WEBVTT

00:00:06.687 --> 00:00:07.668
你可能听说过

00:00:07.668 --> 00:00:10.452
二氧化碳正在让地球变暖

00:00:10.452 --> 00:00:11.823
但这是什么原理呢？

00:00:11.823 --> 00:00:13.832
二氧化碳像是温室的玻璃？

00:00:13.832 --> 00:00:15.733
或者像是隔热的毛毯？

00:00:15.733 --> 00:00:17.852
其实不全是这样。

00:00:17.852 --> 00:00:19.272
答案关系到一些

00:00:19.272 --> 00:00:22.010
量子力学的知识，但是不用担心

00:00:22.010 --> 00:00:23.959
让我们从彩虹说起

00:00:23.959 --> 00:00:25.818
如果你透过三棱镜

00:00:25.818 --> 00:00:27.134
仔细观察被分散的阳光

00:00:27.134 --> 00:00:30.365
你会看到光谱中有一些暗掉的缺口 
一部分颜色的波段消失了

00:00:30.365 --> 00:00:31.753
它们去哪里了？

00:00:31.753 --> 00:00:33.168
在到达我们的眼睛之前

00:00:33.168 --> 00:00:35.080
很多气体就已经吸收掉

00:00:35.080 --> 00:00:37.688
波谱中特定的一些频段

00:00:37.688 --> 00:00:39.847
例如，氧气夺走了

00:00:39.847 --> 00:00:41.695
一些深红色光线

00:00:41.695 --> 00:00:44.914
钠夺取了黄色的两个波段

00:00:44.914 --> 00:00:46.308
但为什么这些气体会

00:00:46.308 --> 00:00:48.362
吸收特定颜色的光呢？

00:00:48.362 --> 00:00:51.279
我们现在就要进入量子学领域了

00:00:51.279 --> 00:00:53.637
每个原子和分子都有

00:00:53.637 --> 00:00:56.968
一定数量的电子能量等级

00:00:56.968 --> 00:00:58.979
使电子从基态

00:00:58.979 --> 00:01:00.297
跃迁到一个更高的能级

00:01:00.297 --> 00:01:03.701
分子需要获得一个特定量的能量

00:01:03.701 --> 00:01:06.119
不能多，也不能少

00:01:06.119 --> 00:01:08.123
分子从光线中获得这种能量

00:01:08.123 --> 00:01:11.292
光线里含有数不胜数的能量层级

00:01:11.292 --> 00:01:14.657
光由被称为“光子”的微小粒子组成

00:01:14.657 --> 00:01:16.761
每个光子里储存的能量

00:01:16.761 --> 00:01:19.126
与其颜色对应

00:01:19.126 --> 00:01:22.149
红色光线能量较低，波长较长

00:01:22.149 --> 00:01:25.823
紫色光线能量较高，波长较短

00:01:25.823 --> 00:01:27.436
阳光提供了彩虹里所有颜色的光子

00:01:29.049 --> 00:01:30.663
所以一个气体分子可以选择

00:01:30.663 --> 00:01:33.270
带有它们所需的特定能量值的光子

00:01:33.270 --> 00:01:35.024
用以把分子提升到

00:01:35.024 --> 00:01:37.381
下一个能级

00:01:37.381 --> 00:01:38.715
匹配上之后

00:01:38.715 --> 00:01:40.644
光子将消失，因为分子

00:01:40.644 --> 00:01:41.965
获取了它的能量

00:01:41.965 --> 00:01:44.765
从而造成了光谱里的缺口

00:01:44.765 --> 00:01:47.887
如果一个光子携带的能量太多或太少

00:01:47.887 --> 00:01:49.366
分子就只好

00:01:49.366 --> 00:01:51.219
让它飞过

00:01:51.219 --> 00:01:53.639
这就是玻璃透明的原因

00:01:53.639 --> 00:01:55.711
玻璃里的原子

00:01:55.711 --> 00:01:58.384
和可见光里的波段不匹配

00:01:58.384 --> 00:02:00.647
所以这些光子全部直接通过

00:02:00.647 --> 00:02:03.760
那么，二氧化碳选择吸收哪些光子呢？

00:02:03.760 --> 00:02:05.585
彩虹光谱中的哪一条黑线

00:02:05.585 --> 00:02:07.960
能解释全球变暖呢？

00:02:07.960 --> 00:02:09.789
其实，不在那儿

00:02:09.789 --> 00:02:11.952
二氧化碳不直接从阳光中

00:02:11.952 --> 00:02:13.286
吸收光线

00:02:13.286 --> 00:02:14.507
它吸收的光线来自一个

00:02:14.507 --> 00:02:16.232
完全不同的天体

00:02:16.232 --> 00:02:19.016
一个看起来根本不发光的天体：

00:02:19.016 --> 00:02:20.739
地球

00:02:20.739 --> 00:02:22.175
如果你在想为什么我们的星球

00:02:22.175 --> 00:02:23.876
看起来不发光

00:02:23.876 --> 00:02:27.138
那是因为地球不发射可见光

00:02:27.138 --> 00:02:29.306
它发射的是红外光

00:02:29.306 --> 00:02:30.920
我们眼睛能看得见的光

00:02:30.920 --> 00:02:32.992
包括彩虹里的所有颜色

00:02:32.992 --> 00:02:35.422
都只是电磁辐射大光谱里的

00:02:35.422 --> 00:02:37.825
一小部分

00:02:37.825 --> 00:02:40.198
大光谱里有无线电波，微波

00:02:40.198 --> 00:02:43.286
红外线，紫外线，X射线

00:02:43.286 --> 00:02:45.103
和伽马射线

00:02:45.103 --> 00:02:47.744
把这些都当成是光线可能有点奇怪

00:02:47.744 --> 00:02:49.291
但是可见光和电磁射线之间

00:02:49.291 --> 00:02:53.027
没有根本的区别

00:02:53.027 --> 00:02:54.127
它们都是能量

00:02:54.127 --> 00:02:56.394
只不过在能级上有高低之分

00:02:56.394 --> 00:02:58.374
其实，我们用自身的局限来定义“可见光”

00:02:58.374 --> 00:03:01.969
是有点自大的

00:03:01.969 --> 00:03:04.865
毕竟，蛇类看得见红外线

00:03:04.865 --> 00:03:07.827
鸟类看得见紫外线

00:03:07.827 --> 00:03:09.907
如果我们的眼睛能看见1900兆赫的光线

00:03:09.907 --> 00:03:12.283
那么一个移动电话

00:03:12.283 --> 00:03:13.423
将会变成手电

00:03:13.423 --> 00:03:14.425
而一个手机信号塔

00:03:14.425 --> 00:03:17.157
将看起来像个大灯笼

00:03:17.157 --> 00:03:19.315
地球发出红外射线

00:03:19.315 --> 00:03:21.240
因为每个温度在绝对零度之上的物体

00:03:21.240 --> 00:03:24.468
都会发出光线

00:03:24.468 --> 00:03:26.726
这被称作“热辐射”

00:03:26.726 --> 00:03:28.158
一个物体越热

00:03:28.158 --> 00:03:30.857
它发出的光线频率越高

00:03:30.857 --> 00:03:32.561
当你加热铁的时候

00:03:32.561 --> 00:03:35.956
它将会发出越来越高频率的红外光

00:03:35.956 --> 00:03:40.322
然后，当温度达到450摄氏度时

00:03:40.322 --> 00:03:43.082
它发出的光将达到可见光范围

00:03:43.082 --> 00:03:45.310
刚开始，它看起来是赤热的红色

00:03:45.310 --> 00:03:46.606
得到更多热量时

00:03:46.606 --> 00:03:48.112
它发的光将变白

00:03:48.112 --> 00:03:51.166
发出可见光波段里所有的光

00:03:51.166 --> 00:03:52.857
这是传统灯泡的

00:03:52.857 --> 00:03:54.309
设计原理

00:03:54.309 --> 00:03:56.187
也是为什么它们如此浪费能源

00:03:56.187 --> 00:04:00.265
它们发出的光中95%都是我们眼睛看不见的光

00:04:00.265 --> 00:04:02.174
它以热量的形式浪费掉了

00:04:02.174 --> 00:04:04.827
如果我们的大气层中

00:04:04.827 --> 00:04:07.358
没有温室气体分子的话

00:04:07.358 --> 00:04:09.080
地球的红外射线会逃到太空中

00:04:09.080 --> 00:04:11.834
就像氧气偏爱深红色光子一样

00:04:11.834 --> 00:04:14.512
二氧化碳和其它温室气体

00:04:14.512 --> 00:04:17.153
和红外线光子匹配

00:04:17.153 --> 00:04:18.914
它们提供了正好合适的能量

00:04:18.914 --> 00:04:22.085
用来使气体分子升到它们更高一层的能级

00:04:22.085 --> 00:04:24.410
当一个二氧化碳分子

00:04:24.410 --> 00:04:26.727
吸收了红外光子之后

00:04:26.727 --> 00:04:29.182
不久它便会回到之前的能级

00:04:29.182 --> 00:04:32.714
并分离出一个光子，以随机的方向射出

00:04:32.714 --> 00:04:34.619
这些能量的一部分

00:04:34.619 --> 00:04:36.098
就返回了地球表面

00:04:36.098 --> 00:04:37.639
导致变暖

00:04:37.639 --> 00:04:39.447
大气层里的二氧化碳越多

00:04:39.447 --> 00:04:41.380
红外光子反回到地球表面的

00:04:41.380 --> 00:04:43.558
可能性就越大

00:04:43.558 --> 00:04:53.057
使我们的气候随之改变