惊闻四名女中学生挑战朱棣文
日前看到一篇报道，上海四个女中学生质疑美国能源部长兼诺贝尔化学奖获得者朱棣文的言论（http://news.sina.com.cn/c/edu/2009-07-15/153015958117s.shtml）。朱棣文说，把屋顶漆成白色，就可以大量反射太阳辐射热量，降低温室效应。而四名女中学生提出，朱棣文的说法是错误的，因为他忘记了地球的热量主要来自地球内部，而考虑到这点之后，实际效果完全相反。她们还在老师指导之下通过实验证明了这一点。
中国女中学生挑战国际超级大牛，无论在哪方面（上海、中国，女，中学生，美国，诺贝尔，部长）都有轰动效应，确实是新闻的好题材。可是如果仔细看一下那篇文章，却发觉这几位女孩子连最基本的问题都搞错了。
首先，朱棣文所说的根本不是那个意思。他强调的是把屋顶和车顶涂白，以降低屋里和车里的温度，以减少使用空调的耗电，从而降低能量消耗（见http://www.guardian.co.uk/environment/2009/may/26/chu-us-climate-change），根本和什么把整个地球涂白什么的无关。
其次，即便她们对朱棣文说话内容的理解是对的，她们的反驳也是错的。四位女生批驳朱棣文的理论依据最重要的一条在于，她们认为地球热量主要来自地球内部。而事实上呢，关于地表热量的来源问题，科学通过两百多年的研究和测量，早就已经有了结论。
对于地表温度变化而言，最主要的贡献来自太阳辐射。简单而言，过程是这样的：太阳发射的短波能够通过大气层，照射到地表，加热地球。而地表吸收后，放射出长波（能量比短波低）。这些长波能够被空气部分吸收，再重新辐射到地表，把这部分能量都留在地球上。如果地球的空气层象金星一样厚，那么绝大部分长波都滞留在地表，地表的温度就会变成过一百度。
地热确实能影响地球的温度。但是主要由于地壳传热率低，传到地球表面的地热与太阳辐射相比非常小，仅仅是太阳辐射的2000到10000分之一（根据不同估算）。而且，由于地表温度低，辐射出去的能量绝大部分是长波，这些长波有80%被大气截留而重返地面。
了解到这些基本的知识之后，我们就可以对女孩子们的论证做一分析。首先，应该肯定，在没有大气层的条件下，如果地球“表面”能量比外来能量大（太阳辐射）的话，那么提高辐射系数（把表面涂成黑色），确实是有助于降低地球表面温度。但是，这个原理被女孩子们应用到地球时出现了两个问题。
首先，地球表面辐射的能量与到达地表的能量有关，但不与地热总能量直接相关。而这个到达地表的能量又远远小于太阳辐射能，因为涂黑表面在增加辐射系数的同时也会增加对太阳辐射的吸收系数，所以涂黑表面反而会升高地球表面的温度。其次，地球辐射到太空的能量以长波为主，绝大部分被大气吸收再辐射回地面，因此提高辐射系数对这部分能量排放到太空和降低地表气温没有太大帮助。而太阳辐射到达地球表面以短波为主，大气基本是透明的，如果减少辐射系数（把地球涂白），那么就会减少地表吸收，使更多的短波被反射回太空，这对降低地表气温帮助更大。
所以，朱棣文是对的，女孩子们错了。
女孩子们的实验和地球的情况相差很大，一来没有大气层，二来没有地壳的隔热层，显然不可能模拟地球的真实环境。而且在实验中，电热棒和白炽灯的加热效率的比例远远不能和地热与太阳相提并论。无论如何，这个实验对于地球气温的模拟没有任何参考意义。
在我们那个年代，长大能当上科学家是一种光荣。现在潮流变了，难得后辈还有人这么爱科学，其实是一件可喜可贺的事。但是学习科学不应该好高骛远，不应该事事以反驳到大牛为目标。在反驳别人之前，也应该了解一下别人为什么有这种说法，这是科学研究的基本之道。
另外，加强一下自己的基础知识是必要的。其实我上文说的知识，一些在初中就教过（至少我们那时是这样的），比如地球气温由太阳辐射决定，大气层对地球的保温作用，长波和短波等等。即便是一些知识和数据，翻一下教科书或者上网查一下也可以查到。
当然，这里着重应该指出的是指导老师的不足。从这位指导老师的一段话：“如果地球的热量主要来自于太阳辐射，那么地球会像一个从烤炉中取出的面包外焦而内不焦，地球表面温度应大于地球内部温度，而事实上地球如同从热炉中取出的一个热煤球，放了几十分钟后是一个内热而表面渐冷的球体。”来看，这个指导老师对于地球表面温度的知识严重不足，如果说烤面包论还有点道理，煤球论简直就是胡扯。
我觉得，初级科学爱好者的指导老师在指导学生的时候，应该自己先弄清楚课题的原理，再诱导和鼓励学生思考，而不应该在自己一知半解的情况下，杜撰出一些莫须有的理论，指导学生往错误的方向研究。
后来，再上网一看，原来这个其中一个学生已经是大名鼎鼎的人物了，随时要上美国大学的，早就在媒体上以天才少年的噱头炒作过。所以也有人认为这个根本是一个炒作，是为自己获取获得录取通知书和奖学金增加资本的。在事事都可以被炒作的时代，莫非连严谨的科学态度也要被丢在被人遗落的角落吗？事实是否如此，我自然无从而知。若果真如此，我就只能耸耸肩，含笑不语了。
