西作为“黑雨”落到地面，这一现象曾在广岛和长崎出现过。即使水珠在云层里会再次蒸发，而这时烟灰微粒已经凝结在一起，烟粒的粒度组成也已改变。然而，森林火灾却不产生黑雨，而且这种净化过程对排除小于1微米的烟粒，无论如何也不可能很有效。国家科学研究会估计，来自核烈火的浓烟有50％会立即形成黑雨，这是他们所进行的最低估计，并认为这是一种保守的假设。
烟尘所达的高度对核冬天持续的时间将起关键性的作用。到达同温层（在中纬度大气正常条件下，高度约为8英里）的微粒不再因降雨而被冲到地面，只能靠地心引力缓慢下降。半径为1微米的微粒落到地面大约需要1个月。而半径1／10微米的微粒则需一年左右。
TTAPS小组估计，在核爆炸后，抛射进大气中的1微米以下的尘粒，有80％可能到达同温层。而国家科学研究会的估计却不到40％。这恰好反映了后者的基线研究没有包括爆炸量大于150万吨当量的武器，而TTAPS小组却将威力高达1000万吨当量的武器计算在内。这种比较大型的武器能更有效地将扬起的尘埃掀入同温层。由于国家科学研究会的基线研究，包括许多威力较小的“地爆”，所以他们对被卷起来的尘埃总量的估计比TTAPS小组要低些。他们估计在同温层，颗粒小于1微米的尘埃只有1000万至2300万吨，可TTAPS小组估计的则有6500万吨。但国家科学研究会却也考虑过更为严重的情况，即还有100枚2000万吨当量的武器用于轰炸超级坚固目标，这样又会有3000万吨至8000万吨颗粒小于1微米的尘埃注入同温层。
森林和城市火灾烟柱上升的高度业已测出。森林火灾的烟柱常可高达4英里或更高。猛烈的城市火灾的烟柱会上升得更高。国家科学研究会设想来自核火灾的浓烟柱会普遍地保持在6英里左右。他们估计只有在特殊情况下，大面积的城市火灾才会把浓烟注入同温层。TTAPS小组预计，森林火灾的烟柱可高达4英里，城市火灾的烟柱高5英里，而且有5％的城市火灾会酿成熊熊烈火。这时烟柱将高达12英里。
要预测核冬天持续的时间，最重要的一步是要估计出被雨水冲刷掉的烟尘的数量。TTAPS小组估计这种现象出现在整个大气层的下部（对流层）。在高度为8英里的范围内，冲刷速度与高度的上升成反比。在对流层上面的同温层，由于很少有雨云形成，估计不会有冲刷现象发生。但这种推测没有考虑含烟尘的核云会导致大气温度降低这一现象。正如尘埃吸收太阳的辐射那样，尘埃使大气层上部的温度增高，这种温度的逆转使对流层和同温层之间的交界面高度下降许多。这就意味着3英里高度以上的烟尘不容易被雨水冲掉。因此，国家科学研究会在他们的计算中是把这一变化列进去了。但是在低温层，他们采用的冲刷率比TTAPS小组高许多。国家科学研究会还计算了“尘埃骤雨”情况，在此计算中他们按其认为合理的最大冲刷量确定了烟尘被冲掉的速度。
为了估计核烟云的影响，现在有必要预测尘埃和烟粒吸收和扩散阳光的性能。国家科学研究会所采用的数值与TTAPS小组的数字很接近，而且他们也指出所设想的数值的误差系数是2～3。按这一估计，即使烟尘颗粒吸收和散射光线的效率要低一些，核冬天效应也是不会消失的。除非抛入大气中的烟量比他们基线研究所估计的还要低得多。
根据基线研究关于烟尘数量及其在大气中的分布，冲降速度和微粒性能等方面的估计，国家科学研究会在忽略风和海洋影响的条件下，计算出核战争后不同时间，内陆地面可能出现的温度。假设尘埃只局限在北纬30～27度地区（因为绝大多数炸弹会在这里爆炸），并假设在这一范围内，尘埃均匀地分布在经线上，他们通过计算得出，气温在25天内将下降31℃（56F），76天后温度又会再下降此温度的一半。如果这些烟尘被扩散到整个北半球上空，气温则会在17天内下降21℃（38F），51天后则会再下降此温度的一半。尽管这些数字并不像TTAPS小组的基线情况那样严酷，但也足以证实几个月内气温将骤然下降——这一核冬天的景象。请记住1816年吧，由于在3个月内温度平均下降仅3℃（5F），人们便失去了这一年的夏天。
烟尘是怎样均匀地扩散开的？
烟柱最初的覆盖面是由烈火的数目、大小、持续时间以及平均风速、风向变化决定的。大多数城市火灾的烟柱会向上扩散，到达对流层，狂风会把烟雾刮到几百英里以外。所以有理由认为欧亚大陆和北美的大部分地区首先会被烟云笼罩。最初两天，由于本地风向的变化，原来烟云不曾笼罩的地区也飘浮着烟尘，大约三天后，原来空空如也的北大西洋上空，也是烟云密布了。俄勒冈州立大学使用三维电子计算机进行了模拟地球大气进行估算，其预测结果表明，三天之后，苏联、欧洲、北非和北美大部分地区，都被连续不断的核烟尘云所笼罩。在北半球有20％以上的地区，日照的强度将下降到还不及原来正常日照的1％。在上百万平方公里或更大面积的土地上，日照的强度将下降到不到平时的1亿分之一，或者说日照已不复存在，四处一片漆黑。在这些土地上，气温的骤降将比我们上面所提到的平均降温更为急剧。
这些核烟尘是否会蔓延到南半球，还是尚未解决的问题。有迹象表明，核烟尘带来的大气循环的改变，有助于浓烟和尘埃进入南半球。在火山爆发后，人们曾观察到，尘埃在两半球之间传播的情况，尽管这可能仅仅是那些到达同温层的尘埃。在TTAPS的基线预测里，在核战中产生的到达同温层的尘埃，其本身并不致于使气候发生急剧的变化。对南半球在一场核战争后的情景进行较为可靠的估计，只能在这场大灾难后用三维电子计算机模拟大气，对核烟尘云变化进行数月的追踪观察后才能作出。
在第三章里我们知道，世界气候，特别是从温暖的海洋吹向寒冷大陆的风的影响，会减缓核战争后气温的急剧下降。在亚洲和北美大陆内地，仍有可能出现异常严寒的气温，但是像西欧和加利福尼亚这样的沿海地区，也许几乎不会有如此严重的情况。
这些细致的大气模拟有多大可靠性？气候变化是比这里预测的好些还是更严酷呢？必须指出的是，三维电子计算机对地球大气层的模拟，在一些方面是很粗糙的，大多数不能跟踪风和大气循环对核烟云产生的影响。它们不能把凝聚和冲刷这类有助于从大气层中清除尘埃的详细过程包括进去。他们忽略了海洋降温和海洋循环的冷却作用。烟尘微粒的红外线辐射和阳光的散射也被忽视了。到目前为止，差不多没有人对核战争后气候的变化将随开战的季节不同而有差异作过任何调查。
然而，我认为以上这些影响并不会大大地改变模拟的结论。尽管人们很清楚，为了要正确地了解核冬天的影响，弄清所产生浓烟的数量，从大气中清除烟雾的速度等一些没有把握的问题，还要做许多工作，而不是计算机的模拟。核冬天会出现吗？它会危及地球上的生命吗？
最后我们不得不提出这个问题：在举出了讨论中涉及到的所有这些不定因素之后，是否还能说一场核战争之后很可能伴随着一个核冬天？为了试图回答这个问题，根据美国国家科学研究会的论文《重大核交换对大气的影响》，我列了一个表，来说明一场核战争可能带来的后果。我已经指出了与国家科学研究会的基线预测相似的各种情况的严重性，这一因素是可以用来估计一场核战争所产生的浓烟的数量的，虽然其它因素可以起类似的影响，比如烟柱吸收光的效率。浓烟在大气中存留的时间是影响核冬天效应严酷性的另一个重要因素。而我无意把烟云生存的时间与烟云团的各种可能的组合全部罗列出来。我显示的只是烟云寿命随着情况的加重而递增的关系。北半球各地典型的气温下降却是一种近似值，而有一些情况则更不过是猜测而已。在估计不同情况对生物的影响中，主要的问题是在1983年华盛顿会议上，与会的几位生物学家决定只调查最极端的情况，因而以他们的结论来推及不是那么严重的情况，是不容易的。
总而言之，由于存在着诸多不确定因素，因而有这样的可能性，即同1816年坦博腊火山喷发所造成的那一年夏季的消失相比，一场核战争后的气候影响也许算不了什么。然而，也存在着相反的可能性，即这种气候的变化是如此的剧烈，以致于严重的毁灭事件将会发生，并危及到人类的生存。
TTAPS小组认为他们所设定的“基线”情况比起国家科学研究会所假定的最极端的可能性还要严重得多。国家科学研究会为了增加他们研究报告的可信程度，免遭所谓“夸大其辞”的非难，可能犯了低估核冬天对气候影响的错误。
诚然，爱德华·泰勒和约翰·马多克斯可以从下表的某些栏目中为自己的观点找到自鸣得意的例证，但是对于该表最后一行右边顶端那一栏目中的预测指标恐怕也不能视而不见。
依我们现有的科技知识水平，我们还无法判断表中所列的五种情况哪一种的可能性最大；同样，目前所达到的这种知识状况也不能使我们排除这五种可能性发生的概率或许是完全对等的。也就是说，在一场核战争之后，不会发生大的气候危害的或然性如果是20％的话，那么，与之相反的情形，即气候改变导致严重毁灭事件乃至整个人类牺牲的可能性也将占20％。看来，严酷的核冬天效应还是很有可能发生的。
第六章 核战略家们在想什么
难以置信的预测
早在赫尔曼·卡恩1960年写的名为《热核战争》这本书里，一种上百万人会被屠杀的想象已经令人发指地闪现出来。我们中的许多人很难理解明智的人类竟能容忍核战略家们从事这样的预测。他在书中描述了在核战争中美国50个最大城市的毁灭以及三分之一的美国人口死亡的前景。这是战胜者在一场核战中不得不付出的代价。在那本书里，我们还第一次读到“第一次打击”和“反击力”的战略，开始懂得核战争对于核战略家们来讲，只不过是在下一盘棋。
25年后，这盘棋远没有下完。新一代精确制导导弹的出现，使得第一次打击和反击力这一套战略成为颇有诱惑力的选择。预测表明，即使在一场全面核战争中，世界上大部分核武库都爆炸了，美国、苏联还会有三分之一到二分之一的人口在战争的直接杀伤中逃生，其中就有核战略家自己。他们藏在地下指挥部里，即便遭到直接的核攻击也安然无恙。他们需要在地下呆上几个星期，直到辐射量降至“安全”水准后才出来重新组织核战后的社会，并重新开始建造核武库。
1961年当艾森豪威尔总统离开白宫时曾警告说，由武器制造商和军工消费者所组成的第三院的力量已非常强大。这个军事和工业的联合体己如此强大而有力，那些来去匆匆的政治家们几乎无法控制他们。
今天当我们看到超级大国的武器库中有核炸弹，还有将这些核弹送达目标的导弹、轰炸机、战舰、潜水艇等运输工具时，我们立刻就会明白，要建立和维持这些武器库，必须要有巨大的工业实力。这个既得利益集团卷入核战略和军备竞赛轮番升级的命运看来是注定的了。正是这种既得利益使得超级大国极端不愿意接受核冬天的预测，这种既得利益无疑使他们要按照自己的偏见作出他们对核冬天的估计，即倾向于未确定后果的不太严重的那一面。这种既得利益会使他们反对为减少核武器库以及改变核战略而做出的最终努力。这正是当美国国家研究会提出关于核战争对气候影响的报告时，美国国防部对此作出那种反应的原因。1985年3月，美国国防部长向美国国会提出的报告中承认核战后气候有发生急剧变化的可能，但是，他又特别强调核冬天计算结果的不确定性，并否认改变政策的必要性。
尽管如此，政治家、防务专家和军事战略家们仍一直认为核冬天预测结果是非常严峻的。1984年美国总统里根宣布，拨款5000万美元用来研究核战争在大气层里造成的后果。我们看到，在美国许多科学家和高级计算机设施被投入这项研究工作。显然，苏联也同样在这方面进行着认真的研究。然而，据报导，英国的国防大臣迈克尔·赫塞尔廷却认为核冬天效应的意义并不大，它至多只是加强了核威慑的作用。英国内政部关于核战争中的民防系统和国防部关于核战略的一些声明，使人们对英国是否真正够得上是一个核大国这一点深表怀疑。声明中特别提到，如果针对城市（英国小小的武力还有可能指向其它地方吗？），英国的核武器库或许勉强拥有触发一场核冬天的能量。
核冬天对核战略的影响
核冬天的预测会对核战略带来什么影响呢？我们虽然不能期待超级大国会立即改变其政策，但是这些预测结果肯定对他们的思想产生了震动。这一影响对于欧洲国家或许会小一些，因为他们早已有了在一场以欧洲为主战场的全面核战争中承受核武器直接杀伤的巨大毁灭的思想准备。况且，预计欧洲多数国家温度下降的程度比美、苏大陆内地要小得多，因此，核冬天带给它们的破坏程度也是有限的。无怪乎大伦敦议会议员，英国科学家反对核武器组织的成员托尼·哈特说：“核冬天对欧洲是无关紧要的，那是我们死后发生在植物界的事情。”
然而，对于超级大国来说情况则有很大的不同。他们今天才突然意识到一场核战争后将要面临的绝大多数人口被毁灭的前景，而这一阴影笼罩欧洲已有几十年了。甚至核战略家们自己也不可能熬过极其严酷的核冬天而幸存下来。
他们能找到办法在不减少心爱的核武库的前提下来消除核冬天的威胁吗？乍看起来，当前降低核武器爆炸当量的趋势是向正确方向迈进了一步，因为这样一来向高空抛射的尘埃将大大减少。然而核冬天的影响主要取决于城市大火产生的烟雾，而许多威力较小的武器在开始爆燃时，可能比当量大的武器在引起城市火焰方面更有效。因此，禁止核武器对城市的攻击是我们所期望的。但是，主要的军事目标却正是集中在城市及其附近地区，因而，这种期望是不切实际的空想。此外，如卡尔·萨根指出的，超级大国甚至在核实各自拥有的导弹数量的方法上都未能取得一致意见，当然也无法核实号码编在一个小硅片上的导弹目标了。
1984年6月，萨根在《外交事务》杂志上发表的一篇文章中讨论了其他一些可供采用的战略。这就是：实施不足以起作用的第一次打击（这种打击对摧毁对方陆上武器库未必有什么作用，对打击潜水艇也是无用的），目的是使受害一方因害怕引起核冬天而不敢采取报复行动。再则就是朝着采用高精度、低当量的钻地弹头方向发展。后者对在不至于引起放射性尘埃或核冬天的情况下摧毁军事基地和指挥所掩体较为理想，但对攻击潜水艇则没有作用。
为了消除核冬天的危险，超级大国必须立即采取的步骤是：
一、双方宣布不首先使用核武器，以减少核战争突然发生的危险。特别重要的是，北约组织应当排除采用战术核武器实施第一次打击以作为对华沙条约国常规攻击的回答的战略。
二、放弃任何“发出警告”后即行进攻的战略打算，这样很容易由于意外事故引发一场核战争，因为该战略是建立在使用计算机通过预警雷达系统探测导弹攻击，然后按编好的计算机程序来发动核反击的基础上的。
三、立即把核武器库冻结在各自目前的水平上。
四、大幅度减少核武器库，削减到不致引起核冬天的限度。要知道，哪怕是10枚或者50枚100万吨级的核炸弹就足以构成核毁灭。而超级大国像疯子一样各自都拥有5000枚以上100万吨级的核炸弹。
如果不采取这些切实可行的实际步骤，人类的前景必然是非常凄凉的；而最终完全禁止核武器的希望，也将是一个荒谬的、不现实的梦。
第七章 科学家与核冬天
核武器诞生的悲剧
我已经谈到核冬天效应的发现吸引了许多不同领域、不同国度的科学家参加到这场辩论中来，他们有的甚至中断了正常的研究工，几乎把全部时间都投入到核冬天的研究中，还有许多科学家运用他们的专业知识承担了他们能胜任的那部分十分复杂的计算工作。要想知道核冬天为什么引起科学家如此重视，就不得不追溯核武器的起源，从而理解为什么许多科学家对核时代的出现总是怀有一种深深的内疚。
本世纪30年代初，人们就开始思索利用原子核巨大的能量来生产炸弹的可能性。尽管当时许多杰出的物理学家曾嘲笑这是一个荒唐的想法。早在19
