Khi con người đốt rừng, thả diều và bắn đại bác để gọi mưa

Trong thập niên 1830, nhà khí tượng học James P. Espy đề xuất đốt những đám lửa lớn dọc dãy Appalachia để kích hoạt mưa. Ý tưởng ấy không chỉ là một màn phô diễn kỳ quặc: nó xuất phát từ nhận định đúng rằng không khí nóng bốc lên, nguội dần và có thể khiến hơi ẩm ngưng tụ. Sai lầm nằm ở bước tiếp theo, khi Espy cho rằng con người có thể tạo đủ nhiệt, khói và hạt vật chất để biến cơ chế tự nhiên đó thành một công cụ điều khiển thời tiết. [1]

Khoảng nửa thế kỷ sau, Robert St. George Dyrenforth còn tiến xa hơn với thuốc nổ, súng cối, bom khói, diều tích điện và khinh khí cầu chứa hỗn hợp khí dễ nổ. Những cơn mưa xuất hiện quanh các cuộc thử nghiệm khiến nhiều người tin rằng khí quyển đã phản ứng. Nhưng thời điểm tiến hành lại trùng với lúc mùa mưa thường bắt đầu, còn nhóm thử nghiệm thiếu những phép đo cần thiết. Lịch sử gọi mưa vì thế đặt ra một câu hỏi khó hơn chuyện có mưa hay không: làm sao biết chính con người đã gây ra nó? [1]

Vì sao đốt lửa từng có vẻ hợp lý?

Lý thuyết đối lưu của Espy mô tả một mắt xích quan trọng trong quá trình hình thành mây và mưa. Khi một khối không khí được làm nóng, nó có xu hướng đi lên. Trong môi trường lạnh hơn ở độ cao lớn, khối khí nguội đi; nếu chứa đủ hơi nước, một phần hơi nước có thể ngưng tụ thành các giọt nhỏ. Nhận định này giúp Espy được đánh giá cao và được quân đội Mỹ tuyển dụng với vai trò nhà khí tượng học đầu tiên của quốc gia. [1]

Tuy nhiên, một cơ chế có thật trong khí quyển không đồng nghĩa với khả năng chủ động khởi động nó ở quy mô mong muốn. Đốt lửa có thể tạo nhiệt và khói, nhưng mưa còn phụ thuộc vào trạng thái sẵn có của không khí. Nếu độ ẩm hoặc điều kiện nâng khí không phù hợp, việc bổ sung nhiệt ở mặt đất chưa chắc đưa hệ thống vượt qua ngưỡng hình thành mưa. Đây là khoảng cách giữa việc hiểu một phần của quá trình và kiểm soát toàn bộ quá trình ấy. [1]

Có thể hình dung bằng một ví dụ: biết rằng nước sôi khi được cung cấp đủ nhiệt không có nghĩa một que diêm sẽ làm sôi cả nồi nước. Nguyên lý không sai, nhưng tác động quá nhỏ hoặc điều kiện ban đầu không thích hợp. Phép so sánh này chỉ minh họa vấn đề quy mô; khí quyển phức tạp hơn nhiều so với một vật chứa kín.

Espy muốn biến ý tưởng thành kế hoạch quốc gia ra sao?

Espy trình bày đề xuất trước Quốc hội Mỹ và ví các đám cháy với những núi lửa nhân tạo. Ông muốn đốt lửa đều đặn dọc dãy Appalachia, thậm chí thiên về việc thực hiện vào tối Chủ nhật hằng tuần. Theo kỳ vọng của ông, mưa thường xuyên không chỉ chống hạn mà còn giảm những đợt nóng, lạnh, duy trì khả năng lưu thông của sông và làm sạch không khí. [1]

Quy mô lời hứa cho thấy kế hoạch đã vượt khỏi câu hỏi hẹp về tạo mưa. Espy hình dung một hệ thống can thiệp có thể điều chỉnh nhiều hiện tượng cùng lúc, từ nông nghiệp đến giao thông và sức khỏe. Trong khi lý thuyết đối lưu củng cố danh tiếng khoa học của ông, đề xuất đốt lửa lại vấp phải sự chế giễu. Hai phản ứng trái ngược ấy phản ánh một ranh giới quan trọng: một nhà nghiên cứu có thể giải thích đúng một hiện tượng nhưng vẫn đánh giá quá cao khả năng ứng dụng của lời giải thích đó. [1]

Dyrenforth đã “tấn công” bầu trời bằng những gì?

Cuối mùa hè năm 1891, Dyrenforth đưa một nhóm pháo thủ tới Texas với tài trợ của Bộ Nông nghiệp Mỹ. Họ sử dụng thuốc nổ, bột nổ, đạn súng cối, bom khói, pháo hoa, diều tích điện và khinh khí cầu oxy-hydro có thể phát nổ. Cách bố trí nhiều phương tiện cùng lúc khiến cuộc thử nghiệm giống một trận đánh nhằm vào hạn hán hơn là một thí nghiệm chỉ kiểm tra một tác nhân riêng lẻ. [1]

Niềm tin đứng sau hoạt động này là các vụ nổ trên không có thể gây mưa. Nhưng khi hàng loạt tác động được thực hiện cùng lúc, ngay cả một thay đổi quan sát được cũng khó quy cho một thiết bị cụ thể. Tiếng nổ, khói, điện hay khí cầu đều có thể được viện ra làm lời giải thích sau sự kiện. Cách thử như vậy tạo ấn tượng mạnh với người chứng kiến nhưng lại làm yếu khả năng xác định nguyên nhân. [1]

Giả sử một người đồng thời bật quạt, mở cửa sổ và hạ nhiệt độ phòng, rồi thấy hơi nước trên kính biến mất. Kết quả có thể rõ ràng, nhưng họ chưa biết yếu tố nào đóng vai trò quyết định. Đây là ví dụ minh họa cho khó khăn khi thay đổi quá nhiều điều cùng lúc, không phải mô tả một thí nghiệm khí tượng có thật.

Vì sao những trận mưa không chứng minh được thành công?

Các cuộc thử nghiệm ở Texas diễn ra trong một đợt khô nhưng cũng đúng vào thời điểm mùa mưa hằng năm thường bắt đầu tại vùng Panhandle. Vì vậy, mưa sau tiếng nổ có ít nhất hai cách giải thích: nó là kết quả của can thiệp, hoặc đơn giản thuộc về biến động thời tiết theo mùa. Chỉ riêng trình tự “bắn trước, mưa sau” không đủ phân biệt hai khả năng. [1]

Nhóm của Dyrenforth cũng không tiến hành đo đạc cẩn thận và có hệ thống. Họ không có máy đo mưa, còn nhà khí tượng học của đoàn rời đi sớm. Dù vậy, nhóm nhận công cho những trận mưa xuất hiện gần hoặc xa, trước hoặc sau các đợt bắn phá. Khi phạm vi không gian và thời gian được nới rộng như thế, gần như bất kỳ cơn mưa nào cũng có thể được diễn giải thành kết quả mong đợi. [1]

Một phép kiểm tra thuyết phục hơn về mặt logic phải xác định từ trước nơi đo, khoảng thời gian theo dõi và tiêu chí thành công; đồng thời cần một khu vực so sánh không bị can thiệp. Nếu cả nơi có tiếng nổ lẫn nơi không có tiếng nổ đều mưa tương tự, giả thuyết gọi mưa sẽ yếu đi. Đây là cách suy luận để tách tác động khỏi trùng hợp, không phải mô tả những bước mà đoàn Dyrenforth đã thực hiện. [1]

Thất bại này nói gì về tham vọng điều khiển thời tiết?

Espy và Dyrenforth đại diện cho hai kiểu can thiệp khác nhau nhưng cùng dựa trên một bước nhảy lớn. Espy đi từ kiến thức về đối lưu đến ý tưởng tạo những nguồn nhiệt khổng lồ; Dyrenforth đi từ niềm tin vào sức mạnh của vụ nổ đến một chiến dịch dùng nhiều thiết bị. Cả hai đều cố biến hiện tượng có nhiều điều kiện phụ thuộc thành một quan hệ đơn giản giữa hành động và kết quả. [1]

Những kế hoạch ấy cũng cho thấy tham vọng điều khiển môi trường không bắt đầu cùng các đề xuất địa kỹ thuật hiện đại. Từ thế kỷ 19, con người đã hình dung việc can thiệp có chủ ý vào khí quyển để giải quyết hạn hán và các vấn đề xã hội khác. Công cụ khi đó thô sơ hơn, nhưng câu hỏi nền tảng vẫn quen thuộc: hiểu biết hiện có đã đủ để dự đoán tác động, phân biệt thành công với ngẫu nhiên và chịu trách nhiệm cho hệ quả ngoài dự kiến hay chưa? [1]

Chi tiết đáng nhớ nhất của câu chuyện không phải một khẩu đại bác có làm rơi thêm giọt nước nào hay không. Đó là việc cơn mưa vốn được mong chờ có thể tự biến thành bằng chứng trong mắt người đang quyết tâm gọi mưa. Khi hiện tượng tự nhiên thay đổi liên tục, phép đo và cách so sánh quan trọng không kém ý tưởng về cơ chế; thiếu chúng, một trận mưa đúng mùa rất dễ được kể lại như chiến thắng trước bầu trời. [1]