物理学家预测地球将成为一个混乱的世界，并带来可怕的后果

　　一项严峻的新研究表明，人类不仅让地球变暖，还让气候变得混乱。这项新研究于4月21日发表在预印本数据库arXiv上(在新标签中打开)，描绘了人类活动对气候的全部潜在影响的广泛而全面的画面。

　　这项研究的作者、葡萄牙波尔图大学物理和天文学系的科学家表示，尽管这项研究没有给出一个完整的气候模型模拟，但它确实勾勒出了一幅大致的草图，如果我们不遏制气候变化和我们对化石燃料的无节制使用，我们将走向何方。

　　“气候变化的影响是众所周知的。”研究人员Orfeu Bertolami在一封电子邮件中告诉《生活科学》。“如果地球系统进入混乱状态，我们将失去解决问题的所有希望。”

　　为什么会混乱？从以下几个方面切入。

　　气候变化

　　地球周期性地经历气候模式的巨大变化，从一个稳定的平衡到另一个。这些变化通常是由外部因素驱动的，如地球轨道的变化或火山活动的大规模爆发。但过去的研究表明，我们现在正进入一个新阶段，一个由人类活动驱动的阶段。随着人类将更多的碳排放到大气中，我们正在创造一个新的人类世时代，一个人类影响气候系统的时代，这是我们的星球从未经历过的。

　　在这项新的研究中，研究人员将人类世的引入建模为一个相变。大多数人都熟悉材料的相变，例如当冰块融化成水时从固体变成液体，或者当水蒸发成气体时。但是相变也发生在其他系统中。在这种情况下，这个系统就是地球的气候。给定的气候提供了规律的和可预测的季节和天气，气候的相变导致了新的季节和天气模式。当气候经历一个阶段转变时，这意味着地球正在经历一个突然而快速的模式变化。

　　物流问题

　　如果人类活动正在推动地球气候的相变，这意味着我们正在导致地球形成一套新的天气模式。这些模式会是什么样子是气候科学最紧迫的问题之一。

　　地球气候将走向何方？这在很大程度上取决于我们在未来几十年的活动。研究人员在研究中写道，例如，大幅减少碳排放会导致与什么都不改变不同的结果。

　　为了解释人类可能做出的不同轨迹和选择，研究人员采用了一种称为逻辑地图的数学工具(在新标签中打开)。逻辑图在描述某些变量——如大气中的碳含量——可以增长但自然达到极限的情况方面非常出色。例如，科学家经常使用逻辑斯蒂图来描述动物种群:动物可以不断生育，增加数量，但当它们消耗完环境中的所有食物时(或它们的捕食者太饿了，吃掉了它们)，它们就会达到一个极限。

　　我们对环境的影响无疑在增长，而且已经持续了一个多世纪。但是根据研究人员的说法，它自然会达到一个极限。例如，人类人口只能增长这么大，只能有这么多的碳排放活动；污染最终会使环境退化。在未来的某个时候，碳排放将达到最大限度，研究人员发现，逻辑地图可以很好地捕捉碳排放的未来轨迹。

　　一切都是混乱

　　研究人员探索了人类逻辑图可能演变的不同方式，这取决于各种因素，如我们的人口、碳减排战略的引入以及更好、更有效的技术。一旦他们发现人类的碳排放将如何随时间演变，他们就利用这一点来研究地球气候将如何通过人类驱动的相变而演变。

　　在最好的情况下，一旦人类达到碳排放的极限，地球的气候就会稳定在一个新的更高的平均温度。这种更高的温度总体上对人类不利，因为它仍然会导致更高的海平面和更多的极端天气事件。但至少它是稳定的:人类世看起来像以前的气候时代，只是更温暖，它仍然会有规律和可重复的天气模式。

　　但是在最坏的情况下，研究人员发现地球的气候会导致混乱。真的，数学混乱。在混沌系统中，没有平衡，也没有可重复的模式。一个混乱的气候会有几十年(甚至几年)变化很大的季节。有些年份会经历突然的闪光。

　　“混乱的行为意味着，即使我们非常确定地知道地球系统目前的状态，也不可能预测地球系统未来的行为，”贝尔托拉米说。“这将意味着任何控制和推动地球系统朝着有利于生物圈可居住性的平衡状态发展的能力都将丧失。”

　　最令人担忧的是，研究人员发现，在地球大气层的某个临界温度以上，反馈循环可能会启动，混乱的结果将不可避免。有一些迹象表明，我们可能已经越过了那个临界点，但要避免气候灾难还为时不晚。