引子 地球的秘密
沈 阳
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我对地球的认识应该是青少年时代，童年时代只是一种模糊的印象。随后的日子，也只是偶然地关注一下有关地球的书籍介绍和报刊报道。如今年已七旬，空闲的时间多了，从宇宙探索到地球寻秘，渐渐成了一种休闲学习的乐趣，原来以前学习的知识随着岁月的流逝，已变得不重要了，因为全新的科技时代正在改变我们的认知。
由此，我突发奇想，研究地球学，这是多角度、全方位综合研究地球的学科，我不仅研究地球本身，也研究与地球相联系的外部宇宙。让自己通过阅读、学习和收集整理相关的知识和信息，丰富自己的学习生活内容，这是最好的学习机会。
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人类对于地球的研究，首先开始于局部部分的研究，例如地球物理、地球气候、地球化学、地球人类活动等研究。随着地球人人力资本的提高，地球人对于地球及其关联的外部星球的认识也逐渐增加，因此，从多角度全方位综合研究地球的地球学也逐渐形成。
地球学是全方位多角度的研究地球的学问，研究涉及的领域随着时间的发展也越来越广泛。
研究内容主要有：环境、资源、气候、地质、植被、动物等。
主要课目有：地史学、地理学、地质学、生物学、岩石学、考古学、古生物学、矿物学、地震学、火山学、海洋学、气象学、地球物理学、土壤学、地球环境学、地球工学、天文学等。
目前世界上高等院校地球学专业主要是教授地球学相关的各种知识、以及探讨地球本身、和天文相关的等各种问题等。培养具有丰富的地球学专业知识及素养的专业人士、为政府机构、企业、公共团体、非盈利组织等各领域培养人才；通过广泛的地球学的专业知识的学习，具备高度理论知识和问题解决能力，培养在地球学专业领域内能够进行精深研究的高端人才。
从未来发展的角度看，地球学专业的学生可以活跃在教育行业、地质勘测行业、考古行业、旅游业、物流业、网络媒体、新闻行业、国际合作机构、咨询业、公务员等，以及各种能源探测、开采及加工企业、各种社会团体或非营利组织等领域。当然，到高校、科研机构从事地球学的教学科研、环保及新兴学科研究、各种资源数据的统计和管理等工作是该专业的主要就职前景。
其实，与地球学关联及分支领域很广。地球学，按照研究对象、分野可分为大气圈、表层环境、生命圈、地球内部、太阳系等。最近，以这些对象的相互之间的关系为重点的地球一体的系统研究——地球系统学的研究开始备受瞩目。
世界著名科研机构对各种地球科学和自然资源问题有很多研究项目，特别是如下领域的项目：能源资源（原材料、地热）、金属矿物资源（勘探、供求分析）、工业矿物和岩石、地下水、土壤、环境保护、土木技术安全问题（岩石、盐岩和土壤的结构及放射性废物处理）、地球科学研究（海洋研究、南极研究、地震学、遥感、辐射测年、地球科学图）。
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地球科学（Geoscience），是7大基础学科之一，是以地球系统（包括大气圈、水圈、岩石圈、生物圈和日地空间）的过程与变化及其相互作用为研究对象的基础学科，包括地质学、地理学，以及其它衍生学科。
地球科学是一个大题目，纵横几万里，上下数亿年，几乎辐射到自然科学的其他各个领域。对地球的认识同世界各民族的起源、历史、文化乃至这个世界文明的进展，都是紧密联系在一起的。
地球科学指一切研究地球的科学，主要包括地质学、地理学，以及其它衍生学科。各学科通常会以物理、地理、地质、气象、数学、化学、生物的角度研究地球。它和人类的生活息息相关，人们手上所戴的黄金饰品和钻石，都是来自地球的矿产资源；盖房子所用的砂、石、水泥，其原料也是来自地球；所吃的鱼虾，大都取自海洋；气温的变化影响生活甚巨；天体的运行，也时时刻刻影响着我们。因此，地球科学是一门很基础、很重要的学科。
地球科学的范围很广，涵盖地质学、海洋学、气象学和天文学等领域。地质学在探讨地球的历史与各部分组成，包括其演化和各种矿学、岩石以及矿产的分布；海洋学在研究海水的运动、海水的物理与化学性质及海底地形；气象学在分析大气的组成、构造和运动；而有关地球起源、太阳系的形成和天体的运动变化，乃至宇宙的演化，均属天文学的研究范围。以陨石撞击地球为例：高温高压撞击地球的结果，势必引起地形与地质的变化；飞扬在大气中的粉尘微粒会遮蔽阳光，大气和海水温度因而降底。因此，看似简单的天文事件，却引起地质、气象和海洋的变化，可见各领域关系密切、环环相扣。
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如果能回到5个世纪以前，你会在墨西哥中部看到一个欣欣向荣的阿兹特克帝国，在文艺复兴时期的欧洲看到一幅新画的《蒙娜丽莎》，那时北半球的气温也会比现在更低。这是一个处于小冰期（公元1300年至1850年）的世界。当时欧洲人还进行了大规模的探险，开创了“地理大发现”时代。
现在，让我们展望一下500年后的世界，想象一下26世纪的地球会是怎样的。对21世纪的我们来说，500年后的世界会不会像我们眼中的16世纪一样不同呢？
26世纪的地球会是什么样子？首先，这取决于你问的对像是谁。26世纪的地球也许会有点冷，也可能热得要命。一些太阳辐射输出模型表明，到25世纪，地球的气温将会降到接近冰河时代的水平。
其他研究预测，到2300年，持续的气候变化和化石燃料的使用将使地球上的大部分地区变得过于炎热，使人类无法生存。一些学者认为，人类活动引起气候变化的开端可以追溯到19世纪的工业革命，另一些学者则认为是史前时期刀耕火种的农业活动。
不管怎样，人类对工具的使用深刻改变了地球环境——26世纪的工具可能会更令人印象深刻。
理论物理学家、未来学家加来道雄预测，在短短100年内，人类将达到卡尔达肖夫指数（Kardashev Scale）上的I型文明。换句话说，我们将成为一个能够利用地球全部能量的物种。利用这些能源，26世纪的人类将掌握诸如核聚变和太阳能等清洁能源的技术。此外，他们还将能够操纵行星能量来控制全球气候。
自16世纪以来，人类科技已经取得了指数级的进步，在未来的几个世纪里，这种速度很可能会继续下去。物理学家斯蒂芬·霍金提出，到2600年，人类知识的增长将达到每10秒就有10篇新的理论物理学论文发表的速度。如果摩尔定律成立，即计算器的速度和复杂度每隔18个月就会翻一番的话，那其中一些物理学研究很可能是由高度智能的机器完成的。
还有哪些技术将塑造26世纪的世界？未来学家兼作家阿德里安·贝瑞认为，人类的平均寿命将达到140岁，而人类个性的数字化存储将使一种由计算机控制的“永生”成为可能。当机器人探索外层空间时，人类将在海洋中耕作，乘坐星际飞船旅行，并居住在月球和火星殖民地。
那么，5000年后呢？人类技术在过去5000年里取得了显著的进步，而地球表面的种种变化也证明了这一点。我们改变了地貌、气候和生物多样性；我们为活着的人建造了摩天大楼，为去世的人建造了巨大的坟墓；也许最重要的是，我们学会了利用地球的一部分能源，但同时仍然渴望更多的能源。
这种对能源的贪得无厌的欲望将在今后五千年里继续成为人类文明进程的主旋律，也将决定地球在公元7019年的样子。
1964年，俄罗斯天体物理学家尼古拉·卡尔达肖夫（Nicolai Kardashev）提出了一个理论，认为一个文明的技术进步与其居民能够操控的能源数量直接相关。沿着这些思路，他为银河系中的先进文明定义了三个层级：
I型文明是行星能量的主人，这意味着他们可以利用整个星球的能量；
II型文明可以召唤整个恒星系统的力量；
III型文明控制着银河规模的能量。
宇宙学家用卡尔达肖夫指数来预测未来和外星文明的技术进步。目前，现代人类甚至还没有达到I型文明的标准。我们本质上是0型文明，但我们最终会成为I型文明，那会是什么时候呢？理论物理学家和未来学家加来道雄预测这种超越将在短短一个世纪内发生。物理学家弗里曼·戴森将这一估计提高到200年内。而在卡尔达肖夫的设想中，人类只需要3200年就能达到II型文明。如果到71世纪时，人类只能达到I型文明，即人类有能力控制大气和地热能。
战争和自我毁灭可能仍然对人类的生存构成威胁，但生态问题将成为过去。如果我们在那时达到II型文明，那么71世纪的人类将拥有更强大的技术力量。戴森提出，这样的文明将有能力用大量卫星来包围一颗恒星，以获取其全部能量。其他理论上的II型文明壮举还包括星际旅行，以及移动整个行星的能力。不过，所有这些都是在遗传学和计算领域取得重大突破的基础上实现的。达到II型文明的未来人类很可能在文化上，甚至神经结构上与我们有很大的不同。他们很可能是未来学家和哲学家所说的“后人类”或“超人类”。
无论如何，五千年后会发生很多事情。我们可能用战争毁灭自己，或者用纳米技术不知不觉地蹂躏这个星球。也许我们仍无法抵御小行星和彗星碰撞带来的威胁。我们甚至可能在远未达到II型文明之前就遇到另一个外星II型文明，结局将难以意料。
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对于一个已是七旬老叟来说，我研究地球科学并非是想成为这方面的专家，而是想重新对自己生活的地球作一个新的了解，好比对自己的家园有一个熟悉的认知。
也许，我有一个更为奇怪的想法：是谁创造了太阳、月亮和地球？对照浩淼的宇宙，又是谁创造了太阳系、银河系和星云团？地球在宇宙中是那么地渺小，为什么地球却有生命的存在，天外是否真有外星人？
我们常说天地人分为天界、地界和冥界，这究竟是科学还是迷信？我们生活的世界中有许多未知之谜，人类还无法解开谜底。
正是这些好奇，决定了我编写这本《地球学笔记》时有了全新的考虑，我想了解地球的起源、构造、特征及与人类和自然万物的关系。
活到老则学到老，老有所学必有所获。
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