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知识 | 人们是如何测算出地球多少岁的?

2018-04-15 柿子椒 国家人文历史

经公众号“柴知道”(微信ID:chaiknows)授权转载。

世界各地的神话中总会有一个“创世之日”。


比如中国的《三五历记》中记载:天地混沌持续了一万八千年,而后盘古开天辟地又花了一万八千年,再之后才有了三皇五帝。如果这么算下来:地球诞生于差不多四万年前。

 

而在西方社会中,基督教影响深远。《圣经·创世记》第一章写到:“神说,要有光,于是便有了光” ,“这是第一天”。随后,上帝在七天内创造了整个世界。

 

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1650年,爱尔兰大主教——厄谢尔,在钻研各种圣经中的宗教故事之后,通过缜密的计算和推理,最终得出上帝创世的时间为:公元前4004年10月22日下午6点左右。

 

厄尔谢


这在当时受到了许多人的认可,毕竟,那可是一个“圣经即是真理的时代”。哪怕在地质领域,人们也经常需要借助《圣经》来解释一些东西。比如,当人们挖出一些化石时,会解释说:“这是圣经中大洪水发生时,那些没登上诺亚方舟,最后被淹死的动物的遗骸。”


不过,后来人们找到的东西越来越多,圣经中的那几千年地球年龄就显得不够用了。到了19世纪初,英国有很大一部分地质学者,已经不买圣经的账了。他们觉得:世界并不是由几场灾难在短期内塑造出来的。

 

那些类似侵蚀、沉积之类的地质作用,也许在很久以前就一直存在,是这些地质作用不断累积,最终让世界变成了现在的样子。

 


虽然他们也不知道这一过程究竟持续了多长时间,但肯定是非常非常的漫长,比几千年长得多。一位叫做查尔斯·莱尔的地质学家将这种主张地球缓慢变化的理论称为“均变论”,然后以此写了一本《地质学原理》。

 


查尔斯的这本书深深地影响了另一位也叫查尔斯的青年。当时22岁的查尔斯·达尔文还是个富家子弟,他觉得学医救不了英国人,决定转行做个博物学家。


 

于是他脚踩着小猎犬号军舰,手捧着莱尔的《地质学原理》,开始了一段说走就走的旅行。而这一走,就是五年。在这次环球旅行中,达尔文考察过许多特别的地质景象,并采集了大量动、植物标本和化石。

 

旅行归来后,达尔文发表的《小猎犬号环球航行记》为他带来了不错的声望。


达尔文环球航行路线图


但这还没完,受此次旅行的启发,达尔文又花了20年时间做了进一步研究。1859年,达尔文的旷世巨著——《物种起源》问世。按照书中“进化论”的观点,现代生物并非由上帝设计并创造,而是遵循着“物竞天择,适者生存”的规律,一步步进化而来的。

 

达尔文


达尔文也不知道这一过程究竟持续了多长时间,但肯定是非常非常的漫长,比几千年长得多。不出所料,达尔文的理论立刻招来了铺天盖地的质疑,其中反对得最凶的是宗教势力。

 

最让达尔文感到不安的声音来自一位物理学家,那就是热力学之父——开尔文勋爵。


当时的人们注意到,在采煤的时候,挖得越深,地下的温度就越热。开尔文以此推测:地球开始的时候是一个大熔岩球,然后慢慢冷却形成了现在这个样子。于是开尔文通过热力学的方法,最终计算出地球冷却到现在大概需要2000万年左右的时间。

 

这点时间肯定不够地球上的生物慢慢进化到现在这种程度。开尔文这看似滴水不漏的推理让达尔文的心一下降到了零下273.15℃绝对零度,是热力学的最低温度),那些进化论的支持者想要反驳,却也无能为力。

 


在达尔文死后十余年,贝克勒尔和居里夫人先后发现了铀和镭的天然放射性。这些放射性物质可以持续放出能量,相当于把地球从内部不断地用小火“慢炖”,可以让地球保温很久。

 


再后来,作为原子核物理学之父的卢瑟福对放射性的理解地更加透彻,他觉得放射性不仅可以证明地球比开尔文预计的老,而且还能精确的测得地球到底有多老。

 

卢瑟福


岩石中的铀会慢慢衰变成铅,因此只要测量出岩石中铀和铅的比例,就可以依此计算出岩石的年龄。按照这种方法,人们后来在澳大利亚的西部找到了44亿岁的锆石碎屑。这已经是人们目前能找到的最老的东西了。


而这还不够准确,因为早期的地球十分活跃,那些最初形成的岩石可能早就被卷入到地球内部了。所以,要想获得最准确的结果,我们还需要求助于“天外来客”。

 


整片太阳系都是由同一片星云形成,也就是说,太阳系中其他天体的年龄应该和地球差不多。20世纪60年代,帕特森(美国地质学家和地球化学家,1922-1995)通过测量一块陨石中的铀铅比例,最终得到了一个准确的数字:45.4亿年。

 


而这就是现如今关于地球年龄,最接近真理的答案了。


注:

1、地质学之父——赫顿提出了“地球均变”的观点,而莱尔将其发展并提出了“均变论”的学说。

2、帕特森实际上改进了铀-铅测年法,利用铅-铅测年发测定的陨石的年龄。


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