遗憾的是,创造沙漠远比创造森林容易得多。
James Ephraim Lovelock是英国独立科学家、环保主义者和未来学家。他最著名的是提出盖亚假说,该假说认为地球作为一个自我调节的系统而存在。
Lovelock拥有医学博士学位,他的职业生涯始于对啮齿动物进行低温保存实验,包括成功解冻冷冻标本。他的方法对低温冷冻学理论产生了影响,该理论涉及人类的低温保存。他发明了电子捕获检测器,并使用该检测器首次检测到大气中大规模存在的氯氟烃。在为美国宇航局设计科学仪器时,他发展了盖亚假说。
在2000年代,他提出了一种气候工程方法来恢复消耗二氧化碳的藻类。他一直是核能环保主义者的坦率支持者,声称化石燃料利益集团一直反对核能,并指出二氧化碳的影响对环境的危害更大,警告温室效应导致的全球变暖。自20世纪70年代末以来,他撰写了多部基于盖亚假说的环境科学著作。
早年生活和教育
James Lovelock出生在Letchworth Garden City,父亲是Tom Arthur Lovelock(1873–1957),母亲是他的继母Nellie Annie Elizabeth,娘家姓March(1887–1980)。他的母亲Nell获得了文法学校奖学金,但无法申请,13岁时开始在泡菜工厂工作。他的父亲Tom曾因年轻时偷猎而被判处六个月的苦役,直到上技术学院才识字,后来经营了一家书店。家人搬到伦敦,根据Lovelock自己的说法,他对权威的厌恶使他在Strand School是一个不快乐的学生。
Lovelock最初无法负担上大学的费用,他认为这有助于防止他变得过度专业化,并促进了盖亚理论的发展。
职业生涯
离开学校后,Lovelock在一家摄影公司工作,晚间在Birkbeck学院学习,后来被接受进入Manchester大学学习化学,师从诺贝尔奖获得者Alexander Todd教授。Lovelock曾在一个贵格会农场工作,后来在他教授的推荐下获得了一个医学研究委员会职位,从事保护士兵免受烧伤的研究。Lovelock拒绝使用被剃毛和麻醉的兔子作为烧伤受害者进行实验,而是将自己的皮肤暴露在热辐射下,他形容这种经历是"极其痛苦的"。他的学生身份使他能在第二次世界大战期间暂时延缓兵役,但他注册为良心拒征者。后来,在目睹纳粹暴行后,他放弃了良心拒征的立场,并试图参军,但被告知他的医学研究价值太大,不批准入伍。
1948年,Lovelock在伦敦卫生和热带医学学院获得医学博士学位。接下来的二十年,他在伦敦的国家医学研究所工作。在美国,他在Yale、Baylor医学院和Harvard大学进行过研究。
在20世纪50年代中期,Lovelock进行了啮齿动物的低温保存实验,确定仓鼠可以在大脑中60%的水结晶成冰的情况下冷冻,而没有记录任何不良影响。其他器官被证明容易受到损伤。这些结果对低温冷冻学理论产生了影响。
作为终身发明家,Lovelock创造和开发了许多科学仪器,其中一些是为美国宇航局的行星探测计划设计的。正是在担任美国宇航局顾问期间,Lovelock发展了盖亚假说,这是他最广为人知的成就。

1961年初,Lovelock受美国宇航局聘请,开发用于分析地外大气和行星表面的敏感仪器。Viking计划在20世纪70年代后期访问火星,部分目的是确定火星是否支持生命,许多最终部署的传感器和实验旨在解决这个问题。在这项计划的前驱工作中,Lovelock对火星大气的成分产生了兴趣,他推断火星上的许多生命形式必须利用它,因此会改变它。然而,发现火星大气处于接近其化学平衡的稳定状态,氧气、甲烷或氢气很少,但二氧化碳含量极高。对Lovelock来说,火星大气与地球生物圈化学动态混合物之间的鲜明对比强烈表明火星上没有生命。然而,当Viking探测器最终被发射到火星时,它们仍然没有找到火星上现存的生命。进一步的火星生命搜索实验已由其他太空探测器进行,例如美国宇航局的好奇号漫游车于2012年着陆。
Lovelock发明了电子捕获检测器,它最终帮助了关于氯氟烃的持久性及其在平流层臭氧消耗中的作用的发现。在研究了地球硫循环的运作后,Lovelock及其同事Robert Jay Charlson、Meinrat Andreae和Stephen G. Warren开发了CLAW假说,作为地球气候生物控制的可能例子。
Lovelock于1974年被选为皇家学会院士。他从1986年至1990年担任海洋生物协会(MBA)主席,自1994年以来一直是Oxford Green Templeton学院(原为Green College, Oxford)的荣誉访问研究员。
作为独立科学家、发明家和作者,Lovelock在位于英国西南部Devon/Cornwall边界的一个树木繁茂的山谷中,在一个他称为"实验站"的谷仓改造的实验室里工作。
1988年,他在Channel 4电视节目After Dark中进行了一次长篇出演,与Heathcote Williams和Petra Kelly等人共同参与。
2012年5月8日,他出现在Radio Four系列节目The Life Scientific中,与Jim al-Khalili讨论盖亚假说。在节目中,他提到他的想法是如何被Jonathan Porritt等各种人接收的。他还提到他曾声称自己发明了微波炉。他后来在与《Manchester Magazine》的采访中解释了这一主张。Lovelock表示,他确实在研究对活细胞和组织造成损伤的原因期间创造了一种仪器,根据他的说法,该仪器"几乎拥有普通微波炉中的所有东西"。他发明这种仪器的目的是以一种对动物造成较少痛苦的方式加热冷冻的仓鼠,而不是传统的方法,传统方法涉及在动物胸部放置红热的勺子来加热它们。他认为当时没有人走那么远并制造了实际微波炉的具体化。然而,他不声称自己是第一个有使用微波来烹饪这一想法的人。
氯氟烃
在开发电子捕获检测器后,在20世纪60年代后期,Lovelock首次检测到大气中氯氟烃的广泛存在。他在爱尔兰上空发现了氯氟烃-11浓度为60万亿分之一,在1972年部分自筹资金的研究远征中,他乘坐研究船RRS Shackleton号测量了从北半球到南极的氯氟烃-11浓度。他在收集的50个空气样本中都发现了这种气体,但没有意识到氯氟烃在平流层的分解会释放出对臭氧层构成威胁的氯气,他得出结论认为氯氟烃水平构成"没有想象中的危害"。他后来表示他的意思是"没有想象中的毒性危害"。

然而,该实验确实提供了关于大气中氯氟烃无处不在的第一手有用数据。氯氟烃光解对臭氧层造成的损伤后来由Sherwood Rowland和Mario Molina发现。在听了关于Lovelock成果的讲座后,他们开展了研究,结果发表了第一篇论文,建议了平流层氯氟烃与臭氧消耗之间的联系,发表于1974年,Sherwood和Molina后来与Paul Crutzen共同获得了1995年的诺贝尔化学奖。
盖亚假说
借鉴Alfred C. Redfield和G. Evelyn Hutchinson的研究,Lovelock在20世纪60年代首次提出了盖亚假说,源于他为美国宇航局进行的关于检测火星生命的工作。该假说认为地球的生物和非生物部分形成一个复杂的相互作用系统,可以被视为一个单一的生命体。该假说以古希腊女神Gaia的名字命名,这是在小说家William Golding的建议下进行的,该假说认为生物圈对地球环境具有调节作用,可以维持生命。
虽然该假说很快被环保主义界的许多人接受,但在整个科学界并未被广泛接受。其最著名的批评者包括进化生物学家Richard Dawkins、Ford Doolittle和Stephen Jay Gould,这三人在其他科学问题上的观点常常相差甚远。这些批评者和其他人质疑自然选择如何在个体生物上发生作用可以导致行星规模恒稳性的进化。

为了回应这一点,Lovelock与Andrew Watson一起在1983年发表了计算机模型Daisyworld,该模型假设了一颗绕恒星运行的假设行星,其辐射能缓慢增加或减少。在非生物情况下,这颗行星的温度只是简单地跟踪从恒星接收的能量。然而,在生物情况下,具有不同反照率值的"雏菊"物种之间的生态竞争产生了对全球温度的恒稳效应。当从恒星接收的能量较低时,黑色雏菊会增加,因为它们吸收更多的热量,但当能量输入较高时,白色雏菊会占主导地位,因为它们反射过多的热量。由于白色和黑色雏菊对行星整体反照率和温度有相反的影响,它们相对种群的变化稳定了行星的气候,并使温度保持在最适范围内,尽管来自恒星的能量波动。Lovelock辩称,Daisyworld虽然是一个寓言,但说明了作用于个体生物的常规自然选择如何仍然可以产生行星规模的恒稳性。
在Lovelock的2006年著作《盖亚的复仇》中,他辩称人类对盖亚缺乏尊重,通过对雨林的破坏和行星生物多样性的减少,正在考验盖亚最小化大气中温室气体增加影响的能力。这消除了行星的负反馈,增加了与失控全球变暖相关的恒稳正反馈的可能性。类似地,海洋变暖正在将热带海洋的海洋温度层扩展到北冰洋和南冰洋水域,阻止海洋营养物质进入表层水域,并消除了海洋食物链所依赖的浮游植物的藻类绽放。由于浮游植物和森林是盖亚抽取温室气体(特别是二氧化碳)并将其从大气中移除的主要方式,根据Lovelock,消除这种环境缓冲将导致地球的大部分在本世纪中期对人类和其他生命形式变得无法居住,热带沙漠大幅扩展。2012年,Lovelock与这些结论保持距离,表示他在描述这本书中本世纪气候变化的后果时"走得太远了"。
在他2009年的著作《消失的盖亚之脸》中,他拒绝了与海平面上升和北极冰融化速度快于模型预测的发现相矛盾的科学模型。他建议我们可能已经超过了陆地气候适应力的临界点,进入了永久高温状态。在这些条件下,Lovelock预计人类文明将很难生存。他预计变化将类似于古新世-始新世热最大值,当时大气中CO2浓度为450 ppm,北冰洋温度为23 °C。
核能
Lovelock开始担心温室效应带来的全球变暖威胁。2004年,当他与许多环保主义者的立场相悖,宣称"只有核能才能阻止全球变暖"时,他引起了媒体轰动。在他看来,核能是唯一现实的替代化石燃料的方案



