蘇瓊山

說起歷史上著名的天文學家或者氣候學家，很少有人會想到詹姆斯·克羅爾。這位19世紀的英國科學家揭示了地球為何出現(xiàn)周期性冰期的奧秘，是天文氣候學最早的奠基者。而且，在英國的維多利亞時代，克羅爾曾受到查爾斯·達爾文、威廉·湯姆遜（即開爾文勛爵）等科學巨匠的極力推崇，但他最終在貧困中死去，他的名字也很快變得鮮為人知。這樣一位有著杰出學術成就的科學家，為何會被世人遺忘呢？

熱愛科學的門衛(wèi)

1821年，克羅爾生于蘇格蘭的佩思郡，他的父親是位農場的石匠。克羅爾從小在鄉(xiāng)間長大，常常需要幫父母干活，只能斷斷續(xù)續(xù)地去學校聽課。然而，即使是這樣非正式的學校教育也沒能持續(xù)多久，11歲時，克羅爾早早地退學，專心在農場里干活。恰在1832年，英國誕生了世界上最早的廉價期刊——《一便士雜志》，這本雜志內容豐富，淺顯易懂，深受英國大眾歡迎。無書可讀的克羅爾只能常常閱讀《一便士雜志》，他很喜歡其中的哲學版和科學版，從中了解了許多有趣的自然現(xiàn)象，知識面大開。

14歲時，克羅爾已經對科學有了初步的認識，他意識到，自然現(xiàn)象背后存在著嚴格的法則，這些法則讓他感到驚奇。為了探尋這些法則，克羅爾開始自學力、熱、光、磁等物理學科，一學就是幾十年。雖然克羅爾對科學充滿著憧憬，但他畢竟沒有文憑，也沒有錢，只能找些別的工作自謀生路。

在成為一名科學家之前，克羅爾幾乎什么都干過。16歲時，年輕的克羅爾走出家門，成為一個居無定所的零工工匠，每天輾轉于蘇格蘭各地的農場倉庫。25歲的時候，克羅爾肘部患上了難以治愈的炎癥，無法繼續(xù)從事體力勞動，于是轉行販賣茶葉、推銷保險、經營旅館，但每一次都只賠不賺，最終破產。不知不覺，克羅爾已經30多歲了，他又找到一份新工作，在格拉斯哥市的斯特拉斯克萊德大學當起了門衛(wèi)。這份工作雖然不足以改善經濟狀況，卻能讓克羅爾有機會進入大學的圖書館。在那里，克羅爾繼續(xù)自學物理、數(shù)學、天文學、流體靜力學以及其他一些新興學科，并結識了大名鼎鼎的科學家——威廉·湯姆遜。

用天文學解釋冰期

威廉·湯姆遜當時任教于格拉斯哥大學，是物理學界的權威。湯姆遜在鼓勵克羅爾學習科學知識的同時，也建議后者要勇于獨立地進行科學研究。沒多久，克羅爾在圖書館中碰巧看到了約瑟夫·阿德馬爾的天文學著作，對地球冰期產生了研究興趣。

19世紀時，歐洲的地質學家已經發(fā)現(xiàn)，歐洲大陸曾經多次經歷冰期，被冰川覆蓋，然后每隔一段溫暖的時間，冰期又會返回?？茖W家試圖找到冰期出現(xiàn)的原因，而法國人約瑟夫·阿德馬爾就是首次嘗試用天文學來研究這個課題的天文學家。阿德馬爾提出，由于歲差的存在，地球在繞著太陽做橢圓運動的時候，南北半球的季節(jié)會出現(xiàn)長短不一的情況，只要某個半球的夏季短、冬季長，那么這個半球就會遭遇冰期。不過，其他科學家很快證明，阿德馬爾的觀點是錯誤的，雖然南北半球季節(jié)的長短會由于歲差而變化，但南北半球實際接受的熱量是大致相同的——或者是較短、較熱的夏季，或是較長、不太熱的夏季。

克羅爾覺得，阿德馬爾的理論過于簡單粗糙，但研究方向其實是正確的。所以，克羅爾繼續(xù)試著用地球和太陽之間的天文變化來解釋冰期。通過大量的數(shù)學計算，克羅爾終于提出了關于地球冰期的偏心率理論。他發(fā)現(xiàn)，地球繞太陽運動的軌道是橢圓的，如果將橢圓軌道的長軸視為遠日軸，短軸視為近日軸，那么遠日軸比較穩(wěn)定，而近日軸的長短一直在伸縮，導致公轉軌道會從橢圓變成近圓再變成橢圓。也就是說，地球公轉軌道的偏心率一直在周期性地變化。

然而，考慮到太陽、月亮、歲差等諸多因素的影響，在公轉軌道從橢圓變成近圓再變成橢圓的每一次周期中，偏心率變化的最大幅度也是不同的。在某個特定的時間，比如3億年前的二疊紀和200萬年前的更新世，地球公轉軌道會達到罕見的極高的偏心率。這種情況下，南北半球氣候將出現(xiàn)巨大的差異，一方極端寒冷，出現(xiàn)大量冰川，反射太陽光，另一方非常溫暖，改變洋流的方向，減少熱量傳到另一半球。這些效果綜合起來，會導致某個半球完全被冰川覆蓋。

被遺忘的科學家

1864年，克羅爾將自己的理論發(fā)表于當時的頂級科學期刊——《哲學雜志》，立即在科學界引起轟動。在克羅爾之前，從未有人從天文學的角度對冰期做出過富有說服力的解釋。當學者們了解到論文的作者并不是大學中的教授，而是一位民間科學家的時候，他們在認可之余，也感到非常驚訝。

1867年，克羅爾得到賞識，在蘇格蘭地質勘查局謀得了一個職位，終于可以全心全意研究科學。這時，克羅爾已經和查爾斯·達爾文建立了友誼，兩人常常交流思想。在達爾文的鼓勵下，克羅爾自己著書，于1875年寫完《氣候與時間》一書。在這本著作中，克羅爾提出了一些開創(chuàng)性的研究——冰川如何運動、洋流如何產生、南極洲冰蓋有多厚，受到好評?！稓夂蚺c時間》出版幾個月后，克羅爾被倫敦皇家學會以及紐約科學學會吸納為會員，并獲得了斯特拉斯克萊德大學的榮譽學士學位。

雖然克羅爾已經非常有名，但由于他出身貧寒，在英國派系林立的科學家圈子里沒有太多朋友。1880年，克羅爾的健康狀況已經很差，不得不退休。達爾文、湯姆遜等人多次為克羅爾爭取公務員退休金，但兩任英國首相都拒絕了他們的請求。10年后，克羅爾在貧病交加中去世，他的葬禮很簡單，訃告對他的評價只有短短幾個字——“最重要的，同時也是最早用物理研究氣候的科學家”。很快，英國科學界再沒有人談論克羅爾。

1930年，米盧廷·米蘭科維奇，一位南斯拉夫地球物理學家，在克羅爾的基礎上進一步明確了地球軌道的不規(guī)則變化與冰期之間的關系，那就是著名的“米蘭科維奇循環(huán)”。米蘭科維奇之后，知道克羅爾的人更少了。如今，蘇格蘭皇家地理學會在英國帕斯市為克羅爾立有一個塑像，這是人們對克羅爾表示的唯一一份紀念。