雷元星答评沈建其关于臭氧层的四条结论
今天读到沈建其先生“关于臭氧层，根据一些网络信息，我得到四条结论（希望濮先生转发给雷先生本人）”的网文，
很高兴，沈先生打这么长的文章，费心不小，现先作答复，后做简评，希望与沈先生把这个本该在初中就解决的“科学”
问题讨论清楚，弄个真正符合科学的 结论，也对丁一宁先生和濮青松先生发表的意见表示谢意。
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沈的结论：1）臭氧层的确存在。雷元星说臭氧密度大，于是要下沉。其实臭氧本身也是在高空中不断产生瓦解，
不断瓦解产生的。1924年,G. M. B. Dobson用他新研制的分光仪在牛津设立了定期的臭氧测量项目。1930年, 辛蒂
卡文（Sydney Chapman）解释为什么太阳光接触空气中的氧分子会产生臭氧。 1957, 作为国际年一部分,
南极的四到五个研究基地开始定期测量臭氧。 1970, Nimbus 系列卫星开始对臭氧的测量。
雷答：
臭氧层既存在又不存在。平流层下部的气层是臭氧离子O3+层，而不是你理解的臭氧分子O3层，离子与分子的
比重不同，故不能浮升到同样的高度
【【【【沈建其回复：雷先生，您误会我了。目前您我所感兴趣的重点应是臭氧原子层（O3），而非臭氧离子O3+层（对于后者，谁都不怀疑它的存在性）。
为了避免把两者搞混，我记得我昨天特别在“臭氧层”三字旁边注了O3.
我的原意是：23公里高空中应该存在臭氧原子层（O3），它是在高空中不断产生又不断瓦解的动态平衡过程。这与它密度大“下不下沉”无关。
雷先生使用“大分子量气体要下沉”这个静态的片面结论来做质疑是不合理的，他应该考虑到大气过程是一个复杂的动态过程。大致说来，气体的静态的指数分布规律（随着高度z）n=exp(-mgz/kT) （m为分子质量，g为重力加速度，k为Boltzmann常数，T为绝对温度）的确能反应大气各种成份主要分布情况，即雷先生说的“密度大（分子量大）的更容易下沉”。但是，就某一个具体的问题而言，雷先生所使用的这个静态规律（其数学表达式就是n=exp(-mgz/kT) ）却缺少借鉴意义。比如：氟利昂分子能被大气气流带到23公里高空，这就不满足静态规律n=exp(-mgz/kT)。而且一个氟利昂分子通过连锁反应，就能夺走几万个O3的氧原子（氟利昂中的Cl原子起了“大众情人”的角色，一个Cl原子不断去外界各个O3）。
所以，您的片面静态规律并不适用了。
我在网上搜索关于臭氧与氟利昂的材料时，的确发现某些材料比较不全或者不够有说服力（大多属于新闻报道），所以我没有采用。我发给您的材料是完全可靠的可靠的，来自F. Sherwood Rowland博士的报告改编的文章（网址：http://www.cpst.net.cn/beyond_discovery/cyqsxx.htm>）。
Rowland博士是该领域的领先研究人员，因其工作卓越，曾在1995年与别人共获诺贝尔化学奖。这份材料十分可靠，完全可以作为正式学术论文的参考文献对待（至少我觉得比起您的“大分子量气体要下沉”这个静态的片面结论来考虑要完整得多）。
雷先生还在问一个很原始的问题：能不能用光谱手段去23公里高空测量臭氧分子的存在。其实，30年前在23公里高空已经早已测量到了氟利昂分子了，何况O3分子。
至于“一个Cl原子夺走几万个O3的氧原子（即破坏几万个O3家庭）”资料来自于以上这位F. Sherwood Rowland博士的报告：
在检验这些碎片时，罗兰（Rowland）和穆连（Molina）获得了化学动力学——对分子相互反应有多快和这种反应怎样发生的研究——领域的先前基础研究的帮助。科学家们演示了一个简单的实验室实验就可以表明某种反应的速度有多快，即使这种反应牵涉到一个氯原子和甲烷在海拔18英里处，温度华氏零下10度时的相互作用。
罗兰（Rowland）和穆连（Molina）不必对氯原子的反应率作任何实验，即使是简单的实验室实验。他们只要查看别的科学家测量出的反应率就可以了。化学动力学的基础研究使本来需要十年的工作缩短到了二或三天。
在查看了有关的反应之后，两名研究人员结论出大多数氯原子和臭氧这种防止地球受紫外线辐射的氧形式结合了。当氯和臭氧反应时，他们形成氯氧化物的自由基，然后成为连锁反应的一部分，这一连锁反应的结果之一，是一个氯原子可以带走100,000个臭氧分子。
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沈的结论：2）尽管CF2Cl2到底是不是南极臭氧层空洞的原因，历史上的确有过很长时间争论。
但是目前已经有很多证据证明，CF2Cl2的却是元凶。1973, 理查德 斯多拉斯基（Richard Stolarski）
和拉 西塞隆（Ralph Cicerone）发现了平流层氯的连锁反应。1974年，罗兰（Rowland）和穆连（Molina）
发现氯氟碳化合物(CFCs)会破坏平流层臭氧 。1976年，国家科学院发布了证实罗兰（Rowland）和穆连（Molina）
发现的报告。此外还有很多测量报告证明南极高空大气中存在CF2Cl2。
雷答：
南极臭氧层空洞的原因不需要争论。只要你承认了23公里高空的气体是臭氧离子气体，而离子是被太阳紫外线射出来的，
那么太阳无法直射的南北极区必然没有臭氧离子气层，这里的臭氧空洞区正好说明南北极区地面的臭氧分子没有浮升到23公里高空。
【【【【沈建其回复：注意：我们现在不是在谈O3+，而是在谈O3。O3在高空处于不断产生与瓦解的动态过程中，这与它”能不能上浮，能不能下浮“这个静态问题毫无关系。
退一步讲，我们谈O3+, 根据分子反应动力学，只要有O3+存在，就必然有O3存在，因为对于一个动态平衡过程而言，O3, O2, O, O3+等分子离子之间必然会建立一个来回转化过程。这是任何懂数学建模或者懂《物理化学》这门课的人都能想明白的常识性道理。这涉及到一个反应通路的问题，只要O3与O3+之间的转化在分子反应上是可能的，如果初始条件只有O3+，那么必然在一定的驰豫时间之内，部分O3+变为O3，直到O3与O3＋之间互相转化达到动态平衡为止。这是一个常识性结论。
至于O3与O3+的比例高不高，这就要从反应动力学的数学模型去求解了。
根据我个人的看法，O2形成O3的活化能比O3+形成O3的活化能高，所以O3与O3＋之间的动态平衡应该比O2与O3之间的动态平衡更加明显，由此，只要存在O3+，就必然存在相当比例的O3.】】】】
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沈的结论：3）雷元星说CF2Cl2太重，不会上升到23公里高空。其实，研究人员已经证实，CF2Cl2是被风带到高空中去的。
雷答：
风可以把一袅青烟吹到23 公里高空，但那里不可能出现一个青烟层。
【【【【【【【【当然，不可能有青烟层.看来，雷先生误解我了。我没有说臭氧层是气流上升的产物。臭氧层是在高空产生的，它本身是一个在高空中的动态过程，与它是不是会下沉无关。宇宙射线在大气高空会导致产生重原子核，比低沉大气的重原子核还丰富，而且数量还稳定，也形成了一个稀薄无比的重原子核层，按照雷先生的静态观点法，他也可以怀疑这个现象了。
氟利昂分子才是由气流带上去的，但我可没有说它形成了什么“氟利昂层”。气流只带了一点点氟利昂分子，但这一点点氟利昂分子的连锁反应，可了不得。】】】】】】】】
“CF2Cl2是被风带到高空中去的”吗？那么风为何不把云也
吹到23 公里高空去？星际间的氨基酸分子、乙醇分子也是地球风吹去的？研究人员是怎么证实的？
【【【【沈建其回复：
我觉得雷元星先生的以上反驳真的是没有道理。
大气气流本身就是由各种分子组成的气体物资。只要人类了排放了氟利昂，氟利昂分子也就是气流的一分子了。大气气流可以把组成它的任何气体分子带到几十公里高空。自然，氟利昂分子量大，被带动的机会比起普通的分子小一些，但是一个氟利昂分子就可以破坏十万个03分子。这是够厉害的。氟利昂的厉害之处正在于这里。
关于气流能把少量氟利昂分子带到高空，资料可见我给您的网络资料（也是来自罗兰（Rowland）的报告）。其他网络信息可以怀疑，但请您不要怀疑罗兰（Rowland）的报告。至少这证明了，您的研究属于静态研究法，忽略了一些其他的可能的机制（这些机制却早在30年前就已经被揭示了）。
】】】】】
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沈的结论：4）研究表明，一个Cl原子发生连锁反应，可以消耗掉10000个O3中的氧原子。所以只要很微弱的CF2Cl2含量，
就会威胁到臭氧层。
雷答：
请写出化学反应方程来。我的文章里有化学反应方程，一个氯原子只能分解一个臭氧分子，而且分解出来的3个氧O2又
会在太阳紫外线作用下还原成2个臭氧分子O3，您那个氯原子怎么会那么厉害？一个顶一万个？您只讲“连锁反应”，
不讲“连锁还原”，而且不确定个时限，地球上那么多个氯原子在3亿年时间内可能要破坏无数亿臭氧分子，现在早就没
有什么臭氧层了，这说得通吗？
【【【【沈建其回复：
Cl能夺走臭氧的氧原子，Cl + O3 --- ClO + O2，ClO + O --- Cl + O2， 氧分子又在紫外线作用下变为O3,但这一过程的速度远远跟不上Cl所产生的氯氧化物的自由基的连锁反应，或者说氯氧化物的自由基的连锁反应速度是3O2变为2O3速度的一万倍，这导致Cl在夺走一万个O3分子中的氧原子的过程中，才由O2分子生成了一个O3分子。这就是Cl原子的“一个顶一万个”效应，显示了Cl的巨大破坏作用。
因为Cl有“一个顶一万个”效应，只要Cl的含量少于临界允许密度，那么臭氧层自身的动态平衡过程不受Cl的干扰，它就是安全的。因此几亿年的时间内，并没有影响臭氧层。现在，人类几十年的行为造成环境的变化比过去几万年的自然风化过程还要厉害。如果工业继续每年释发一百万吨氯氟碳化合物(CFCs)进入大气，大气臭氧最终将降低7%到13%。
雷元星的怀疑精神，我欣赏。但过于怀疑，我倒要怀疑其诚意了。至少罗兰（Rowland）的报告已经证明雷先生的那种“密度大必然下沉”的静态分析法十分偏颇，这方法无参考意义。
以上看来，比起罗兰（Rowland）的报告，我已经对雷先生的静态的片面方法论完全不欣赏了。
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罗兰（Rowland）的报告：
在查看了有关的反应之后，两名研究人员（罗兰（Rowland）和穆连（Molina））结论出大多数氯原子和臭氧这种防止地球受紫外线辐射的氧形式结合了。当氯和臭氧反应时，他们形成氯氧化物的自由基，然后成为连锁反应的一部分，这一连锁反应的结果之一，是一个氯原子可以带走100,000个臭氧分子。
罗兰（Rowland）和穆连（Molina）不知道，几个月前，同样的氯原子连锁反应已经被理查德 斯多拉斯基（Richard Stolarski） 和拉 西塞隆（Ralph Cicerone） 发现了。1974年，他们作出了令人不安的预测：如果工业继续每年释发一百万吨氯氟碳化合物(CFCs)进入大气，大气臭氧最终将降低7%到13%。
使情况更糟的是，别的科学家已研究表明另外一组完全不同的化合的还会进一步减少臭氧规模。保罗 库森（Paul Crutzen）在1970年第一次表明氮氧化物和臭氧发生催化反应，对自然的臭氧平衡起重要作用。土壤传播的微生物产生出氮化合物作为衰变物，而库森（Crutzen）的工作突出了富含微生物的农业肥料可能导致臭氧减少。他和哈罗德 约翰森（Harold Johnston）的研究都集中到了高空飞机喷射的氮化合物的影响上，这些喷发物也会减少平流层的臭氧量。
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沈先生说：雷先生喜欢通过自己的思索来得到自己的结论，这属于“黑箱研究”法（凭着有限知识，躲在事物之外，站在外
行角度来怀疑，来质疑），而对自己又很自信，这容易闭门造车。
雷评：
请问您这是在夸我还是在贬我？“黑箱研究法”我还是第一次听说，可能比“学院派伪科学”还光荣点吧？
【【【【沈建其回复：
如果把游泳馆看作一个黑箱，有人想研究游泳馆内人的行为，看到人们进馆时穿着衣服，出馆时也穿着衣服，不能证明他们是穿着衣服游泳的。
黑箱研究法在研究基本粒子结构中是常用的，但有缺点，我这里取其不好的意思：自己根据自己的思考自说自话，并没有进入到问题之中去，而是在问题之外做质疑。
如果您的挑战进化论的书也是如挑战臭氧层存在性那样，使用您的个人的有限的片面信息观点考虑问题，无视前人的完全比您翔实周到的研究，那么我就很遗憾了。】】】】
我的知识当然有
限，可我没有本事躲在事物之外呀！您能够站在事物之内吗？对于您们所说的那个“臭氧层”我确实没有见过，当然是外行。
但我猜想23 公里高空的那个5公里厚的“臭氧O3分子气层”的确是有人闭着地面实验室的门造出来的，只是当时没有想到
有悖于初中的物理化学常识。
【【【【沈建其回复：
30年前就已经在23公里测量到氟利昂分子了，何况臭氧O3分子。所以，这不是什么“有人闭着地面实验室的门造出来的”。
23 公里高空的“臭氧O3分子气层”也不违反物理化学知识，因为它与您的“大分子量气体要下沉”（n=exp(-mgz/kT) ）无关。实际过程是复杂的动态过程。
】】】
顺便多答一句，1996年，原中国科学院化学研究所的成林（河北人，现在美国）与我同在约翰内斯堡，他在南非大学化学
系实验室带研究生，他本是搞络合物研究的，因我对臭氧问题思考了很久，趁周末他小俩口休息，就向他请教，他也同意我
关于“臭氧离子层”的推断，并对日光照射下的地面石头上的水蒸汽做过测定，发现水分子也有被光解为离子的现象，
但遮住阳光后，离解的分子又会马上还原。地面大气分子都能被光解，23公里的大气分子不被光解才怪！我年轻时搞无线
电发射，早晚的短波信号受电离层波动影响最大，说明臭氧离子在夜间有部分的还原反应发生。
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沈先生下载了许多关于臭氧层的网文，………………见原贴….
雷评：
这些资料遍地都是，其中还有不少讹传或不够准确，希望沈先生千万不要引用网上的东西来做学问，因为我打字慢，
就不对史料一一甄别了。
【【【【【沈建其回复：
我已经考虑到您这个问题。其实我当时搜索到的网络文献有很多，我已经剔除了那些新闻报道与科普作家写的文章，
我采用了可靠程度最佳的罗兰（Rowland）的报告。这个报告背后有大量科学论文做后盾，可以作为正式学术论文的文献。】】】
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沈先生说：雷元星先生是伪科普作家。当然，他很聪明。普通科普作家也许是文抄公。但雷先生是一个“多一根弦，同时
也缺一根弦”的科普作家。他很爱思考，善于质疑，多一根弦，很可贵；但往往“知其一，不知其二”，走极端，缺一根
弦。用我自己的经历来现身说法证明雷元星先生是伪科普作家：五年前（1999），我从朋友处借到雷元星先生的对进化论
挑战的书，我因为对进化论只懂皮毛，我当时被他的书游说地真的以为进化论错了，我看看激动，想想心动，对他的书大
赞特赞，甚至想到100多年前梁启超评价康有为的《新学伪经考》的赞语“思想界之火山爆发”。在他“挑战进化论”的书
的底页上他介绍他还有《牛顿力学批判》，《相对论批判》等五部著作问世。我作为一个物理研究者，自然萌发继续看这
些书的愿望，但一直苦于找不到这些书。五年后的2004年，我终于看到雷元星有关物理的文章片断，我终于明白过来：雷
先生充其量只是一个伪科普作家而已，简直是属于天马行空，自说自话，胡乱质疑，只能在中学生面前卖卖乖而已，由此
及彼，我1999年看到的关于进化论批判的书也定当属于这类性质，我作为一个对进化论只懂皮毛的门外汉，被他蒙蔽了。
人总有希望获得与他人思想共鸣的愿望，尤其是一些半文盲（如一些游历广泛但所受教育不足的人就特别愿意找当地的大
学生聊聊天，求思想共鸣），因此雷元星的书很容易蒙蔽只对某学科略懂皮毛的人。Fa Lun Gong的信徒大多是半文盲，
正是这个原因。当年我作为进化论的半文盲，恰好就被他的书蒙蔽了。如此说来，雷元星的书如果作为科普书发行，流
传到中学生与非专业人士中去，流毒无穷。JQSPHY 2004-10-21
雷评：
以前只知道别人说我是搞伪科学的，而且“中医就是最大的伪科学”，我还以为这搞“伪科学”的已经有了几百万人的队
伍，也不差我一个，就只好自得其乐了。今天沈先生又送我一顶新帽子——“伪科普作家”，实在有些受宠了，辛辛苦苦
搞了7、8年科普，就从来没有人给个“作家”的名号，四川作协的党组书记就是我的朋友，中国作协的党组书记还是我的
老师兼入党批准人，他们都一直把我距之于作家队伍之外，说我写的300万字不算“作品”。虽说沈先生给的帽子多了个“
伪”字，可毕竟大小也是个科普作家呀！真点儿伪点儿没有什么的，以后努力真些就是了，还是得谢谢人家沈博士一声嗄。
我的《人类大揭秘》的确批过进化论，从上文才得知把当年的沈博士还迷了一阵，幸亏沈先生觉悟高，很快看出了我“伪科
普”的反动本质，没有被我长期蒙蔽。我反进化论的书“很容易蒙蔽只对某学科略懂皮毛的人”，只要对科学知识懂得比
皮毛多一些，就能距我的“大毒草”永不沾了，说这话还真有些好笑，一是笑我雷某炮制的东西还有些霸道（四川话：有劲儿），
至少连博士也敢蒙；二是笑沈先生质朴，居然还那么高估我的“作品”，可以“流毒无穷”，我不知道文革时期的100部大毒草流
毒了几年，但我知道本人的那点货早已被现代的读者群遗忘。三想笑沈先生对进化论的感情，比利时的许靖华院士批进化论几十
年，外国人的《审判达尔文》都没有把沈先生蒙蔽住，怎么我这外行人一批，就会伤到沈先生对进化论的感情呢？如果人真是由猿猴进
化而来的，那再过600万年，我们的后代还会进化成为什么更高级的动物呢？他们把我们这些600万年前的两腿无毛动物叫做什么物种呢
？叫“高等科学猿人”还是“社会主义猿人”？您如果能宣布进化到此为止，那我们就不必追问下去了，如果您坚持物种的进化，就
请不要回避上面的问题。
【【【【【沈建其回复：
关于进化论，我过去因为看到不少这方面的批判文章，以为它也是四面楚歌了。后来看到方舟子的几篇文章，才知道在生物学家圈子中，进化论牢牢地挺立着呢，完全不是什么四面楚歌。好比这个网上在挑战相对论一样，我一个搞文科的朋友也来这个网上看过，受到这里气氛的影响，他也深信相对论四面楚歌了，其实，呵呵，完全不是这么一回事。
当然，1859年的进化论肯定有其不足。后来有的“反进化论”者也提出了“部分进化”学说。进化，是必然存在的，是不是真的如达尔文那样说的那样强大，恐怕就是进化论与反进化论的分歧之处。我对进化论了解不多，雷先生是这方面的专家，这应该承认，但是，如果您的挑战进化论的书也是如挑战臭氧层存在性那样，使用您的个人的有限的片面信息观点考虑问题，无视前人的完全比您翔实周到的研究，那么我就很遗憾了。】】】】】
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又及：
如果沈先生诚心诚意与本人讨论“保护臭氧层”问题，请您把濮先生转的帖子看完，并引我帖子中的内容来开展批评，您转
我的长帖中有好多东西我都在帖子里说过，现在重打太费工了。
您是搞科学的，帽子对科学讨论毫无意义，科学只讲“实事求是”一条，事实就是要拿物质（臭氧）说话，不要拿历史故事
（比如您引的那些网文）与西方权威的名字说话，那些东西不顶用。
【【【【【这我完全同意您的观点！不用权威压人！不要迷信文献！！
但是，我并不把罗兰（Rowland）的报告看作是仅仅权威或者迷信的东西。要说权威，罗兰（Rowland）的报告之权威在于：这个报告背后有大量科学论文做后盾，可以作为正式学术论文的文献。这是起码的学术规范。罗兰（Rowland）的报告可以看作是一个Review性质的学术性报告，与学术论文起着同等的意义。
通过与罗兰（Rowland）的报告的比较，明显看出您关于臭氧层的研究有极大偏颇之处。】】】】】】】】】】】】
二是要按逻辑来求是，不能科学与教学各讲一套，如果
中学实验室里的一杯臭氧能端到珠穆朗玛峰顶，那么就能端到23公里高空，要是风能从地面直接把臭氧都吹到23公里高空上
去形成一个臭氧层，干吗地面还留一些臭氧不上去？
【【【【您又在用您的“大分子量气体要下沉”（n=exp(-mgz/kT) ）做静态思维了。】】】
现在假定您屈尊当一次初中化学老师，我是您班上的一个学生，只向您
提了这个不懂的问题，您怎么来回答？您说上面的臭氧与地面的臭氧无关吗？
【【【【【【【【上面的臭氧是在高空中不断产生与瓦解这一动态过程中形成的，与地面臭氧无关。高山原始森林上的含氧量比沙漠地带含氧量丰富，难道就说明：氧气是通过地面上浮到高山上的吗？
另，根据化学反应动力学，只要高空中有O3+存在，就必然要导致O3+与O3之间的动态平衡，也就必然有一定比例的O3存在。这是起码的动力学常识，任何数学的，物理的，化学的学生都懂这个常识。
】】】】】】】
或者说氟里昂与地面的臭氧无关，专门上去破
坏23公里高空的臭氧吗？为什么？如果您不首先自己自圆其说，就别回答这个问题，因为现在的中学生不是那么好对付的，
他们对“伪科学”、“博士”之类的帽子没有任何兴趣。
【【【【【【【【【一个Cl原子通过氯氧自由基的连锁反应就能破坏一万个O3.这个事实您没有想到。只要一点点氟利昂被大气气流送到高空（大气气流本身就是由气体分子组成的，氟利昂也是其中之一，只要我们向大气排放氟利昂），就能起到很大的破坏作用了。
最后结论：请雷先生放弃您原来的片面不周全的静态思维考虑，同时也尽量尊重罗兰（Rowland）的报告，因为这个报告可不是普通的网络文献。
如果真的要我做一个总的评论的话：雷先生的研究当作科普出版，我觉得真的影响不好，真的属于“伪科普”性质；如果作为学术研究的话，那么我觉得属于“病态科学”一类，因为过于迷信自己，却无视大量前人几十年比您更加周全的研究。从研究的规范来讲，这不但是不符合学术规范的，而且也是不够尊重前人及其研究。
雷先生可以对罗兰（Rowland）的报告中大量前人的工作表示怀疑，从而提出他新的“臭氧层不存在”理论，但是他首先应该放弃他的“大分子量气体要下沉”这一静态研究思维，也就是全幅度修改他以前的关于“臭氧层不存在”的理论。】】】】】】
再次感谢沈、丁、濮关注我的东西。雷元星2004-10-22首发
