她是被遺忘的「氣候先驅」，在過去的一個多世紀裡，沒有人知道和承認她的發現，也沒有人知道她的真實樣貌。圖源 | helenjessicaliggat.co.uk
導 讀
工業革命以來，人類活動（燃燒化石燃料、牲畜糞便發酵、稻田糞肥發酵等）使得大氣中的溫室氣體含量急劇增加（尤其是二氧化碳和甲烷）。今天，溫室氣體排放導致的氣候變化，已經成為我們不容忽視的嚴峻問題。但很多人可能不知道，早在160多年前的1856年，美國的一位女科學家就證實了大氣中的二氧化碳和水蒸氣具有溫室效應、其含量的改變能引起氣候變化。
這位偉大的「氣候先驅」名叫尤妮斯·富特（Eunice Foote，1819-1888），她是第一位把二氧化碳和氣候變化聯繫起來的科學家，由此奠定了現代氣候變化科學的基礎。然而，過去百年間，氣候領域並未認識到她的貢獻。直到2011年，她的名字才被人從故紙堆中挖掘出來。利用零碎的資料記錄，人們拼湊出這位富有洞見的女科學家曾經的工作圖景。
撰文 ｜王雨丹
責編 ｜王一葦
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1856年8月23日，紐約州奧爾巴尼。
這一天，美國科學促進會（American Association for the Advancement of Science，AAAS）正舉行第八屆會議，一位教授在會議上宣讀了一篇名為《影響太陽光熱量的環境》（Circumstances affecting the heat of the sun's rays）的論文。這篇論文首次揭示了二氧化碳和水蒸氣在溫室效應中的重要作用，論文作者尤妮斯·富特（Eunice Foote）也在場，時年37歲的她已為人母，是一名「業餘」科學家。
尤妮斯1819年出生於美國東北部康乃狄克州的一個姓牛頓（Newton）的農夫之家，後成長於紐約州的布盧姆菲爾德（Bloomfield），1836年至1838年就讀於特洛伊女子神學院（後改名為埃瑪·威拉德女子中學），這是一所被稱作「女性教育聖地」的女子學校。在這裡，她於附近的一所理學院學習了基礎化學和實驗技術，為今後的科研打下了基礎。[1,2]
1841年，尤妮斯與法官伊萊沙·富特（Elisha Foote）結婚，婚後，她的生活重心轉移到了家庭，但在相夫教子之餘，她還喜歡鼓搗科學實驗，成了一位超前於時代的「斜槓女性」。
她的實驗器材很簡單：一個空氣泵、四支溫度計和兩個直徑4英寸、長度30英寸的玻璃圓筒。實驗步驟也很簡單：首先，在每個玻璃圓筒中放置兩個溫度計，然後使用氣泵將一個玻璃圓筒中的氣體排出並在另一個玻璃圓筒中冷凝，使兩個玻璃圓筒達到相同的溫度。然後，她將裝有溫度計的玻璃圓筒置於陽光下，測量加熱後和不同濕度狀態下的溫度變化（並通過溫度變化比較氣體對太陽光照射的熱效應）。她分別用氫氣、普通空氣和二氧化碳重複了這個過程。
在測試的氣體中：潮濕的空氣相比乾燥的空氣能吸收更多的太陽輻射；二氧化碳與一般的空氣相比吸收的太陽輻射也更多。基於此，富特認為「含有這種氣體（CO2）的大氣會給我們的地球帶來高溫。」她證明了二氧化碳和水蒸氣從太陽輻射中吸收熱量，並假設它們的可變性與氣候變化的可能原因有直接聯繫。[2-4]
她將自己的這一發現寫成了短短的兩頁論文，並於1856年在美國科學促進會的第八屆會議上進行了展示。每年年會，來自美國各地的科學家都會匯集在這個會議上並討論各自領域的進展、分享突破性的新發現，而這是自首屆會議以來參加人數最多的一次會議。經此一會，「初出茅廬」的富特小範圍內收穫了一定知名度。
會後，這一論文在《美國科學與藝術雜誌》（American Journal of Science and Arts）上發表；在當年9月出版的《科學美國人》（Scientific American）雜誌中，她贏得了簡短但熱烈的讚揚：「我們很高興，這一發現是由一名女性完成的……這充分證明了女性有能力獨創、精確地研究任何科學話題。」次年，她的這一工作被寫進《科學發現年鑑》（Annual of Scientific Discovery）雜誌中。[4,5]
1856年，富特的論文發表在《美國科學與藝術雜誌》上 | 圖源[8]
論文很短，研究卻很重要。富特的這一發現意義重大，是溫室效應和現代氣候科學的關鍵原理之一，也是我們今天理解氣候變化的基石。
故事到這裡似乎就應該結束了。看起來，這是一個 「女性科學家一邊帶娃一邊科研然後發paper」 的勵志案例，但現實總是曲折、艱辛和充滿戲劇性。實際上，富特當時並未「出圈」：其研究沒有得到相應的認可和榮譽：一直以來都沒有人承認她是做出這一發現的第一人，直到一百多年後她的名字才被一位學者無意中發現。甚至，就連她的科研成果都很可能遭到後來者的「掠奪」。
而她的遭遇，很大程度上只是因為她的性別。
首先，當時在會議上宣讀論文的並不是富特本人，而是美國著名科學家約瑟夫·亨利（Joseph Henry，1797-1878）。當時的她不允許上台，科研成果只能由他人代為展示。根據AAAS檔案管理員的說法，富特能夠展示她的論文（即使不能親自上台）都是沾了丈夫的光——他是AAAS的成員。其次，她的論文也沒有像其他研究一樣被記錄在當時的年度會議記錄上，而寥寥的幾篇新聞報導也並沒有引起學界的注意，她和她的研究如同就此隱形了一般。
就這樣，這位偉大女性的發現一直不為人知，直到2011年，退休的石油地質學家雷·索倫森（Ray Sorenson）在1857年出版的《科學發現年鑑》中發現了富特的工作。他很快意識到，富特是第一個將二氧化碳與氣候變化聯繫起來的人，但一個多世紀以來她的工作卻一直沒有得到認可。
不僅如此，就連她的樣子我們也無從知曉，她沒有留下公開的照片，在一些介紹她的文章中，她被描述為一名身材矮小、橢圓臉、深棕色頭髮和灰藍色眼睛的女人。[4]
會議後，事情的發展更是令人扼腕。在富特發表論文三年後，戲劇性的一幕出現了：有人發表了跟她十分相似的研究，但沒有提及她。
這裡的故事要從氣候變化的研究歷史講起。
氣候變化的研究始於19世紀20年代[6]。歷史上第一個提出「溫室氣體」概念的人是法國科學家約瑟夫·傅立葉（Joseph Fourier），早在1824年，他就提出可能有「溫室氣體」的存在。20多年後（1859年），愛爾蘭物理學家約翰·廷德爾（John Tyndall）將溫室效應與大氣中的特定氣體聯繫了起來：他利用實驗數據驗證了水蒸氣和二氧化碳是吸收太陽輻射的主要成分。他的這一發現發表在當年的《英國皇家學會會刊》（Proceedings of the Royal Society）上，當時他是該刊的研究員。
一直以來，學界普遍認為廷德爾是發現溫室效應的第一人。廷德爾的研究比富特論文問世的時間晚了三年，但他卻沒有提及富特的研究。加上其研究結果與富特的研究十分相似，於是今天的學界便對廷德爾有質疑，認為其可能知道富特的研究卻沒有提及此事，屬於學術不端。
這一質疑並非無端猜忌，隨著富特的故事被越來越多的人知曉，她和廷德爾的「聯繫」也被逐漸勾勒出來。
2018年，加州大學聖芭芭拉分校的訪問學者、作家約翰·佩林（John Perlin）在一次名為《科學不分性別？》（Science Knows No Gender？）的研討會上介紹了富特可能被男性「搶功」的故事。他表示，富特的研究都收錄在廷德爾幾乎肯定看過的一些出版物中，他不可能不知道她的研究，只是故意忽視了。[7]
首先是索倫森在2011年無意中讀到的《科學發現年鑑》。這是一本在波士頓出版的科學雜誌，主要內容是對前一年科學進展的系列回顧（幾乎涵蓋整個北美和歐洲地區）。它的刊載時間不長（從1850年起到1865年止），但其先後收錄了富特和廷德爾的研究（前者以摘要形式收錄於1857年，後者收錄於1860年），這本書很有可能在廷德爾的閱讀之列，他有可能看到富特的研究。[8]
另外，在1856年出版的《美國科學與藝術雜誌》（American Journal of Science and Arts）上，不僅發表了富特的論文，同時還有一篇廷德爾關於色盲研究的論文！這幾乎成了一些學者質疑廷德爾的「鐵證」：自己的文章發表之後，他不可能不去翻看這本雜誌，自然也就很可能看到富特的研究。[4]
除了這篇關於溫室效應的論文，富特還於1858年在《哲學雜誌》上發表了一篇關於電勵磁的論文（On a New Source of Electrical Excitation）[9]。而廷德爾不僅是該刊的編委會成員，1861年，他關於溫室效應的第二篇論文也發表於此[10]。
廷德爾是否看過富特的研究，卻「故意」沒有提及，我們不得而知。但在廷德爾的許多文章中，他都會註明引用了其他哪些人的研究（都是男性科學家）。在1859年關於溫室效應的論文中，他也提到自己受到德·索緒爾（de Saussure，1740-1799）、傅立葉（Fourier，1768-1830）、普雷特（Pouillet，1790-1868）和霍普金斯（Hopkins，1793-1866）等前人關於該領域研究的影響。因而，質疑他的人認為他知道富特的研究，卻因為她的性別而對其不加提及，從而後來居功。[11]
不過，也有反對的聲音。英國科學史家羅蘭·傑克遜（Roland Jackson）認為，雖然二人的研究有相似之處，但由於當時歐美科學界間溝通不暢，所以廷德爾可能真的不知道富特及其論文的存在。就研究內容而言。廷德爾的實驗方式也與富特有不同之處，且廷德爾的研究相較富特更為完善和嚴謹：他證明了溫室效應不是由陽光直射引起的，而是源於地球溫暖表面產生的紅外輻射。
傑克遜認為，科學研究中確實會存在幾個人在相似的時間點上以不同方式進行研究、但彼此並不知情的情況。其次，關於富特研究的一些報導受眾範圍小，「不太可能在歐洲和英國被大量閱讀」，而且他認為「即使廷德爾讀到了，也不太可能故意隱瞞這些信息。這不符合他的性格，而且會有風險。」[11]
富特和廷德爾兩人力量懸殊：富特學歷有限，也並不是專業的科學家，而廷德爾獲馬爾堡大學博士學位，並先後在馬爾堡、柏林及倫敦與當時一些頂尖的實驗物理學家一起工作。
值得一提的是，富特並不僅僅只是一名（業餘）科學家，她還是美國早期女權運動的核心人物，她的鄰居伊莉莎白·卡迪·斯坦頓（Elizabeth Cady Stanton）就是當時著名的主權主義者。1848年，她還參與組織了美國的第一次女權會議塞尼卡福爾斯大會，會議通過了「確保女性與男性平等參與社會活動」的宣言。
而廷德爾的個人傳記，則透露了他對女性科學家的性別偏見：廷德爾「經常對女性的智力表現得很驚訝，不認為她們具有和男性科研人員相同的創造力」。[12]
女權運動興起的背後，是19世紀社會文化之下的男女權利失衡。當時的歐美，女性接受高等教育的機會有限，進入科學界的則更稀少。AAAS等科學機構在1850年之前所有成員都是男性（之後即使准許女性進入，但不僅數量上有限，而且她們的頭銜僅為「成員」而非「專家」或「研究員」），科學領域在很大程度上還是由男性主導。[5,13]
這樣的環境使得女性科學家只能夾縫中求生。19世紀，美國女性一共只發表了16篇物理學論文，只有兩篇是在1889年之前發表的，這兩篇還都是富特的論文。[11]
在1856年的那個會議上，宣讀富特論文的亨利其實還說了這樣一句話：「科學不分國界，不分性別，女性的世界裡不僅是美麗和實用，還包括真實的東西。」（Science was of no country and of no sex. The sphere of woman embraces not only the beautiful and the useful, but the true.）[4]願望很美好，但現實中，科學似乎還是「分性別」的，不管是19世紀，還是現在。
《知識分子》去年10月份的一篇文章談到科學界論文引文里的性別偏見：在科學界，對女性的歧視一直存在，在多個領域中（尤其是天文學、國際關係和政治科學）均有研究發現，女性主導的研究被嚴重低估。而這只是男女不平等的冰山一角。[14]
回到富特的故事，當時她不允許上台介紹自己的研究、論文不被收錄在會議記錄中，這些因性別而生的不公平待遇是實際存在的。一百年後，女性在科學界的境遇極大改善，但或顯性或隱性的歧視仍然存在。從百年前votes for women的振臂高呼，到上世紀六七十年代起女性主義學術研究的興起，再到如今的論文引用性別偏見，男女平權之路我們走了很久，但仍有好長的路要走。
彩 蛋 ！
雖然我們不知道富特長什麼樣子，但她的故事在2018年被拍成了短片Eunice，由英國女演員Helen Jessica Liggat出演。片中的富特有著一頭棕色的長髮和深邃的雙眼，為了論文能公開發表，她與丈夫據理力爭，並帶著女兒參加了當年的會議，感興趣的讀者可以看看。（連結：https://www.youtube.com/watch?v=WxgAOKzOcBU）
1856年AAAS會議上的富特一家（前排中為富特，旁邊是她的丈夫和女兒）| 圖源helenjessicaliggat.co.uk
富特給女兒講自己的研究 | 圖源helenjessicaliggat.co.uk
短片末尾回顧了富特的故事
參考資料：
1.https://wc.rootsweb.com/trees/198146/I7746/-/individual
2.https://en.wikipedia.org/wiki/Eunice_Newton_Foote
3.https://books.google.co.uk/books?id=6xhFAQAAMAAJ&pg=PA382#v=onepage&q&f=false
4.https://thinkprogress.org/female-climate-scientist-eunice-foote-finally-honored-for-her-contributions-162-years-later-21b3cf08c70b/
5.https://www.smithsonianmag.com/science-nature/lady-scientist-helped-revolutionize-climate-science-didnt-get-credit-180961291/
6.https://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E6%B8%A9%E5%AE%A4%E6%95%88%E5%BA%94#cite_note-5
7.https://www.youtube.com/watch?v=yHc5Ike2GIA
8.https://www.searchanddiscovery.com/pdfz/documents/2011/70092sorenson/ndx_sorenson.pdf.html
9.https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/14786445808642471
10.https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/14786446108643138
11.https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsnr.2018.0066
12.https://www.google.com/books/edition/The_Ascent_of_John_Tyndall/TWpNDwAAQBAJ?hl=en&gbpv=0
13.https://jhupbooks.press.jhu.edu/title/women-scientists-america
14.https://mp.weixin.qq.com/s/5cnE7ZIn6S2mUq9GkahYDg