主题：【文摘】火与冰――核冬天 [英]迈克尔?罗文―罗宾森著 -- foundera
前 言
大多数人都不愿去细想一场核战争的后果，无论
是支持核防务政策的人，还是像我这样的反对者都是
如此。然而，几年前，我却不得不开始进行这方面的
思考，这是受到我的一位同事伊恩?珀西沃的提醒，
因为他使我注意到了对核战争的一些预测。这些预测
认为，一场核战争产生的大量烟云和尘埃会给地球气
候带来灾难性的影响。
由于我在以往的10多年间一直在研究星球周围的
尘埃对星球所发出的光的影响（当然，这只是我研究
的众多课题之一），因而，关于地球上空的尘埃和烟
云作用的思考对我来说就是驾轻就熟的了。
1983年，在华盛顿举行的“核战争以后的世界”
讨论会上，TTAPS小组（R.P.特科、O.B.图恩、T.P.
阿科曼、J.B.波拉克和卡尔?萨根）和其它一些学者
宣布了他们的研究成果。从那时起，“核冬天”――
正如人们现在这样称呼的――开始进入公众意识。对
这一有关动植物的大规模死亡、甚至人种都可能灭绝
的预言已经不能漠然置之了。
核冬天的预言也遭到了批评。有人认为在核冬天
里究竟有多少尘埃和烟灰进入大气这一点是无法肯定
的，对这些核烟尘是否真能扩散以致把整个地球笼罩
起来提出了质疑；另有人则不相信核烟尘真会引起地
球的冷却。
我感到有必要写这样一本书，用简单的术语来说
明核冬天效应，并探讨那些预测中的疑点所在。尽管
美国国家研究学会新近发表的一份报告对有关核冬天
预测的不实之处提出了权威性的意见，但它仍然肯定
了核冬天的强烈效应的现实可能性。
我还想探讨这些预测的政治意义。假如核冬天的
断言经受住了它目前正在接受的严格审查（例如，国
际组织SCOPE，即环境问题科学委员会将很快发表一
项重要的调查结果），那么，现存的核武库就必须大
大削减，但是即使全世界的科学家们一致建议这么做，
也未必能迫使政治家们改弦更张。政治家最终只会屈
从于他们所强烈意识到的民意。
在此，我谨向安托尼?鲁道夫对本书手稿的悉心
披阅深表谢意。他的小册子《拜仑的＜黑暗＞――消
失的夏日与核冬天》，以及他的麦纳德公司出版的反
核宣传系列读物，在我写作本书时给了我很大的启迪。
我还要感谢我妻子玛丽给予我的支持和提出的众多宝
贵建议。
第一章 走向毁灭的边缘
关于核冬天的争论
多年来，我们大家都十分清楚一场核战争的后果是骇人听闻
和难以置信的。尽管如此，直到三年前我们对这一后果还依然了
解为仅仅是一场涉及人类的灾难，并且主要是落到那些卷入冲突
的国家头上。如果在北约和华约国之间爆发一场全面核战争，意
味着西方文明将遭到大规模毁灭，卷入这场核战争的国家人口将
大量死亡，人们将遭受到难以想象的痛苦。仅此前景并不足以迫
使核武库削减，这是一个值得引起注意的提醒。我们似乎都耽迷
于二次大战后存在于欧洲的脆弱和平。尽管局势中不安全的因素
日趋增长，大家仍相信大屠杀永远不会发生。
然而，三年前有几位科学家开始意识到，核战争不仅对西方
文明，而且对整个地球上的生命都是一场灾难。地球气候的异常
改变，即众所周知的“核冬天”，将给生物界带来灾难性的后果，
这主要是指动植物的大范围的死亡。生物学界的权威们目前还不
能排除人类在这场灾难中灭绝的可能性。来自不同研究领域和铁
幕两边各国的科学家们都已卷入到这场有关核冬天的争论当中。
在本书中，我将简要地介绍什么是核冬天，以及它会给我们大家
带来的后果。
以往有过的大规模生物毁灭事件
１８和１９世纪人类最有趣的发现之一就是，曾在地球上一
度繁衍生长的许多种动植物如今已销声匿迹了。埋藏在距今几百
万年乃至几十亿年的地层中的化石证实了这些物种的存在。达尔
文的进化论对此首先作了阐释。他认为，这些物种的逐渐绝灭是
因为在不停的生存竞争中，它们对于环境的适应能力劣于它们的
竞争对手。我们现在已得知，自然历史上曾有过几次沧海桑田的
大变动。在这些变动期间，大量的动植物种在一个较短的时间内
就灭绝了。由于地球已有４６亿年的历史，所以在地质学家和古
生物学家眼里，１００万年是相当短暂的一段时间。这些毁灭事
件中最著名的要算发生在距今６５００万年前的白垩纪末期的那
一次。当时，长期占据地球统治地位的恐龙绝灭了。恐龙对地球
的统治达２亿年之久，它可以称得上是迄今在地球上生活过的最
有成就的动物了。现在看来，人类生存２亿年的前景尚未可乐观。
在以往７亿多年的自然历史过程中，为人们所知的大的生物
毁灭事件就有九次。最早的一次发生在大约６．５亿年前，即地
质学家称之为寒武纪的晚期。那时动物种类还相当稀少，许多属
于疑源类（始先类），一种生活在海洋中的单细胞生物的种类灭
亡了。它们的消失正好是在地球上许多地区被冰川覆盖的时期。
大约在５．３亿年前，三叶虫――一种生活在海底的甲壳纲动物
在长达５００万年的时间里连续三次遭到毁灭性的打击，每次持
续的时间不超过５０００年。大约就是在这个时候，最初的鱼类
开始进化。４亿年前的那场大规模毁灭事件导致了１００种海洋
生物的毁灭，三叶虫也是牺牲品之一。石灰岩礁的早期建造者――
原始珊瑚虫和海绵――在这次突然打击之后再未完全复苏。与此
同时其它许多热带海洋生物种群也默然消失了。这大约是脊椎动
物首批降生陆地之时。其余的生物毁灭事件分别发生在２．５亿
年前的古生代末期和１．４亿年前的三迭纪末期。当时，最早的
哺乳动物在地球上刚刚露面。接着就是６５００万年前恐龙与它
的许多同时代伙伴一起灭绝的事件，据估计当时活着的生物属种
中大约有一半左右在这次事件中死亡，尽管这一次陆地植物和哺
乳动物几乎未受到影响。 距今最近的一次生物灭绝事件发生于
４０００万年前，它严重地影响到浮游生物和贝壳动物等物种的
生存。人们已经证实这次物种灭绝与海洋冷却有关。
造成历史上这些生物毁灭事件的原因何在呢？这至今是科学
家们争论不休的话题。关于恐龙的绝种更是众说纷纭。到目前为
止最有说服力的解释只有两种。这两种解释与核冬天的假说显然
都有联系。第一种解释是：在距今６５００万年和３．７亿年前
发生的两次毁灭事件中，都发现了罕见的高浓度的重元素铱。这
个发现的重大意义在于，在通常情况下，铱在地球岩石中含量甚
微，而在陨石中含量丰富（人们确信这些陨石是来自彗星的碎片）。
人们发现，当时存在的高浓度铱是通常情况下地球岩石铱含量的
２０倍，而且集中在一个非常狭窄的地层中。这说明它们是在历
史上一个相应的短时期内沉积下来的。加州伯克利大学的路易斯
和沃尔特?阿尔瓦雷斯认为，高浓度铱的出现和生物大量灭绝的
原因就在于小行星或彗星与地球发生的碰撞。
在此也许我应当首先涉及一下有关彗星、小行星和陨星的知
识。彗星实际是由岩石和冰块组成的庞大聚合物。它们大多数活
动于远在冥王星轨道之外的一团环绕太阳系的巨大云雾中。只有
少数几个发生偏离而进入接近太阳和地球的轨道。当它们接近太
阳时，自身所携带的气体和尘埃在太阳风的压力下离开彗头形成
壮观的彗尾，彗星由此而得名。当这些彗星沿着其扁长的轨道作
环绕运行时，在它的身后拖着一条由碎石组成的尾巴。地球若是
闯进这条尾巴，或是这条尾巴扫过地球的大气层时，彗星的碎片
就会燃烧起来，于是人们就看到闪烁即逝的流星，而那些轰然堕
地的天外乘客就是陨星。
小行星则是一些不规则的块状岩石，其大小从一英里到数百
英里不等。小行星大多存在于火星和木星之间的一围条带之中。
它们的形成可能是由于某个行星的自身爆炸或是尚未成形所致。
但是它们当中也有一些像进入太阳系的彗星一样沿着接近太阳的
轨道运行。人们把这些横跨地球轨道而环绕太阳飞行的小行星称
之为“阿波罗”行星。“阿波罗”行星受到我们人类的特别关注，
因为它们中的一位曾偶然光顾过地球。月球上的巨大环形山就是
“阿波罗”行星撞击的结果。如果不是风化和地壳运动的作用，
地球也业已被这些类似的陨石坑所覆盖。１９８３年，红外照相
天文卫星发现了一颗新的“阿波罗”行星，它的运行轨道与导致
双子星座流星雨的那颗彗星的轨道是重合的。这一发现证明了长
期以来的一个观点，即“阿波罗”小行星实际上就是失去了全部
冰块和尘埃的彗头，因此当它们接近太阳时就不再有彗尾形成。
阿尔瓦雷斯夫妇认为， 无论是地球含有高浓度的铱，还是
６５００万年前恐龙的灭绝，都是由“阿波罗”小行星或失去活
力的彗核引起的。具体地说，就是一颗直径为６英里的小行星在
与地球发生碰撞时把相当于它体积６０倍的岩石粉末抛射到大气
层中，其中很小一部分――恐怕有１０亿吨重的粉尘――曾在高
度为１０英里或１０英里以上的地方进入大气同温层，并在同温
层滞留数年之久，逐渐蔓延至整个地球上空，由此造成黑暗并抑
制光合作用的正常进行，从而使得陆生植物、浮游生物以及以植
物为食的动物出现大范围的死亡。
对大规模生物灭绝原因的第二种解释是，海洋的冷却在其中
扮演了重要角色。特别是当生物的毁灭集中发生在热带海生物种
头上时，这个解释就越发可信。须知海洋一旦变冷，生活在热带
海洋中的动植物便无处迁栖。按照阿尔瓦雷斯小行星毁灭理论的
假设，地球的急剧变冷是巨大的尘埃云所造成的结果之一。然而，
费城约翰?霍普金斯大学的史蒂文?斯坦利（他用收集到的大量
事实证明，在几次重要灾变中，海洋冷却是一个重要因素）却争
辩说，有好几个物种从自然界舞台上消失的时间是在恐龙濒于灭
亡的６５００万年前，比铱沉积的地质年代要早得多，而铱在地
层中的积淀一直被认为是小行星撞击地球的标记。另外有证据表
明，还有一些物种是逐渐消失的，其过程有的持续了２００万年
乃至更长的时间。只有当这些疑问得到合理解释之后，小行星毁
灭理论才能够最终成立。然而，不管怎么说，关于在自然历史上
曾经有过多次生物毁灭的灾变的事实则是无可置疑的。
冰 期
大约在１万年前，我们的祖先――也就是在６５００万年前
渡过劫难的一支小鼠类动物的后代――在最后的一次冰期中幸存
了下来。这些曾经数度覆盖地球表层的冰期是由地球年平均温度
发生了几度的变化所引起的。在以往的１００万年中，这样的冰
期大约发生过１０次，几乎每１０万年左右就来一次，它发生的
规律性实在令人吃惊。距我们最近的一次冰期大约在１．８万年
前进入盛期。当时，冰层覆盖了欧洲和北美的绝大部分地区。通
过对海洋沉积物中氧的同位素含量的丰度进行测定，就能够对以
往不同时期出现于地球的冰川时代作出判断。在通常情况下，水
中所含的氧是氧16，它的原子按里分别有８个质子和中子。而氧
的另一种同位素氧18的原子核里则有８个质子和１０个中子，而
氧18这种类型通常只占地球含氧量的千分之几。这两类氧的化学
性质几乎是―样的，但由于氧18稍重一些，因而当水蒸发时，易
于留存下来。当冰期来临时，海洋里的一部分水蒸发到天空变成
雨雪落到地面，带走了大量的氧，致使海洋里的氧18含量增多。
因此，海洋沉积物中氧18浓缩物的变化就为人们勾勒出了一幅冰
盖形成的自然历史图画。氧18的变化情况表明冰川形成的历史具
有某种引人注目的周期率。它们每隔不同的时期重复出现，其间
隔期分别为１０万年、４．３万年、２．４万年和１．９万年。
对这种周期性变化的解释既简单又出人意料。它是由南斯拉
夫天文学家米留丁?米兰科维奇在本世纪前半叶首先提出的。当
地球环绕太阳运转时，地球上出现了从冬到夏这种周而复始的季
节变化。这是因为地球自转轴线与地球轨道平面的夹角并不是恰
成直角，而是成２３．５度的斜角。因此，当北半球夏季来临时，
太阳处在天空中较高的位置，日照时间长，我们接受的热量就多
些；同此道理，冬季太阳在天空中的位置偏低，日照时间短，气
温也就相对的冷一些。如果地球自转轴线不成斜角，情况就非如
此。关于引起地球热量变化原因的更精巧的解释是，地球公转的
轨道并不是一个正圆形，而是一个椭圆形。椭圆形与正圆形的度
数差用一个数值来表示，叫做偏心率。地球的轨道是椭圆形，加
上太阳处在中心位置，这就意味着地球轨道上有一点距离太阳最
近，我们称之为近日点。地球运行到近日点的时间是每年的１月。
现在我们已经得知，由于月球和其它行星引力作用的结果，地球
自转轴的倾斜度、地球公转轨道的偏心率、以及到达近日点的时
间，这三者都在随时间发生缓慢的变化。偏心率的变化是每１０
万年一次，地轴倾斜度是每４万年一次，近日点变化要复杂一些，
它在每隔２．３万年和１．９万年之间交替。因此，米兰科维奇
的理论回答了氧18含量的丰度所表明的冰川形成具有周期性的原
因，因而也回答了冰川覆盖量的问题。冰川覆盖量取决于夏天气
温处于０℃以下的地区的面积，因为只有这样，冰盖才能年复一
年地堆积起来。
冰川对地球生命的危害不像上一节所提到的那些远古时代的
巨大毁灭事件那样厉害。因为地球的冷却和冰盖的扩大都是缓慢
进行的，这使得绝大多数物种来得及寻找它们理想的栖息地。即
使如此，我们还是发现，在冰期到来时，物种的灭绝率同样达到
了高峰，尤其是热带物种，它们陷入了走投无路的境地，例如加
勒比海地区的物种就找不到更为温暖的地方。
坦博腊火山大喷发和１８１６年夏季的消失
１８１５年４月１０日和１１日，印度尼西亚的松巴哇岛上
发生了历史记载中最大的一次火山喷发。在火山喷发之前，岛上
的坦博腊火山约高１．４万英尺(４２７０米)。喷发时，火山上
部的三分之一被掀入空中，随后出现了灾难性的后果。在松巴哇
和毗邻的龙目岛上至少有８．８万人丧生。隆隆巨响在２０００
英里以外都能听见，火山灰漂落到１０００英里远的地方。在这
次喷发中，总共约有１００立方英里容积的火山灰被抛射到大气
层中，在方圆３００英里的范围内，到中午时分天空仍是一片漆
黑，这种状况持续了一两天。这次喷发比１８８３年著名的爪哇
岛喀拉喀托火山喷发还要猛烈３～１０倍。
尽管这次喷发本身就其程度而言已非常猛烈，但它对地球其
它地区造成的后果从某些方面来讲则更为强烈。火山爆发形成的
烟柱高约１０～２０英里，一直进入大气层的最高层――同温层。
小颗粒的火山灰形成了一片巨大的烟云，逐渐在地球上空扩散开
来，并在空中滞留了两年之久。人们已从好几个方面感到了这股
烟云的影响。在１８１５年秋季，英国人常常能够看到持续时间
很长的暗红色的黄昏和黎明。在１８１６年的春季和夏季，有报
道说美国东北部出现了持续不断、风雨都无法驱散的“干雾”。
据纽约报纸报道，这种干雾使太阳光急剧变红并减弱，以致于用
肉眼就能看见太阳黑子。１８１６年６月９日和１０日发生了月
蚀，尽管在伊普斯威奇、伦敦和德累斯顿的观测条件毫无阻碍，
但人们发现整个月亮完全消失了；而在往常，由于大气层折射和
散射阳光的作用，月亮在月蚀期间也能显现出微弱的暗红色光亮。
在这次火山喷发两年以后，即１８１７年９月１９日，正在英国
进行访问的法国天文学家杜宾在日落后３小时在格拉斯哥天文台
观察极光时发现，尽管人们头顶上的天空晴朗无云，天空下半部
却莫名奇妙地呈现为一片朦胧，通常用肉眼就能观察到的星星，
这时“要费力”搜寻才能看到。
因此，由坦博腊火山爆发所形成的弥漫于地球同温层的灰幔，
仅在３个月之内就从赤道偏南的印度尼西亚逐渐蔓延到英国上空。
灰幔造成的后果可以通过阳光减弱系数来加以测量。来自纽约国
家航空和航天局戈达德宇宙研究所的理查德?斯多热思在１９８
４年６月１５日的《科学》杂志上撰文，精彩地描绘了坦博腊火
山喷发的情况。他在这篇文章中估计，在１８１５年９月，北纬
地区阳光减弱，最高系数只有正常阳光的２５％。到１８１６年
夏季，这一系数仍然只有正常光照的４０％。
还有一种方法可以对坦博腊火山烟尘中所含物质数量进行测
量。众所周知，构成火山灰幔的两种主要成分，一是来自岩石粉
末的硅酸盐灰粒，另一个是火山排放的硫磺所形成的硫酸液滴。
目前，对格陵兰岛冰帽的研究表明，人们已能够对那里每年积存
下来的冰层加以辨认和分析，就像观察树木的年轮一样。在１８
１５至１８１８年的格陵兰岛冰层中，其所含的酸度大大超过了
正常含量，据认为，它是由于坦博腊火山烟尘中的硫酸微粒落到
岛上造成的。用同种方法估算，人们认为坦博腊火山灰幔中所含
的硫酸总量大约为２亿吨，这个数字恰好与那段时期阳光减弱的
系数相符。
火山烟云造成的影响不仅见诸于对太阳、月亮和星辰的观察，
而且，１８１６年作为“无夏之年”在欧洲和北美已成为家喻户
晓之事。耶鲁大学历届校长自１７７９年以来保存了一套康涅狄
格州纽黑文市的气象记录，它记载着１８１６年６月是该城７０
多年来最冷的一个６月，当月的平均气温比平常的６月要低５℃
（９Ｆ）。那一年，英国的兰开夏郡出现了一个最冷的７月。在
瑞士日内瓦，整个夏天总的说来是１７５３到１９６０年２００
多年记录中温度最低的夏季。据瑞土气象台提供的数字表明，１
８１６年６至８月的月平均气温要比１７６１至１８１０年和１
８２１至１８７０年两个时期同期的月平均温度低３℃（５Ｆ）。
在新英格兰，玉米大部无收，干草产量锐减，由此而造成的严重
困难使这一年蒙上了一层宿命论的神秘色彩，在当时流行的民间
传说中，一千八百年成了某种不吉利的象征。似乎在这一时期，
人类命运要遭到由寒冷造成的死亡威胁。从６月６日到６月１１
日三次反常的寒流侵袭了新英格兰，当时地上留下了３～６英寸
厚的雪，７月９日、８月２１日和３０日，那里又遭到了霜冻的
灾害，除少数最耐寒的谷物和蔬菜品种外，绝大多数农作物都被
冻死。寒冷在加拿大更为肆虐，连小麦也难逃厄运。美国的情况
稍好一些，因而小麦幸免于难。加拿大哈利法克斯《每周纪事》
说：“魁北克省的许多郊区都在为食品匮乏而痛苦忧伤。在每年
的这个季节里，面包和牛奶是贫苦阶层的主要食物，但此时他们
中的许多人却得不到面包。”在北美大陆，小麦和干草的价格飞
涨。在欧洲，反常的夏季所造成的后果更糟，因为它刚刚经历了
拿破仑战争的腥风苦雨。在瑞士，试图重新播种夏小麦的努力因
种子不足而受挫。到了年残岁尾，粮食短缺的形势更为严峻，尤
其是在城里，所有能吃的都吃了，如浆果、地衣和猫肉，还有人
专门指导居民辨认无毒的植物。在法国的普瓦蒂埃，一项与小麦
有关的征税引起了一场骚乱。沿卢瓦尔河谷向城镇运粮的车队必
须由军警护送，因为前来枪粮的饥饿和愤怒的人群竟达２０００
人之多。上述历史轶闻见诸于亨利和伊丽莎白?斯托麦尔发表在
《科学美国人》杂志１９７９年６月号上的一篇饶有趣味的文章
中。
这个“失去的夏季”在文学作品中也找到了佐证。１８１６
年７月，刚刚离开英国并再也没有回去的诗人拜仑恰好也在日内
瓦。他在那里写了一首题名为“黑暗”的著名诗篇。长期以来，
这首诗一直为我所喜爱。它描绘了陷入黑暗与寒冷的世界末日的
景象，正像安托尼?鲁道夫在他的小册子《拜仑的＜黑暗＞：失
去的夏日与核冬天》里所坚持认为的那样，它使人不能不相信这
首诗的确是诗人有感于那年夏天的消失所作。这首诗可以作为核
冬天的一篇寒冷的预报来读。它开头的几行是这样写的：
我做了一个梦，又不全是梦；
明媚的太阳突然无影无踪，
黯然失色的群星在漆黑的茫茫宇宙中游荡，
冰冷昏暗的地球虚悬在没有月色的天空。
黎明来而复去，
白昼从不降临；
人们在恐惧和孤寂中冷漠无情，
亿万颗凄凉的心都在为自己祈祷光明。
地球生命的新危机
我们现在都已清楚，地球上的生命曾经历过多次危机，而每
次危机的发生都毁灭了大量的物种。今天，人类杰出的创造力与
低下理智的混合物又把我们带到一个新危机的边缘。当今世界核
武库已极度膨胀，以致两个超级大国之间如果爆发一场核战争，
其杀伤和毁灭力将远不止影响到格斗双方及其盟国。核爆炸掀起
的尘埃和继之而来的熊熊大火产生的浓烟，也将在地球上空形成
一片烟尘，其影响将使坦博腊火山喷发造成的后果相形见绌。科
学家们确信，阳光的衰减连同随之而来的气温下降将会造成许多
动植物种类的死亡，在最坏的条件下，人类能否继续生存也很难
预料。
核冬天的效应是怎样被发现的？为什么长期以来一直被人们
所忽略？对于核战争的后果迄今已有许多详细的研究。美国国家
科学院１９７５年的一份报告认为，在一场核战争之后，不会出
现长期的危害性气候或对生物的不利影响。但到１９８３年，西
德美因茨马克斯－普兰克化学研究所的保罗?克鲁岑和美国科罗
拉多州立大学的约翰?伯克斯在瑞典《安比欧》环境杂志上公布
了一项很有意思的研究成果。他们一开始就着手研究核爆炸对地
球大气层上空臭氧层可能发生的破坏程度。臭氧是氧的一种形态，
它有３个氧原子，而不是通常氧分子所含的２个氧原子。臭氧层
对于地球生命有着至关重要的作用，太阳紫外线的有害辐射正是
通过它来吸收的。在从事这项研究的同时，他们决定对核战争可
能引起的大火浓烟量进行估算，其结果使他们非常惊讶，因为将
有数亿吨浓烟进入大气层，这将足以遮断阳光对整个地球的照射。
与此同时，另一组科学家已在研究被核爆炸掀入到大气层中
的尘埃的影响。这些人分别是，在加利福尼亚州马丽那德雷从事
大气研究并担任科研项目负责人的科学家理查德?特科；在加州
国家航空和航天局艾姆斯研究中心从事研究的科学家布赖恩?图
恩、托马斯?阿克曼和詹姆斯?波拉克；以及担任康奈尔大学行
星研究室主任的卡尔?萨根。这５个人就是著名的TTAPS小组的
成员，该名称是由他们５人姓氏的头一个字母组成的。该小组原
来研究的课题是火星尘暴造成的影响。他们在“水手９号”飞船
执行任务时得到了第一手资料。这艘飞船在一场蔚为壮观的尘暴
席卷火星时飞抵那里，拍摄了大量照片。接着，他们把注意力转
向地球大气同温层中的坦博腊火山灰幔及它对地球气候的影响。
正当他们在对一场核战争后的尘埃量进行测算时，他们听说了保
罗?克鲁岑和约翰?伯克斯对浓烟量的研究结果，于是决定把浓
烟量也计算进去。两项加在一起的后果是引人注目的，它将造成
阳光的严重衰减，持续时间可达数周乃至数月，使地面平均温度
大幅度地下降。
１９８３年４月，来自美国和其它国家的大约１００位科学
家聚会在马萨谙塞州坎布里奇（哈佛大学所在地），对TTAPS小
组的研究成果进行审议，并为这一年晚些时候在华盛顿召开有关
核战争后果的大型讨论会进行筹备。由物理学家组成的小组首先
对TTAPS小组的报告进行了仔细推敲，然后将研究结果送交一批
著名生物学家。生物学家得出的结论令人震惊：在TTAPS小组描
述的情况下，地球的动植物将出现大范围的死亡，人类能否幸存
下来尚无保证。
１９８３年１０月３１日，在首都华盛顿召开了“核战争以
后的世界――关于核战争带来的长期的全球性生物学后果讨论会”，
有５００名代表和１００名新闻记者与会。与会代表中有科学家、
来自２０多个国家的外交使节和官员、以及来自美国各地的政府
官员、教育学家、环境问题专家、企业界领导人、外交政策制定
者和军界头面人物。会议还安排了一个９０分钟的电视节目，与
由著名的苏联科学家组成的小组进行电视对话。苏联人的研究结
果证实了美国科学家的观点。在这个划时代的华盛顿会议之后，
又有许多详细的研究工作证实了TTAPS小组的计算结果是正确的，
地球上的生命正面临着核冬天的严重威胁。
那么，我们不禁要问，这是不是不久就会被人们遗忘的另一
场恐慌呢？诚然，近年来已有不少关于世界末日到来的描述。例
如，有人写道，由于人类的活动，特别是砍伐和烧毁热带雨林，
大气中的二氧化碳含量不断上升，这种情况正在把我们带进一个
新的冰川时期。又如，喷雾罐的气雾剂即将破坏地球大气中的臭
氧层，使我们遭受到无法忍受的太阳紫外线的辐射。再如，人口
激增和石油资源的枯竭将导致全球性的经济崩溃，DDT和其它农
药以及工业用化学制品的使用将引起陆地、海洋和天空中许多物
种的灭绝。
本世纪我们遇到的情景与１５世纪末颇有些相似之处。那时
随着公元１５００年的日益迫近，人们通过启示文学形式作出种
种设想。例抵列昂纳多?达?芬奇曾经创作了不少以洪水泛滥为
主题的富有能力的作品。也许等公元２０００年过去之后，当前
这种热衷于世界末日议论的时髦气氛才会淡化。由戈登、拉特雷
?泰写于１９７０年的《世界末日书》就是这类作品的代表作，
我刚才提到的以及其它一些有关世界末日的设想在这本书里都有
涉及。
然而，事实是，这些可怕的预言迄今没有一个言中。就某些
预言来说，例如喷雾罐的气雾剂对臭氧层的破坏完全不像人们所
担心的那样糟。至于二氧化碳增多的问题，一些气候学家认为，
空气中二氧化碳浓度由于人类活动的日益增加对于防止冰期再度
降临反而有受人欢迎的一面。另一些关于世界末日的预言之所以
未得到证实是因为人类采取了强有力的防范措施，例如中国人口
的激增，由于政府立法和普及人口教育已得到了控制。工业用化
学品的危险副作用一经发现，立即被取消上市。世界性的石油危
机已导致人们竭力开发绝热材料和寻找其它措施以减少石油的消
耗。
同样，在核冬天的危害性问题上，人们的预言也未得到认同。
这还需要科学家在几年的时间内对核冬天的真实景象作进一步的
研究。一旦核冬天的预言得到确认，它在人类社会中引起的巨大
恐慌只有当人们采取最坚决的行动削减以至最终销毁接武器，才
能得到解除。
第二章 核冬天的真实景象
一枚百万吨级氢弹的爆炸威力
在一场全球核大战中，对世界大多数居民，尤其是对居住在
北约国和华约国城市或军事目标附近的居民来说，核冬天的影响
已无多大意义。尽管关于广岛和长崎原子屠杀惨状的作品汗牛充
栋，尽管许多电影和纪录影片向人们展示了核战争的恐怖情景，
但大多数人对核战争将会导致的毁灭和痛苦的严重程度似难以理
解，这就是美、英、法、苏等国大多数居民默认其政府继续奉行
核军备竞赛轮番升级的防务政策的原因。当然，仍有许多人强烈
反对核武器，北约部署巡航导弹和潘兴Ⅱ式导弹已在欧洲各国引
发了声势浩大的抗议浪潮。一项民意测验表明，多数英国人并不
赞成部署巡航导弹，也反对用造价昂贵、威力较大的三叉戟潜射
导弹来取代北极星潜射导弹。然而在１９８３年大选中，反核运
动却使工党严重受挫。这或许是因为选民在选举辩论中听信了保
守党的观点，即超级大国之间的和平已持续了４０年，而这一和
平局面是靠核武器来维持的。不过，新近发展的导弹技术却使上
述论点显得十分脆弱。现代武器的精确制导意味着对方的按武器
可被摧毁于发射井内，它使得“第一次打击”的核攻击行动越来
越具有吸引力。巡航导弹的攻击使预警时间变得非常短促，报复
行动必须在接到第一次核袭击警报后的几分钟之内就立即决定并
付诸实施，这就可能意外地触发一场可怕的核战争。尽管如此，
核武器的支持者们并不关心这些细节。像法国和英国这样的国家，
唤起人民的爱国热情并不困难，只要使他们相信：正是由于这些
核武器的存在，我们才显得更有分量和强大，而在超级大国的核
对抗中，俄国人差不多总是占据优势。
当一枚百万吨级的氢弹爆炸时，它的冲击波相当于一百万吨
常规炸药的威力，足以把方圆数英里的所有建筑物夷为平地。美
国和日本的研究结果一致认为，在距爆炸中心２英里以内的几乎
所有人（９８％）都会当场死于冲击波。在５英里以内的普通房
屋将被摧毁而无法修复，１０英里以内的所有住宅的门窗将会碎
裂。对此持不同意见的只有英国内政部发行的那本荒唐的小册子
《家庭核掩蔽所：技术指南》。
核爆炸的第二个后果就是核火球的剧烈燃烧和蔓延。火球的
温度最初可达摄氏２０００万度，在离爆炸中心５英里的范围内，
人只要站在露天或接近窗户，身上的衣服就会烧燃起来，裸露的
皮肤会由于灼烫而被严重烧伤。灼热还引起范围极广的大火。房
屋里的窗帘和家俱都会突然着火。加油站、煤气厂、树木、植物，
凡是能着火的东西都会烧起来。分散的大火最后将汇成一片火海
并四处蔓延，一直烧到再没有东西可燃时为止。还有一种情形，
即“风暴性大火”也很可能发生，此种情况曾出现在第二次大战
中的汉堡、德累斯顿和广岛。当熊熊烈焰产生空气的抽吸作用，
导致出现飓风时，风暴温度可达摄氏１０００度甚至更高，这个
温度足以熔化玻璃和某些金属。在这种大火中，任何无处逃生的
人都会被烧成灰烬或窒息而死，即使他们在掩蔽室里躲过了冲击
波的袭击也无济于事。
虽然冲击波和火球造成的毁灭力是如此可怕，但引起最大伤
亡的看来还是核爆炸以后四处漂落的放射性尘埃。当核弹近地爆
炸时（核战略家称之为“地爆”），大量泥土和碎石被抛入空中。
核爆炸引起的强烈辐射使这些泥土和尘埃成为放射性沾染物。它
们与炸弹的碎片一起被吸到空中，形成人们所熟悉的悬浮于地球
大气层中的蘑菇状烟云。在数小时或数天之内，较大的微尘和碎
片回降到地面上来，将致死剂量的放射物质抛到数百平方英里的
范围内。只有呆在地下很深的钢筋水泥掩体中，人们才能免于放
射性尘埃的伤害。当然，只有一些重要人物，像那些负责制定战
略计划的人才能只在这些掩蔽所里。
科学家们曾经对５枚氢弹在大伦敦地区上空爆炸的后果做了
详细估算，其结果是，７００万居民中将有５００万人死亡，５
０万人受伤，只有１００多万人能幸免于难。死亡人数中将有４
００万人死于放射性辐射，这是一个缓慢的、苟延残喘和可怕的
死亡过程，它可能持续６个星期。有一种普遍流行的误会，认为
一场核战争将使大多数人立即丧生①（译注：核武器的直接杀伤
力并不等于立即丧生。核武器的直接杀伤效力包括瞬间核爆炸、
热（光）辐射、冲击波、早期核辐射、放射性沉降、电磁脉冲干
扰等多种杀伤因素，因此受到直接杀伤的大多数人将逐渐死亡，
而不是立即丧生），遗憾的是这种看法离实际相去甚远。
据估计，在一场大规模的核战争中，美国２．３亿居民中将
有１．２５亿到１．７亿人丧生，还有３０００万～５０００万
受伤者需要送去治疗。所有这些伤亡都是由核爆炸的瞬间和直接
危害造成的。据世界卫生组织一项研究成果预测，一场全面核战
争产生的冲击波和其它直接危害将使全球１０亿多人死亡，另外
１０亿人受伤。
但是，我们不能老是停留在谈论氢弹爆炸时２０英里半径内
的人类命运。核战略家估计即使核武器摧毁了美国的所有城市和
重镇，三分之一的居民仍将在核打击下幸存下来。现在让我们把
目光转向核战争之后的幸存者吧。
核战争的后果 官方的观点
英国内政部出版的小册子《保护与生存》试图告诉我们应当
怎样做才能在核战争中幸存下来。这本小册子宣称，在核战争来
临时不鼓励城市居民向外疏散，因为“在核武器的直接危害和随
之而来的放射性沾染下，英国没有一个地方是安全的。”为了使
导弹发射人员在紧急情况下能够及附赶赴现场，道路必须保持畅
通。另外政府也不愿花费精力对付成群结队撤离城市和袭击目标
地区的逃难者。因此，我们应当留在自己家中，如果有谁不肯留
下，就会遭到当局没收房产和逃往的地方没有食品供给的威胁。
假如我们的智慧不足以使我们在自己的花园里建造一所合乎
标准的钢筋混凝土地下掩体（或是我们还不够重要，不能在政府
的地下掩蔽部谋得一席之地），我们就应当在自己的家里营造一
个应急的掩蔽所。如果你属于占伦敦居民总数３．５％的拥有地
下室的―员，那么地下室就是最好的掩蔽所。除此之外，你可在
底层的房间里，用一些尽量厚实的东西把一张桌子覆盖起来。这
建议听起来就如同美国所有的小学生，模拟在地震和核打击突然
降临时钻到附近的桌子下面一样实用可行。那些住平房或大蓬车
的人们应“设法躲进附近别人家的藏身之所”，或听从“地方当
局的建议”。至于住在公寓区最上面两层的人最好事先就询问房
东哪里可以找到掩蔽的去处。
然后我们应当进入掩蔽所，一直等到有人通知之后才出来。
当局要求我们每人备好两周的食品和饮水，但在核攻击警报发出
后的几分钟内把这些东西准备齐全是很困难的。对英国多数地区
而言，不幸的问题还在于，即使没有超过政府规定的战时放射剂
量的安全标准，在核攻击之后一个月走出地面上来可能也是不安
全的。更何况我们的收音机和电视机由于受到电磁脉冲――一种
继核爆炸后产生的无线电波的剧烈爆发――的干扰而失效，我们
将不该楚地面上发生了什么情况以及何时才算是“安全”。
内政部内部发行的通报指出：“可以完全肯定，任何一场大
规模的核打击都很快使民用和工业供水系统及大部分排污系统陷
于瘫痪。”看来，干渴很可能成为城市和许多乡村地区幸存下来
的人所面临的主要问题。由于无法忍受干渴的折磨，一些幸存者
在放射剂量远未降到安全水准时就会迫不及待地跑出掩体找水。
排污系统的中断将造成严重危及人们健康的公害，一些早已绝迹
的疾病，如斑疹伤寒、霍乱等将再度爆发。
为了在核战争发生后的苦难岁月里继续行使管理国家的权力，
政府部门精心设计了一整套全国和地方政府的战时办公地点。每
个地点都有自己既安全又设备齐全的钢筋混凝土掩蔽部。各级政
府要员走到自己的掩蔽设施外面来显然不是明智之举，这不仅是
因为存在着核辐射的危险，还因为他们要面对愤怒的市民大众。
真正能控制局面的大概只有军队，而他们的掩蔽所将是最安全的
地方。这些军人将根据命令离开掩蔽所，穿过辐射地带，为我们
指明到哪儿去获取食物和饮水。当然，他们更重要的任务是搜捕
“潜伏的颠复分子”。
核打击后不久，农场主应不失时机地出来收获被放射物沾染
的谷物，并在核沾染条件下播种新的农作物。由于燃料供应会出
现短缺，那些养了几匹马的有远见的人将处于最有利的地位。一
份详细的政府测算试图表明，我们从放射性污染的食物中所摄取
的放射剂量，不会多于我们从放射性尘埃中直接接受的剂量，它
只相当于核电厂工人在一年中所吃剂量的１００倍。
核打击后的幸存者到底有多少？１９６０年，赫尔曼?卡恩
在《论热核战争》一书中指出，即使美国最大的５０座城镇在核
战争中被彻底摧毁，死亡人数也只有三分之一。这恐怕是一个可
以代表超级大国伤亡人数的数字，也是两国核战略家尚能接受的
数字。但是，有好几种估计认为美国受害人数将达到总人口的５
０％～７５％。而对于欧洲各国来说，例如像英国这样一个面积
较小，但城市、军事基地、港口、雷达设施分布在全国各地的国
家，很难相信在一场全面核打击之后，幸存下来的人能超过１０
％或２０％。
核冬天的真实景象
核冬天的威力对刚刚经受了直接核打击而幸免于难的人们意
味着什么呢？在每一个核爆炸地点上空，都会腾起一股巨大的由
尘土和烟灰构成的柱状云团。这股云团上升到大气层５～１０英
里乃至更高的地方，然后沿着水平方向四处扩散，很像暴风雨来
临前的“铁钻”状积雨云，接着又合拢到一块。核打击次日的清
晨将没有黎明，中午时分天空仍会一片漆黑，这种黑暗将持续若
干星期。在此期间，气温将日复一日地下降。在大陆内地，气温
总计可能下降４０℃（７２Ｆ），这足以变夏日为冬日，变冬日
为北极的冰天雪地。至于在沿海地区，例如在英国大部分地区，
气温下降会少得多，可能只下降１５℃（２７Ｆ）。这是由于海
洋温室效应的缘故。但即便如此，沿海地区气温的变化也足以变
夏季为冬季了。要知道在正常情况下，英国四季的气温差本来就
不像大陆性气候那样明显，这当然也是出于海洋温室效应的作用。
我们已得知，坦博腊火山喷发造成的灾难性后果是１８１６
年夏季的消失，那么不难想象，核冬天引起的后果将更为严重。
在春季或夏季，日照的锐减和严寒的侵袭将使大部分庄稼、植物
和树木遭到毁灭。河流和山涧都将封冻，许多动物会死于饥饿和
寒冷。在热带地区，不管是哪个季节，核冬天的影响对当地的动
植物都是一场巨大的灾难。日照水平和气温至少要三个月才可能
恢复到正常。生物学家把核冬天看作是一场可能发生的大规模的
物种灭绝的灾变，这绝不是危言耸听。
就整个人类来说，核冬天造成的后果将格外严酷。除非核战
争发生在没有庄稼生长的冬季，而且随之而来的气候异常持续时
间很短，否则整个北半球的庄稼将注定无收成。这意味着不仅北
半球的许多居民将忍饥挨饿，南半球许多靠粮食进口的国家也要
出现饥荒。即使北半球有相当多的人在核战争的直接杀伤下得以
死里逃生，也很难想象他们还能够应付得了随之而来的寒冷、饥
饿、电力缺乏、供水不足、污水系统中断、交通运输困难、流行
病、医疗救援匮乏、战后人们承受的心理压抑等一大堆问题。
诚然，核战争的主要打击目标位于北半球，然而，放射性黑
色烟云在几周之内就将蔓延至整个地球上空，使交战国和中立国
同样都饱尝战争的痛苦。据估计，正常状态下的地球气候形势将
发生变化，放射性烟云将很快蔓延至南半球。事实上，很难说南
半球就不存在核攻击的目标。难道说南非的铀矿和海军基地就不
是被打击的目标吗？超级大国各自在南半球的盟国难道就不会被
对方看作是成胁吗？不管核武器是否会投掷到南半球的大地上，
有一点是极为可能的，那就是人们将在核冬天所造成的众多灾难
中痛苦地前熬。
第三章 什么引起了核冬天
核尘埃及核烟云
为了在核爆炸地点造成最大可能的破坏，如攻击像导弹地下
仓库及雷达设施等具体军事目标，核弹需要在接近地面时引爆。
核战略家们创造了一个恰当的名词“地爆”来称谓它。作为核爆
炸的形式之一，地爆的声响就好似一场大暴雨或是气球炸裂时发
出的声音。此外，在日本广岛和长崎投下的原子弹是在远离地面
的空中爆炸的，被称作“空爆”。“空爆”的杀伤范围更大，但
它的点爆炸威力却较弱。
在地爆时，地面被炸出一个巨大的弹坑，大量的泥土和碎石
被抛向空中。在“爆心投影点”，即爆点附近，爆炸的威力可以
使岩石水分蒸发，甚至将其熔化。在间隔一段时间后，离爆心较
远的岩石也将被粉碎，从弹坑中散射出来。这一过程的发生，连
同烧焦了的弹体和弹壳的残骸，都加剧了核火球把大量的尘埃带
入到大气层中，被蒸发了的岩石和金属以及被熔化成液态状的岩
石很快就凝缩成极小的尘埃微粒。核爆炸的强烈放射性使得一切
都变成了带有放射性沾染的废墟。放射性持续的时间取决于是什
么样的放射材料。为了增加放射性强度，核弹表面可涂上一层像
钚那样具有高度放射性的物质，这种核弹常被称作“脏弹”。而
最大的“洁弹”是中子弹。它爆炸时产生的能量几乎全部都变成
具有很大杀伤力的中子束，而不是冲击波，就像放射性一样，具
有致命的杀伤力，它使所有与中子冲撞的东西也具有放射性。但
中子弹的目标是杀伤人，而建筑设备却完好无损。一般说来，既
消灭敌人的有生力量，同时占领敌人的城市（在放射性允许的条
件下），是夺取战争胜利的理想方式，正是基于这种考虑，人们
才研制中子弹。
被核爆炸掀起的大石块虽然很快从空中落回地面，但是一个
巨大的、由放射性微粒构成的烟柱却腾空而起，一直进入大气层。
核爆炸会产生一股强大的向上对流的空气，这股气流有助于把核
尘埃带到地球大气层中的逆温层顶部，即人们所熟知的对流层顶。
对流层顶以下就是对流层。在这里，空气的温度随着高度的下降
而降低并且易于形成不稳定的对流。大多数气候现象都在对流层
生成，如云、暴风雪、锋（即冷热团的分界处）等。对流层顶以
上是同温层。空气的温度在这里随着高度的增加而升高，而空气
的运动变得相对稳定。地面至对流层顶的高度，在极地为６英里，
在赤道则为１１英里。同时，对流层顶在不同地区上空的高度还
根据不同气候条件的变化而有所不同。当核尘埃烟柱到达对流层
顶时，便开始沿水平方向向四周扩散，形成人们所熟知、然而却
决不愿亲历目睹的蘑菇状烟云。它非常像在冷锋中积雨云的风暴
云层加速展开的情景，当其升到对流层顶时，同样也是水平地向
四周扩散，从而形成一个“铁钻”的形状。在爆炸当量为１００
万吨级或更大威力的核爆炸中，核尘埃将升入同温层，抵达１５
英里的高空，当爆炸当量为５０百万吨级时， 核尘埃则上升到
３０英里的高空。
地爆产生的核尘埃是引起核冬天的第一个因素。引起核冬天
的第二个因素，是核爆炸后的遍地大火所产生的烟灰。一颗氢弹
爆炸时的火球足以把方圆数英里内它所能点燃的一切都化为灰烬。
在乡村，草木、粮食、植物都会燃烧并导致持续数星期的烈焰焚
地。在城区，住房、工厂、加油站、化工企业也在劫难逃。这些
大火所产生的浓烟升腾到数英里的高空。―旦形成风暴性大火，
浓烟有可能被吸至同温层。
当然，要估计出在一场全面核战争中究竟会产生多少尘埃和
烟灰，这决非易事。但有一些线索可以为我们提供帮助。首先，
是１９６３年部分禁止核试验条约签订之前所进行的大气层氢弹
试验。这些试验表明，当量为１００万吨级的核弹在地爆时所产
生的蘑菇云中含有１～６吨尘埃。同时，它还显示出核尘埃典型
粒度是十分之几微米（１微米为１／１０００毫米）。
要对核战争引起的大火进行预测，我就不得不依据对下述情
况所做的种种测算，如：地震等自然灾害引起的城市火灾，战争
期间投掷燃烧弹导致的城市大火，广岛、长崎所经历的核火灾，
森林火灾以及为研究火势蔓延和烟尘而人为制造的实验性大火。
地震引起城市火灾主要是通过震破煤气管道、震裂燃料储藏
罐、使电线短路而引起明火蔓延。大地震时，要想有效地扑灭火
灾是很困难的，如１９０５年的旧金山和１９２３年的东京大地
震所引起的巨大火灾。然而，核爆炸引起的大火威胁会远远地超
过一次大地震。
第二次世界大战期间，在１９４３年７月２７日至２８日和
１９４５年２月１３日至１４日，汉堡和德累斯顿分别遭到常规
轰炸。这两次轰炸表明，在城市中爆发一场火灾是多么轻而易举。
数平方英里的土地上一片火海，并形成风暴性大火。在火区之内，
所有建筑物被烧毁，一切可烧之物都化为灰烬，乌黑滚滚的浓烟
遮天蔽日，升入４至８英里的高空。在日本广岛，原子弹爆炸也
造成了风暴性大火，尽管在长畸，由于丘陵地形的缘故，火势不
是那么猛烈。
法国和美国已开始进行大规模人为大火的实验性研究。这些
研究有助于我们了解预想的核尘埃可能上升的高度以及产生风暴
性大火的条件。过去１００年里发生的许多次灾难性森林大火都
被记录在案。火灾烧毁了约１万平方英里的森林。１８７１年的
佩什蒂戈大火，席卷了威斯康星州格林贝两岸的３０００平方英
里土地，形成的烟雾使太阳在２００英里以内暗淡无光，甚至在
中午也是如此。这种情况持续了一星期。１９３３年，美国俄勒
冈州蒂拉穆克镇大火产生的烟雾高达８英里，这是美国历史上最
严重的火灾之一。１９５７年的阿拉斯加大火烧毁了１万平方英
里的森林。这些灾难性的森林大火一般是在树木特别干燥、易着
火的时候发生的。核战争引起的森林大火，尽管可在森林的许多
不同地点点燃，但蔓延起来却也不那么容易。一个更有代表性的
历史事件或许应属发生于１９０８年６月３０日的通古斯陨石事
件了。 该陨石爆炸的能量相当于１０百万吨级梯恩梯，大约有
８００平方英里的西伯利亚森林被夷为平地。目击者形容：“燃
烧的树一棵又一棵倒下，到处是一片火海”。这场大火连续烧了
５天。
根据对一场核战争所产生的核烟尘数量的估算，TTAPS科学
小组的专家们估计：一颗核弹在一个城市上空爆炸后，每百万吨
的核爆炸可造成１００平方英里以上的火区，而一般说来，烈火
在农村蔓延的区域则要小一些。在城市火区，每平方英里的大火
大约会产生２００吨核烟尘，而农村的大火大约只产生７０吨左
右的烟尘。另据TTAPS小组的科学家们计算，在超级大国之间展
开的大规模核战争中，如果总共爆炸当量为５０亿吨级，就会有
２．２５亿吨核烟灰和６５００万吨的核尘埃被抛入地球的大气
层。这同估计的坦博腊火山爆发后抛入大气层的火山灰数量２亿
吨非常接近。但是核爆炸产生的烟雾更容易吸收阳光，使地球变
冷。因此，核冬天引起的后果将远甚于坦博腊火山的爆发。
核尘埃与核烟云能滞留多长时间
诚然，工厂、日常大火和大风每时每刻都在向大气层排放烟
尘，据估计每年约有２００百万吨（２亿吨）。但是，在通常情
况下，这些烟尘微粒不会升得很高，而是落回到地面上来，或是
在数天之内，被雨雪冲刷掉。我们大家都注意到，雨后的天空格
外明朗洁净，其原因就在于此。然而，在核战争的情况下，假如
烟尘微粒被带到较高的对流层的话（大约５到１０英里高），它
们落回到地面的时间就会更长，需要几个星期乃至更长的时间，
如果烟尘微粒升到同温层，即升到距地面１０英里或更高的空中，
那它们就会在那儿滞留一年或更长的时间，因为雨云很难在这里
生成，微粒落回地面主要靠地球的引力作用。由于微粒很小，分
量很轻，因此，下落将是非常缓慢的。
自然发生的大火将烟灰带入３至４英里的空中。正如人们所
知，城市大火所产生的烟灰上升的高度为前者的２倍。而在一场
核战争中，由于两种力量的作用将把烟灰送入更高的空中。首先，
大规模的核爆炸将引发一场前所未有的大火；其次，对流的上升
气流与风暴性大火相接。这种大火是由于在一个比较小的区域里
爆炸了几颗原子弹而产生的。TTAPS的科学家的精确计算表明，
一场核战争产生的烟雾大约有５％会到达同温层。
核爆炸产生的尘埃究竟能上升多高取决于核弹的大小。一颗
当量为１００万吨级的核弹爆炸，能炸出一个直径为数百码的坑，
抛出的碎石达几百万吨，其中１万至３万吨极小的核尘埃微粒将
上升到同温层。核战略家们喜欢把１０万吨级的爆炸称作“低威
力爆炸”，一次这样的爆炸（其威力仅比广岛原子弹爆炸的威力
高５倍）不可能将任何核尘埃送入同温层。
除了核烟尘上升的高度外，还有另外两个因素对核冬天时间
持续的长短产生影响。其一是（这个因素特别重要），当厚厚的
核烟云以羽毛状上升时，烟尘微粒将开始凝聚而构成较大的颗粒，
这样一来，这种较大的颗粒将会比较快地落回到地面，另一方面，
这种颗粒的半径可能会变得比临界的１微米还大，而尘埃粒度小
于１微米时其吸收和分散阳光的效力才最大。其二是，如我们前
面已提到，尘埃和烟云微粒通过空气中的水滴聚合在一起，然后
再经雨水的冲刷被带回到地面。上述两种情况，都会直接影响到
核烟尘吸收和散射阳光的效应，它们都在TTAPS科学小组的计算
中被考虑到了。
根据TTAPS的科学家们的计算，最后的结论是，一场核战争
后，天空始终是昏暗朦胧的，时间从１～６个月不等。而决定的
因素是，对所使用的核弹头数量和威力、烟尘的性质和粒度以及
它们被冲洗的速率等等所做出的种种假设。
核尘埃与核烟云屏幕的扩展
如果你把围绕地球运转的宇宙空间站上看到的景象记录下来，
你会发现，原子弹爆炸的每一个地方都升起一个由尘埃和黑烟形
成的柱体，并向四周扩散。这些烟尘渐渐融汇成为一个巨大的环
绕北纬地区的尘埃屏带。开始这条尘埃屏带显得非常凌乱，遭受
核打击的国家上空成为最黑暗的区域。但几天以后，这条屏带将
形成环状包绕地球并开始朝北向北极和朝南向赤道扩展。数星期
以后，南半球也被黑云覆盖，核冬天所造成的这一后果将使全世
界所有地区无一幸免。
那么，在这一期间内，地球上究竟有多黑暗呢？在TTAPS的
科学家们所设定的最佳核赌注的“基线”情况下，他们估计，只
有相当于正常光照的３％可以到达地面，这将比一个无光多云的
冬日更昏暗。这种阴暗的结果几乎全部是由大气层中这些核烟云
引起的，因为它们最容易吸收可见辐射。此外，尘埃往往有分散
和反射阳光的作用，因而，这种辐射仍有相当数量到达地面。这
种情况，就像一片云从太阳前经过所看到的情景一样，尽管日轮
看不见了，阳光的直接照射降到很低的水平，但天空也不可能立
刻变得漆黑一团，因为云中的微小水滴分散阳光，使相当多的阳
光仍可到达地面。
当一场核战争所产生的厚厚的烟尘持续扩展连成一片时，地
球上的广大地区都被比通常的乌云更黑的云层所遮盖。在这些地
区，到达地面的阳光总量可能下降到正常情况下阳光量的１％，
这大约只相当于一个月夜的水平。这种情况将使植物为了生长从
阳光中吸收能量的过程中止。如果这种白夜持续数星期或数月的
话，那么，一场气候变化所造成的大灾难比我上面所提到的“基
线”情况还要严重得多。
天气将变得多冷
在全部测算中最复杂的部分之一，就是计算出核冬天到来时，
地球的气候到底会变得多冷。这对于这种现象的严重性的整个争
论也是至关重要的。碰巧，我在过去１０年左右的时间里，一直
在研究核尘埃与烟云是如何吸收星球所发出的光的。当一颗像太
阳这样的恒星开始走向死亡时，它的体积急剧膨胀，变成一个巨
大的红色星球（扫校者注：汗……这是我第Ｎ次见到红巨星被译
成巨大的红色星球），并且开始在强大的宇宙旋风中抛甩掉其外
层部分。当旋风所裹挟的气体一旦飘移到离开太阳足够远的地方，
像硅、镁、铝、铁以及氧这些物质就会结合起来并且凝结成小颗
粒的硅酸铝和硅酸镁，它们同地球上的岩石成分相似。因此，这
颗恒星是处在吸收其光亮的硅酸盐云层的包围之中。假如这颗星
球含碳量非常高的话，那么，这种化学变化过程就会稍有不同。
氧和碳相结合构成一氧化碳，而过量的炭则凝结为细小的灰粒。
在判断硅酸盐尘埃或烟云对于星光的作用时，天文学家们一
展其专长，这一专长也可用于对核冬天的预测。当然核尘埃的几
何形状与硅酸盐有很大不同。核冬天的预测表明，届时地球将完
全被尘埃与烟云所笼罩，根本看不见阳光。然而，我们已经在对
穿透尘埃的外界星体的辐射量进行测算方面取得了成功，这样，
在关于核冬天情况下光和热的辐射能的测算方面，我们增加了某
种信心。
耍弄准一场核屠杀后的地球表面温度是多少，并不是一件轻
而易举之事。让我们尝试着用一种简便的方法对此作个估量。能
量守恒定律告诉我们：当地球接受太阳的能量时，它一定会将这
些能量再释放出来。而地球这样的行星所释放的能量又取决于它
的温度。释放能量的最佳近似值是地球绝对零度以上的那个温度
的四次幂（这被称之为斯忒藩定律，以奥地利物理学家约瑟夫?
斯忒藩的名字命名）。现在已知绝对零度约为摄氏零下２７３度，
如果我们取地球平均温度是１３℃，那么以绝对零度为尺度的地
球温度就是绝对零度以上２８６度。现在假定在核冬天中，照射
到地面上的辐射量减少系数为３０，即处在TTAPS科学家们所揭
示的基线情况下，３０的四次方根是２．２，因此地球在此时的
温度应当降至绝对零度以上１２９度，即－１４４℃。这将意味
着地球上一切生命的立即死亡。然而，上述假设中忽略了某个最
重要的因素，这就是尘埃云通过红外线波所释放出的能量。能量
守恒定律也适用于烟云和尘埃微粒，它们同样要把从太阳吸收的
热能释放出来，这种释放能量的过程是通过红外线波长来进行的。
因此，地球实际上是沐浴在红外线辐射之中。它在一定程度上补
偿了被烟云所剥夺的我们可直接感受到的照射。
另一个简单的计算结果表明，还存在着第二个需要考虑的复
杂因素。上面我曾提到地球的平均温度，是地球表面的和全年的
平均温度，约为１３℃。而运用斯忒藩定律所能求得的期望值应
是－２３℃（即绝对零度以上２５℃），在这个温度下，地球辐
射的热就可以平衡它从太阳所吸收的热能。可见，地球通过其它
一些不可思议的方式所释放的能量，比它从太阳所吸收的还要多
７０％。
出现这种奇特现象其实是因为地球拥有一个大气层。空气中
的分子，特别是二氧化碳和水分子既能够被可见光所穿透，又对
红外线辐射有很强的吸附力。当地球在释放其红外辐射能时，是
不可能全部散发出去的。这种红外线辐射的很大一部分被大气层
中的分子所吸收，然后通过红外线波将其再度放射出来。而当大
气分子向四面八方辐射时，其中大约一半将再返回到地面。这样，
地球就比理论预期的要温暖得多。地球受到阳光的直接照射，又
被大气层所加热，这种现象被称之为“温室效应”，这与普通温
室的情形相类似。对真正的温室来说，它的玻璃墙和屋顶在吸收
“温室”里的植物和其它物体的红外线辐射方面就起着地球大气
分子的作用。
事实上，如果在一个特定高度的烟尘微粒吸收阳光并由此变
热的话，它们就会将周围的空气分子加热，并且同这些分子分享
阳光的能量。与烟尘微粒相比，空气分子发出红外辐射的效能更
高，所以，地球的暖热主要是因为大气层变热以及它所产生的“
温室”作用使之变热，而不是尘埃和烟云直接加热所致。
因此，在核冬天里，地球的平均温度主要由以下相互制约的
因素所决定：由于被尘埃烟云吸收和反射回宇宙空间的太阳光的
直接照射而丧失的热能；来自尘埃云的热能；地球大气层提供的
热能。尘埃和烟云升到很高的高空，如同温层，同停留在很低的
高度有着很大的区别。地球大气层７５％的部分的高度低于６英
里。高度在１英里以上的尘埃和烟云都处在大部分大气层以下，
而高度在１０英里以上的尘埃和烟云则位于大气层主体部分之上。
在后者的情况下，被尘埃和烟云（以及它们已经加热的空气分子）
反射回地面的红外辐射能将被大气层所充分吸收，与前者，即尘
埃和烟云处于低空时所造成的地面温度相比要冷得多。附录例Ａ
介绍了在两种极端情况下，尘埃和烟云使日光变暗程度不同时，
简要计算地表温度的方法，也介绍了中间情况下的计算方法。应
该说，这种中间情形对核冬天更具有代表性。在这种情形中，尘
埃和烟云被设想为既不是在大气层之上，也不是在大气层之下，
而是穿过大气层的主体部分来扩散。这说明，处在低水平高度上
的尘烟云层即便遮断全部直射阳光，地球的平均气温也不过下降
２４℃（４３Ｆ）。然而，若是遮断全部阳光的尘烟云处在高空，
地球的平均温度就可能下降大约７５℃。而作为中间的，更为现
实的情形则是，当所有阳光都被尘烟云所吸收时，温度最多下降
４６℃（８３Ｆ）。核冬天的测算表明，直接照射的阳光将变暗，
平均来说，变化幅度将处于正常值的３５％～０．０００１％之
间，随爆炸的原子弹数量、攻击目标的类型、以及产生的核尘烟
云的数量而定。附录显示对高空的尘烟云来说，既便是在３５％
的可见阳光透射到地面上来的乐观情况下，地面平均温度也将下
降３９℃（７０Ｆ）；而低空的尘烟云则仅仅使温度下降１４℃
（２５Ｆ）；而在中间情形下，附录表明温度将下降２６℃（４
７Ｆ）。TTAPS的科学家在进行详细计算的考虑到了许多被附录
Ａ所忽略了的因素。首先，我们必须考虑到现有的各种不同类型
的微粒吸收或分散（反射）阳光的程度；其次，他们的模型还考
虑到了穿行于大气中的核尘埃的实际分布。TTAPS的科学家们发
现，在基线情况下，一场核战争后的头两个星期里，大陆内陆的
地面平均气温大约要下降３５℃（６３Ｆ），在三个月左右的时
间里，温度不可能回升到冰点以上。正像我们将会看到的，这将
给世界上大多数动植物带来灾难性的影响。在另一种极端但同样
也有可能发生的情况下，温度在几星期之后估计会下降５０℃（
９０Ｆ）或低于零下４０℃（－４０Ｆ），并将持续数月之久。
在上述这些更为严重的情况下，在一场核屠杀之后，要想指望温
度回升到冰点以上，没有一年的时间是根本不可能的。
对地球气候的影响
上面提到的对温度的预测仅仅考虑了光照的消失对地面温度
的直接影响，也可以被看作是对处于中纬度的内陆地区气温发生
影响的典型情况。然而，地球上每一天和各个具体地区的实际气
候的形成则是非常复杂的，它们要取决于大气和海洋的循环。地
球表面约有７０％为海洋所覆盖，其平均深度超过２英里。海洋
的储热能力之大，可由下列事实说明，这就是，即便地球在一年
里都照不到阳光，海水的平均温度也仅仅下降１℃（２Ｆ）。因
此，海洋可以使温度不至发生大的变化。同样海洋还起着调节由
太阳热能的增减所引起的陆地温度变化的作用，这种调节作用是
通过海洋洋流的大规模循环来实现的。洋流把来自热带的温暖水
流分别向南北高纬度地区输送。我们这些居住在英国的人是这些
大规模循环之一的墨西哥湾流的直接受益者。在墨西哥暖流和常
见西风的共同作用下，英国比它处的纬度位置相同的地区的温度
平均要高９℃（１６Ｆ）。陆地与海洋，赤道与极地之间气温的
差异，同样也在地球大气中形成一个巨大的循环，这就是风。这
些风也起着平衡和调节气温的作用。例如，照射到赤道地区地面
的太阳能的平均值是地球其它地区日照量的两倍。如果全部转换
成当地温度，那么赤道地区的平均气温就不是实际测量到的２５
℃～３０℃（７７Ｆ～８６Ｆ），而是６７℃（１５３Ｆ）。实
际情况之所以不是这样，是因为大气层的下部（对流层）中大规
模不稳定的对流使暖空气沿垂直方向爬升，并能把处在高纬度的
冷空气带到低纬度地区来。在热带地区，大气层中这种大规模的
循环被称作“哈德莱环流圈”。
每当太阳西落，夜幕降临时，大地开始变得凉爽起来。地球
上内陆地区的气温主要是由直射到地面上的日光能决定的。这些
地区昼夜的温差是１０℃～１５℃（１８Ｆ～２７Ｆ）。另一方
面，在沿海地区，如英国的大部地区，昼夜的平均温差仅为４℃
或５℃（９Ｆ）。在季节的温差变化中，我们也可发现类似于内
陆和沿海地区的差别。例如，美国内地冬至那一天（１２月２２
日）的平均气温要比夏至那一天（６月２２日）大约低３５℃（
６３Ｆ），而在英国，同样情况下温差仅仅为１０℃（１８Ｆ）。
那么，核冬天是怎样改变气候的呢？这是一个非常复杂、还
不能作出圆满回答的问题。科学家们已经成功地制造出了全球气
候高度简化的计算机模拟系统，它可以再现世界各地平均天气的
主要特征。苏英两国科学小组，把笼罩北纬地区上空的核尘烟云
层对气候可能产生的影响的各种数据输入到计算机模拟系统中，
并对具体结果进行了测算，结果证实了气候将发生剧烈的变化。
美国方面的研究，是由在科罗拉多博尔德的国家大气研究小心（
NCAR）的考特?科维尔、斯蒂芬?什奈德、斯达利?汤姆森等
人进行的。他们认为，假定的情况并不像TTAPS设定的基线情况
那么严重，并在这场假设的核战争后，对其引起的变化跟踪了三
个星期。他们发现，一场夏季核战争１０天之后，地球气温平均
将下降１５℃～２０℃（２７Ｆ～３６Ｆ），北半球的大部分地
区，尤其是北美和苏联的温度远远低于冰点。苏联方面的研究主
要是由莫斯科苏联科学院计算中心大气研究室的负责人弗拉基米
尔?阿列克赛德洛夫及其同事进行的。他们的研究结论比TTAPS
所设定的基线情况还要严重，并对温度变化跟踪达一年多。他们
认为，核战４０天后，从北纬３０度到北纬６０度地区，气温将
平均下降１５℃（２７Ｆ）到２０℃不等。北半球的广大地区，
在核战争后的第一个月里，气温将下降３０℃～４０℃（５４Ｆ
～７２Ｆ），甚至在８个月之后，北半球平均气温仍然比正常值
低１０℃（１８Ｆ）。同时，这个模型的一个重要的测算告诉我
们：大气温度的变化必然大幅度地降低对流层顶的高度，从而使
气流相对稳定、云雨难以生成的同温层扩展到比通常低得多的高
度，这样一来，尘埃和烟云微粒就不可能像TTAPS科学家们所设
想的那样快的从大气层中被雨雪冲洗掉，从而有可能使“核冬天”
进一步延长。
遗憾的是，上述这种大气中核尘烟云对气候影响的模拟还不
能测试出大气环流对云的作用。尤其是它们还不能解答一个关键
问题，即尘烟云层是否能跨越赤道上空（假设南半球没有核打击
目标），并且覆盖全球。但已经有明显的迹象表明，在热带地区，
正常形式的大气环流将遭到破坏。通常在春季或夏季，赤道上空
热空气上升，然后分为两股空气流，一股向北流动，一股向南流
动，构成了热带大气环流模式，这就是我们在前面提到过的“哈
德莱环流圈”。在美国国家大气研究中心进行的一场北半球春季
核战争模拟试验中，这种环流模式被破坏了，而且产生了单环流，
它使北半球气流上升，穿越赤道，然后在南纬地区下降。这充分
说明，南半球亦将在一场核战争后的数周内被尘埃和烟云所笼罩。
在其它季节里，尘埃和烟云将会以更加不规则的方式穿过赤道，
但其结果将是一样的。
但是，国家大气研究中心这项特殊的模拟所包括的仅仅是大
气环流中的尘埃和烟云的循环情况；况且斯达利?汤姆森在研究
报告（《气候的改变》，１９８４年６月）中也指出：“当预测
同时也考虑到尘埃进入同温层这个因素时，‘哈德莱循环圈’的
模式就不会被破坏。”这样，南半球在核冬天中的命运仍然是个
未解决的问题。
苏联方面所进行的全球环流模拟试验表明：在核战争的４０
天后，英国和西欧的气温可能下降１５℃～２５℃（２７Ｆ～４
５Ｆ），８个月后，仅仅下降约５℃（９Ｆ）。一些地区，如西
班牙的温度可能会回升到正常状态。上述数字表明，这些地区的
春季或夏季将会变成严寒的冬季，而冬季则成为北极的冬天。既
然欧洲的大部分地区在一场全面核战争中将遭受毁灭性杀伤，而
且核爆炸的放射剂量在这些地区将达到无法忍受的程度，因此，
对一小部分幸存者和生命体来说，核冬天就是对它们的最后扫荡。
同时，全球气候格局的剧烈变化意味着像英国这样的靠近海岸的
国家将遭到可怕的飓风的袭击，它将使核战争幸存者的岌岌可危
的处境更为严重。
对核冬天假说的检验
很显然，要想对充满恐怖预言的核冬天假说进行验证，途径
只有一个，只是由于核战略家和我们的政治领袖们热衷于打一场
核战争因而不去考虑和采取这种途径。然而不管怎样，以上预测
中使用计算机模拟系统对与此相关的现象，如火星尘爆和地球上
的火山爆发进行测试和计算，毕竟是检验核冬天假说的一个现实
可行的途径。事实上，甚专在TTAPS科学家们想到核战争对气候
的影响之前，他们就已经对火星尘爆问题进行研究了。这种尘爆
现象是在１９７１年“水手９号”飞船飞行计划实施期间，第一
次引起他们的注意的。因为这艘宇宙飞船环绕火星飞行，所以他
们能够对这个行星的表面温度和稀薄的大气温度进行测量。结果
发现，当火星上发生尘爆时，这种尘爆遮盖了整个星体，其温度
较平时要低，而使该星球的大气温度比通常要高。这完全在预料
之中，因为尘埃吸收太阳的辐射，使本身变暖，而使星球表面冷
却。他们建造的计算机模拟系统能精确地再现他们观测到的现象。
随后，他们决定将注意力转向地球上的有关现象，开始研究火山
喷发时的尘埃对地球温度下降的影响。计算机模拟试验表明，在
一次大的火山喷发之后，地球平均气温下降的幅度很少，典型的
情况是气温下落０．５℃～１℃。迄今为止，有关的最详细的记
述和研究要属墨西哥的埃尔奇诺恩火山了。它在１９８２年３月
末和４月初喷发。虽然这还不算是一次大规模的、猛烈的火山喷
发，但它却非同寻常地将大量的火山灰抛入同温层。科学家们已
经运用卫星和地面上的激光测距技术来观察尘埃屏幕的变化。他
们还采集尘埃样品，并监测尘烟云下的温度变化。这股尘烟云在
火山喷发的数星期内扩展蔓延笼罩了整个地球。这项研究仍在继
续进行当中。
诚然，对核冬天的预测要比上述任何一种情况都要严重得多。
然而，他们的试验已经表明，计算机模拟系统可以精确地模拟出
进入星球大气层的尘烟所导致的后果。在将来，我们期望能看到
更复杂的模拟核冬天演变的计算机系统，它们将能解答许多现在
还无法回答的难题。在后面的第五章中，我将探讨有关核冬天预
测中的一些疑难点。
第四章 地球上的生命面临存亡的危机
核冬天对庄稼和植物的影响
在一场核战争中，熊熊的烈火和放射性尘埃会使庄稼和植物
遭到巨大的破坏。纽约长岛美国布鲁黑文国家实验室的研究工作
阐明了辐射现象对植物的影响。如果将一个大辐射源置于一片精
心选择的森林中部，通常最易遭到破坏的是树木，尤其是松树大
片地被摧毁。未遭破坏的只有灌木、杂草、药草、苔藓和地衣。
较高的辐射能摧毁茂密的灌木，辐射量再大一些，能杀灭草本和
木本科植物，在更大的辐射量照射下，幸存的就只有某几种青苔
和地衣了。每类植物中，长得越慢、体积越小的，抵抗力就越强。
生态环境发生某种剧烈变化时，最容易受到损害的是那些躯干高
大而繁殖周期长的属种，抵抗力最强的是那些体积小、繁殖潜力
强的生物体。后者包括能同人类进行有效竞争的小动物和植物，
如害虫、园子里和路边荒野上的杂革、昆虫等。
但是，多数植物属种即使不能在几个月内，也会在几年内摆
脱辐射和烈火所带来的影响而恢复过来。我们甚至可以设想受到
袭击而幸存下来的人能重新开始某些农业生产。在没有直接卷入
冲突的国家里，生命会像往常一样延续。
核冬天将改变所有这一切，我们知道，植物生长靠光合作用。
低于正常光照５％时，植物的生长过程就会中断。而核战后出现
的漫长黑夜或昏暗就会导致这一后果。许多植物将在长期黑暗的
笼罩下相继死亡。这无论是对陆地还是对海洋中的绿色微小植物，
如海藻(学名叫浮游植物)来说，其结果都一样。
核战争突然使环境的温度降至冰点以下，会产生很严酷的效
应。植物抵抗严寒的能力取决于植物所处的时令和所习惯的气温，
像加拿大北部和西伯利亚这些严冬地区，冬眠的幼芽可以忍受－
８０℃（－１１２Ｆ）低温，甚至比预测的最寒冷核冬天的温度
还要低许多。但是在它们的生长季节，同样是这些植物，如果温
度低于－１０℃（１４Ｆ）就可能被冻死。像英国那样的温带地
区，冬眠的幼芽可耐－８℃～－２５℃（１８Ｆ～－１３Ｆ）的
温度。但在春季或夏季，这些幼芽遇到冰点以下的温度，可能会
立刻被冻死。植物在冬天具有较强的耐寒力，这取决于植物事先
进行的调节以适应寒冷温度的状况，就像从秋天过渡到冬天那样
自然。除了仲冬时节，任何时期严寒的突然袭击，都会促使很多
植物死亡。植物在热带终年都处于生长状态，其御寒能力极其有
限。热带植物所能忍受的最低温度为－５℃～５℃（２３Ｆ～４
１Ｆ）。值得指出的是，各种植物、动物和微生物中有三分之二
生活在赤道两侧２５度的范围之内。
世界主要农作物都不耐寒。在关键时刻，水稻只要遇到１３
℃（５５Ｆ）的气温，生长就会受影响。玉米和黄豆对１０℃（
５０Ｆ）以下的温度很敏感。而在夏季，气温低于－５℃（２３
Ｆ），小麦即会死亡。如果我们现在查―下核冬天计算中所预测
的温度，就会发现不论战争发生在一年中的什么时刻，我们不可
避免地要失去所有农作物一年的收成。地球上植物的产量会下降
到异常低的水平。此外，即使阳光和温度一年后恢复到正常水平，
考虑到植物还要遭受到的许多其他方面的威胁（辐射、由于空气
层受到破坏而接受过量的紫外线、化学污染、被动物吃掉等），
生物学家们估计覆盖地球和海洋的植物要回到正常生长状态也需
要十年或更多的时间。
土壤有机体并不直接受阳光和光合作用的影响，并且通常可
以长期保持休眠状态，所以它们受黑暗的影响相对地会少一些，
但是容易受到酷寒的伤害。在很多地区，由于失去植被的保护，
土壤易受风和水的严重侵蚀。
对陆地动物和淡水生物的影响
在核冬天，动物面临着各种各样潜在的致命威胁，很多动物
受到的辐射达到了致死量。那些在核战争直接杀伤下的幸存者所
面临的问题是，多数淡水源均冻到几尺深。由于辐射到大地的日
光少，植物停止生长，很多草食动物遭受饥荒。草食动物的骤然
减少，又给肉食动物带来灾难。冬眠的动物靠整个夏天积累起来
的脂肪来渡过一个普通的冬天，它们几乎没有能力在春天或夏天
应付突然降临的核严冬。这样，动物显然会普遍灭绝，特别是那
些仅在北半球生长的动物。农民要让牲畜活下来是十分困难的，
除非他们有充分准备，备有自给自足的燃料和饲料，以应付突如
其来的核冬天。
由于一场核战争后数十亿人和动物的尸体得不到埋葬，那些
耐寒的以腐物为食的动物将得以繁殖。我们面临的世界可能是一
个以老鼠、蟑螂、苍蝇为主的幸存生物的世界。
许多淡水生物由于失去阳光和被厚厚的冰层覆盖，预计鱼类
和一些淡水生物种会广泛灭绝。在热带，动物、鸟类和鱼类特别
不具备应付严寒的能力。
对海洋生物的影响
海洋植物和动物受到海洋巨大热惯性的保护，免受严寒的袭
击，生存的机会最多。我在第三章曾提到，即使失去一年的日照，
海洋的平均温度也只会减少１℃（２Ｆ）。然而，实际情况并不
那么乐观，因为海洋中真正的温水区，即温度在１０℃（５０Ｆ）
以上的水域绝大部分局限于海洋上层的几千英尺，不到海洋总量
的１０％。在严酷的核冬天景象中，一年中的最好时候，太阳光
极其昏暗，温水的温度可能下降５℃～１０℃（９Ｆ～１８Ｆ）。
而这一降温量，正是人们根据热带海洋生物化石估算出的导致多
数海生物种灭绝的温差（见第一章）。
长期黑暗对海生生物的影响已在实验室里进行过研究。由浮
游植物（海藻），浮游动物（靠海藻为生的微小动物），以及鱼
类（靠浮游动物为生）所组成的食物链，特别容易受到破坏。经
过仅仅几天的黑暗之后，浮游植物即告死亡或进入休眠状态。在
温带，暮春或夏天大约在两个月内，冬天在三至六个月内，鱼类
和其他水生动物的数量便开始急剧下降。对很多种生物来说，这
一进程是不可逆转的。在热带，由于动物营养储备较少，而热带
动物能量的需求量又很大，因此，持续黑暗造成的影响会更严重。
在两极地区，动物已适应漫长昏暗的冬天，这种影响的严重程度
则小得多。
对于那些想在沿海海域捕鱼的核冬天的幸存者来说，海上可
能出现狂风暴雨，将给他们增添更大的困难。为现代社会提供鱼
类的大型捕鱼船很有可能还在国内港口中就遭到风暴的袭击，并
由此而毁坏，或是难以获得燃料。从陆地冲刷出来的有害废物和
淤泥，也会给沿海海洋生物增加灾难。
核冬天给人类带来的后果
要搞清核冬天对人类的全部影响，我们首先必须了解所有的
生命都生活在彼此息息相关，相互依存的统一体中。科学家们创
造了“生物圈”这个词来描绘地球、大气和海洋，而生命就在其
中形成。生物学家发现，要想了解某一个别生物，就需要研究它
所生活的整个植物、动物和微生物群落和所处环境的物理性质――
阳光、辐射、组成空气的各种气体、土壤、海洋和河流里水中的
化学成分。这种研究被称为生态学。近年来，我们对生态学对人
类活动的影响已经变得更加敏感，原因并不仅仅在于我们关心地
球和它的生命。我们要生存下去就需要依靠无数的生态系统。我
们靠植物和动物为我们提供食物，因而我们不得不控制它们的数
量和防止病虫害。目前世界上的人们要像史前时代的人类那样依
靠打猎采集为生是完全不可能的。我们靠农业，靠控制生态系统
为生。核冬天对人类社会最明显和最严重的影响可能是所有庄稼
一年的收成几乎全部被毁，而且要重新恢复大规模农业生产是十
分困难的。
当然，这些农作物不会在核冬天灭绝。地球上很多地区都会
保存一些种子，即使是饥馈绝望的核战幸存者也懂得要留一部分
种子供以后播种用。问题在于昆虫、鸟类和兽类的灭绝，将导致
新害虫的繁衍。很难相信现代农业赖之以存在的燃料、肥料、杀
虫剂的供给在几年内能恢复正常。植物覆盖层被破坏，光秃暴露
的土壤便会受到侵蚀。生物学家估计恢复农业生产将需要１０年
的时间。很明显，幸存者的食品分配和供给会成为一个十分棘手
的问题。对于那些粮食生产上远不能自结自足，完全依靠进口粮
食的国家来说，失去一年的收成会是一场巨大的灾难。
同样，核冬天也使从海洋获取的食品急剧下降，我们已经看
到给人类提供基本营养的许多食物链将要被破坏。在最为严酷的
情形下，大地一片漆黑，以致海洋中的光合作用连续数月的中断，
众多的鱼种也许会灭绝。因此，人类在失去大部分陆地收成后，
要向海洋寻求帮助，也无法得到保证。
生物生态系统除了供给我们食物，还在很多方面为我们服务，
这些对我们都是同等重要的。它们的作用是形成和保护土壤、养
料的再循环，控制可能发生的农业害虫和人类疾病带菌体，处理
废物和死亡的有机物、生物，净化水源，甚至调节气候（众所周
知，一个地区的绿化，是改良沙漠的第一步）。总之，自然提供
了一个博大的生化源，新的植物和动物在这里自然地或艰苦地通
过淘汰，繁殖进化。
当然，也不是生态系统为我们所提供的这一切都会受到核冬
天的威胁。但问题是，我们很难预测像核冬天的气候性灾难给生
物造成的全部后果。生态群落中的成员，彼此依存，它们能抵御
环境较小的变化，却抵抗不了较大变化的伤害。
如果我们把注意力仅仅集中在对人类的直接影响上，那么，
即使黑暗和寒冷遍及整个地球，这似乎也不会导致南半球所有人
的立即死亡。在远离原子弹爆炸现场，相对来说没有放射尘埃的
岛屿上，和由于海洋的调节，气温下降不很明显的地区，都可能
有幸存者。所以，在南半球各处，甚至在北半球的某些地区，很
可能有一些分散的幸存者。可是，这些分散的小股人群能够生存
下去吗？他们可能被迫回到以打猎和采集为生的生活方式中去，
但他们缺乏我们打猎祖先在数千年里积累下来的有关周围环境的
知识。他们还将面临一个崭新而又有害的环境，具有较高辐射、
受到严重破坏的自然世界，其气候条件是前所未有的。社会、经
济、文化系统等都被破坏殆尽，人类将面临巨大的精神压力。１
９８３年１０月，一些杰出的生物学家在华盛顿集会，他们的一
致意见是：
我们不能排除这样一种可能性，即这些分散的幸存者根本不
可能再繁殖人口。他们可能生存几十年或一个世纪，然后消失。
换句话说，我们无法排除大规摸的核战争会毁灭人类这一可能性。
这些令人沮丧的话，足以阻止我们把人类推向毁灭。难道还
需再多言吗？我们怎么能允许核武器再多贮存片刻呢？在一场核
浩劫后，地球上的生命当然还会继续生存下去，但是我们却不复
存在了。在过去几千年中人类建立起来的全部文化、文明和成就
都将付之一炬。
第五章 核冬天预言的可信程度
核冬天的怀疑派
并不是科学界每一个成员都认为核冬天的预测是正确的。最
主要的批评来自美国爱德华?泰勒和英国的约翰?马多克斯。爱
德华?泰勒是加利福尼亚州劳伦斯?利弗莫尔国家实验室副主任，
他以“氢弹之父”闻名全球。甚至在第一颗原子弹问世之前，他
已论证：只要重新创造像太阳中心一样的条件，氢与氦聚变，就
能造出威力大得多的炸弹。有几年他因自己的建议没有被采纳而
感到失望，但是在１９４９年８月苏联成功地爆炸了一颗原子弹
后，上面开了绿灯，一个在当时被称为“超级”的工程计划，便
在泰勒的指导下开始进行。三年之后，第一颗氢弹在南太平洋爆
炸。泰勒一直是核武器的热情支持者，他声称过去４０年靠的是
核威慑力量，才维持了和平。
泰勒在发表于１９８４年８月２３日英国科学杂志《自然》
上的文章中，抨击TTAPS小组对核冬天的预言是夸大事实。声称
如果对尘烟的数量和性质做不同的假设，这种影响会变得很小，
以至极不足道。他用几个字概括了他的见解：“气温骤变的观点
是值得怀疑的。”令人感兴趣的是，在同一篇论文里他又说，落
在非参战国的放射性尘埃的平均预测量即使是２０拉德，在辐射
最强的地区为２５０拉德（比自然辐射背景要高几百倍），也是
不必担心的。
约翰?马多克斯是《自然》杂志的编辑，又是英国广播公司
（ＢＢＣ）的职业播音员。由于《自然》是一份声望很高的杂志，
曾发表过很多见解深刻的重要文章。马多克斯的两篇有关核冬天
的社论（１９８４年３月１日和１２月１３日）曾引起过一些注
意。在第一篇文章里他谈到TTAPS小组的预言由于以下两个原因
不能令人信服：第一，关于种种假设的详细讨论并未发表；第二，
由于没有考虑列在实际环境中可能出现反馈进程，这种可原谅的、
对气候影响所作的过于简单的计算很可能会夸大所谓核冬天的严
酷性。第一个批评是令人费解的，因为发表在１９８３年１２月
美国《科学》杂志上TTAPS小组的文章，含有８７个详细脚注，
提供了技术细节和参考资料目录。这些参考目录包括TTAPS小组
以前写的有关火星尘暴以及陆地上火山尘埃影响的文章，这些文
章对大气模型的建立提供了大量细节。第二个批评具有某些合理
性，正如我们在第三章所见，地面的实际温度并不仅仅取决于阳
光对空气和核尘烟云的穿透。海洋和风对调节陆地和海洋、赤道
和南北极的温差也起了重要作用。然而TTAPS小组在他们的文章
里自己已对气候预测的局限性说得很清楚，并且对海洋气温略有
下降，以及陆地气温不会像他们的简单模型所预测的那样明显下
降，也作了清楚的说明。他们声称，在内地，温度实际下降比预
测的大约少３０％；而在沿海，则少７０％。这些估计与苏联和
美国那些确实考虑过上述部分重要气象影响的地球循环模型所得
出的研究结果是一致的。任何就核战争会给气候造成的后果所作
的认真推测都没有得出过这样的结论，即核冬天效应根本不存在，
纯属子虚乌有。因此，马多克斯的过于自信的结论是很令人费解
的，即“如果按照到目前为止所公布的这些预测，一些人仍不会
相信在核战争后会出现漫长冬天的说法，而且，要说服他们绝非
是轻而易举的事。”
马多克斯的第二篇社论登载之时，正值美国国家科学研究会
发表题为《大量核子交换对大气层的影响》的报告。使马多克斯
大为吃惊的是，这一有重大影响的调查报告证实了核冬天效应确
实有存在的可能性。其结论是：
总之，各种模拟计算和对同类自然现象有限的系统观察的一
致结果，为得出下述结论提供了依据，这与国家科学研究会所提
出的基线情况相似，一场核战争可使临近地面的温度在事件发生
后大幅度下降几个星期至几个月。此外，放射性微粒有可能迅速
被扩散到赤道，甚至南半球上空。
由于把注意力集中在这份报告中所讨论的尚未下结论的问题
上，约翰?马多克斯给人留下的印象是，他早先的怀疑已被证实。
爱德华?泰勒和约翰?马多克斯并不是核冬天仅有的怀疑派。
虽然TTAPS小组的报告在１９８３年华盛顿会议上受到参与辩论
的美国和苏联科学家热烈地赞同，但理查德?特科、保罗?埃利
希和尤里?果利特森于１９８４年１１月在牛津对一些英国科学
家所作的报告的结论却是不同的。虽然没有一个持异议的人曾亲
自作过任何具体的测算，但许多英国科学家好像都对核冬天持否
定态度。从总的方面来讲，英国科学家对核冬天效应虽不如美苏
两国科学家那么积极关注，然而，有一些特别是在反对核武器科
学家小组主持下进行的工作是干得极为出色的。几篇很有价值的
有关核冬天的报告，有的出自于奥彭大学克里斯托弗?梅宵迪恩、
欧文?格林、迈克?彭兹之手；有的是我的同事伦敦玛丽女王学
院的伊恩?珀西沃以及其他人写的。
在这一章里，我将充分利用上面所提及的美国国家科学研究
会的报告，对核冬天预测中不可靠之处进行讨论。美国国家科学
研究会由美国全国科学院和美国全国工程学会组成，受美国国防
部的委托调查核战争对气候的影响。这项调查有１８位科学家参
加，由哈佛大学的乔治?卡里尔负责。他们对所设想的最有可能
出现的核战争情景进行了仔细的阐述。他们说服空气物理学家和
气候学家使用电子计算机程序来检验核战争的后果。他们的调查
报告长达２００页左右，立论严谨，观点鲜明。
核战争的构想
在核战争后气候是否会发生剧变，显而易见，将在很大程度
上取决于战争的规模和形式。北大西洋公约组织现行的战略计划，
就包含着以战术核武器回敬苏联坦克对西德的入侵。虽然官方的
方针认为核战争的升级可以控制在任何特定的级别上，但很少有
战略家真正相信这一点可以办到。局势紧张时，事态发展得迅速
异常，一旦任何一方决定使用核武器，双方很难不全力以赴地给
对方的武器进行先发制人的摧毁性打击。
不幸的是，由于许多重要的军事目标都靠近城市或市区，因
此，对这些军事目标的攻击就等于对北约和华约国家大多数城市
发动一场全面进攻。所有研究全面核战争影响的努力在这一点上
都是一致的，即世界现存的５万枚原子武器中，有相当大的部分
将会用于战争，其总爆炸力为１３０至１５０亿吨当量。TTAPS
小组以５０亿吨当量作为他们研究的基线，并且也考虑了在一场
核战争中１００亿吨当量爆炸力所能产生的影响。发表在瑞士皇
家科学院《环境》杂志上的一篇论文作出的设想为５７亿吨当量。
加利福尼亚州劳伦斯?利弗莫尔国家实验室计算时采用的数据为
５３亿吨当量。美国国家科学研究会报告所采用的基线数字定得
高一些，为６５亿吨当量，他们认为采用这个数字是充分考虑有
些武器失灵，另一些会被贮存起来这一情况。
尽管对一场核战争中超级大国之间可能使用的总爆炸当量的
看法非常一致，然而这些研究之间也还存在一些重大分歧。TTAPS
小组认为威力达１０００万吨当量的武器很少能用于战争。美国
国家研究学会则指出，美国和苏联都在提高弹头的精度和更换导
弹有效负载，以获得数量较多而威力较小的弹头。这些武器的当
量都不会超出１５０万吨。巡航导弹的出现加速了弹头小型化的
趋势。国家科学研究会提出的意见是，“除非目前的趋势发生逆
转，否则到１９８５年，不论美国还是苏联，即使要部署威力为
几百万吨当量的核武器，数量也可能是极少的。”
在被当作“地爆”或“空爆”的武器比例方面也存在分歧。
在TTAPS小组的基线研究中，虽然他们也研究从０到１００的不
同比例的效应，但他们认定的“地爆”的核弹的比例是５７％。
国家科学研究会则估计“地爆”的核武器仅为２５％。他们是通
过以下假设得出这个数字的，核武器主要用于进攻军事目标、导
弹仓库、导弹基地、指挥部、控制中心、通讯和情报设施等。作
为第二重要目标，他们认为是维持军事力量的经济基础，如军工
厂、炼油厂、油库、发电厂、主要交通和运输枢纽等，也均会被
列为攻击对象。他们假设城市本身不会成为轰击目标，并假设所
采取的爆炸方式也是以摧毁军事目标为目的，而并非要造成最大
伤亡。因此，他们规定攻击一座导弹仓库和其他“坚固”目标（
也就是用混凝土等加以保护的目标），用一枚“地爆”核弹。
国家研究委员会提出的几种略有不同的假设产生了两种结果。
第一，由于“地爆”的核弹较少，被抛入地球大气层的尘埃亦会
减少。然而，由于尘埃在核冬天效应中并不起关键作用，这种减
少对后果不会有多大改变。第二，正是由于“地爆”对造成放射
尘埃危害起重要作用，国家研究学会估算的放射尘埃造成的伤亡
比起TTAPS小组所描绘的要小一些。国家研究学会没有承担估价
一场核战争所产生的生物影响的工作，所以他们不去考虑所造成
的伤亡，尽管他们极力主张应该使用他们的基线方案来进行这项
工作。即使对所使用的武器的性质作的估计有所修改，其带来的
伤亡也仍然是相当可怕的。
国家科学研究会证实了TTAPS小组的断言：造成核冬天效应
的主要因素是城市大火产生的浓烟。这样，用数量少得多的核弹，
以市区为目标进行轰炸，其带来的后果与６５亿吨当量的核能释
放造成的后果差不多一样严重。 TTAPS小组考虑的情况是，以
１０００枚每枚为１０万吨当量、总量相当于１亿吨当量的核武
器，全部用来攻击市区目标的一次袭击。设想像英国和法国那样
算不上核大国的国家已近乎拥有进行这种攻击的能力，人们就会
不寒而栗了。
国家科学研究会还考虑了比基线方案更严重的设想，在这一
设想中包括另外１００枚，每枚２０００万吨当量的“地爆”，
总当量达到了８５亿吨，这些核武器可用于进攻“超坚固”的目
标。这些额外增加的大型炸弹带来的后果，使大气尘埃远远超过
国家科学研究委员会提出的基线方案所产生尘埃的数量。
核战争产生的烟尘数量
核爆炸所产生的尘埃数量在很大程度上取决于爆炸时火球是
否接触地面。对１００万吨当量的爆炸来讲，如果引爆高度高于
两英里，这就意味着散开的尘埃便会迅速下降。因此，破坏性最
大的“空爆”也只会卷起少量的尘埃。据估计一次“地爆”后升
入固定云层中的尘埃量为每１００万吨爆炸当量产生２０万吨到
５０万吨尘埃。国家科学研究会认为可能性最大的尘埃数量是每
１００万吨当量产生３０万吨尘埃，这正好与TTAPS小组的估计
是一致的。国家科学研究会对升入大气层的尘埃总量估计为３．
３亿吨至８．２５亿吨，比TTAPS小组估计的９．６亿吨低许多。
这正好反映了国家科学研究会认为“地爆”所占比例较小的假设。
然而，在国家科学研究会的８５亿吨当量的设想中，又有４
亿到１０亿吨尘埃将被抛入大气层，并且，几乎所有这些尘埃都
将直接卷入同温层。
要估计一场全面核战争所产生的浓烟数量更加困难。毫无疑
问，核战后，会发生熊熊烈火。但大火将蔓延到哪些地区，城乡
的易燃物有多少会转化为浓烟，以及烟粒子冲出核蘑菇云的速度
和规模等是无法确定的。联邦德国马克斯－普拉恩克化工学院的
鲍尔?克鲁兹，是第一个把世界的注意力引向核战争产生的浓烟
会对气候产生极大影响的人。他在一篇发表在瑞士皇家科学院《
环境》杂志上的文章里，估计５７亿吨当量的核战争将产生３．
４亿吨浓烟。这比TTAPS小组在基线方案中所估计的２．２５亿
吨要高得多。国家科学研究会估计，他们的最低方案中，６５亿
吨当量的爆炸可以产生高达１．８亿吨的浓烟。然而，由于存在
许多不可靠因素，他们认为浓烟数量可能在２０００万吨到６．
５亿吨的范围之内变化。这正是国家科学研究会建议从事广泛研
究的诸多方面内容之一。这样，人们对核战争中可能发生的城市
以及森林、荒野火灾等便可能有更深的了解和认识。只有浓烟数
量处在国家科学研究会所估计的范围内偏低的一端，比如少于５
０００万吨时，才可能避免对气候造成重大影响。因而，几乎在
国家科学研究会估计的整个数位范围内，都可能发生严重的后果。
烟尘会上升多高，它们又会停留多久？
在对核冬天的可能性进行估计时，实际上我们关心的只是那
些体积不到１微米（１／１０００毫米）的尘烟微粒，因为正是
这些微粒最有效地吸收和散射了阳光。
甚至在大气核实验的初期，就通过有人和无人驾驶飞机从核
烟云中收集到炸弹碎片标本。使用无人驾驶飞机的优点在于在原
子弹爆炸后几小时内便可以采集到核烟云标本。进行了这些研究，
一场核爆炸中被掀入大气层的尘埃微粒的分布便可以测出了。在
稳定的核烟云中，半径不到１微米的尘埃所占的比重，典型的数
字是８％。这是国家科学研究会所引用的数字。而在特科等人的
研究中，也恰好使用了同一数字。国家科学研究会提供的这个比
重，范围是百分之几到２０％。
确定核烟云中微粒大小的是燃烧物和火焰的种类。大多数浓
烟是由很小（半径不到１／５０微米）的石墨晶体和不同量的油
类以及焦油组成。在不含水的浓烟中炭晶体凝结成了大小为１／
１０微米的链状结构。在含油的浓烟中，一滴滴有机重液粘着烟
粒，可达２／１０微米或更大。森林火灾烟粒的大小绝大部分不
会超过１微米，城市火灾烟尘的情况可能也是如此。然而，另外
有几种影响容易改变其粒度组成。烟粒易于凝结在一起，所以它
们的平均粒度会随时间而增大。尽管如此，还没有人认为烟粒会
增大到小于１微米这个临界值。国家科学研究会采用的典型的烟
粒大小为１／１０微米。另一个影响是，上升的烟柱中形成的水
滴和冰晶体，在人们称为“净化”的过程中易于吸收烟灰和半焦
微粒。而后，这些东西作为“黑雨”落到地面，这一现象曾在广
岛和长崎出现过。即使水珠在云层里会再次蒸发，而这时烟灰微
粒已经凝结在一起，烟粒的粒度组成也已改变。然而，森林火灾
却不产生黑雨，而且这种净化过程对排除小于１微米的烟粒，无
论如何也不可能很有效。国家科学研究会估计，来自核烈火的浓
烟有５０％会立即形成黑雨，这是他们所进行的最低估计，并认
为这是一种保守的假设。
烟尘所达的高度对核冬天持续的时间将起关键性的作用。到
达同温层（在中纬度大气正常条件下，高度约为８英里）的微粒
不再因降雨而被冲到地面，只能靠地心引力缓慢下降。半径为１
微米的微粒落到地面大约需要１个月。而半径１／１０微米的微
粒则需一年左右。
TTAPS小组估计，在核爆炸后，抛射进大气中的１微米以下
的尘粒，有８０％可能到达同温层。而国家科学研究会的估计却
不到４０％。这恰好反映了后者的基线研究没有包括爆炸量大于
１５０万吨当量的武器，而TTAPS小组却将威力高达１０００万
吨当量的武器计算在内。这种比较大型的武器能更有效地将扬起
的尘埃掀入同温层。由于国家科学研究会的基线研究，包括许多
威力较小的“地爆”，所以他们对被卷起来的尘埃总量的估计比
TTAPS小组要低些。他们估计在同温层，颗粒小于１微米的尘埃
只有１０００万至２３００万吨，可TTAPS小组估计的则有６５
００万吨。但国家科学研究会却也考虑过更为严重的情况，即还
有１００枚２０００万吨当量的武器用于轰炸超级坚固目标，这
样又会有３０００万吨至８０００万吨颗粒小于１微米的尘埃注
入同温层。
森林和城市火灾烟柱上升的高度业已测出。森林火灾的烟柱
常可高达４英里或更高。猛烈的城市火灾的烟柱会上升得更高。
国家科学研究会设想来自核火灾的浓烟柱会普遍地保持在６英里
左右。他们估计只有在特殊情况下，大面积的城市火灾才会把浓
烟注入同温层。TTAPS小组预计，森林火灾的烟柱可高达４英里，
城市火灾的烟柱高５英里，而且有５％的城市火灾会酿成熊熊烈
火。这时烟柱将高达１２英里。
要预测核冬天持续的时间，最重要的一步是要估计出被雨水
冲刷掉的烟尘的数量。TTAPS小组估计这种现象出现在整个大气
层的下部（对流层）。在高度为８英里的范围内，冲刷速度与高
度的上升成反比。在对流层上面的同温层，由于很少有雨云形成，
估计不会有冲刷现象发生。但这种推测没有考虑含烟尘的核云会
导致大气温度降低这一现象。正如尘埃吸收太阳的辐射那样，尘
埃使大气层上部的温度增高，这种温度的逆转使对流层和同温层
之间的交界面高度下降许多。这就意味着３英里高度以上的烟尘
不容易被雨水冲掉。因此，国家科学研究会在他们的计算中是把
这一变化列进去了。但是在低温层，他们采用的冲刷率比TTAPS
小组高许多。国家科学研究会还计算了“尘埃骤雨”情况，在此
计算中他们按其认为合理的最大冲刷量确定了烟尘被冲掉的速度。
为了估计核烟云的影响，现在有必要预测尘埃和烟粒吸收和
扩散阳光的性能。国家科学研究会所采用的数值与TTAPS小组的
数字很接近，而且他们也指出所设想的数值的误差系数是２～３。
按这一估计，即使烟尘颗粒吸收和散射光线的效率要低一些，核
冬天效应也是不会消失的。除非抛入大气中的烟量比他们基线研
究所估计的还要低得多。
根据基线研究关于烟尘数量及其在大气中的分布，冲降速度
和微粒性能等方面的估计，国家科学研究会在忽略风和海洋影响
的条件下，计算出核战争后不同时间，内陆地面可能出现的温度。
假设尘埃只局限在北纬３０～２７度地区（因为绝大多数炸弹会
在这里爆炸），并假设在这一范围内，尘埃均匀地分布在经线上，
他们通过计算得出，气温在２５天内将下降３１℃（５６Ｆ），
７６天后温度又会再下降此温度的一半。如果这些烟尘被扩散到
整个北半球上空，气温则会在１７天内下降２１℃（３８Ｆ），
５１天后则会再下降此温度的一半。尽管这些数字并不像TTAPS
小组的基线情况那样严酷，但也足以证实几个月内气温将骤然下
降――这一核冬天的景象。请记住１８１６年吧，由于在３个月
内温度平均下降仅３℃（５Ｆ），人们便失去了这一年的夏天。
烟尘是怎样均匀地扩散开的？
烟柱最初的覆盖面是由烈火的数目、大小、持续时间以及平
均风速、风向变化决定的。大多数城市火灾的烟柱会向上扩散，
到达对流层，狂风会把烟雾刮到几百英里以外。所以有理由认为
欧亚大陆和北美的大部分地区首先会被烟云笼罩。最初两天，由
于本地风向的变化，原来烟云不曾笼罩的地区也飘浮着烟尘，大
约三天后，原来空空如也的北大西洋上空，也是烟云密布了。俄
勒冈州立大学使用三维电子计算机进行了模拟地球大气进行估算，
其预测结果表明，三天之后，苏联、欧洲、北非和北美大部分地
区，都被连续不断的核烟尘云所笼罩。在北半球有２０％以上的
地区，日照的强度将下降到还不及原来正常日照的１％。在上百
万平方公里或更大面积的土地上，日照的强度将下降到不到平时
的１亿分之一，或者说日照已不复存在，四处一片漆黑。在这些
土地上，气温的骤降将比我们上面所提到的平均降温更为急剧。
这些核烟尘是否会蔓延到南半球，还是尚未解决的问题。有
迹象表明，核烟尘带来的大气循环的改变，有助于浓烟和尘埃进
入南半球。在火山爆发后，人们曾观察到，尘埃在两半球之间传
播的情况，尽管这可能仅仅是那些到达同温层的尘埃。在TTAPS
的基线预测里，在核战中产生的到达同温层的尘埃，其本身并不
致于使气候发生急剧的变化。对南半球在一场核战争后的情景进
行较为可靠的估计，只能在这场大灾难后用三维电子计算机模拟
大气，对核烟尘云变化进行数月的追踪观察后才能作出。
在第三章里我们知道，世界气候，特别是从温暖的海洋吹向
寒冷大陆的风的影响，会减缓核战争后气温的急剧下降。在亚洲
和北美大陆内地，仍有可能出现异常严寒的气温，但是像西欧和
加利福尼亚这样的沿海地区，也许几乎不会有如此严重的情况。
这些细致的大气模拟有多大可靠性？气候变化是比这里预测
的好些还是更严酷呢？必须指出的是，三维电子计算机对地球大
气层的模拟，在一些方面是很粗糙的，大多数不能跟踪风和大气
循环对核烟云产生的影响。它们不能把凝聚和冲刷这类有助于从
大气层中清除尘埃的详细过程包括进去。他们忽略了海洋降温和
海洋循环的冷却作用。烟尘微粒的红外线辐射和阳光的散射也被
忽视了。到目前为止，差不多没有人对核战争后气候的变化将随
开战的季节不同而有差异作过任何调查。
然而，我认为以上这些影响并不会大大地改变模拟的结论。
尽管人们很清楚，为了要正确地了解核冬天的影响，弄清所产生
浓烟的数量，从大气中清除烟雾的速度等一些没有把握的问题，
还要做许多工作，而不是计算机的模拟。
核冬天会出现吗？它会危及地球上的生命吗？
最后我们不得不提出这个问题：在举出了讨论中涉及到的所
有这些不定因素之后，是否还能说一场核战争之后很可能伴随着
一个核冬天？为了试图回答这个问题，根据美国国家科学研究会
的论文《重大核交换对大气的影响》，我列了一个表，来说明一
场核战争可能带来的后果。我已经指出了与国家科学研究会的基
线预测相似的各种情况的严重性，这一因素是可以用来估计一场
核战争所产生的浓烟的数量的，虽然其它因素可以起类似的影响，
比如烟柱吸收光的效率。浓烟在大气中存留的时间是影响核冬天
效应严酷性的另一个重要因素。而我无意把烟云生存的时间与烟
云团的各种可能的组合全部罗列出来。我显示的只是烟云寿命随
着情况的加重而递增的关系。北半球各地典型的气温下降却是一
种近似值，而有一些情况则更不过是猜测而已。在估计不同情况
对生物的影响中，主要的问题是在１９８３年华盛顿会议上，与
会的几位生物学家决定只调查最极端的情况，因而以他们的结论
来推及不是那么严重的情况，是不容易的。
总而言之，由于存在着诸多不确定因素，因而有这样的可能
性，即同１８１６年坦博腊火山喷发所造成的那一年夏季的消失
相比，一场核战争后的气候影响也许算不了什么。然而，也存在
着相反的可能性，即这种气候的变化是如此的剧烈，以致于严重
的毁灭事件将会发生，并危及到人类的生存。
TTAPS小组认为他们所设定的“基线”情况比起国家科学研
究会所假定的最极端的可能性还要严重得多。国家科学研究会为
了增加他们研究报告的可信程度，免遭所谓“夸大其辞”的非难，
可能犯了低估核冬天对气候影响的错误。
诚然，爱德华?泰勒和约翰?马多克斯可以从下表的某些栏
目中为自己的观点找到自鸣得意的例证，但是对于该表最后一行
右边顶端那一栏目中的预测指标恐怕也不能视而不见。
依我们现有的科技知识水平，我们还无法判断表中所列的五
种情况哪一种的可能性最大；同样，目前所达到的这种知识状况
也不能使我们排除这五种可能性发生的概率或许是完全对等的。
也就是说，在一场核战争之后，不会发生大的气候危害的或然性
如果是２０％的话，那么，与之相反的情形，即气候改变导致严
重毁灭事件乃至整个人类牺牲的可能性也将占２０％。看来，严
酷的核冬天效应还是很有可能发生的。
――――――――――――――――――――――――――――――
项目 Ａ Ｂ Ｃ Ｄ Ｅ
――――――――――――――――――――――――――――――
严重程度
(与国家研究 ×1/4 ×1/2 ×1 ×2 ×4
会基线相比)
――――――――――――――――――――――――――――――
调查者 国家研究 TTAPS TTAPS
会的下限 的下限 的上限
――――――――――――――――――――――――――――――
典型降温 几度 5~20℃ 美国NCAR 15~30℃ 苏联
（北半球） 9~36Ｆ ３Ｄ模型 27~54Ｆ ３Ｄ模型
10~25℃ 25~40℃
18~45Ｆ 45~72Ｆ
――――――――――――――――――――――――――――――
对生物的 小 严重 严重 很严重 很严重
影响
――――――――――――――――――――――――――――――
动植物是 不会 可能有部 部分 普遍 产生重大
否会灭绝 分会灭绝 灭绝事件
――――――――――――――――――――――――――――――
世界收成 有损失 无收成 无收成 无收成 无收成
――――――――――――――――――――――――――――――
对人类的 给贫困国 给战争幸存者带来 造成世界性的严重
影响 家带来经 严重威胁，给非参 危机，不能肯定有
济问题 战国带来严重问题 无幸存者
――――――――――――――――――――――――――――――
第六章 核战略家们在想什么
难以置信的预测
早在赫尔曼?卡恩１９６０年写的名为《热核战争》这本书
里，一种上百万人会被屠杀的想象已经令人发指地闪现出来。我
们中的许多人很难理解明智的人类竟能容忍核战略家们从事这样
的预测。他在书中描述了在核战争中美国５０个最大城市的毁灭
以及三分之一的美国人口死亡的前景。这是战胜者在一场核战中
不得不付出的代价。在那本书里，我们还第一次读到“第一次打
击”和“反击力”的战略，开始懂得核战争对于核战略家们来讲，
只不过是在下一盘棋。
２５年后，这盘棋远没有下完。新一代精确制导导弹的出现，
使得第一次打击和反击力这一套战略成为颇有诱惑力的选择。预
测表明，即使在一场全面核战争中，世界上大部分核武库都爆炸
了，美国、苏联还会有三分之一到二分之一的人口在战争的直接
杀伤中逃生，其中就有核战略家自己。他们藏在地下指挥部里，
即便遭到直接的核攻击也安然无恙。他们需要在地下呆上几个星
期，直到辐射量降至“安全”水准后才出来重新组织核战后的社
会，并重新开始建造核武库。
1961年当艾森豪威尔总统离开白宫时曾警告说，由武器制造
商和军工消费者所组成的第三院的力量已非常强大。这个军事和
工业的联合体己如此强大而有力，那些来去匆匆的政治家们几乎
无法控制他们。
今天当我们看到超级大国的武器库中有核炸弹，还有将这些
核弹送达目标的导弹、轰炸机、战舰、潜水艇等运输工具时，我
们立刻就会明白，要建立和维持这些武器库，必须要有巨大的工
业实力。这个既得利益集团卷入核战略和军备竞赛轮番升级的命
运看来是注定的了。正是这种既得利益使得超级大国极端不愿意
接受核冬天的预测，这种既得利益无疑使他们要按照自己的偏见
作出他们对核冬天的估计，即倾向于未确定后果的不太严重的那
一面。这种既得利益会使他们反对为减少核武器库以及改变核战
略而做出的最终努力。这正是当美国国家研究会提出关于核战争
对气候影响的报告时，美国国防部对此作出那种反应的原因。１
９８５年３月，美国国防部长向美国国会提出的报告中承认核战
后气候有发生急剧变化的可能，但是，他又特别强调核冬天计算
结果的不确定性，并否认改变政策的必要性。
尽管如此，政治家、防务专家和军事战略家们仍一直认为核
冬天预测结果是非常严峻的。１９８４年美国总统里根宣布，拨
款５０００万美元用来研究核战争在大气层里造成的后果。我们
看到，在美国许多科学家和高级计算机设施被投入这项研究工作。
显然，苏联也同样在这方面进行着认真的研究。然而，据报导，
英国的国防大臣迈克尔?赫塞尔廷却认为核冬天效应的意义并不
大，它至多只是加强了核威慑的作用。英国内政部关于核战争中
的民防系统和国防部关于核战略的一些声明，使人们对英国是否
真正够得上是一个核大国这一点深表怀疑。声明中特别提到，如
果针对城市（英国小小的武力还有可能指向其它地方吗？），英
国的核武器库或许勉强拥有触发一场核冬天的能量。
核冬天对核战略的影响
核冬天的预测会对核战略带来什么影响呢？我们虽然不能期
待超级大国会立即改变其政策，但是这些预测结果肯定对他们的
思想产生了震动。这一影响对于欧洲国家或许会小一些，因为他
们早已有了在一场以欧洲为主战场的全面核战争中承受核武器直
接杀伤的巨大毁灭的思想准备。况且，预计欧洲多数国家温度下
降的程度比美、苏大陆内地要小得多，因此，核冬天带给它们的
破坏程度也是有限的。无怪乎大伦敦议会议员，英国科学家反对
核武器组织的成员托尼?哈特说：“核冬天对欧洲是无关紧要的，
那是我们死后发生在植物界的事情。”
然而，对于超级大国来说情况则有很大的不同。他们今天才
突然意识到一场核战争后将要面临的绝大多数人口被毁灭的前景，
而这一阴影笼罩欧洲已有几十年了。甚至核战略家们自己也不可
能熬过极其严酷的核冬天而幸存下来。
他们能找到办法在不减少心爱的核武库的前提下来消除核冬
天的威胁吗？乍看起来，当前降低核武器爆炸当量的趋势是向正
确方向迈进了一步，因为这样一来向高空抛射的尘埃将大大减少。
然而核冬天的影响主要取决于城市大火产生的烟雾，而许多威力
较小的武器在开始爆燃时，可能比当量大的武器在引起城市火焰
方面更有效。因此，禁止核武器对城市的攻击是我们所期望的。
但是，主要的军事目标却正是集中在城市及其附近地区，因而，
这种期望是不切实际的空想。此外，如卡尔?萨根指出的，超级
大国甚至在核实各自拥有的导弹数量的方法上都未能取得一致意
见，当然也无法核实号码编在一个小硅片上的导弹目标了。
１９８４年６月，萨根在《外交事务》杂志上发表的一篇文
章中讨论了其他一些可供采用的战略。这就是：实施不足以起作
用的第一次打击（这种打击对摧毁对方陆上武器库未必有什么作
用，对打击潜水艇也是无用的），目的是使受害一方因害怕引起
核冬天而不敢采取报复行动。再则就是朝着采用高精度、低当量
的钻地弹头方向发展。后者对在不至于引起放射性尘埃或核冬天
的情况下摧毁军事基地和指挥所掩体较为理想，但对攻击潜水艇
则没有作用。
为了消除核冬天的危险，超级大国必须立即采取的步骤是：
一、双方宣布不首先使用核武器，以减少核战争突然发生的
危险。特别重要的是，北约组织应当排除采用战术核武器实施第
一次打击以作为对华沙条约国常规攻击的回答的战略。
二、放弃任何“发出警告”后即行进攻的战略打算，这样很
容易由于意外事故引发一场核战争，因为该战略是建立在使用计
算机通过预警雷达系统探测导弹攻击，然后按编好的计算机程序
来发动核反击的基础上的。
三、立即把核武器库冻结在各自目前的水平上。
四、大幅度减少核武器库，削减到不致引起核冬天的限度。
要知道，哪怕是１０枚或者５０枚１００万吨级的核炸弹就足以
构成核毁灭。而超级大国像疯子一样各自都拥有５０００枚以上
１００万吨级的核炸弹。
如果不采取这些切实可行的实际步骤，人类的前景必然是非
常凄凉的；而最终完全禁止核武器的希望，也将是一个荒谬的、
不现实的梦。
第七章 科学家与核冬天
核武器诞生的悲剧
我已经谈到核冬天效应的发现吸引了许多不同领域、不同国
度的科学家参加到这场辩论中来，他们有的甚至中断了正常的研
究工，几乎把全部时间都投入到核冬天的研究中，还有许多科学
家运用他们的专业知识承担了他们能胜任的那部分十分复杂的计
算工作。要想知道核冬天为什么引起科学家如此重视，就不得不
追溯核武器的起源，从而理解为什么许多科学家对核时代的出现
总是怀有一种深深的内疚。
本世纪３０年代初，人们就开始思索利用原子核巨大的能量
来生产炸弹的可能性。尽管当时许多杰出的物理学家曾嘲笑这是
一个荒唐的想法。早在１９３５年，在柏林工作的匈牙利物理学
家列欧?西拉德就与许多原子能科学家接触，请他们考虑是否以
不发表他们的研究结果为好？这个建议在当时没有被认真采纳。
１９３９年初，法国和德国科学家研究的结果使人们开始懂得铀
原子是可以裂变为钡元素原子的，这标志着核时代黎明的降临。
这时，移居到纽约的列欧?西拉德越来越为可能出现的链式反应
而担心。铀原子在链式反应中分裂和放出一些高能量中子，然后，
这些高能量中子在逐步扩大的反应链里，又放出其他的铀原子。
这可用来制造成力巨大的炸弹。列欧?西拉德试图重新说服物理
学家们自愿建立起一个针对他们自己的保密检查制度。参加这一
活动的三位同事中竟有爱德华?泰勒（美国“氢弹之父”，美国
政府核武器政策的积极鼓吹者――译者注），这真是对历史的嘲
弄。当时美国物理学家们是支持这项运动的。遗憾的是，法国物
理学家弗雷德里克?约里奥?居里已准备公布他和他的同事的发
现。他如此渴望得到这项发明的荣誉，以致决定把文章送到伦敦
的《自然》杂志发表，因为这个杂志发表科研成果要比其他科学
刊物都来得快。手稿甚至是通过约里奥?居里的一个同事亲自送
到布尔歇机场装进送往伦敦的邮包。１０天后，即１９３９年３
月１８日就发表了。这个行动破坏了西拉德的计划。
纳粹企图研制原子弹的消息在美国物理学界引起了一片恐慌。
当时好几位最伟大的核物理学家，如沃纳?海森堡和奥托?哈恩
都还在德国，如果条件允许的话他们凭藉自己的专门知识是可以
制造出原子弹的。西拉德觉得他应设法提醒美国政府注意这一危
险。由于在美国几乎没有人认识他，因此，他说服爱因斯坦在递
交给罗斯福总统的一封信上签字，要求加快原子能的研究。爱因
斯坦这位将大部分精力投入国际和平运动的科学家，后来才惊恐
地意识到，他已为核武器的发展鸣响了起跑的信号。
后来事态的发展证明美国物理学家害怕德国生产原子弹的忧
虑是不必要的。希特勒对科学研究没有多大兴趣，他已经驱逐了
许多当时最优秀的科学家。更重要的是，德国物理学界的关键人
物如海森堡决心不为希特勒研制原子弹。虽然他们继续从事铀和
链式反应的研究工作，却对德国政府隐瞒了制造原子弹的可能性。
德国科学家的消极抵抗在核武器的诞生史上写下了全人类为之崇
敬的篇章。海森堡甚至设想由各国科学家之间达成默契以制止原
子弹的生产。１９３９年夏天海森堡访问美国时，起草一个协定
的机会事实上已经来到了。海森堡自己也曾提到：“１９３９年
夏季，１２个人或许仍可达成一个相互协定以制止原子弹的产生。”
但遗憾的是美德之间相互不信任的气氛已经太浓了。
１９４１年１０月，出现了阻止原子弹发展的最后一次机会。
海森堡去德国占领的哥本哈根讲学，借此机会他拜访了他原来的
老师和朋友尼尔斯?波尔。尼尔斯与英国和美国的核物理学家们
保持着联系。海森堡想对波尔说明，德国物理学家不打算为希特
勒制造原子弹，但他知道波尔正受到德国纳粹的监视不能坦率交
谈。波尔问海森堡是否认为生产原子弹在技术上是可行的，海森
堡回答道，他认为是可行的，但需要在技术上做出巨大的努力。
这使波尔产生了德国正集中主要力量研制核弹的印象。这与海森
堡的本意恰好相反。
由西拉德起草、爱因斯坦签名的信直到１９３９年１０月才
送到罗斯福总统手中。总统对此虽很感兴趣，但研究工作的开始
仍使西拉德和他的同事们付出了很大的努力。直到１９４１年１
２月６日，日本偷袭珍珠港的前一天，美国才作出将大量财力和
技术资源投入制造原子弹的决定。起初，这项称为“曼哈顿”的
研究项目，是包括美国、英国和加拿大等国的许多实验室同时展
开的研究工作。１９４２年初，在加利福尼亚州伯克利进行专门
研究的罗伯特?欧本海默提出，实验室应集中建设在一个地方。
这一建议得到广泛支持。１９４２年１１月，一个建设在新墨西
哥州边远沙漠的研究现场开始投入使用。１９４３年７月，科学
家们集中到一起，欧本海默被指定为洛斯阿拉莫斯实验室主任。
两年后，洛斯阿拉莫斯的科学家们就准备试验第一颗原子弹。
这时，对德战争已经结束，最初试制原子弹的动机已不复存
在。制造原子弹的目标遂转向日本的一些城市。一个主要由洛斯
阿拉莫斯的科学家们组成的委员会拟定了轰炸日本四城市的名单。
此时，科学家又有一次阻止原子弹发展的机会。他们本可以建议
不直接轰炸日本的城市，而只做一次原子弹爆炸的表演给日本人
看。这就是１９４５年６月由７位科学家组成的委员会向美国战
争部长递交的报告中所提出的一项建议。这个委员会在芝加哥大
学成立，由诺贝尔奖获得者詹姆斯?弗兰克任主席。其中包括列
欧?西拉德在内。这份有远见的报告预言，如果不迅速达成一项
国际协定，那么战后一定会出现核军备竞赛。但是，包括新任总
统杜鲁门的顾问欧本海默在内的科学家们却不支持弗兰克报告提
出的积极建议。这样，日本的广岛和长崎便在劫难逃了。
战后最初几年，美国的许多科学家开展了反对制造任何核武
器和和平利用原子能研究的运动。遗憾的是，美国公众没有响应
这一运动。于是原子弹的试验和生产很快恢复了。１９４９年８
月，美国空军“飞行实验空”在大气中发现了放射性物质的踪迹，
他们很快明白苏联成功地试验了一颗原子弹。紧接着美国总统批
准了爱德华?泰勒的关于研制“超级”炸弹――氢弹的长期计划。
１９５２年１１月，美国的第一颗氢弹在南太平洋的马绍尔群岛
爆炸成功。仅在九个月之后，苏联也试验了第一颗氢弹，核军备
竞赛就这样一直进行下去了。
回顾这一段暗淡的历史，我们看到，曾经有过许多阻止军备
竞赛的机会。从１９３５年起的每一阶段，总有人对未来的前景
提出明确的警告。然而，原子弹并不是军方不顾科学家们的反对
滥用他们所掌握的知识造出来的，而是科学家们自己下力量把发
展核武器的计划付诸实施并以巨大的精力和热情把它们的发展推
向高峰，并亲自选定目标，建议使用核武器。
也许在事后争论这一点是太容易不过了。西拉德和爱因斯坦
极力促成试制原子弹的行动作为抵抗纳粹的防御手段是可以理解
的。许多原子科学家亲眼目睹了纳粹主义，渴望以自己的工作来
推翻希特勒，这是情有可原的。如果我处在当时他们的地位，我
或许也会同意搞曼哈顿工程。但是历史决不会宽恕他们作出的使
用原子弹轰炸日本城市的决定。
有一点一直争论不休，即当时美国手头只有三颗原子弹，如
果示威性爆炸失败，就会失去迅速结束对日战争的机会。正是这
种失败的风险促使他们强烈地要求把两枚原子弹运到太平洋并用
来惩罚日本。这种失败风险的论点是难以让人接受的。科学家们
看出原子弹在日本城市的爆炸效果比他们原来期望的还要好。毋
庸置疑，事实上军方和许多科学家当时希望在真正的目标上试验
原子弹。否则，为什么在广岛被炸成一片废墟三天后，又以不同
于广岛的高度向长崎投掷了第二颗原子弹呢？所有这些表明这是
在进行一次可怕的科学试验。
贝蒂的测算
在曼哈顿工程的早期阶段，有些科学家突然感到焦虑不安，
担心原子弹的爆炸会引起链式反应，在一次大规模核爆炸中，链
式反应最终将吞没整个地球。汉斯?贝蒂受委托来计算这一设想
的真实可能性，他发现并非如此，所以工程又继续下去。
核冬天计算结果与贝蒂的计算十分相似。当然，多年来已经
做了几次调查研究以评价核冬天是否会对地球产生长期灾难性的
影响，迄今为止，这些调查通常得出的结论仍然是不会产生这样
的影响。早在１９５３年，世界武器库中储备的核武器已经超过
了足以引起严酷核冬天的限度。这对人类实在是一个悲剧，因为，
如果我们在３０年前就明白这一点，疯狂的核军备竞赛也许已经
避免了。
里根的星球大战计划
看来，要控制核武器库的增长是困难的。那么，有没有希望
设计出一种对付核武器的有效防御系统呢？里根总统的“战略防
御计划”就是这方面的尝试。他在１９８３年的演说中发出了这
个倡议，号召美国科学界要找到在弹道导弹到达目标之前将其中
途拦截和消灭的方法和手段，“使核武器对我们无效和过时”。
防御带有核弹头的弹道导弹的研究开始于６０年代，当时两
个超级大国通过使用截击导弹，来发展“反弹道导弹”（ＡＢＭ）
系统。１９６８年苏联在莫斯科周围部署了反弹道导弹系统。到
１９７４年，美国也已完成了类似系统的部署，以保护北达科他
州大福克斯空军基地附近的民兵式导弹。这些系统存在的问题是，
他们易被假目标诱惑。这些系统还直接导致了ＭＩＲＶＳ（多弹
头分导重返大气层运载工具）的发展。每枚导弹不再是携带单一
的武器，而是代之以运载几枚伴有多样化装置的导弹，用以欺骗
对方雷达和反弹道导弹系统，例如：轻量假目标、伪装成类似假
目标的武器、被称作“碎箔”的雷达反射物和红外线放射烟雾剂。
６０年代后期，几位曾经作为美国政府的顾问参加研究反弹
道导弹系统的科学家作出了惊人之举，他们把拟议中的几种反弹
道导弹系统的批评公诸于世。许多科学家参加了紧接而来的辩论，
并且形成了拟议中的反弹道导弹系统有缺陷的舆论。这些缺陷是：
系统在对付迷惑和其他反措施方面十分脆弱，并且，苏联进攻时
只需增加导弹的数量，就可使反弹道导弹系统超过负荷而失去效
力。争论一直持续到１９７２年５月，美国总统尼克松与苏联总
书记勃列日涅夫在莫斯科签订了限制反弹道导弹系统的条约。禁
止多弹头分导重返大气层运载工具的条约，本应和反弹道导弹系
统的条约一起签订，遗憾的是，尽管科学顾问们警告，发展多弹
头分导重返大气层运载工具会损害两个超级大国之间的战略平衡，
美国仍一意孤行，继续进行研究。苏联也很快赶了上来。７０年
代期间，双方战略军备中核弹头数量大为增长，大部分是由于采
用了多弹头分导重返大气层运载工具系统。
里根的战略防御计划要求保护全美国免遭导弹的攻击，也就
是说，苏联可以用于攻击的一万个左右有效的核弹头中的每一个
都必须在中途被拦截和消灭。由于精心设计的伪装，多弹头分导
重返大气层运载导弹能形成一个由武器、假目标和碎箔组成的巨
大“威胁云”。它的要害是大多数导弹在发射后会立即遭到破坏，
这必须在多弹头分导重返大气层运载系统轨道之前、助推火箭还
在燃烧时完成。目前助推火箭仅在发射的最初几分钟内保持燃烧，
而且在不久的将来，这一时间有可能减少到只需一百秒；苏联导
弹轨道上的这一点在接近北约组织地球表面上的任何地方都看不
到，所以攻击只能在太空进行，因此里根的这一计划的别号是“
星球大战”。
中途拦截物或是永久在轨道上运行，这就需要许多个拦截物
以便连续地监视苏联；或是在有攻击威胁时由潜水艇发射弹射系
统，必须借助于导弹排气中红外射线和某种射弹自动引导，或使
用其他装置诸如激光发光器或高能量的粒子束引导，来摧毁导弹。
然而这些系统要花几十年功夫并耗费巨额资金才能搞上去。更重
要的是，搞出来的系统也不是完全有效的。以下是一些反对意见：
（１）由于进攻性武器与防御性武器便宜，任何防御系统都可能
被导弹击溃；（２）防御系统不得不攻击每个具有火箭助推器功
能的物体；（３）空间的拦截物比起想要消灭的洲际弹道导弹更
易于受到攻击；（４）以火箭助推器红外线检测为基础的方案容
易受欺骗。
里根建议的可行性受到来自各方的攻击。我们不得不希望这
些反对意见最终能占优势，我们还希望美苏双方能达成一项新的
禁止空间军事化的协定。我相信，反导弹防御系统不能为我们带
来免遭核战争后果的任何真正希望。我希望科学家们坚决抵制雷
纳德?里根和玛格丽特?撒切尔关于研究这种防御系统的倡议。
科学家们如何为军事所利用
显然，科学家们对第二次世界大战期间发明原子弹，用原子
弹袭击日本的广岛和长崎，并且在和平时期发明了氢弹等都负有
不可推卸的责任。今天，科学技术继续推动着核武器工业向前发
展，许多科学家参与了制造、试验、改进核武器和研究发射导弹
系统的工作。据统计在英国和美国大学物理专业的研究生中，有
４０％的人以不同形式终身为国防工业部门服务。
科学以某种微妙的方式被军事机构所利用。天文学应该是一
门能够避免卷入军事研究的科学，但它却用来粉饰空间工程，而
空间工程反过来又为研究一些更大更精确的导弹开路，更不必说
空间已日益军事化了。航天飞机就是一个例子，如果没有军事上
的需要，它绝不会存在下去。
在我的科学生涯中，也曾花了几年时间研究空间天文学工程，
这个工程称为红外线天文卫星，简称为IRAS。它的目的是以红外
线的波长对天空进行观察。有几次机会使我开始意识到，工程是
如何巧妙地被运用于军事以及与之相关的行业的。因为IRAS为了
监视天空必须进入极轨道，不得不从加利福尼亚的范登堡空军基
地发射。当然，“空军基地”是个委婉说法，实际上这是导弹基
地。为了让报刊和其他宣传工具报道发射场面，他们做了很大努
力。果然，所有的电视新闻节目都播放了IRAS发射场的美丽画面，
把范登堡空军基地描绘成对外宣传所需要的清洁、健康，而在基
地大门外反对部署ＭＸ导弹舱示威活动却没有充分报道。在发射
卫星和抛射望远镜掩蔽物成功后不久，曾经承担制造低温恒温器
和望远镜的承包商纳尔兄弟，在《航空周刊》上自豪地宣布，现
在他们充满信心地期望得到大批订购军事红外线天文卫星的定货。
任务完成几个月以后，这些科学家们便在国家航空和宇宙航行局
的巨大压力下，向美国国会作了关于红外线天文卫星试验结果的
大型报告，用来支持国家航空和宇宙航行局向国会提出的预算（
那时航天飞机的研究项目进行得并不顺利）。
马丁?赖尔是射电天文学的先驱，诺贝尔物理奖获得者，他
在去世前几个月的一封信中写道，第二次世界大战后，他想寻找
一个远离军事应用的研究领域，最后选择了天文学。然而，在他
生命的后期，他开辟的射电探测技术的发展，却为军事带来了最
大的利益。他开始怀疑，是否他在１９４６年当一个农民或许会
好些。他还提出一个问题，在新的恐怖武器发明出来以前，现在
停止基础科学研究可能还为时不晚。这就是一个将自己毕生精力
投入科学研究的科学家的悲哀。其实，正是马丁?赖尔帮助英国
核能工业成为英国和美国核武器所需钚的重要来源。在他生命的
最后１０年中，他一直从事反对核武器和核能工业的运动。
我想，所有各个领域的科学家都能找到军事工业体系直接或
间接运用科学技术的更多例子。遗憾的是赞成这些看法的科学家
只是少数。大多数科学家认为政治问题让别人去决定，至于科学
如何被运用，他们个人不负什么责任。
我已说过我认为科学家必须承认他们对发展核武器是负有责
任的。正是科学家们推动了原子弹的发展，正是他们卖大力制造
原子弹，是他们建议用原子弹轰炸日本的城市，并且，他们还促
进研究毁灭性更大的氢弹。当时，在街上行走的普通人对发生的
这些事情一无所知。今天，这些人还在受蒙蔽，因而默许或支持
核武器竞赛。我认为科学家们有义务开展反对核武器的运动，例
如英国的“科学家反对核武器”组织和美国的有关科学家联合会
所开展的活动。这是科学家们对我们人类所应负的责任。
核冬天效应给科学家提供了开展反对核武器运动的极好机会。
如果核冬天的预言是正确的，那么就必须改变目前的核战略，必
须大力减少目前庞大的武器库。甚至还有可能说服全世界完全放
弃核武器。我希望有越来越多的从事各种学科的科学家参加到核
冬天的辩论中来，并作出贡献。当前，核战争会导致地球大部分
地区毁灭以及人类势必会成为核战牺牲品的可能，给了我们一个
迫使政府悬崖勒马的机会。当然，最终一切还要取决于广大的人
民群众不再支持发展核武器。
未来的可能性
在我看来未来将会有两种可能的前景。一种前景是：在下一
世纪某一时候，可能会早一些而不是晚一些，宇宙中有智慧的生
命将会泯灭。因为没有迹象表明宇宙中还有其他生灵，也不能证
明生命除地球而外会在任何其他地方发展起来。然而不论核冬天
是多么的严酷，也不会结束地球上的一切生命。因为在海洋深处，
水下火山喷发坑口的周围存在着一些完全不需要太阳能就能生存
的生物。造成恐龙灭绝的灾难可能与严酷的核冬天景象非常相似。
这些灾难，只杀死一系列在当时活动着的生物。生命会继续延续
下去，但人类已不复存在了。第二种前景是，将来数百万年以后
的某一天，某个其他文明世界偶然发现地球及其所拥有过的奇迹
般的生命，发现人类短暂文明的遗物，就像考古学家偶然发现图
腾墓一样。与前一种可能的前最相比，这一前景仅能给我们以稍
许安慰，即地球上的文明虽然消失了，但文明在宇宙中毕竟得以
延续。
即使将来事实证明核战争对气候的影响不大，核战争的直接
结果仍是骇人听闻的，人类必须摆脱战争的深渊。核冬天加剧了
核战争的破坏力，同时也迫使人们立即行动起来为根除这一战争
而竭尽全力，我们绝不能让人类从这个美丽的星球上消失。
附录 关于地球在核冬天里会变得多冷的一种简易计算法
穿过尘烟云的辐射流是一种复杂的现象，只能用精心编制的
程序在十分庞大的计算机上进行运算。核冬天批评家们声称，即
使地球被厚厚的尘烟云所覆盖，它对地球所产生的绝对影响只会
是使地球变暖而不是变冷。因为地面的温度不仅与到达地面的阳
光辐射量有关，而且还受到空气分子（温室效应），粉尘和烟粒
子的加热量的制约。此外在热带地区，地面热量的损失主要是受
大气层对流而不是受直接辐射的影响，这使计算变得十分复杂。
尽管目前除了用大型计算机进行详细运算之外实际上没有别
的方法，但我想在此提出一个高度简化的计算方法，这或许是有
用的。这种简化的计算方法得出的结果同用计算机详细运算的结
果非常相似。它表明一旦尘埃和烟粒子形成覆盖层，热带地区变
冷是不可避免的，我还想顺便提一提火山灰覆盖的情景。
假 设
首先我想忽略不计这样一些因素（如：臭氧分子的吸收和散
射作用），我先假设从来不存在辐射的损失。其次，我假设地面
能将它所有接收到的能量释放出来。地面温度是按照斯蒂芬关于
理想辐射器的定理变化的。这意味着我暂时不考虑大气层垂直的
热对流，因此计算的结果仅涉及到小纬度地区。这还意味着我暂
时忽略了被地面所反射的阳光（在典型情况下约占全部照射量的
１０～１５％），而且我假设正在生长的植物所吸收的能量与死
去的植物和动物所释放的能量是平均的。我还忽略不计风和海洋
引起的水平热对流。因此，计算仅涉及内陆而不涉及沿海地区。
再次，我假设总辐射能流量（也就是可见光加上红外线辐射）不
论是向上还是向下辐射在地球大气层各个水平上都是一样的。我
还忽略不计这样一个事实，即地球大气所吸收的能量只改变天气
而不是把吸收的能量散发出去。第四，我假设吸收层，如地球大
气层或核烟云，吸收能量时向上方和下方辐射的能量是相等的。
这一点同样适用于吸收能量不太多的大气层以及吸收能量多并保
持恒温的大气层。然而无论在何种情况下，它都不是十分理想的
近似值。最后，我假设只有两类辐射，一是可见光辐射，另一是
红外线辐射（热辐射），从而把这一繁琐的计算加以简化。我还
打算忽略不计这样的事实，即可见光是由许多不同波长的光（红
色、蓝色等等）所组成的，而且颗粒在吸收不同波长辐射时，其
效率是不一样的。我假设空气分子所吸收的可见光可忽略不计而
且尘埃和烟粒所吸收的红外线辐射量也可忽略不计（不管怎样，
这是与空气分子相比较而言）。如果颗粒小，这个假设应该是成
立的。
现在我来说明如何运用上述这些假设来计算几种不同情况下
的地面温度。
例Ａ 地球上方没有大气层
地球的红外线辐射Ｅ 投射的太阳光Ｓ
―――――↑―――――――――↓――――――
地球表面
在这种情况下，Ｅ＝Ｓ，如第３章所示，地球的平均温度
是－２３℃。
例Ｂ 有正常大气层的地球
大气层吸收后 空气分子的 投射的太阳光
地球红外线辐射 红外线辐射 Ｓ
Ｅ（１－ａir） Ｍ
―――↑―――――――↓―――――――↓―――
空气分子
―――――――――――――――――――――――
地球辐射的红 空气分子的 投射的太阳光
外线Ｅ 红外线辐射Ｍ Ｓ
―――↑―――――――↓―――――――↓―――
地球表面
这里我假设地球红外线辐射系数ａir是被空气分子吸收的辐射，
然后使每一水平向上和向下的辐射流相平衡，得到
Ｓ＝Ｍ＋Ｅ（１－ａir）
和 Ｅ＝Ｓ＋Ｍ
因此地球放射出来的正常（平均）辐射量是
Ｅ常量＝２Ｓ（２－ａir） （１）
式中系数２／（２－ａir）乘以Ｓ，共值总是大于１，这就是“温
室”系数。在第３章我们提到地球的平均温度是１３℃，因此地球
发散能量平均为从太阳吸收能量的７０％以上。故Ｅ／Ｓ＝１．７，
在方程式（１）中我们假设ａir＝０．８２，与我们认为的大气层
实际吸收的辐射量（约７０％）相比，这个地球红外线辐射量是相
当高的，但这恰是粗略计算的结果。
例Ｃ 散射颗粒（粉尘）的作用
只有那些从地球向上散射太阳光的颗粒才是影响地面温度的。
设ａsc为向上散射太阳光的分数，那么，上述方程（１）中的Ｓ就
代之以（１－ａsc）Ｓ。当ａsc值小时，地球的平均绝对温度
（温度℃＋２７３）则减少（１－ａsc）１／４或者减少７１ａir℃。
这种情况同火山灰有关。火山灰的散射能力很强，但是吸收
可见光的能力却很差。我们知道，１８１６年那个倒霉的夏季，
坦博腊火山的火山灰也许使地面的平均温度下降了３℃，在这种
情况下，ａsc的值大约是０．０４，另一方面，据估计太阳光的直
接变暗程度估计多达７５％。将两个数字结合起来考虑，这就意
味火山灰颗粒必定是向下散射阳光的，这同我们了解到的火山灰
粒子的特点是一致的。
根据同样的理由，核战争产生的粉尘的冷却作用很可能是微
小的，如TTAPS科学家们所发现的那样。
例Ｄ 弥漫着烟雾的大气层（散射忽略不计）
大气层吸收太阳辐射 空气分子和烟 投射太阳光
后地球的红外线辐射 的红外线辐射 Ｓ
Ｅ（１－ａir） Ｍ
――――↑――――――――↑―――――――↓――――
空气分子和烟粒子
――――――――――――――――――――――――――
地球的红外线辐射 空气分子和烟 未被烟吸收的
Ｅ 的红外线辐射 阳光
Ｍ Ｓ（１－ａvir）
――――↑――――――――↓――――――――↓―――
地 球 表 面
这里ａir是太阳光被烟吸收的部分，然后使每水平向上和向下的辐
射量相等
Ｓ＝Ｍ＋Ｅ（１－ａir）
和 Ｅ＝ｍ＋Ｓ（１－ａvis）
故 Ｅ＝Ｓ（２－ａvis）／（２－ａir）
＝Ｅ正常（１－ａvis／２）
在各种正常条件下，ａvis值不同时，所产生的温度降参见书后的
表１。注意，即使ａvis变成为１，以致可见光不能透过烟雾，Ｅ仍是
正常情况的５０％，相当于温度最多下降４６℃。还要注意，只要大
气层存在能吸收辐射的粒子，就总会有冷却效应。
例Ｅ 飘浮在大部分大气层之上的烟云
大气层吸收后 空气分子的 烟云的红外 投射的
地球红外线辐射 红外线辐射 线辐射 太阳光
Ｅ（１－ａir） Ｍ Ｃ Ｓ
―――↑―――――――↑――――――↑――――――↓――
烟 云
――――――――――――――――――――――――――――
大气层吸收后 空气分子的 烟云的红外 透射的
地球红外线辐射 红外线辐射 线辐射 太阳光
Ｅ（１－ａir） Ｍ Ｃ Ｓ（１－ａvis）
―――↑―――――――↑――――――↓――――――↓――
空 气 分 子
――――――――――――――――――――――――――――
地球红外线辐射 空气分子的 大气层吸收后 透射的
红外线辐射 烟云红外线辐射 太阳光
Ｅ（１－ａir） Ｍ Ｃ（１－ａir） Ｓ（１－ａvis）
―――↑―――――――↓――――――↓――――――↓――
地 球 表 面
使每个方向向上和向下辐射流量相等：
Ｓ＝Ｃ＋Ｍ＋Ｅ（１－ａir）
Ｃ＋Ｓ（１－ａvis）＝Ｍ＋Ｅ（１－ａir）
和 Ｅ＝Ｍ＋Ｃ（１－ａir）＋Ｓ（１－ａvis）
消去Ｃ和Ｍ，
Ｅ＝Ｓ（１－ａvis－ａvisａir／２）／２（１－ａir）
＝Ｅ正常（１－ａvis／２－ａvisａir／４）
注意：括号中的最后一项说明，例Ｅ经常要比例Ｄ更为寒冷，
见书后的表１。
例Ｆ：位于大部分大气层之下的烟云
大气层吸收后 大气层吸收后 空气分子的 投射的
地球红外线辐射 烟云红外辐射 红外线辐射 太阳光
Ｅ（１－ａir） Ｃ（１－ａir） Ｍ Ｓ
―――↑―――――――↑――――――↑―――――↓―――
空 气 分 子
――――――――――――――――――――――――――――
地球红外线辐射 空气分子的 烟云的红外 投射的
红外线辐射 线辐射 太阳光
Ｅ Ｍ Ｃ Ｓ
―――↑―――――――↑――――――↓―――――↓―――
烟 云
――――――――――――――――――――――――――――
地球红外线辐射 空气分子的 烟云的红外 透射的
红外线辐射 线辐射 太阳光
Ｅ Ｍ Ｃ Ｓ（１－ａvis）
―――↑―――――――↓―――――↓――――――↓―――
地 球 表 面
使每个方向向上和向下辐射流量相等：
Ｓ＝Ｍ＋Ｃ（１－ａir）＋Ｅ（１－ａir）
Ｓ＋Ｍ＝Ｃ＋Ｅ
Ｓ（１－ａvis）＋Ｍ＋Ｃ＝Ｅ
所以
Ｅ＝Ｓ（２－ａvis＋ａvisａir／２）／（２－ａir）
＝Ｅ正常（１－ａvis／２＋ａvisａir／４）
注意：括号里的最后一项表明此例的温度降一般小于例Ｄ的情况，
但温度降仍旧始终存在。
地球的反射量
到达地面的阳光有１０％～１５％又被反射掉了，这一事实
是容易理解的。如果存在烟云，这些被反射的光有一部分将被烟
云所吸收，由于上述这一原因，又由于有一部分阳光因在地面反
射，通常情况下损失掉了，现在被烟雾吸收，又作为红外线辐射
到地球上，与表１预测结果相比，只要把预测的温度稍降一点，
就可以看出它的绝对效果。
热带以及在热对流中的作用
在赤道，到达地面的阳光所具有的能量是地面其它地点所获
得的平均能量的两倍。另一方面，在赤道，地面辐射的能量却要
比平均辐射量高大约２０％，两者之间的差形成一股向上的强烈
热对流。热对流带动了第三章所提到的哈德莱循环。
如果阳光被核烟云所吸收，最可能产生的结果是，向上的对
流减少了，地面的温度却未下降。事实上阳光的８０％在地面温
度下降之前就已经被吸收了。即使所有的阳光都被吸收（ａvis＝１），
赤道上的地面温度也不需下降到地球的正常平均温度（１３℃）
之下。
在核冬天，尽管赤道上降温的现象不会太严重，但是赤道上
垂直对流受到抑制时，会使纬度较高地区温度下降。
注意：附录中所列计算结果为近似值，但这些数字表明笼罩
在地球大部分地区上空的吸收能力很强的核烟云所产生的不可避
免的后果是地面温度的严重下降。（见表１）
表１ 温度降与烟雾所吸收太阳部分ａvis的函数关系
――――――――――――――――――――――――――――
ａvis 0.39 0.63 0.865 0.95 0.98 1
――――――――――――――――――――――――――――
例Ｄ温度降 -14 -26 -38 -43 -46 -46
例Ｅ温度降 -24 -39 -59 -69 -72 -75
例Ｆ温度降 -9 -14 -21 -23 -24 -24
――――――――――――――――――――――――――――
单位：℃