行走在长江黄河，我的一场绝妙的头脑风暴
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美国布鲁克海文国家实验室的历史学家罗伯特·克瑞斯在物理学界做了一次调查，请各位学者提名历史上最美丽的物理学科学实验。
在物理学家眼睛里，最“美丽”的实验是用简单的仪器和设备，发现最根本、最深邃的科学现象。所以这些被封神的实验里没有大型粒子对撞机，也没有人造太阳装置，它们是那种很简单却让人豁然开朗，脑洞大开的实验。十大实验里伽利略有两个，一个是比萨斜塔上抛铁球的，一个是在斜面上滚球的。科学史家其实已经证明了，伽利略根本没有在比萨斜塔上扔过两个球，更不可能引来很多人围观。可为什么这个假想中的实验还被封神？
就因为伽利略在脑子里做的两个铁球的思想实验，比真找了个地方扔铁球更有说服力。他在脑子里设想了一种情形，大和小两种物体用绳子拴着，结成一个更重的物体。按理说更重的要比重的落的还快，可在这一组物体中，轻的会拖重的的后腿，结果组合体速度比重的更慢。古来被视为真理的重的物体落得快的断言也就自相矛盾了。
伽利略的第二个实验，是在一个斜面上记录小球滚动的距离和时间的关系，于是发现了加速度。他的实验并没有就此停止，而是让小球继续滚到另一个对接的斜面上，一个奇妙的情形出现了，不管另一个斜面放的陡峭还是平缓，小球总会爬升到它开始的高度。实验做到这里，伽利略已经达到了一个伟大的物理学家的境界了，能量守恒定律，这个200年后才由众多物理学大神级人物共同得出的结论呼之欲出。可伽利略的了不起就在于他的脑子总是像火车一样奔跑，他跑得太远了，他的思想实验是，如果第二个斜面彻底放平，又将如何？
伽利略去世一年后牛顿出生了。牛顿用三大定律奠定了人类认知世界的基础，其中第一定律即是惯性定律。
说到这儿，该回过头来说说我的地理写作了。不过这里还是得提到那些大道至简的最美物理实验，排在第十名就是傅科摆。1851年，法国物理学家傅科在巴黎先贤祠的穹顶吊下一只60多米长的单摆，坠上很重的摆锤，摆锤的下方是巨大的沙盘。每当摆锤经过沙盘上方的时候，摆锤上的指针就会在沙盘上面留下运动的轨迹。使人想不到的是，摆锤的轨迹不是那条最初画出的线段，而是每划出一道都偏离大约3毫米。一个简单的装置，就证明了地球的自转，难怪它能够被评为最美物理实验之一。
北京天文馆的傅科摆（图源：北京天文馆官网）
既然傅科摆证明了地球自转，地球自转又是24小时转一周，傅科摆转一圈的时间是不是也是24小时呢？我曾想当然地以为是这样，直到在北京天文馆看到了那里的傅科摆的周期，是37小时，于是被暴击。科学可不是想当然，而是每一个步骤的推导都要有理有据。
傅科摆也证明了另一种力量的存在，地转偏向力，地球是一个沿着地轴旋转的球体，球面上除了赤道，运动都会受到影响，本来是直线运动，走着走着就会跑偏了。具体到北半球的河流，就是右岸侵蚀左岸堆积。于是，在书写南方，江和海之间的南方的时候，我写下来这样一段话：
南方和北方，因长江而分界，这里面原来包含着一条基本的物理学原理。后来，我还特意查阅了各种百科词条，没有一条提到地转偏向力在长江分隔中国重要的地貌单元中的作用。难道我是第一个注意到此问题的？
第一性原则真是一条美好的原则。话说当我乘坐廉航降落成都新开通的天府国际机场，从空中俯瞰四川盆地望不到边的方山丘陵的时候，我震惊了。原来这个中国第四大的“盆”，盆底并不是平坦的。是什么原因造成的不平坦呢？原来它是倾斜的，倾斜就有水流侵蚀，就有沟壑与矮丘高岗。可钻过龙泉山隧道，成都却坐落于一片平原之上，又是为何？原来长江最大的支流岷江从此出山，出山口又对着龙泉山，江水被山体阻挡，滔滔岷江携带着的来自岷山的泥沙尽情堆积于此。洪水堆积扇状分布，都江堰修建在岷江的出山口，四两拨千斤，巧妙地分开岷江水，灌溉了成都平原。而2500年前秦人在成都平原置三城，郫县和成都，两座城市就坐落在洪积扇的扇轴之上，而成都恰恰位于洪积扇扇轴与龙泉山山前坡地的交汇处，从都江堰分出的岷江水在此转向。即使是李冰父子还没有修造都江堰的时候，先民们已经在此筑城定居，金沙遗址就位于成都西北，洪积扇轴上。自然地貌和水文影响着乃至决定着古人和今人的择地而居。
抓住了一条江、一座山的关系，成都平原——这片西南腹地大山丘陵中最大的一片珍惜平原，其成为天府之国的原因，迎刃而解了。
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地理行走，当我试图用自然科学知识滤去高楼大厦公路大桥河坝等钢筋水泥的现代因素，再滤去田畴沃野的古代农业因素后，其实还是不满足的，我还希望把现代的气候加之于古代，感受古代这片土地的寒热冷暖，去探索古代这片土地上人类的生活，解释地理环境与文明生发的关系。
当一群现代意义的马匹（真马），因天气寒冷，白令海峡露出陆地而从北美跨越到欧亚大陆，第四纪也就是冰河时代开始了。在中国，冰川纪又表现为黄土开始堆积。第四纪200余万年间，中国腹地风积了厚达百余米的黄土高原，还在黄土高原的一隅聚合出中华文明。可在这200万年里，人类遭遇的气候折磨也是难以想象的。黄土开始了堆积，意味着来自西北的风沙肆虐起来。和地球存在的46亿年时间中的绝大部分时间不相同，第四纪的地球如同得了疟疾，打起了摆子，忽冷忽热，冷的时候比现在冷得多，冰雪覆盖北美和欧洲的大部分，热的时候又比现在热得多，冰雪融化，海水回涨。最近，中国学者就在《科学》杂志上发表研究成果，人类种群曾在90万年前从十万余人口骤减到千余人，濒临灭绝的边缘。
起源于非洲热带的人类，褪去了体毛来到我们这片四季分明，季风劲吹的土地，温暖季节的生活是相当惬意的，可到了寒冷季节，尤其亚冰期，还不会缝制衣服的人类面临着什么样的煎熬，就需要结合地理环境去想象了。在中国这片土地上寻访气候变迁的遗迹，当我聚焦在旧石器时期，位于大同阳原盆地桑干河谷，延续了近200万年的泥河湾系列遗址群给我带来震撼。这里是内蒙高原和华北平原连接的最平直舒缓的大通道，我联想到了远古时代动物的季节性迁徙，以及褪去皮毛的人类，为了抢先一步劫击草原食草动物所付出的努力。古人类遗址在桑干河谷地，草原南缘外条带状地带的存在，使我想象，是否说明了那时候的人类已经相当内卷了？
《荒野猎人》剧照
而桑干河出山口不远处周口店古人类遗迹的连续出现，似乎也昭示着古人的生存严重依赖于华北平原与太行山高山盆地气候植被巨大落差带来的动物迁徙、温度差异。
当然，通过气候的变化，我主要想理解的是全新世，也就是人类世这片土地上古人的分布、技术进步与中华文明起源和发展的关系。
我在黄河腹地、在大西北坐着火车穿行，观察山川地貌，追忆古时它们的样子，再辅以全新世气候波动，试图对原始聚落的分布、文明的起源做出第一性的解释。全新世以冰雪融化为开端，意味着有大量的冰雪融水从西部高原奔流汇入大海，现在荒芜的内陆地区古时湿润温暖，更适合手无寸铁的人类开荒种植，形成农耕聚落。及至后来冰雪与气候重新恢复了平衡，西部高山对水汽的拦截作用似乎也比现在强烈，文字记载，到了元代我国大陆最东部的高山秦岭主峰太白山也是终年积雪。冰川的存在，给予山脚下的土地稳定的，持续不断的水源。而彼时的海岸线，却因为气候的变动激烈变化着，给靠海的古人以挑战。并且，若以今日我们对全球变暖过程中气候剧烈波动、台风暴雨等气象灾害频发的观察，仰韶时代，一个持续数千年的大暖期，那时候的东部大平原气候也会是热与天灾共存。
当中国人进入了历史阶段，气候也并不是一成不变，而是在比较小的尺度上，温暖与寒冷交替着。春秋战国到西汉，一个持久温暖的时期，中国的农业有了突飞猛进的发展。黄土高原上的农业耕种，也是以水源结构的。在渭河盆地，一边是秦岭，一边黄土高原，深嵌在其中的盆地承接着来自两边的地下水源，掘地甚浅就见水，井田制度，或就因为地下水的易得。
我还踏访了北宋与辽、金犬牙交错的边境地带，在另一个温暖期，也就是唐宋温暖期，北方游牧民族崛起，并有意识地转化为半耕半牧的生产生活方式，胡地用胡法，汉地用汉法，国力于是强盛起来，游牧与农耕民族只好分土而治。后来天气转凉，北方激烈争斗，金灭了辽，蒙又灭了金，再击溃了南宋。蒙古人大肆劫掠汉地，正是在气候骤然转冷的时候发生的。
结束了一次跨度200万年的气候头脑风暴，我似有所悟，原来气候的变动不能以几十年的趋势为标尺，想当然的以为趋势会继续。以百年乃至千年为标尺来回看历史，会发现这种频繁的天气波动乃至气候变化并非是工业革命以来才有的事情，而是古已有之，且周期性地发生着。
《隐入烟尘》剧照
一个人的生命有限，我们往往以自己几十年的生活经验出发做判断。可地球的生命却是以另外一个尺度在运行着，考验着我们人类的生存能力。200万年里，人类相当长的时间里是以个体的生命为代价来顺应气候变动，只是火的使用、动物皮毛和植物纤维的使用才改变了人类对寒冷的无奈。及至几万年前发明了针线，几千年前开始了养蚕织绸，几百年来学会了高效率地去棉籽、纺纱织布，我们对气候的适应能力才大举提高了。如今，我们夏天有空调，冬天有暖气，严寒酷暑似乎再也奈何不了我们，可今天的全球人口数量已经超过了80亿人，遍布了地球上的各个角落，我们不是以原始人的零散分布来对抗天气变化，而是以数以亿计的群体面对海啸，热穹顶、台风、寒潮、海面上升等等极端天气事件。
这一尺度上，人类又面临着全新的挑战。
《后天》剧照
一次次地理行走，一次次头脑风暴，我的发现或许并不重要，但每每体验到了灵光乍现的惊喜，有时候，竟然高兴得失眠，高兴得逢人就要分享自己的推断。
地理行走，在乡村的长途车上，在绿皮火车上，在高铁上，在飞机的舷窗边，更在大脑里。然后，所有的画面和想象都转化为文字，邀请读者和我一起分享发现的喜悦，也请读者和我一起，用第一性原理思考这个世界。
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