為什麼是碳？碳文明和碳?xì)?/h1>

出版時(shí)間：2010-3-9  出版社：2010.3.9  作者：羅斯頓（Eric Roston）  頁數(shù)：320  譯者：吳妍儀  
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前言

　　推薦序碳的故事中央研究院地球科學(xué)研究所研究員 汪中和　　”碳”是生命的基礎(chǔ)元素之一。它與水一樣，是造物主雕塑大地的主要組成元素，也是生命中不可或缺的原料；”碳”是地球這個(gè)大家庭中忠實(shí)的一份子，總是默默地盡著自己的本份，提供大家的需要，在平凡中顯露它的不凡。　　老子曾這樣描述水：”上善若水。水善利萬物而不爭，處眾人之所惡，故幾於道。居善地，心善淵，與善仁，言善信，政善治，事善能，動(dòng)善時(shí)。夫唯不爭，故無尤?！苯栌眠@些話，用來讚美”碳”的功能，也是一樣貼切。　　我研究生涯從研究生的日子開始，就與”碳”結(jié)了不解緣。在玻璃管滿布的實(shí)驗(yàn)室裡，我們利用各種地質(zhì)材料裡的”碳、氫、氧”的同位素組成變化（像分辨孿生兄弟間的微小差異），盡情探索地球的奧祕(mì)，驚詫大自然的奇妙?！　‘?dāng)讀到羅斯頓的這本書時(shí)，就好像在回顧一個(gè)家人過往生活的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，是那麼熟悉，又十分親切。羅斯頓的確是一個(gè)寫故事的高手，不，應(yīng)該說是寫傳記的好手。他把”碳”的出生、成長，它的特徵，它的優(yōu)異，利用時(shí)空穿梭機(jī)，一一向我們娓娓道來，既生動(dòng)又活潑。　　讀這本書，好像觀看張大千所畫的長江萬里圖，氣勢磅”，變化萬千。地球從洪荒混沌中，歷經(jīng)千辛萬苦孕育出生命，從前寒武紀(jì)的簡單、原始，再一路經(jīng)由古生代、中生代、新生代的層層演進(jìn)，終於造成今日豐富多彩的生命繁華。人類只不過是這個(gè)漫長歷程中最後踏進(jìn)來的一份子，卻得天獨(dú)厚的享受著已經(jīng)準(zhǔn)備好的一切豐盛，我們是多麼的幸運(yùn)！　　很不幸的是，由於工業(yè)革命的發(fā)展，人類的貪婪自私，我們正以前所未有的奢侈，揮霍著大地億萬年來為我們儲(chǔ)蓄的資源，”碳”就是其中最關(guān)鍵的一項(xiàng)。遠(yuǎn)古以來，安靜深埋在地層裡、儲(chǔ)藏在森林中的含碳資源，正快速的被我們毫不留情的開發(fā)燃燒，釋放到大氣層中，將原本調(diào)配得非常精準(zhǔn)的大氣組成，一下子全然改觀?！　∵^去二百萬年來，地球表面海陸的分布，經(jīng)過恐龍時(shí)代以來的劇烈變遷，終於塵埃落定。氣候的冷暖交替，主要由地球與太陽之間的相對(duì)位置來制約，因著地球繞著太陽公轉(zhuǎn)軌道的變動(dòng)，以及地軸的傾斜與擺動(dòng)，氣候變化以十萬年的周期在寒冷的冰期和溫暖的間冰期之間循環(huán)擺盪。　　隨著氣候在冷暖之間上下波動(dòng)，地球大氣層裡的溫室氣體含量也高低起伏，二氧化碳就是其中主要的角色。如今我們知道，氣候溫暖時(shí)（間冰期），大氣層中的二氧化碳含量大約是二八○ppm；氣候寒冷時(shí)(冰期)，大氣層中的二氧化碳含量大約只有一八○ppm?！　≡瓉淼厍蛴幸粋€(gè)神祕(mì)的自我調(diào)節(jié)機(jī)制，藉著大氣層裡的溫室氣體含量的多寡，搭配天文軌道的遠(yuǎn)近變動(dòng)，讓地球表面有個(gè)不會(huì)太冷，也不會(huì)太熱的生態(tài)環(huán)境。冷熱的交替，就像季節(jié)的變換、日夜的更迭一樣，是大地及萬物休養(yǎng)生息的必要過程。　　然而，自從工業(yè)革命以來，短短的二百多年裡，我們?cè)诖髿鈱又性黾恿顺^一○○ppm的二氧化碳；以前，要達(dá)到這樣的增加量需要一萬年以上的時(shí)間。如今，我們像在進(jìn)行一個(gè)可怕的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，將自然界的增加率升高了百倍以上，看看地球能忍受的限度是多少。　　地球?yàn)榱艘驊?yīng)這麼快速的改變，也手忙腳亂地想盡辦法調(diào)節(jié)因溫室氣體大量累積所造成的熱能失衡；因此，大氣的流動(dòng)、海洋的運(yùn)行、地殼的作用也以前所未有的幅度在相互運(yùn)作調(diào)節(jié)。好像一個(gè)家庭的母親，正努力收拾一群任性孩子頑皮搗蛋所闖的禍?！　∪缃瘢覀?cè)谑澜绺魈幩吹降臉O端氣候變化，此起彼落的自然災(zāi)害，都是自己恣意妄為所造成的惡果。原本地球應(yīng)該開始邁向下一個(gè)冰期的循環(huán)周期，因?yàn)槲覀兊腻e(cuò)誤，卻反向朝著更高溫的方向加速前進(jìn)。地球花了八千萬年的時(shí)間且好不容易降下來的溫度，照目前的趨勢看來，我們很有可能在二、三百年的時(shí)間裡，就回復(fù)到恐龍時(shí)代高溫潮濕的場景?！　』仡欉^去，認(rèn)清現(xiàn)在，才能掌握住正確的未來。這本書真是一本好書，可以幫助我們認(rèn)清人類所面臨深沉危機(jī)的起源與本質(zhì)。我們真的需要改變了，改變要從我們自己開始。願(yuàn)讀者都能藉這本書的啟發(fā)，了解我們當(dāng)前的險(xiǎn)惡情勢，從深切反省中，帶出正確有效的行動(dòng)，認(rèn)真關(guān)懷我們的大地環(huán)境，積極拯救我們自己的未來。祝福大家！汪中和　　現(xiàn)為中央研究院地球科學(xué)研究所研究員。美國夏威夷州立大學(xué)地質(zhì)及地球物理系博士，專長領(lǐng)域?yàn)槿蚺芭_(tái)灣環(huán)境變化、同位素水文學(xué)及臺(tái)灣水文變化、同位素地球化學(xué)。曾任教於國立臺(tái)灣大學(xué)、國立政治大學(xué)及國立中央大學(xué)，也是美國地球物理聯(lián)盟、美國地球化學(xué)學(xué)會(huì)、中國地質(zhì)學(xué)會(huì)、中國貝類學(xué)會(huì)會(huì)員。

內(nèi)容概要

'諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主霍夫曼說：碳的故事是一趟刺激的旅程，羅斯頓則是一個(gè)超級(jí)說書人。地球愈來愈熱、海平面不斷上升、氣候異常……為了因應(yīng)全球暖化危機(jī)，大家都在呼籲節(jié)能減碳，「京都協(xié)議書」明確要求各國控制碳的排放量。為什麼是碳而不是其他元素呢？全球暖化到底和碳有什麼關(guān)係呢？碳足跡、碳旅程、碳稅……為什麼談到環(huán)境、生態(tài)，講的都是碳？原因可能讓人很難想像，因?yàn)檎麄€(gè)地球文明就是一個(gè)以「碳」為基礎(chǔ)的碳基文明。最早出現(xiàn)在地球的微生物，就是因?yàn)樘级婊?、複製自身。而二氧化碳在地球形成之初就像溫室般，保存了太陽照

作者簡介

　　羅斯頓　　羅斯頓曾在「時(shí)代」雜誌當(dāng)了六年的科技、科學(xué)政策和能源議題報(bào)導(dǎo)撰稿人。曾參與「時(shí)代」九一一特別增刊撰稿，並以這期增刊贏得了二○○二年美國國家雜誌獎(jiǎng)。本書是他第一次綜合性將影響全球氣候最根本因素──碳──的歷史做全面性闡述。用深入淺出的方式寫作，有如在聽著一部宇宙、地球、碳和人類文明史的史詩。在人類生存受到全球暖化威脅的情況下，本書在國外各大媒體都獲得如雷的掌聲。 吳妍儀　　臺(tái)灣大學(xué)哲學(xué)系、中正大學(xué)哲學(xué)研究所畢業(yè)。曾任出版社編輯。譯有《地球大百科》（合譯）、《星際大戰(zhàn)佛部曲》和《我們?yōu)槭颤N要浪費(fèi)時(shí)間睡覺》等書。

書籍目錄

推薦序　碳的故事　　汪中和前言　碳是生命中無所不在的建築設(shè)計(jì)師第一部　自然界第一章　大霹靂之後的碳第二章　碳和生命起源第三章　分子化石與溫室大崩潰第四章　獵食者、防禦與海洋的碳循環(huán)第五章　二氧化碳與生命之樹第六章　體內(nèi)的一把火第二部　非自然界第七章　碳與汽車第八章　碳科學(xué)中的藝術(shù)第九章　比子彈還快的碳防彈衣第十章　人類與碳循環(huán)的百倍加速第十一章　生物燃料的潛力第十二章　沒有碳的文明？

章節(jié)摘錄

　　第二章　碳和生命起源　　大家只因?yàn)椴涣私獍d癇，就認(rèn)為這種毛病是神聖的。但如果他們把所有自己不懂的事情都視為神聖之物，唉，那神聖之物可就沒完沒了了?！　々ぉは２死住　娜祟悋鸂t說故事以來，生命的起源就一直是神話跟宗教的主題。但直到近五十年來，科學(xué)家才有辦法執(zhí)行精確的實(shí)驗(yàn)，測試早年地球可能有的那些條件，會(huì)以何種方式拼合生物化學(xué)的優(yōu)雅拼圖。生命起源研究者「追隨碳的腳步」，從地球形成期間碳的登陸開始、追到束縛基因密碼的原子，測試地球化學(xué)可能讓生物化學(xué)萌芽的潛在路徑?！　∷猩际且环N經(jīng)過統(tǒng)合的化學(xué)現(xiàn)象。然而生命如何變得有別於地球化學(xué)現(xiàn)象，幾乎可說是次要的問題。首先，光是要描述生命是什麼，就已經(jīng)帶給科學(xué)家夠多麻煩了。人類就跟其他生命體一樣的弔詭矛盾。每個(gè)活生生在呼吸的人都有數(shù)不盡的數(shù)兆個(gè)細(xì)胞，每個(gè)細(xì)胞都有數(shù)不清的上兆個(gè)分子構(gòu)成繁複細(xì)膩的舞步；而每個(gè)分子都有一個(gè)徹底無生命的化學(xué)結(jié)構(gòu)，而且光靠自己就什麼都做不了，只能被沖走或者在陽光下衰頹。我們視為「生命」的特徵，是從這些分子的複雜物理交互作用中浮現(xiàn)的；這些作用的驅(qū)動(dòng)力，則是來自分子從周遭環(huán)境中持續(xù)取得並釋放的能量及營養(yǎng)。　　關(guān)於生命的極簡版敘述，通常包括同樣的一小撮特徵。生命是由包裹在生物體膜中的化學(xué)物質(zhì)，以及永續(xù)運(yùn)作的化學(xué)變化所構(gòu)成的系統(tǒng)。這些以碳為基礎(chǔ)的化學(xué)物質(zhì)，跟水之間有種愛恨交加的關(guān)係。生命會(huì)利用地球上的能量來源，幾乎是哪裡有就拿來用。而生命的多樣性之所以浮現(xiàn)，是因?yàn)榛蚓幋a中的隨機(jī)突變，經(jīng)歷了達(dá)爾文式的自然選擇?！　∩鹪囱芯啃枰獧M跨多種專門學(xué)科的專業(yè)知識(shí)，從鑽研地球形成過程的地球物理學(xué)家，到範(fàn)圍龐大又日益膨脹的基因研究領(lǐng)域中正時(shí)興的分子生物學(xué)家，都包括在內(nèi)。起源研究是一門全球共同合作的活動(dòng)，被放在「天體生物學(xué)」這個(gè)比較寬廣的名稱之下，是對(duì)宇宙間種種生物的「起源、演化、生物分布及未來」所做的研究。這一章將會(huì)通盤審視，來自各種不同學(xué)科的科學(xué)家如何收集證據(jù)（而且在缺乏證據(jù)時(shí)還經(jīng)常彼此辯論），證明有生命的物體如何從初始的化學(xué)物質(zhì)發(fā)展出來?！　≡S多實(shí)驗(yàn)科學(xué)家和理論家都企圖了解，生命的各種成分如何聚集起來成為最早的細(xì)胞。他們的工作有時(shí)候會(huì)區(qū)分成「由下而上」與「由上而下」兩種研究路線。前者考慮的是地球早期可能有的環(huán)境條件，從大氣到深海火山口都包括在內(nèi)，並且嘗試辨識(shí)出沒有生命的物質(zhì)可能怎麼樣發(fā)展成活細(xì)胞。這種「由下而上」的途徑碰到了限制。至今沒有一個(gè)朝生物化學(xué)方向研究地球化學(xué)活動(dòng)的實(shí)驗(yàn)室，能夠在合理的條件下，合成任何一種跟基因密碼基礎(chǔ)成分一樣複雜的東西；這種基礎(chǔ)成分稱為核甘酸。每個(gè)核甘酸都是由三個(gè)部分組成的?！负|基」實(shí)際上是碳與氮構(gòu)成的環(huán)。碳環(huán)在自然界無所不在，碳原子被認(rèn)定包含在其中；這些碳環(huán)也因?yàn)楹械鴦e具特色，因此強(qiáng)調(diào)「含氮」。這些有側(cè)基作為裝飾的鹼基跟五碳糖連結(jié)在一起，再加上一個(gè)磷氧化合分子，就可形成完整的核甘酸?？茖W(xué)家碰上一個(gè)「黑盒子」，在知識(shí)範(fàn)圍中有一塊他們無法描述的空白，雖然他們或多或少了解其中填入了什麼東西、又有什麼從中發(fā)展出來?！　A向於採取「由上而下」路線的科學(xué)家，把對(duì)於生命通用的基因?qū)W及代謝作用研究，比擬成解讀羊皮紙上的原始文獻(xiàn)；羊皮紙是一種古代的卷軸，會(huì)反覆塗寫數(shù)次。採取這種路線的人也從另一個(gè)方向碰到了黑盒子。史瓦茲曾說：「在你對(duì)問題是否能解答產(chǎn)生疑惑的時(shí)候，你就是碰到關(guān)鍵時(shí)刻了?！箯娜魏我环N實(shí)質(zhì)意義上來說，這類問題並不需要馬上就有解。這些問題只要「有趣」就好；「有趣」一詞在現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)英語中，因?yàn)檫^度濫用而漸失意義，但科學(xué)論文中卻還經(jīng)常認(rèn)真地使用這個(gè)字，意思就是值得花費(fèi)力氣、時(shí)間與金錢。因此，黑盒子每年都在縮小。　　這種由上而下的研究路線提供了一個(gè)簡單的架構(gòu)，可用來思考世界從不毛狀態(tài)到有第一批細(xì)胞居住之間的模糊狀態(tài)。演化生物學(xué)理論家薩斯馬利運(yùn)用先前的研究成果，提出生命的三前提：一個(gè)關(guān)於設(shè)計(jì)資訊的基因密碼，或可說是「模版」；一個(gè)代謝系統(tǒng)，可以把消化的能量跟營養(yǎng)轉(zhuǎn)化成必要的生物分子；還有一層細(xì)胞膜，或可稱為「邊界」，用以集中細(xì)胞內(nèi)部的化學(xué)作用，並控制從外在環(huán)境中跨入的物質(zhì)。薩斯馬利論證生命必須具備全部三種性質(zhì)，但達(dá)爾文式的演化（不完全複製與自然選擇），可能只靠兩種性質(zhì)就能運(yùn)作?！　∩矬w之中，從最小的奈米細(xì)菌到藍(lán)鯨，全都吸收碳來為這三個(gè)連鎖系統(tǒng)提供燃料與建材。生物體的代謝系統(tǒng)把富含碳的「食物」，烹調(diào)成維持生命所需的分子。碳跟氦、氧、氮及磷結(jié)合形成DNA，就質(zhì)量上來說大部分是碳。碳也束縛著把生物體內(nèi)化學(xué)物質(zhì)與外在世界區(qū)隔開來的細(xì)胞膜或皮膚。

媒體關(guān)注與評(píng)論

　　「以輕快的活力與熱情，羅斯頓探究碳讓人敬畏的豐富角色，從宇宙之大到分子之小，從氣候到癌癥。」　?。Z貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主／赫許巴哈　　「讀這本書可以輕易理解我們今日面對(duì)氣候變化的可怕風(fēng)險(xiǎn)，而且本書趣味十足。我打算再讀一遍?！埂　。敶髮W(xué)森林學(xué)與環(huán)境研究學(xué)院院長／史佩斯

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評(píng)論、評(píng)分、閱讀與下載

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