历史上这两次科学家的争论都很知名：微积分和大陆漂移

主讲人｜张楠楠、吕亚洲

这是小多童书的原创文章，来自小多读者群的第25次分享内容，少年时28 《论争改变世界》阅读分享回顾，欢迎朋友圈转发分享，未经小多童书(ID xiaoduoui)授权不得转载。

各位读者大家好，我是小多的编辑张楠楠，今天很高兴和亚洲一起跟大家分享第28期少年时，《论争改变世界》。

首先，我想先跟大家分享一下，我们为什么要创作这样一本书。

通过这本书的标题，我们知道主要讲的就是论争，我们可能会问是谁跟谁的论争，论争的又是什么呢，不过这本书最关键的部分，并不在于论争的内容，而是为什么会发生这些论争。其实，这其中体现了一种科学精神，这也正是我们希望能通过这本书传达给读者的东西。

究竟什么是科学和科学精神？

那么，什么是科学？

物理学家费曼在他写的《物理学讲义》中谈到了科学，他说，科学是一种方法，它教导我们一些事物是如何被了解的。从这个角度看，科学其实就是我们认识自然、了解自然的过程，是我们发现现象背后的本质的过程，也是我们总结规律的过程。科学指的是探索的过程，而并不是手机、电脑这些利用科学技术做出来的东西。

那么，科学精神又是什么呢？

人们一般认为它包括四个方面，那就是求知、怀疑、实证和理性。其实，科学精神还包括科学方法。

科学史上每一个突破，都是科学家几十年甚至几个世纪努力的结果，一代又一代的科学家为此费心费力。结果我们的生活变得越来越高科技，智能手机、扫地机器人，这些在许多年前我们想也不敢想的东西，现在已经走进了我们的生活。

但是，科学家进行这些研究的目的，真的是造福人类吗？其实并不是这样。在一百多年前，如果你问爱因斯坦“相对论有用吗？”他一定会说“不知道”。许多科学家最初研究的目的其实非常单纯，他们就是想搞清楚这个问题到底是什么回事儿，所以说，科学的目的是刨根问底。至于应用，这是后来的事情。从这个意义上说，推动科学进步的，其实就是科学家的求知欲望，他们心里有疑问，想把这些问题搞清楚。

科学之所以成为科学，还有一个更为重要的因素，就是怀疑，不是人云亦云，而是敢于发出不同的声音，敢于对之前的理论甚至是权威提出质疑。比如有关神经组织结构是网还是格的争论，比如大陆漂移假说理论的一步步演化，关于科学的怀疑精神，一会儿亚洲会给大家详细地讲一下。

除了这些针对理论本身的争执以外呢，科学家有时候也会陷入一些其他风波，比如涉及到国家利益的专利权之争，加洛和蒙塔尼对艾滋病发现权的争夺，其实是因为英国和法国都不肯放弃发现权背后隐藏的巨大经济利益；又比如科学家有时甚至会因为竞争扭曲了人格，甚至不惜弄虚作假，比如科普和马什的化石之争，到头来两人却弄了个身败名裂。

其实，我们这本书还希望能传达这样一个观点，那就是，不管科学家的学术水平如何，他们的本质也是人，也可能犯错误，也会有弱点。在写牛顿和莱布尼茨的争论故事的时候，我们就挖掘了一下科学家人性的弱点。

微积分到底是谁发现的？

下面我就跟大家分享一下这个故事，关于微积分的发现，到底谁先谁后，谁是谁非，就请大家自己评论吧。

在讲这个故事之前呢，先给大家介绍一下他们争执的这个微积分，微积分到底什么呢？简单地说，微积分应该算是一种计算方法，具体包括微分和积分。跑步的时候，你有时跑得快有时慢，肯定能保证同一个速度，怎么计算每一时刻的速度呢？这是微分可以解决的问题。一只桶究竟能盛多少酒？早在1600年左右，天文学家开普勒就已经研究过这个问题，但是他没有找到一个很好的解决方法。后来，人们发现可以把酒桶切分成许多个薄圆片，分别计算每个圆片的体积，再进行求和。这里用到的就是积分的思想。而他们俩发现的微积分实际上是对这些方法的推广，除了解决这些特殊问题，微积分成了一种模型，套用这种模型可以解决一系列类似的问题，比如曲线。

接着，我再简单地介绍一下发生争执的这两个人，牛顿和莱布尼茨。牛顿大家一定都不陌生，因为苹果落地发现了万有引力的正是他。除了我们比较熟悉的万有引力，牛顿还发现了运动三大定律，这些定律现在还在我们中学物理课本里。另外，他在光学方面也有突出的贡献，他发明了反射式望远镜。这么看，说微积分是他发现的，好像也没什么可怀疑的。

牛顿

莱布尼茨，大家可能不太了解。他也是一位领袖级的自然哲学家，尽管他没有牛顿有名，但在很多领域都比牛顿研究地更深、更广。除了数学、哲学，他还广泛涉猎历史、经济、神学、法律，对天体力学和语言学也有着浓厚的兴趣。传记学家曾用“最后一位全能天才”和“继亚里士多德以来最全面的思想家”来描述他。因此，要说微积分是莱布尼茨发现的，也是很有可能的。可能也正是因为他们俩在学术方面实力相当，所以在到底谁先发现了微积分这个问题上，他们才会发生争执。

莱布尼茨

1661年，牛顿进入剑桥的三一学院学习，后来，欧洲黑死病暴发，牛顿回到了他的家乡，就在他在家乡避难的这两年里，他完成了许多重大发现。微积分的灵感可能就是在这个时候产生的，不过牛顿的日记可以证明他在离开三一学院以前就已经研究微积分了。只是他并没有发表，也只是在英国数学家的小圈子里公开过。莱布尼茨的微积分是在1673-1675年间发现的，比牛顿晚了十年。既然事实这么清楚，为什么还有后来的争执呢？

原来，1673年，莱布尼茨去了一次伦敦，虽然他没见过牛顿，却认识了一位出版商约翰·柯林斯。柯林斯偶尔会跟牛顿通信，他知道牛顿正在进行的工作，也包括还没发表的微积分。从这次见面以后，柯林斯也开始跟莱布尼茨通信，还会把伦敦皇家学会的进展告诉他。有一天，莱布尼茨告诉柯林斯，他要发表他的微积分。柯林斯非常苦恼，因为他知道牛顿早在10年前就已经发现了微积分，他也知道，莱布尼茨与牛顿的结果相同，只是符号不一样。他还知道牛顿的脾气，牛顿是一个非常自负的人，如果他发现人在他之前发表了这个理论一定非常愤怒。

这时候唯一的办法就是劝牛顿先发表微积分。但是这也是不可能的，因为他曾经说服牛顿发表过一篇文章，而那篇文章引发了牛顿和另一位科学家虎克之间的争执，从那时候起，牛顿就不再发表作品了。没有办法，后来皇家学会的秘书亨利·欧登堡就告诉牛顿，说莱布尼茨在数学上遇到了一些问题，只有你牛顿才能解决，让牛顿给莱布尼茨写一封信。1676年，牛顿写了两封长信，通过欧登堡转寄给莱布尼茨。牛顿在这两份信总结了数学上的发现，并告诉莱布尼茨他在很多年前就完成了这些研究。不过，在提到微积分的时候牛顿用了一串代码。

很长时间以后，莱布尼茨才收到了信。这时候，他已经搬家了，经过伦敦的时候，他又见到了柯林斯，还看了柯林斯收集的论文和往来信件，其中就包括牛顿的一些未发表的论文。这也成了后来的证据，牛顿指控莱布尼茨剽窃，而柯林斯就是他的同谋。但是，在莱布尼茨的日记里写的却是，他没有从这次会面中获得任何收获，也没有看牛顿有关微积分的论文，在收到这封信的时候，他已经发现了微积分。

接下来的一段时间非常安静，牛顿正在专心写《自然哲学的数学原理》。直到1684年和1686年，莱布尼茨发表了他有关微积分的论文，但论文中没有提到牛顿的名字！我们可以想象，牛顿看到这篇论文时一定非常震惊！更糟糕的是，发表论文的竟是莱布尼茨，正是8年前向他请教问题的那个人，为此他还写了两封长信！牛顿的第一步动作就是在《原理》中增加了一段文字，提到了他写给莱布尼茨的信以及信中的那串代码。后来牛顿发了现柯林斯和莱布尼茨之间的信件往来，认为莱布尼茨访问伦敦时看了自己未发表的文章，剽窃了自己的理论，只不过改了符号。所以，在1704年，牛顿在《光学》的附录里，详细阐述了自己的微积分理论。

这件事闹得满城风雨，许多科学界人士都卷了进来，他们分成了牛顿、莱布尼茨两大阵营，一开始只是表达他们对牛顿和莱布尼茨的支持，到后来就变成人身攻击了，甚至还给对方起了一些难听的绰号。

接下来事态的发展就有些不太公平了。这跟牛顿当时的身份有关。事实上，当争执发生前，牛顿已经当选为皇家学会的成员，后来，他成了皇家造币厂的厂长。再后来，他受封了爵位。这时候，牛顿的身份其实已经发生了变化，他从研究科学的人变成了一名官员。尽管牛顿后来专门成立了一个委员会调查这件事，但是，这个委员会的成员大部分都是牛顿的支持者，而且调查报告还是牛顿自己起草的。所以，毫无悬念，这场争执，牛顿赢了。在这之后，莱布尼茨的名誉一败涂地，过得也比较凄惨。

到后来，根据他们的日记和手稿，确实证明牛顿先发现了微积分，不过，莱布尼茨也是独立地发现了微积分，只不过比牛顿晚了10年。不管谁是谁非吧，在这件事情上，我们却看到了科学家的另一面，牛顿为了证明自己先发现了微积分，利用他的身份做了一些事情，让结果更有利于他自己。这也让我们开始重新看待科学家这个角色，不管他们在学术上有多么伟大，在做人这一方面其实也跟普通人没有什么两样，也会为了利益或者荣誉发生冲突。

这个故事其实算是争执的一个插曲了，也算是牛顿和莱布尼茨争执背后的内幕吧。

“大陆漂移"学说是怎么提出来的？

下面，我们请亚洲来和大家分享他在编辑《从大陆漂移到板块运动》时的有趣的发现。

《从大陆漂移到板块运动》这篇文章，我们看到了板块构造论是如何从大陆漂移发展过来的，科学家在其中发现了哪些现象，又提出了哪些观点。其实，没有一个理论在首次被提出时就完全的正确，这局限于当时的科技水平和认知。随着人们逐渐发现新的现象，就像这篇里所讲的海底构造论，使人们把目光从大陆转移到了海底，从而发现了“新大陆”，逐步修正和完善之前的理论，这正是我们所讲的科学过程。

首先，让我们来简单回顾一下这个故事的开端，看看科学家是因为什么而开始争吵的：

让我们把时钟拨回到1908年，当时美国地质学家弗兰克·泰勒（Frank Taylor）发现非洲海岸与对面的南美洲海岸的形状十分相似，他猜想两块大陆原本是一块，只是经过时间推移而漂移开了。

阿尔弗雷德·魏格纳

德国气象学家阿尔弗雷德·魏格纳（Alfred Wegener）从中受到了启发，他考察了不同大陆块上的许多植物和化石，发现这些古生物都不能漂洋过海，但他们在许多大陆上同时出现过，而且活动范围可以很好的拼合在一起。于是，魏格纳认为，世界上的大陆原先是属于一个陆块的，他把它称为“泛大陆”。但当时，人们普遍接受，也比较流行的观点是以舒克特为首的美国地质学家们提出的“陆桥说”。“陆桥说”认为大陆之间最初是由“陆桥”来连接的，就好像我们现在连接两个地方的高速公路，只是这里的高速公路下面是海洋，而随着时间的流逝陆桥逐渐被海水所淹没，因此我们现在已经看不到了。

于是，有意思的地方来了，地质学家所说的地壳运动是以垂直的升降运动为主，而魏格纳提出的是水平方向上的移动。一场论争就这样不可避免地发生了……

那么，魏格纳和地质学家谁说的是对的呢？现在，我们通过地理课或书本上的知识，知道魏格纳的大陆漂移更接近答案。但当时，这并不容易。首先是身份，魏格纳只是一个德国的气象员，他挑战的可是美国权威的地质学家，这看起来就很悬殊；其次，当时人们普遍认同的也是陆桥说，对于魏格纳的大陆漂移并不感冒，甚至嗤之以鼻。但魏格纳却一直坚持了下来，并没有被舆论或其他压力所屈服，而是通过不断地实地考察、研究来搜集更多的证据，直至最后因此付出了生命。另一方面，这也体现了科学的客观性，并不是谁最权威说的就最正确，而是科学是可以证伪的，我们谁都可以去科学地怀疑，提出自己的想法或是这个理论存在的不足，再尝试去证明它、完善它，用客观的事实进行回击，这又何尝不是一次“争吵”呢，只是我们不是用嘴，而是用一个个实验和发现。

我们还是回到这篇文章中来，之所以我想和大家分享这篇文章，除了上文提到的科学精神，我在编辑这篇文章时，还看了很多其他有意思的资料，想在这里和大家简单分享一下：

首先是地球内部的构造：地球由外到内是地壳，地幔，地核三部分。

其中地幔又分为上地幔、转换层和下地幔，地核分为外核（液态）和内核（固态）；而岩石圈是指地壳和上地幔的最上层；软流圈是指上地幔中岩石圈下面的部分。

这里我要先卖个关子，你会不会好奇，人们是怎么知道地球内部的结构的呢，毕竟人类还无法抵达地球的最深层？其实这个问题的答案就在我们6月份的少年时里。

我们继续把目光回到大陆漂移的问题上来。最令魏格纳头疼的应该就是无法解释大陆漂移的动力来源问题了，这可算是这个理论的“致命伤”，那些地质学家也始终在这一点上质疑着魏格纳。事实上，直到今天，人们仍然在争论这个问题。

地幔对流和重力拉动是现在普遍认同的观点。

简单来说，地球内部温度非常的高，在这种条件下，地幔的岩石会像开水那样，进行对流，就像这张图片所描述的这样。在对流的过程中，地幔会“驮着”上面的大洋岩石圈一起移动。进入地幔后，大洋板块会发生一些列的变化，导致自身的密度会比周围地幔岩石的密度大，然后就会拖拽着上面的板块向下运动。

其实，板块构造理论也有很多现象是无法解释的，比如大洋中脊是地幔物质上升形成新洋壳的场所，而海沟是洋壳俯冲消融的地方，但在东太平洋北部的一个地方同时存在这两种情况等等。这也说明了人们对地球内部并不非常的了解。毕竟，大洋壳上的沉积物年龄只有2亿年，而大陆壳的岩石年龄可以高达30多亿年，岩浆活动、构造作用、也复杂得多，这就需要科学家利用最新的科学技术来不断地修正和完善。如果你有兴趣，可以关注一下“超级地幔柱假说”，这可以看作是“板块构造论”在地幔层面的2.0版。

我们说完了板块运动的动力来源，那么板块与板块的边界又在哪里呢，它可不像国界那样会有指示牌插在路旁。

或许你会先想到地震，这的确是一个不错的想法。板块是相对运动的，那么在其边界就有相对的挤压、拉张或摩擦，非常容易发生地震。所以，根据地震发生的情况，就可以知道板块的边界在哪里。

地球上里氏5级以上地震发生的位置

其实，除了地震，我们还可以用GPS数据来划分板块。板块之间是有相互运动的，如果是同一个板块，板块上各个部分的运动轨迹应该是一致的，反之则不一致。所以，GPS测量的各地区的运动轨迹，也可以用来划分不同的板块。这是不是很有意思呢？GPS除了定位，还可以确定板块的边界！

在文章的最后一节，在讲板块仍在不停运动，这也是个有趣的话题。大洋面积的变化，比如大西洋的面积会越来越大；山脉的形成，比如世界最高峰喜马拉雅山的形成等等，你都能看到板块运动的影子。

那么，你有没有想过，如果把时间的跨度再拉大，就像是从“泛大陆”到现在的“七大洲四大洋”，未来的大陆会是什么样的呢？是分成更多的大洲还是又回到了一个大陆来呢？

科学家通过超级计算机推测：

5千万年后，大西洋将会拓宽，非洲会与欧洲碰撞，地中海消失，澳洲将会与东南亚碰撞，加利福尼亚将向北滑移到阿拉斯加海岸之上。

1亿年后，大西洋中脊将下沉，各个大陆将逐渐靠拢。

1.5亿年后，大西洋开始闭合，北美大陆和南美大陆将向东南移动，非洲南部将通过赤道到达北半球，澳洲大陆将与南极洲相撞并到达南极点。

而到了2.5亿年后，北大西洋和南大西洋的海底将会下沉在北美和南美之下，南极洲将重新到达南极点，太平洋将扩大并占据地球表面一半。最终产生第二个盘古大陆——“终极盘古大陆”。

说到这里，回过头来再看这篇文章，包含了很多潜在内容：地球的结构，海底的构造，地震的产生，海洋的扩大与消失等等，每一个内容其实都可以讲好半天，你有兴趣的话也可以自己先研究下。

不过，这一期我们的主题是科学精神——求知、怀疑、实证和理性。如果魏格纳当初也和其他人一样接受陆桥说，并没有对此产生怀疑；或者只是简单的怀疑，但屈服于舆论压力，停止了实际考察，那么他就不会找到支持自己理论的证据，也就不会提出大陆漂移理论了。

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