FTTI Paper ｜ 連接世界上最聰明的大腦
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一隻蝴蝶的翅膀那不經意的扇動，會給幾千公裡之外帶來一場颶風嗎？
答案是：可能、一定。可能來自我們無法證明不是，一定來自我們可以從數學上找到必然的邏輯。
那麼，當一場最為狂暴的火山噴發之後，地球的創傷會有多大？或許對地球來說那簡直是一場狂歡PARTY？
然而，必然的是，人類社會的悲喜劇又會被強行改成什麼新劇本？坦博拉火山噴發是否就是那隻最為巨大的蝴蝶翅膀？
歷史動力學正在孕育著一股強大的力量：在可見的將來，所有的歷史書籍、歷史論斷（簡單因果論）都需要被重寫、完善、量化。
來自各學科領域的科學家和哲學家、數學家、歷史學家、考古學家、社會學家、人類學家、經濟學家們會交叉融合，共同參與歷史事件與歷史演化研究--這一定會成為還原歷史和預見未來的新動力。
19世紀的中國，跌跌撞撞進入了一個百年衰退的大時代。對這段歷史的演化動力研究中，教科書上給出的論點是：落後就要挨打。這很中規中矩，簡直再正確不過了。
但是我們依然有足夠的好奇心。如果再進一步探討的話，這種大範圍、長時間、全方位的衰退背後，有什麼更為本質的因子，以至於幾億人口的世界大國成了羔羊國度？
我們試圖尋找歷史上即使最為微弱的痕跡，不能被忽視的因子就在那裡--這是哲學原理「萬物普遍聯繫」的解析：蝴蝶效應的演進路徑雖然無法預測、追蹤，但規律卻一定存在，即使永遠找不到它，我們也會距離恐懼和無知更遠一些。
而1816年，這個冰冷的無夏之年、飢餓之年，是否具有足夠的推動力，導致世界近代史的演化路徑發生了重大偏移？
我們先回到1816年前一年。嘉慶二十年（1815年）3月23日，清政府決定進一步查禁鴉片。幾乎同時，1815年4月，萬裡之外的印尼群島，在距離坦博拉火山幾百公裡的爪哇島上，士兵們聽到轟隆隆的聲音悶悶地傳來，他們以為這是大炮發出的聲音，並迅速地為一場戰爭做好了準備。
幾天之後的4月5日，士兵們並沒有等來敵人的進攻，而是看到三股火光從松巴哇島上沖天而起，漫天飛舞的煙柱和氣體一直飛向了4萬米的高空。
松巴哇島成了人間地獄。在方圓12公裡的範圍內，灰塵和石塊直衝雲霄，大地為之搖晃，火山爆發產生的氣流將大樹連根拔起。
炙熱的巖漿從火山口噴湧而出，以160公裡／小時的速度無情地踏過草地和森林，掃蕩它前面的一切。巖漿沸騰著，深入海洋長達幾十公裡遠，巨大的像木筏一樣的巖石滾落著撞向停在港口的船隻。
坦博拉火山狂怒了、噴發了。坦博拉是「走開」的意思，告誡人們不要輕易接近這座火山，因為歷史上這裡曾充滿災難……
這次狂暴的大噴發從4月5日一直持續到7月中旬，是世界上有文字記載的規模最大的一次火山爆發，火山爆發指數（VEI）為7。
爆發的火山伴著轟轟的巨響，不斷向高空噴出大量的火山灰和氣體，厚重的火山灰在以後3天內將附近480千米範圍內的天空完全遮黑。4月12日中午時分，在距火山幾百千米以外的瓜哇島，天空黑得幾乎伸手不見五指。
這次火山爆發，噴入空中的火山灰和碎石估計為170萬噸。當煙霧消散以後，坦博拉火山已「噴掉了山頂」，其高度從4100米減為2850米。
坦博拉火山直到7月15日才逐漸安靜了下來。從火山口傾瀉下來的熔巖流，在淹沒了山腳下大片農田後，流入海中，激起沖天水霧。火山爆發時伴隨的地震使海底地殼沉陷，引起了海嘯，巨浪將位於火山旁的坦博拉鎮吞沒了。
這次災難導致10多萬人遇難，成為有文字記載以來傷亡最為慘重的火山災難。
坦博拉噴出的火山灰總體積多達150立方千米，而且抵達高至44千米的平流層。遠至英國倫敦，都可以看見因火山灰而出現的日落彩霞。
大量的火山灰進入大氣，遮住了太陽光的能量，全球性的低溫席捲了歐洲、美洲和亞洲。這導致全球平均溫度在之後一兩年下降大約攝氏0.4至0.7度。
在火山噴發產生的長達15年的全球氣候波動期裡，北半球出現了極端的天氣：乾旱和暴風雨雪。而1816年，則是自1400年以後，北半球最寒冷的一年。
人們把1816這一年叫做：無夏之年。
蝴蝶的翅膀終於帶來了颶風：坦博拉火山噴發改變了一切，它的能量推動了歷史進程。
這一年的4月，美國人發現，雖然春天來了，可氣溫還是很低，河水面上結著薄冰，地上的積雪沒過腳面。即便到了5月，天空中仍在飄著雪花，柔嫩的花蕾已被凍死，草地上躺著因饑寒而死的綿羊。
在美國東北部，1816年的夏天，夏霜襲擊了新澤西、維吉尼亞。6月，一場降雪不得不讓人們開始使用雪橇作為交通工具。當時有報導說，在 7月4日美國獨立日這天，又一場雪紛紛揚揚，水池的水都凍結了，獨立日的慶祝活動不得不放在教堂裡舉行。託瑪斯・傑弗遜，這位獨立宣言的起草人、美國總統，這時已經完成自己的兩屆總統任期，隱居在蒙地沙羅。
據說，當年他農場的收成非常可憐，甚至不能幫他還上 1000美元的貸款。氣象專家說，儘管在氣象記錄上，1816年尚不是最冷的年份，不過嚴寒發生在6月至9月，這個期間恰恰是莊稼生長的黃金季節，北美部分地區農作物因此，絕收，農作物減產導致農產品價格不斷上漲，美國農民的生存受到了威脅，生活困苦不堪。
糧食歉收，糧價上漲，農民生活饑寒交迫。
位於新英格蘭的阿爾弗雷德村的村史這樣記載：1816年被稱為「飢餓之年」，也被稱為「無夏之年」。
在亞洲的印度，夏季陰雨連綿，加重了霍亂的傳播，瘟疫從恆河流域的班加羅爾一直蔓延到莫斯科。
在歐洲，低溫造成了災難。
1816年，暴雨讓歐洲很多河流泛濫，這也包括萊茵河。
西歐的農作物大面積減產，法國和德國的葡萄受災嚴重，1816年的葡萄酒產量很少，質量很差。
《泰晤士報》在1816年7月報導：寒冷潮溼的天氣正在毀滅英格蘭的草場和苜蓿，這對農民來說是一場災難，毀滅了大多數人生活的希望。
人們記載當時的情景：蜂群一般的乞丐堵塞了道路，向過路人哀求。
法國勃艮第的旅行者記敘：「乞丐本來已經很多，現在數量猛增；每到一站都有成群的婦女、兒童和老人聚集在馬車周圍。」「但絕對沒有在愛爾蘭包圍旅行者的人數那麼多。」
在瑞士，大批乞丐擠滿了道路，像一支軍隊一樣，他們的目光充滿絕望，「他們的面頰上泛著死者的蒼白。」
1816—1819年，愛爾蘭爆發了斑疹傷寒傳染病，大約10萬愛爾蘭人死亡。
英國BBC利用瑞士的檔案資料推測，1816年的死亡率增加了一倍，整個歐洲死了20萬人。
在美國，農民們只能加快西遷，尋找更肥沃的土地。
大規模的人口流動遷移，這也改變了美國農業結構，西部成為主要的產糧區。
印第安納、伊利諾伊分別在1816年和1818年成為美國一個州。
1820年美國有300萬人居住在阿巴拉契亞山脈以西，到1840年近600萬人居住在那裡，這促進了美國西部的開發。
同時，歐洲開始向美國大量移民，掀起了第一次移民高潮。
1820年美國人963.8萬，1840年美國人口1706.9萬，到了1850年變成2319.2萬，30年人口增加2倍多。
眾多移民湧入和西部大開發，加快了美國發展進程，美國開始強大起來。
在歐洲，「糧食騷亂」激發了席捲歐洲大陸的革命激情。
如果不是那場出人意料的暴雨，拿破崙也許會追上從四壁村潰退的威靈頓，而這也許能對第二天的戰鬥產生重要影響；而如果沒有連日的陰雨，拿破崙就可能在當日上午9時準時開戰，也許在布呂歇爾到來之前，戰役已經結束了，拿破崙就可以按原定計劃，對付布呂歇爾，歷史很可能就從此改寫。異常的雨季，準確地說萬裡之遙以外坦博拉火山爆發造成的異常氣候，幫助威靈頓成就了打敗拿破崙的功名。
法國政府倒臺。
德國爆發動亂，掀起第一次反猶太騷亂。
由於社會的動蕩，西班牙自顧不暇，其殖民地阿根廷在1816年獨立。
當然值得一提的，饑荒讓化學家的德國的尤斯圖斯·馮·李比希發明了化學肥料。
因為馬的食物燕麥漲了8倍，馬車不能成為依賴的主要的交通工具，1817年，德國人卡爾·德萊斯發明了現在的自行車。
也因為歐洲的糧食危機，歐洲的資本家開始在世界範圍內擴張，轉嫁危機，世界各地弱小的國家開始淪為殖民地。
英國加快了向外擴張的步伐。
1816年，英國阿美士德出使中國，想要打開中國的大門，結果失敗。
阿美士德畫像
但這次出使的失敗，讓英國人心懷歹意，也讓阿美士德窺視了解中國沿海地形和國情，加快了鴉片的輸出，為20年後的鴉片戰爭打下伏筆。
然而，苦難中依然有詩歌和藝術。
我曾到一個似夢非夢的幻境，
那裡，明媚的陽光已經熄滅，
浩瀚的星辰迷失
在黑暗宇宙的永恆虛空之中，
無徑冰封的大地長夜難明；
唯有婆娑的星球不知所以地在轉動，
在無月的空中籠罩著幽靈。
黎明來了又去——白晝卻不再降臨，
面對絕望的恐懼，人們選擇去遺忘激情，
一顆顆冷卻的心
紛紛自私至極地祈禱光明。
——拜倫《黑暗》（Darkness）
這是英國詩人拜倫筆下的1816,在這一年，他也迎來了自己的創作高峰。
世界第一部真正意義上的科幻小說《弗蘭肯斯坦》（全名是《弗蘭肯斯坦——現代普羅米修斯的故事》，也譯作《科學怪人》）也產生於這一時期。
1816年夏天，因陰雨連綿，雪萊同夫人瑪麗、好友拜倫等人在日內瓦度假時，不得不滯留在室內。大家提議每人寫一篇恐怖故事，後來只有瑪麗•雪萊的故事成型。1817年春天，瑪麗寫完《弗蘭肯斯坦》，次年出版。
《吸血鬼》小說也產生於這一時期，這本書的作者曾是拜倫的家庭醫生，約翰 •W•波利多裡。
1816年春，21歲的波利多裡接受了拜倫作品出版商的一筆數目不小的訂金，記錄他們在歐洲的旅行，但他的任務也很不容易，因為拜倫經常侮辱他，嘲笑他的文學抱負。
但這位有抱負的小說家在科佩城堡斯塔爾夫人的沙龍上，癒合了自己的創傷。8月大部分的時間裡，他完成了小說《吸血鬼》。而這部小說也是吸血鬼小說的鼻祖。
《鮮紅的落日》特納作品
除了文學作品，無夏之年帶來的另一個重要影響則體現在繪畫領域。1815年坦博拉火山爆發之後，其釋放的硫化物在高空凝結成硫酸鹽微粒，增強了大氣對陽光的散射，將夕陽的紅橙色變得更加明顯，受此啟發，英國著名風景畫家特納在1816年創作了猩紅的「落日」系列，開闢了一條獨特的藝術道路。
《佩特沃斯湖落日》特納作品
《佩特沃斯湖落日》是研究當時大氣的繪畫之一。根據《大氣化學與物理學》(Atmospheric Chemistry and Physics)期刊發布的一項研究，歐洲的畫家可以看到1815年印尼坦博拉火山噴發後天空顏色的變化。火山爆發後將氣體以及火山灰噴發至大氣中，然後隨著大氣環流週遊世界。分散在日光中的懸浮微粒，使得歐洲出現亮紅色和橘色的日落景色，這樣的情況一直持續了三年時間。
特納的《奇切斯特運河》，大氣的火山灰增多導致落日景觀
特納是在當時描繪如此壯觀日落之景的藝術家之一，現在的科學家們希望利用特納以及其他藝術家的作品，力圖找到古代大氣成分的關鍵信息。
希臘雅典學院的大氣物理學教授Dr Christos Zerefos表示：「大自然對偉大藝術家的心靈和靈魂是有吸引力的。」Dr Christos Zerefos和他的研究團隊分析了1500年至2000年間數百張高清數碼圖片，在這段時間裡，全球有50座大火山的噴發。他們還發現在1500年至1900年間，至少有181位藝術家描繪過日落共554幅作品，其中不乏魯本斯、倫勃朗、庚斯博羅和荷加斯的作品。
藝術不能當飯吃，在坦博拉大噴發的1815-1817年，雲南地區發生大了嘉慶大災荒。
據云南《鄧川縣誌》記載，嘉慶二十一年(1816年)「是歲大飢，路死枕籍。」
昆明詩人李於陽在《賣兒嘆》中寫道：「三百錢買一升粟，一升粟飽三日腹。窮民赤手錢何來，攜男提女街頭賣。明知賣兒難救飢，忍被鬼伯同時錄……」
影響不只是雲南，它對整個中國影響巨大，造成了經濟的大蕭條。
我國經濟史學家吳承明稱之為「道光蕭條」。
著名的經濟史學家李伯重對此作了深入的研究，清華大學和密執安大學於2005年聯合舉行的「中國的19世紀危機」學術討論會，研討當時的情況。
這裡僅以中國上海松江為例，就可以看出天災對中國農業社會的巨大影響。
1816年，江南地區糧食減產兩三成，以後年年減產，一畝好地「可值十餘千，遞降至一二千錢不等」。
農業產量降低，而成本居高不下，農民破產，土地荒蕪，富庶的江南一片蕭條。
道光癸未年(公元1823年)，發生了全國範圍的水災，史稱「癸未大水」。
《清史稿·食貨志•賦役》稱：「國初以來承平日久，海內殷富，為曠古所罕有……至道光癸未大水，元氣頓耗。」
一場水災竟然把整個大清的元氣全部耗盡。
當時民生凋敝、農事益艱，「耕牛有不能養者矣，農器有不能全者矣，膏壅有不能足者矣。」
田地裡全是雜草，旱澇不勻，害蟲為患，人們勉強餬口，年復一年，最後，只能賣妻鬻子。
破產的農民只有死路一條，屍體填滿填溝壑。即便有勤儉耕作的人，臉上都是菜色。
江南棉紡織業瀕臨破產了，手工業者「紡織無贏，只好坐食，竟無生路也」。
詩人龔自珍真實記錄當時社會情況：「大抵富戶變貧戶，貧戶變餓者，四民之首，奔走下賤，各省大局，岌岌乎皆不可以支日月，奚暇問年歲！」
他後來寫下了著名的《已亥雜詩》：
九州生氣恃風雷，萬馬齊喑究可哀。
我勸天公重抖擻，不拘一格降人才。
「萬馬齊喑究可哀」，就是當時社會的真實寫照。
英國的經濟學家安格斯·麥迪森運用實際購買力的計算方法，對過去中國和世界主要經濟體的GDP作了計算：在1700—1820年的一個多世紀中，中國經濟的年均增長速度甚至快於歐洲。可在1820年以後的一個半世紀中，中國經濟在世界經濟中的份額一直在下降，並成為世界六大經濟體中唯一出現人均GDP下降的地區。
由此而言，可以說1816年是以農業為主的中國經濟的拐點。
經濟上的危機導致引發了社會危機，正像中國社會史學會會長、南大歷史教授馮爾康指出的一樣：道光時代，民困導致民變，即經濟衰退引起了社會動蕩。
荒年實錄碑記述當年的荒年實情
農業社會危機的持續最終導致於太平天國的運動，戰爭給中國帶來的人口損失至少在1億以上，整個江南經濟遭到毀滅性的打擊。
加上英國等列強的侵入，外有強敵，內有天災人亂，中國一下跌入到了歷史的谷底。
中國兩千多年的農業文明走到了盡頭。
這場火山噴發加速了西方列強對中國的侵略，也加快了中國農業社會的瓦解。
當然，這對中國農業也產生深遠的變化。
僅以1816年之後山東膠東半島為例，在傳統作物中喜溫耐旱作物穀子的種植面積下降，耐寒溼的農作物成為主要農作物。膠東半島開始種植番薯，以後氣溫回升，玉米、花生等爆發式的增長。
從此，中國的北方人開始普遍吃紅薯、玉米和花生了。
這也改變了中國人的飲食結構和習慣。
從某種程度上講，一次火山噴發，改變了一切。
在中國的古代文獻和故紙堆裡，藏著很多關於火山的故事：紅色的天空、消失了的星空、月食時候消失的紅月亮、寒冷與饑饉、瘟疫與戰爭(Zhang et al., 2007)，這些故事等著科學家們和歷史學家們的再次認識和挖掘。
在大自然災難面前，人類社會竟如此脆弱。強火山活動是氣候研究中不確定性的重要來源，看著全球變暖了，說不定哪天超級火山爆發，global warming就成為往事了。
要證實這樣的事都不需要找地質資料，看看歷史資料就行，900-1100年的唐宋時期被稱作中世紀暖期，溫度可能和現在差不多，中華盛世的頂峰也發生在那個時代。
然而隨之而來的火山活動，造成了隨後的明清小冰期，那個時代的農民起義、王朝更替和氣候變動並非只是有一點兒聯繫，而是展示了我們人類在天災面前的渺小和無助。
火山之怒這隻巨大的蝴蝶翅膀，足以讓人類文明演化的路徑偏移，你說是嗎？
·END·
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韓戰鋼：北京師範大學管理學院系統科學學院教授，副院長，系統分析與集成實驗室主任。曾任計算機學會青年學術委員會(Yocsef)委員。曾主持和參加國家自然科學基金，863項目，國家科技部「十五」攻關項目，等多項國家級科研項目。在國際和國內雜誌發表多篇文章，並多次在國際會議上報告研究工作。主要專業領域為複雜性理論，信息的功能性應用，基於agent建模研究合作，信號網絡，遺傳算法，無人系統，集群智能。（飛天科學院特邀研究員）
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