WeChat ID kexueyougushi About Feature 比科学故事更重要的是科学精神 我们在生活中经常说一句话，叫隔行如隔山，这个一般指的是职业技能方面的。但实际上，在科学领域也是这样的，虽然都叫科学家，但可不是科学家就精通所有的学科。一个物理学家对于生物学的知识很可能并不比大多数普通人强到哪里去，一个化学家或者生物学家在谈论理论物理时也可能闹出很多的笑话，很可能还不如我们这些职业做科普的人懂得更深入一点。比如前段时间朱清时院士用量子力学来解释人体真气，那就犯了很多常识性的物理学错误。这些错误并不是只有我发现了，很多搞量子理论的物理学家都已经指出了。连爱因斯坦都有看走眼的时候，地质学对于他来说就跟物理学对于我们普通人来说是差不多的。这是怎么回事呢？我们又要把话题从天上拉倒地下。 爱因斯坦在 1955 年去世之前，所做的最后几次专业活动之一是为一本书写了一篇短小而生动的序。既然是写序嘛，自然是要大力推荐一下书的作者和内容。这是本什么书呢？这本书的作者叫哈普古德（Charles Hapgood），一位地质学家，书名叫《移动的大地：解答地球科学中的若干基本问题》（Earth’s Shifting Curst: A key to Some Basic Problems of EarthScience）。哈普古德在书中断然驳斥了大陆在移动的观点。他以一种轻松诙谐的语调调侃那些少数容易上当受骗的人，还邀请读者与他一起来调侃，他说这些人认为“某些大陆的形状明显吻合，比如南美洲和非洲似乎可以拼合，就以为这些大陆曾经是连在一起的，甚至声称大西洋两岸的岩石结构是一样的。如此等等” 哈普古德轻轻松松地否决了这些大陆在移动的观点，他还说地质学家卡斯特（K. E.Caster）和门德斯（J. C. Mendes）在大西洋两岸已经做了深入的调查，发现根本不存在所谓的岩石相似性。天知道这两位“砖家”都在大西洋两岸看到些什么，因为事实上大西洋两岸有大量的岩石结构是一样的，注意，不是相似，是完全一样。 在哈普古德那个时代，反对大陆漂移理论的地质学家太多了。我们今天都认为大陆漂移学说是魏格纳提出来的，其实不是，大陆漂移最初是由美国的一位业余地质学家泰勒（Frank Bursley Taylor）在 1908 年提出来的。泰勒来自于一个十分富有的家庭，是的，又是一个富二代，在我们这个系列节目中，富二代是出现频率最高的词汇之一，几个世纪以来，他们始终是科学活动的重要参与者，因为他们可以有充分的财务自由，追求自己的爱好。非洲和南美洲的大陆轮廓线是可以互相拼合的，这一点让当时的很多地质学家都非常惊讶，泰勒也是其中之一。他一边观察一边就有了一个想法，或许大陆曾经滑动过。他很有预见性地提出大陆曾经互相撞在一起，撞击处隆起形成了世界上的山脉。可惜的是，他懒得去寻找证据，他自己也觉得理论太过怪异而不值得花太多精力。 没想到泰勒却在德国的马尔堡大学有了一个知音，这是个气象学家，名字就叫魏格纳（Alfred Wegener），他对泰勒的理论产生了极大的兴趣。他考察了许多植物和化石的反常现象，发现与标准的地球历史模型不相符，如果用传统的理论来解释这些现象，怎么也说不通。相同的动物化石不断地出现在大西洋的两岸，这明显无法用游泳横渡大西洋来解释了。魏格纳很想知道袋鼠是怎么从南美洲旅行到了澳洲？而同样品种的蜗牛怎么又能同时出现在斯坎迪纳维亚半岛和英格兰？还有，煤层和其他亚热带的遗迹为什么能出现在斯匹次卑尔根群岛这样的寒带地区，那可是足足北移了 600 千米啊。如果不是以某种方式从温热的地区移动过来的话，又该如何解释呢？ 为了解决这些问题，魏格纳提出了大陆漂移学说，这个理论认为世界上的所有陆地曾经是一整块大陆，他称之为“泛大陆”。现在各个大陆上的动植物群落在分离之前曾经混居在一起。他把这个理论写成了一本书，叫《海陆起源》，于 1912 年在德国出版。尽管这一年爆发了第一次世界大战，但这本书三年后还是在英国出版了。 由于战争，魏格纳的理论起初并未吸引多少注意。但是到了 1920 年，他又出版了一个修订本，并对内容进行了补充。很快，他的理论成为了讨论的热点。其实大地在运动这个观点在地质学界是共识，只不过不是水平移动，而是上下起伏运动。这种垂直方向上的大地运动被称为“地壳均衡”，这是一代又一代地质学人的基本信条。尽管一直以来没人能提出一个好理论来解释地壳为什么会这样运动，具体又是怎样运动的。有一种说法，叫“烤苹果”理论。这种理论认为熔岩状的地球在冷却的过程中变得皱缩，就像烘烤一只苹果，于是形成了凹地（海洋）和凸起（山脉）。这种理论其实经不起推敲。赫顿在很早以前就指出过，要真是这样一种静态的演变，那么侵蚀作用早就削平了凸起，填平了凹地，结果使得地球成为一个没有什么特征的平滑球体。另外还有一个问题，是卢瑟福和索迪（Soddy）在上世纪初指出的：由于元素的衰变，地层中蕴藏着巨大的热量，这热量多得不可能出现那种冷却和皱缩。再说，假如这个理论是对的，那么，地球上的山脉会平均分布在地球的表面，显然不是这样；而且所有的山脉应该都是差不多的年龄，但上世纪初就已经证明有些山脉（如乌拉尔山脉和阿巴拉契亚山脉）比另一些山脉（如阿尔卑斯山和洛基山脉）古老几亿年。很明显，是时候提出一个全新的理论了。但不幸的是，魏格纳却不是地质学家们希望看到的那位奠基人。 首先，魏格纳的激进观点冲击了地质学家们最基本的信条。这就已经得不到多少人的好感了。然后，魏格纳本人没有地质学的教育背景，这种具有挑战性的学术观点即便来自一个地质学家也足以给学界带去阵痛，又怎么可以是魏格纳呢？看在上帝的份上，他是一个气象学家，说白了是一个气象员，一个德国的气象员而已啊。这种偏见是魏格纳无法补救的缺陷。 因此，那些自以为真正的地质学家们想尽一切办法推翻他的证据，贬低他的见解。为了绕开化石分布的问题，他们不惜按需架设起了远古“大陆桥”。当法国和佛罗里达都发现了生活在同一时期的远古三趾马时，一座横穿大西洋的大陆桥便横空出世。当一种远古的叫“獏”的动物被确认同时存在于南美洲和东南亚时，又一座大陆桥出现了。很快，在史前海洋地图上便几乎画满了假设的大陆桥：从北美到欧洲，从巴西到非洲，从东南亚到澳洲，再从澳洲到南极洲。这些触须一样的联结物不仅可以根据需要出现在任何地方，把活着的生物成群结队地从一个大陆转移到另一个大陆；而且还非常自觉地消失，不留任何痕迹。当然，所有的大陆桥都得不到证据的支持，实在是没什么比这更错得离谱的。然而，在此后的整整半个世纪中，这居然是地质学的正统观念。 不过，貌似万能的大陆桥也有解释不了的事情。有一种欧洲知名的三叶虫在纽芬兰也发现了，并且只在岛的一侧边存在。没人能令人信服地解释为什么三叶虫能穿过 3000 公里的汹涌大海，却绕不过仅有 300 公里宽的岛角。还有一个更加反常的现象，另有一种三叶虫在欧洲和美国西北部的太平洋沿岸都有发现，这就不是一座大陆桥能解决的了，需要的是一座立交桥了。但即便如此，1964 年底出版的《大英百科全书》在提到各种不同的理论时，依然说魏格纳的理论充满“许多严重的理论难题”。毫无疑问，魏格纳也会犯错误，他断言格陵兰岛每年向西移动大约 1.6 千米。这明显是错的（说“厘米”还差不多）。尤其是，他无法对大陆漂移提出有说服力的解释。若要相信魏格纳的理论，你就得接受巨大的陆地像耕犁一样在实心的地壳上推过，但却不在后面留下一点儿沟痕。以当时的知识水平，无法合理解释到底是什么力量驱动着如此巨大的移动。就这样过了很久，那些正统的地质学家们才开始转变观念。 第一个开始反水的主流地质学家是英国的霍姆斯，我们之前的节目讲到过他在确定地球年龄方面做了大量的工作。他也是认识到地层中的放射热量会在地球内部产生对流现象的首位科学家。从理论上说，这种力量大到足以使得大陆在地球表面四处滑动。在他 1944 年出版的影响力巨大的畅销教科书《物理地质学原理》中，他也正式提出了大陆漂移理论。这个理论中的一些基本原则，直到今天仍然是对的。但就当时来说，这个观点依然是激进的，受到了广泛的批评。尤其是在美国，对漂移学说的抵制要比其他国家更长久。但也有一位美国的评论家发愁地说，霍姆斯论点清晰，说服力很强，学生们慢慢地都会相信他的，他的这些话说的很认真，毫无挖苦的意思。讲到这里，我突然想到曾经看到过一篇骂方舟子的文章，在语气上实在是太相似了。文章说方舟子这个流氓对祖国传统医学长期进行恶毒的攻击，听起来头头是道，他会让很多人都相信的，而捍卫中医的那些文章写的太不与时俱进了，太缺少数据了，你们这些老中医在忙着治病救人的同时也不要忘了给广大老百姓做科普啊。 霍姆斯的学说有理有据，在其他国家对他的支持虽然谨慎，但稳定增长。到了 1950 年，英国科学促进会在年会上进行了一次表决，结果大约已经有半数的与会者接受了大陆漂移的观点（但那位固执的哈普古德却在不久后引用这个数据作为证据，说明英国的地质学界有多可悲地走入误区）。有意思的是，霍姆斯自己有时也会动摇，在 1953 年，他承认说，“对大陆漂移学说，我从未摆脱过令人烦恼的不安。从我的骨子里来说，我觉得这个假说是一种幻想。” 不过大陆漂移学说在美国也并不是完全得不到支持，哈佛大学的戴利（Reginald Daly）就为它辩护。这个戴利曾经提出月球是因为一次宇宙撞击事件而形成的，这个观点被认为很有趣，也很有价值，但却有一点华而不实，并未受到严肃的对待。但是美国大多数的学院派依然坚持他们的信念：大陆永远固定在现有的位置上。至于地球的那些表面特征，应该可以用其他一些原因来解释，而不是非要用侧向移动来解释。 听到这里大家可能会对魏格纳的遭遇愤愤不平，对科学界的这种保守感到恼火。但其实科学从来就是这样运行的，也正是科学的这种保守和傲慢的气质，保证了我们的知识以一种非常可靠的方式积累成长。新的理论替代旧的理论那是需要非常过硬的证据才行。但另一方面我们也看到，科学最终还是认证据，不认权威，这就是科学的自我纠错机制。中国传统文化中的一些糟粕也总是会被证据慢慢的抛弃。 有意思的是，石油公司的地质学家很多年来早已明白，如果想找到石油，就得把板块构造导致地表移动当作是理所当然的事情才行。可是石油地质学家不写学术论文，他们只负责找石油。 有关地球的理论中，还有一个主要的疑问尚未被解决，也可以说接近于解决了。这个疑问就是地球上的那些沉积物都去哪儿了？每年地球上的河流都会给海洋带去巨量的侵蚀物，例如，光钙就有 5 亿吨。如果你用输送的速度乘上已经持续的年数，将会得到一个惊人的数字：从海洋底部应该堆起 20 千米高的沉积物。换句话说，早就应该堆得高出海面了。长期以来科学家们则用了一个最方便的方法来处理这个不可思议的问题——视而不见。但是，这个疑问无法再被无视的时刻最终还是要到来的。 二战期间，美国海军“约翰逊角”号战斗运兵舰（attack transport ship）由一位普林斯顿大学的矿物学家赫斯（Harry Hess）负责指挥。这艘舰艇装备了一台最新型的深海探测仪，叫做回声探测仪。这仪器的原始设计目的是为了增加舰船在抢滩登陆时的机动性。但赫斯却敏锐地意识到它可以用来做科学研究。于是，赫斯从来不关掉它，哪怕是在远海上，甚至是在战斗最为激烈的时候。结果他的发现完全出乎人们的意料。如果海底真的像人们以为的那样古老，那么就应该覆盖着一层厚厚的沉积物，就像河底或湖底的淤泥一样。但是赫斯的探测却显示海底什么都有，就是没有一层又黏又平滑的古老泥沙。海底到处是峡谷、沟堑和裂缝，还有星罗棋布的海底火山。所有这一切都是一个谜，但赫斯正身处战争之中，他只能把这些想法暂时扔在脑后。 战争结束后，赫斯回到普林斯顿重新执起了教鞭。然而海底之谜始终萦绕在他的脑海中。在这期间，海洋学家在上世纪 50 年代对海底进行了更为精细的考察。他们发现了一个更加令人惊讶的事情：地球上最雄伟、最壮观的山脉不是在地上，而是在水下（至少是主体部分）。它沿着全世界的海床不断地延伸，就像是网球上的花纹一样。如果你从冰岛出发，顺着这些山脉朝南走，就可以到达大西洋的中心，然后再绕过非洲的底部，穿过印度洋和南太平洋，直达澳大利亚下面的太平洋；接着，它以一定的角度斜穿太平洋，仿佛是为了形成加州半岛，却突然隆起，形成美国西海岸直抵阿拉斯加。偶尔，它的山峰高出水面，形成岛屿或是群岛，例如大西洋上的亚速尔群岛和加那利群岛、太平洋上的夏威夷群岛。但大多数时候，它深藏在数千米深的海水之下，没人知晓，也没人想得到。如果把它的所有支脉全部加在一起，整个网络长达 75000 公里。这一切实在令人感到万分惊讶，人类对大洋底下的了解还不如对月球表面的了解多。 往期： 宇宙自然生命简史：26 超弦和宇宙年龄 宇宙自然生命简史：25 恼人的粒子物理学 宇宙自然生命简史：24 震惊，现代人血液中铅含量增加了625倍 宇宙自然生命简史：23 死磕地球的岁数 宇宙自然生命简史：22贝尔不等式的魔力 宇宙自然生命简史：21神奇的量子纠缠 宇宙自然生命简史：20 推开量子世界的大门 【时间的形状文字压缩版】 【时间的形状趣图版】 【仰望星空文字压缩版】 【无神论者调查】 信扫一扫赞赏作者 Reward   reward(s) Long-press QR code to transfer me a reward As required by Apple's new policy, the Reward feature has been disabled on WeChat for iOS. 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