科學家都是這麼看魔戒的，你行嗎？

如果薩茹曼砍倒了一平方公里范岡森林作為工業燃料，其碳足跡是多少？

矮人的寶石礦額外釋放了多少甲烷？

平均每隻成年樹人能儲存多少碳？

洛汗為何遍布適於馬匹定居的草原，魔都為何是乾旱的荒漠環境？

前些時候，英國布里斯託大學網站上刊出了一篇論文，署名「褐袍拉達加斯特」（很可能是歷史上第一位環境科學家）。他將地球的氣候模型運用到了中土大陸上，成功模擬出了其上的氣候分布。

托爾金筆下整個世界的地貌。《魔戒》和《霍比特人》的故事發生在其中紅框的部分。

根據模型判斷：

1. 霍比特人居住的夏爾的氣候類似於英國南部，氣溫涼爽、降雨充沛；霧山東部的雨影效應帶來了一段乾旱區，阻礙了幽暗密林的西擴；

中土降雨量模型。

2. 魔多大地（「荒涼廢土，到處是火焰、灰燼和塵埃」）的氣候類似於洛杉磯；

中土氣溫模型。

3. 精靈之所以從灰港出發，是因為那裡的盛行風正適合他們西去旅途；

中土盛行風向模型。

4. 如無人類、矮人和精靈活動影響，中土大陸應當廣布大片森林（但是由於中土樹木有四處漫遊的習慣，該預測可信度有限）。

這篇論文以通用語、精靈語和矮人語三種語言寫就，已經刊登在布里斯託大學官方網頁上，預計將擇日在《霍比特民俗期刊》（J. Hobbitlore）上發表。

好吧，《霍比特民俗期刊》並非真實存在的期刊，論文作者當然也不會是褐袍巫師本人，但這真的是一篇正經論文，作者丹·倫特（Dan Lunt）也是布里斯託大學的正牌氣候科學教授。他的主頁上中規中矩地寫著「特別關注冰蓋和氣候的相互作用」、「理解古氣候記錄的諸多側面，分析和解釋古代數據」、「地球工程——刻意大規模操縱環境——對氣候的影響」這樣的標準內容，然而業餘時間卻是個用氣候模型模擬中土大陸氣候的托爾金鐵粉（也許應該說秘銀粉）。如何當一個他這樣的科學魔戒粉？果殼網特邀他的學生、果殼網友@花生醬蘭巴斯 對他進行了專訪。

丹·倫特，氣候科學家（可能是巫師）。圖片來源：Ali Marzocchi

果殼網科學人：你是怎麼想到要做中土氣候模擬的？

丹·倫特：我的本職工作就是氣候模型。那段時間我的研究工作主要在於用氣候模型模擬幾百、幾千萬年前的地球氣候。比如大概5000萬年前的始新世，有一段氣候暖期。在如此久遠的過去，大陸都不在現在的位置上，因此模型中就要改變陸地和海洋的分布。這個過程就相當於創造一個非常不同的世界。

我一直以來都非常喜歡托爾金的作品，對這個世界很熟悉。有一天我看著《魔戒》里的地圖突然想到，用我的模型模擬這裡面的世界也是可行的，模擬中土的氣候不會與模擬古氣候有很大的區別。另外還有一方面原因是，在英國如果參與政府提供資金的研究項目，尤其是自然環境研究委員會（NERC）的項目，申請的時候需要說明你的研究的「影響」，例如如何讓公眾了解你的研究是在做什麼，或者你的這個研究有什麼應用。我覺得做一個中土的氣候模擬，可以讓公眾對氣候模型產生興趣並且有所了解。這就是這個氣候模擬的來由。

中土北方地圖注釋版，幾個在原著中較為重要的地點加上了中文標記。

果殼網科學人：只憑一張地圖，就能設計出架空世界的模型嗎？

丹·倫特：設置中土世界模型，或者設置任何一個星球的模型，核心都是氣候系統的基礎物理學、化學、生物學、流體力學。這些機制和裡面的公式都是完全一樣的。你可以模擬當代地球，幾千萬年前的地球，火星，金星，或者中土世界。模型的這個部分是不變的，你不需要改變裡面任何一個公式。

我們改變的是所謂「邊際條件」。在氣候模型中，這是指模型不能預測的部分。有些邊際條件從地圖就可以獲得，比如哪裡是陸地，哪裡是海洋，海水各處的深淺，以及山川高矮，這些信息都能從托爾金的作品和地圖裡直接得到。

google推出的有海拔設定的中土地圖。圖片來源：middle-earth.thehobbit.com

還有一些信息就需要我們做出假設了。所幸，在托爾金的設定里，中土世界就是我們的地球，只不過發生在遙遠的過去；因此許多數據都可以直接沿用。比如，設定日照強度時，我就讓中土世界和當代地球的日照一樣。而決定每天多長的地球自轉速度，也和當代一樣。其他的數據都沒有本質的差別。只有一個例外：在這個模擬中，二氧化碳濃度的取值很高，比現代的還高。因為魔戒的世界裡有索倫、薩茹曼還有龍之類的生物，在洛汗又砍了這麼多樹，因此較高的二氧化碳濃度是合理的。

果殼網科學人：你的論文用的署名是褐袍巫師拉達加斯特。他在原著里並不是一個主要角色，你是怎麼想到選擇他的呢？

丹·倫特：其實我一開始是想用比爾博巴金斯的。不過實在難以想像一個霍比特人會去跑氣候模型——霍比特人對科學問題不大來電。而巫師做這件事就不奇怪了。

白袍薩茹曼大概對環境問題不是特別關注吧，他對破壞的興趣恐怕更大一點，他想控制環境，而不是維護環境。而灰袍甘道夫忙著拯救世界，和人打交道，似乎也沒精力放在環境上。拉達加斯特是最合適的人選。的確，原著里拉達加斯特出場很少，《霍比特人》電影里為他大大增加了戲份，帽子里築巢的鳥，還有拉車的兔子……讓人覺得他願意照看這個世界。環境問題對他的動物的生存很關鍵，所以他肯定會希望環境更美好。

《霍比特人》電影中的褐袍拉達加斯特。圖片來源：電影劇照

果殼網科學人：是的。薩茹曼要是寫，可能寫的是工業革命。

丹·倫特：而甘道夫可能會寫世界政治吧。

果殼網科學人：這篇拉達加斯特寫的論文里提到了很多有趣的模型結果。他比較了模型中中土一些名勝點和我們現在地球上一些地方的氣候。比如說，洛杉磯、西德克薩斯以及澳大利亞某些區域的氣候和魔多最為相似。他們對於自己活在魔多有什麼感想？

丹·倫特：從網上的討論來看，他們通常覺得還挺準的。當然這裡的比較其實是很初級的，我們只是比較了魔多和我們這的地方的年平均氣溫和降雨，這兩點都最相似的就被定義成「最像魔多」。總之，還沒人對這個比較有什麼怨言。

電影《魔戒》中的魔多大地。生活在這裡真的沒有怨言嗎……圖片來源：電影劇照

果殼網科學人：有的人覺得在虛擬世界中耗費時間尋找真實感是沒有意義的。但你花了這麼多時間和精力在做這件事。為什麼呢？

丹·倫特：首先這個項目是我在閑暇時間做的，沒有人給我錢，也沒有佔用公共資源。但在發布這個模型討論之後，我收到了很多反饋，有些來自老師，甚至有大學教授用這個來教授學生氣候知識。世界上有很多人對托爾金的作品感興趣，尤其是當時正趕上第二部《霍比特人》上映，借著這個機會能讓很多人了解了氣候和氣候模型。

在模型的基礎上我們寫了一篇論文，有很多關於氣候科學、氣候模型、模擬現代氣候、未來氣候或者古氣候的內容，這樣的論文可是有人看的。我個人在做這個項目時當然很愉快，但這不是唯一的目的，重要的是引發那些本來對此不關心的人的關注。我知道有些人認為氣候模型只能適用於當代氣候，或者說只適用於地球。而這個中土氣候模擬就展示了，一個基於科學基礎的模型並不僅限於此；不是基於我們的地球，而是基於基礎的科學方程。我們想要說明的，就是氣候模型的普適性。

果殼網科學人：學術圈裡一定有其他托爾金迷吧。你知道有什麼別的基於中土世界的研究嗎？

丹·倫特：我知道是有一些。

比如有一篇比我們這個嚴肅得多的論文，從營養學角度討論了壞人為什麼老是打不過好人。

論文中作者分析了中土各種居民的食譜和生活習慣，發現壞人非常缺乏維生素D來源，而好人卻很充沛，因此猜測壞人是缺乏VD導致骨質疏鬆等相關癥狀，所以才打不過好人。

還有一項研究計算了阿拉貢的血氧含量。

論文計算表明，如果中土的氧氣含量是30%（地球歷史上的最高值），阿拉貢的血氧含量就能比正常現代人類高出54%。聖盔谷一役中阿拉貢等人徹夜奮戰不曾停歇，天亮時還能帶領衝鋒，大概就要拜高氧含量所賜吧。

另一項研究則考慮了龍的碳排放。

巨龍斯矛戈的體重估計在600噸左右，據此可以計算出它的新陳代謝速率；但除了日常的代謝之外，噴火也是碳的重要排放源，其中還有伴生的甲烷。將這些因素統一考慮之後，竟然是甲烷產生的溫室效應最為明顯。但即便如此，斯矛戈之死也沒有對中土碳循環和大氣平衡產生重大影響，因為洛汗的所有馬匹釋放出的甲烷就相當於幾十隻斯矛戈了。

當然還有從各種科學角度分析中土動物種群的研究。總之，有很多人都希望通過這樣的方式來傳遞科學知識。

果殼網科學人：除了托爾金，你還喜歡什麼其他的科幻奇幻系列？

丹·倫特：我以前確實讀了不少科幻奇幻。我很喜歡特里·普拉切特的《碟形世界》。他最近不幸去世了。從大氣科學的角度看模擬碟形世界一定很有意思：一個圓形的扁平世界，坐落在一隻巨龜之上，中央是極高的山脈。

碟形世界故意模仿古人的宇宙觀：一個真正的平面世界。圖片來源：gawker

還有《沙丘》，那是一個完全沙漠化的世界，水都存在於地表之下。我覺得這個氣候模型可能會與火星比較類似。

很多人在討論《權力的遊戲》，我自己沒有看過，但是我們研究小組的幾個博士後正在搗鼓這個的模型，看看那個世界是不是真的會「凜冬將至」，將它和地球上的「新仙女木事件」相比。

還有《星球大戰》系列裡的星球，比如《帝國反擊戰》里的冰雪星球Hoth，這與地球以前經歷的冷期也可能有相似之處。

果殼網科學人：像碟形世界這樣的扁平世界，是不是會影響氣候模型設定？很多循環都變了。

丹·倫特：那就幾乎要重寫模型。大部分模型設定都是基於球形世界的。說起來，托爾金的世界也有過扁平設定。

托爾金的世界名為「阿爾達」，魔戒故事所在的中土只是其中的一部分。最初的阿爾達是一個扁平的圓盤星球，只有一塊對稱的大陸，後來歷經多次戰亂，大陸分裂，星球的形狀也從圓盤變成了真正的球體。

果殼網科學人：阿爾達是一個地質活動非常劇烈的星球，各種陸地崩塌沉沒，比如努美諾爾和貝烈瑞安德……

「努美諾爾沉沒是中土近代史的大事件。努美諾爾大陸位處中土西方，是梵拉諸神賜給人類的禮物，但梵拉禁止人類從此繼續西行踏足諸神的領土——「不死之地」瓦林諾。然而第二紀晚期，在索隆的誘惑下，努美諾爾人試圖入侵瓦林諾，結果導致主神干預，瓦林諾被移出世界，阿爾達重塑為球形，努美諾爾崩毀沉沒。倖存者向東逃亡到中土大陸，建立了剛鐸和亞諾兩個人類王國，並和精靈結成聯盟向索隆復仇，砍下了它戴有魔戒的那根手指

——這就是《魔戒》電影三部曲序幕的場景。」

丹·倫特：這篇論文里我使用的托爾金全球地圖是第二紀的，那時努美諾爾還存在。可能也應該用第三紀的地圖做一次氣候模擬，來比較陸地的升起和沉沒對氣候有什麼影響。我們在做地球古氣候模擬的時候也會讓大陸發生各種變化，就像努美諾爾和貝烈瑞安德一樣。

《魔戒》中，剛鐸首都米納斯蒂里斯的宮廷前有一棵枯萎的樹，全身白色。它就是來自努美諾爾的白樹後代。圖片來源：電影截圖

果殼網科學人：所以現實中也有這樣的變化？這樣的陸地變化對氣候影響大嗎？

丹·倫特：在我們「現實」地球的歷史上，也有過這樣的事件。比如3500萬年前，澳洲大陸開始遠離南極洲，南美洲也開始遠離南極洲，這影響了南極洲周圍的循環，導致了一次變冷事件。現在的一個研究領域，就是找出其中的機制。

陸地分布變化對氣候有很大影響，因為洋流改變了，洋流所載的熱能在全球循環的方式也就變了，大氣循環也會改變。同樣在中土世界也會發生類似的事。努美諾爾的沉沒當然會引發連鎖反應，具體情況很難預測，可以用模型做一些實驗。

過去1.3億年間地球板塊的變化。圖片來源：geodynamics.usc.edu

果殼網科學人：不過努美諾爾災變幾乎是瞬間的，而地球上的變化通常很慢。

丹·倫特：確實通常來說很慢。誠然，我們平時會說地球歷史上有很多「突發的」氣候事件，但往往也都是幾萬年尺度，這在古氣候概念中是突發的，對當時的居民而言恐怕還是感覺不出來。

但努美諾爾災變對於氣候的影響會是立竿見影的，而我們現在正在經歷一次同樣快速的氣候變化，我們所知的最迅猛的一次——因為溫室氣體排放。這種速度在地質記錄中前所未見。

工業革命到現在不過兩百年，而今天我們大氣中的二氧化碳，已經是要回溯300萬年才能找到同樣的高度了。而如果按照現在的預測，再過一百年，那時的二氧化碳含量就要回溯1500萬年才能找到一樣的濃度。以時間概念來看，人類對於氣候的影響之大，在地質記錄中聞所未聞。

果殼網科學人：第三紀末因為索倫和薩茹曼開啟了工業革命，砍伐森林，這對於第四紀的中土氣候一定會產生影響，就像我們面臨的場景一樣，不過規模小一些。你對第四紀的人有什麼建議嗎？

丹·倫特：需要了解的一點是，一旦二氧化碳被排放到大氣中，就會幾千年幾萬年持續產生影響。這也發生在我們現今地球上，排出的大部分二氧化碳會殘留在大氣中很長時間。

因此，第四紀的人有兩個選擇。第一個是適應。隨著二氧化碳含量增高，高氣溫將會融化兩極冰蓋、冰川，海平面開始升高，人們應該有所準備，尤其是住在海岸帶的，比如灰港、安都因河口，需要建防洪設施。這就是一種選擇——適應。適應更溫暖的氣候，適應氣候變化。可能會出現氣候難民，比如洛汗的草場可能會沙漠化，那樣他們就得遷移。

另一種選擇是所謂地球工程，直接人為操縱改變環境。比如有一種觀點是，既然排放了二氧化碳，就應該想辦法將其再吸收回來。現實中我們有一些方案，但這種技術可能超出中土人民科技水平了。所以他們還是想辦法適應吧。

果殼網科學人：如果我們也想參與這樣的有趣的氣候模型，有什麼可以做的嗎？

丹·倫特：我們有一個氣候MSc碩士項目，涉及了氣候研究的各個方面，但著重於氣候模型，研究過去和未來的氣候變化。現在中土的氣候模型也成為了課程的一部分。我想也許將來維斯特洛或者其他虛擬星球的氣候模擬都可以作為課程作業的一部分。（編輯：Ent）

擴展閱讀：

狼、豬、馬、羊、鹿……誰是《霍比特人》頭號坐騎？

舌尖上的中土世界：如何製作蘭巴斯和蜂蜜蛋糕

本文來自果殼網，謝絕轉載。

如有需要請聯繫media@guokr.com

推薦閱讀：