主题：【原创】（零）经济物理学原理 -- 唵啊吽
家园 【原创】（零）经济物理学原理 我先挖个坑，然后再慢慢填。
为什么陈经说中国发展主要是比较经济学理论问题？为什么孔老大提倡返回森林？为什么全球化是当今趋势？为什么人类碰到了环境问题和可持续发展问题？发展创新有没有方向？为什么大西线应该立项？国际关系究竟受什么制约？所有这些问题，在物理学家眼里，都受物理规律制约。我想在这个系列中，尝试把这纷纷扰扰的世界用两个物理学定律串在一起。
我们说经济发展了，物资丰富了，但物理学家说物资守恒，不增不减。我们说环境问题、能源危机，但物理学家说能量守恒，不生不灭。所以，这一系列就从物质守恒和能量守恒说起。
本帖一共被 18 帖 引用 (帖内工具实现)- 中国近代史的主线是什么？
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- 好文上花。发展和增长的话题是个经济学里大话题。
- 我同意你这个观察，人口和土地的矛盾基本是改朝换代的原因
- 我举这个例子
- 我是想用【物质循环】来建立全球经济原理的。
- 我们俩对春秋和战国两个时代的特征的理解有分歧
- 支持。这是个节骨眼。
- 同意。人工降雨，大有可为。
家园 【原创】无辜的二氧化碳 在这个【物质循环的世界】系列中，人类经济文明进步可以归纳为两个原则：维持物质循环和吸纳物质循环。由此，定义了第四产业，就是维持物质循环的产业。
哥本哈根会议，实际就是关于维持碳循环产业的问题。即人类把化石燃料燃烧后产生的二氧化碳，如何再循环回去，使得它不至于滞留在大气里。
本系列开卷就点明了资源的循环性质：没有无限的资源，但是有可以无限循环的资源。石油或许会枯竭，煤炭或许会烧完，但只要碳循环维持运行，人类依然可以无能源枯竭之忧（行星演变暂且忽略PBS:火星金星的现状和地球的未来）。
我们知道，生态系统中碳循环是最重要循环之一，食物链起端就是光合作用。生态系统中的生物质主要就是碳组成的，以至有机化学基本就是碳化学，而生物质就是二氧化碳经过光合作用合成的。所以，如果我们是生态保护主义者，我们是环境保护主义者，根本不必畏惧二氧化碳。事实上，二氧化碳增加了，地球就更加容易绿色。中国在过去半个世界面临的荒漠化很可能由于大气中二氧化碳的增加而得到有效治理。所以，“减排”是阻断碳循环，是阻碍人类进步，生物能源是疏导碳循环，是推进人类进步。
中国在这方面做得最好的地方，就是森林面积不断扩大。这是加速碳循环的最好的方法，是第一产业和第四产业合而为一的高效率经济。
在过去几十年中，人类治理污染的规范越来越完善，如造成酸雨的二氧化硫得到控制，破坏臭氧层的弗里昂被禁止。中国粉尘还很严重，严重危害中国人的身体健康。至于二氧化碳，中国还嫌不够，因为中国还有发展林农牧业，中国的人均可耕地远远低于世界人均水平，大气中二氧化碳增加对中国生态恢复植被有百利而无一害。
据说二氧化碳增加了温室效应。我们知道，地球上之所以有生物就是因为有大气的温室效应。中国西部戈壁沙漠，正需要更多的二氧化碳和更强的温室效应以恢复植被。什么时候中国西北部沙漠消失了，黄土高原变成黑土高原了，我们再来考虑是否需要减排。如今，我们不考虑减排，我们有限的治理污染的资源应该用来治理粉尘。
减排是阻断碳循环，不是疏导碳循环。疏导碳循环应该是开发生物能源。对，中国承诺了“减排”目标，不过，中国“减排”不是有石油不烧，有煤炭不用，而是开发新能源，增加植被面积。“减排”的提法很不科学，科学的提法应该是疏导碳循环。
有人说，二氧化碳会引发灾难性气候变化。如果这样，就确实应该认真考虑。尤其是已经排放了许多二氧化碳并有先进科技技术的发达国家。但是，这次哥本哈根会议上，美国好像并不在乎这个可能的灾难，他们最有能力减排，以为他们科技最发达，他们避免灾难的动机也最强，因为气候灾难来时是玉石俱焚，不分贫富，这有如开宝马的人比没有车的人应该更关心公路状况一样，生活富裕的人比贫困的人应该更惧怕地球毁灭，而哥本哈根会议则相反，好像富人比穷人更不怕地球毁灭，这不得不引起我对二氧化碳引发地球灾难科学预测表示怀疑。因为最科学的美国也是最富裕的国家，好像并不在乎他们断言的地球灾难。
其次，既然二氧化碳和温室效应是生态运行的基础，二氧化碳是生物质的来源，二氧化碳增加了，应该是生态更加容易恢复，温室效应加强了，应该是生态得到更多的保护，这是我对二氧化碳可能导致灾难的第二点怀疑。对，大气和生态有相互作用，大气和生态都是复杂系统。复杂系统是否稳定，因素很复杂，现在科学家和科学家之间还辩不出个所以然来。但是，我以为生态系统的稳定性关键与太阳能在生态系统内部耗散过程有关，没有这个耗散过程就没有生命而只有沙漠。所以有更多的二氧化碳，就可以制造更多更有效的光合作用（太阳能进入生态系统），产生更多的生物质，如此生态系统将更加稳定，人类生存灾难的几率会更小。这是我的推理。
虽然美国在进行世界现在最大的两场战争，奥巴马却拿了诺贝尔和平奖；虽然戈尔以推动减排拿了诺贝尔奖，美国却不承担减排义务，只争课碳关税的权力。二氧化碳何辜，被套上污染的恶名？总之，我看不到最科学最有技术的美国有避免二氧化碳灾难的诚意，这不得不使我对二氧化碳温室效应灾难的科学结论产生怀疑。
按照我的推测：二氧化碳无罪，二氧化碳有功！让联合国气候变化会议再谈判十五年吧，当年中国入世也谈判了那么多年。十五年之后，中国大地将披满上绿色植被，中国沙漠将成为稀缺旅游资源。
通宝推：土拨鼠yuanap,邓侃,
本帖一共被 2 帖 引用 (帖内工具实现)家园 呵呵，针对碳捕获与储存我正准备写个对碳“堵不如疏”的帖子 兄台已经提前说了，只好送花表意啦：）
家园 植被的恢复主要还是靠水, 二氧化碳的含量和气温什么的不太关键吧.
家园 对，水是生命之源 只要有水，中国大部分地区都可以成为良田
你看河北环京津一带，因为要供应北京水源；以前可以种水稻的良田都只能种植旱作物；
华北一代缺水严重，山西河北为了水差点就干架了。内蒙新疆宁夏要是有水，那可都是粮仓啊；只要有水，杂草什么到处长、这个可以从城市绿化看，为了让草长好，夏天经常都要浇水。
西部大开发，最终的问题还是水，没水怎么工业化啊。
家园 C3植物的二氧化碳最佳生长浓度是1000ppm C4植物在进化中出现的比较晚，就是针对大气中二氧化碳浓度持续下降的地质演变而被选择造成的。
C4植物和C3植物的差别就是多了一级二氧化碳分子泵，将二氧化碳浓度在细胞内富集（10倍）之后还是用C3途径固碳，这样提高了光合作用效率。C4作物的产量一般都比较高，人类今天相当依赖玉米甘蔗这类C4农作物。
家园 能展开一下吗？ C3和C4是什么概念？现在大气二氧化碳浓度是多少？哥本哈根目标升温限制在2度相当限制二氧化碳在什么浓度？
谢谢您的杂谈！很有趣！
- 复 能展开一下吗？
家园 看看如何在大棚里种西瓜 大棚密闭条件下空气中二氧化碳含量严重不足，影响光合作用的正常进行和同化产物的积累，二氧化碳施肥就是人为提高棚内二氧化碳浓度，补充棚内二氧化碳含量不足。方法有：一是在棚内堆积新鲜马粪，在发酵过程中可释放二氧化碳，每1立方米的空间堆放5～6公斤；二是燃烧丙烷气可产生二氧化碳。在600平方米面积的大棚内，燃烧1.2～1.5公斤，就可使大棚内二氧化碳浓度提高到1.3毫升/升，可根据棚的面积确定燃烧丙烷气的数量；三是应用焦炭二氧化碳发生器，在焦炭充分燃烧时可释放出二氧化碳；四是最简易的方法，在不被腐蚀的容器中放入浓盐酸，再放入少量石流（碳酸钙），通过化学反应可产生二氧化碳。二氧化碳施肥的时期主要在西瓜生育盛期，特别是果实发育期；适宜时间是上午10时左右光合作用最旺盛时期，最佳浓度是1～1.5毫升/升。
这个1-1.5毫升/升相当于1000-1500ppm的二氧化碳。西瓜在这个浓度的二氧化碳下对成果有利。
家园 水利灌溉，肥料。种子等都是人的主动性能够解决的， 而二氧化碳和阳光两个光合作用资源基本是靠天吃饭，而这两者中看来二氧化碳是瓶颈资源。温度升高多一点C4植物，感觉对只占世界9％耕地却养活世界20％人口的中国是大市利好，可以减少沙漠增加可耕地。
二氧化碳无辜！全球升温无最！
- 复 能展开一下吗？
家园 现在地球大气中CO2浓度是388ppm 如果假定IPCC模型正确，按照升温限制2度的话，CO2浓度将是600ppm，这相当于将地球上地质历史中所有积累的化石燃料全部燃烧完毕才能达到的一个水平。
所有绿色植物都具有一种最基本的光合碳代谢方式，即著名的卡
尔文循环（因其发现者M.calvin 而得名）或光合碳还原循环，亦称C3途径或C3方式。该途径的生化过程十分复杂，在此不予赘述。由于有的植物同时具有多种光合方式，通常称只利用这一方式的植物为C3植物。这类植物主要分布在温带地区，其同化CO2的最适日温是15-25℃。
光合作用的另两种变异途径是C4途径和景天科酸代谢（CAM）途径。具有C4途径的植物通常生长在热带地区，其同化CO2的最适温度是25-35℃，光合效率显著提高，称为C4植物；具有CAM途径的植物通常生长在干燥的沙漠地区，且白天进行光反应，晚上固定CO2合成有机酸，使有机酸含量表现明显的日变化，称为CAM植物。这两类植物与C3植物在叶片解剖结构及某些生理特性方面均有显著差异。
C4植物光合作用产生的中间产物在维管束鞘细胞内脱羧后，产生的CO2最终还是通过C3途径被还原，C4途径实际上只起“CO2 泵”的作用，以增加反应位置CO2的浓度，从而显著提高光合效率。
叶片的解剖学特征通常可用来区分C3，C4和CAM植物，但由于光合作用主要是生化反应过程，因此时有例外发生。鉴于此，目前已发明了数种用以区分植物不同光合类型的其他方法，如δ13C（13C／12C 同位素比），光呼吸，光照后CO2的猝发以及相对光合效率等，其中以δ13C的测定最为可靠。
δ13C 是近来发展起来的一种新的检测技术，主要依据是C3途径中的RuBP羧化酶比C4途径中的PEP羧化酶对13CO2具有更大的排斥性，即C4植物比C3植物更易消耗13CO2，因此，C4植物有机质中的13C／12C要比C3植物有机质中的13C／12C更大。 13CO2和12CO2含量的测定是以国际标样（即普通石灰岩CaCO3）为对照，通过焚烧干燥的植物材料测定的。
从上新世到二叠纪的代表性化石植物材料中得到的δ13C（‰），都在现代典型的C3植物范围内，并且目前古老植物中也很少发现有CAM 植物存在，这表明植物自来到陆上以来，C3途径就作为一个固定空气中CO2的主要方式进行着。而C4途径和CAM途径似乎比C3途径进化较晚，是C3途径对环境变化（CO2浓度在下降？）的一种适应性反应。
由于化石燃料燃烧后放出的二氧化碳中C13/C12的比例低（因为成矿的动植物是以C3途径合成碳氢化合物），那么今天地球大气中CO2的C13/C12比例会降低（即稀释作用）。而最近英国科学家的文章发现自1840年以来，这个稀释的趋势没有被观察到，换句话说，就是化石燃料燃烧后形成的二氧化碳被地球自然碳循环给清除或稀释掉了。
由于地球大气中CO2浓度继续上升，那么显然这个上升的贡献者不是人类燃烧化石燃料的结果。
通宝推：唵啊吽,
本帖一共被 1 帖 引用 (帖内工具实现)家园 谢谢诲人不倦的详细解释！ 我感兴趣的是两点：1、按照哥本哈根会议制定的摄氏2度升温目标无需限制碳排放，即便把所以化石燃料烧光了也就是这个水平。2、温带升高有利C4植物生长，C4植物可以改善沙漠植被，对中国治理沙漠有帮助。
中国这次会议上被公认植树面积第一的，被视为减排业绩之一，这个很主动。中国承诺的目标是有根据的。
原来我也就是猜测，原因是有一个跟贴大意说新疆绿洲面积近年来增加了，我找不到这个跟贴了。但是，我在广州看到植被变化的事实，以前只有到海南岛才能看得到的植物现象现在广州也可以看见了气候变暖扩大了橡胶种植面积吗？。
家园 最后的结论太仓促了 那篇文章最多在说，1840年以来观测到的数据误差太大，不能得出明显结论，如果使用其数据的话，稀释趋势并不明显，误差范围也超过了观测到的趋势。这个结论说明不了太多东西。实际上，C13/C12的有效连续监测是1980年代才开始的，大气中同位素测量也是在1950年代以后的才精确的。用不精确不连续的数据来否定精确连续的数据的结果，是不严谨的。
要说目前的大气二氧化碳含量增高不是人类燃烧化石燃料的结果，至少还需要解释，人类所排放的二氧化碳的去处，以及大自然提供的这个大量的二氧化碳的来源，这都是需要数据支持的。由于大气二氧化碳的增量少于人类排放的二氧化碳量，这个说法就需要解释，大自然是怎么在把人类所提供的二氧化碳全都吸收掉之后，还排放出了不少的二氧化碳。并且这个过程还需要是有选择的，专门把人类排放的二氧化碳吃掉，同时排出大约一半的自有的二氧化碳。要把这个说法说圆满，不这么容易的。
家园 不明白这句 C13/C12的有效连续监测是1980年代才开始的，数据也是在1980年代以后的才是精确的。不是从南极冰芯里得到的原始数据，今天去把冰芯钻出来，不是一样可以得到1840年以来的大气中二氧化碳C13/C12数据吗？
为什么要从1980年来连续测量？
- 复 不明白这句
家园 误差范围是不一样的 对于二氧化碳浓度的连续实施测量，精度在0.1ppm级别。而冰芯的测量，精度在ppm级别。是有差距的。而测定C13/C12比例，受这个测量精度的影响就要更大一些。
实际上那篇文章说的就是这个测量的误差太大不足以成为依据。
家园 如果这样讲就好了 就是说1840年的大气二氧化碳基准浓度未必是280ppm，而人类精确测定大气二氧化碳浓度起始于1959年（50年前）。
作者在文章第22节的描述很有意思：
[22] Another finding is that reducing the land use emissions
by a scalar causes total emissions to be more consistent
with a model of a constant airborne fraction. It is
difficult to rate this as a strong indication that land use
emissions are systematically overestimated, as it depends on
the validity of the statistical model. The possibility, however,
presents itself and, given the evidence from oxygen
data [Bopp et al., 2002], would mean that a larger proportion
of emissions is taken up by the ocean than what has
been previously assumed. The analysis also shows that
recent trends after 2000 can be explained by re-scaling land
use emissions within their uncertainty ranges.
一篇有关海洋棘皮生物海星海胆等固定二氧化碳的能力相当支持了此文作者的观点。
Echinoderms Contribute to Global Carbon Sink; Impact of Marine Creatures Underestimated