The following article is from 石头科普工作室 Author 渡鸦
我们是由中国科学技术大学地球与空间科学学院主办的,由学生主导的科普工作室。我们的目标是成为国内最好的地球与空间科学科普平台!
点击上方蓝字“返朴”进入主页,可关注查阅往期文章
古往今来,在科学界,谁都想搞个大新闻来震惊同行。但是,如果只想着搞个大新闻,而疏忽了治学的严谨,就容易弄巧成拙,闹出大乌龙。
你听过月亮上的大象的故事吗?
17世纪,科学界正为月球是否适合人类生存而争论不休。当时一位颇有声望的天文学家尼尔(Sir Paul Neal) ,某天通过望远镜观察月球模糊的细节时,竟然在月球表面看到了大象!
“作为一名备受尊敬的皇家学会会员,我必然要向世人宣告我的重大发现!”于是“Elephant on the Moon”成功刷爆了科学界的头版头条。谁知道,尼尔看到的“大象”其实是悄悄钻进望远镜的一只老鼠,他以为的“大象”象鼻,其实是老鼠的尾巴。
这个乌龙发现,不但让尼尔名誉扫地,还极大影响了皇家学会的公信力。
尼尔的虚假大象提醒了每个科学家,当我们在验证我们支持的理论时,要仔细检查是否使用了正确的方法、考量了完备的数据。
虽然科学家们吸取了尼尔的教训,但是皇家学会树立威信的路上并非从此畅通无阻。前有不懂事的天文学家搞出“elephant on the moon”,两个世纪后,就连学会未来的主席——大名鼎鼎的开尔文勋爵,也闹出了大乌龙。
开尔文开启了一场物理学家与地质学家长达半个世纪的论战,在这半个世纪的绝大部分时间,地质学家均处于劣势。
月亮大骗局(“Great Moon Hoax”)
我们都知道热力学温度的单位是K(Kelvins),以“热力学之父”开尔文勋爵(Sir William Thomson, Lord Kelvin,1824–1907)来命名。开尔文是一位英国物理学家,热力学的奠基者,曾在1890–1895年间担任皇家学会的主席。
《Lord Kelvin: his life and work》 by Russell, Alexander
你知道吗?开尔文曾经试图用热力学来计算地球的年龄。
19世纪,有些地质学家认为“地球永远存在”,这个结论来源于“均变论(uniformitarianism)”的思想。
均变论是指:一切地质变化均是在漫长的过程中逐步完成的,以往的地质事件可以用现今所观察到的现象和作用力来解释——就像蚂蚁搬家一样——流水侵蚀经过漫长的时间形成山谷,沉积作用经过无数春秋形成厚厚的沉积岩层。
基于此,部分地质学家认为:因为地质过程发生得太慢太慢了,需要极其漫长的时间才能造就今天宏伟壮观的地质现象,所以地球亦无限古老。正如现代地质学之父赫顿的描述:“我们看不到起点,也猜不到结局”。
均变论的影响很大,甚至影响到了生物学界——达尔文(Charles Robert Darwin,1809-1882)1831年12月27日乘坐H.M.S.贝格尔号开始环球旅行时,随身带有一本查尔斯·莱伊尔男爵(Sir Charles Lyell, 1797-1875)的著作《地质学原理(Principles of Geology)》。
达尔文后来在思考进化论时,也将这一过程放在了一个足够长的时间轴上,使得自然选择能够发生。
不过,在莱伊尔的著作中,非常小心地没有讨论地球的精确年龄。但是,达尔文在撰写《物种起源》时,没有回避时间这个问题。《物种起源》第一版中,达尔文举例说:风化英国南部维尔德地区的白垩纪沉积物,大约需要三亿年。
达尔文估计的3亿年,只是这些沉积物被风化的时间,没有包括它们沉积需要的时间,以及维尔德地区存在的时间。如果把这些都列入考虑,那么地球几乎可以看作无限古老。
达尔文这个论断遭到了很多质疑。质疑的人中有一位叫做威廉·汤普森的年轻的物理学家。日后他会成为鼎鼎有名的开尔文勋爵,并被认为是那个时代最好的物理学家。
查尔斯·莱伊尔,《地质学原理》
Sir William Thomson
开尔文不同意“地球永远存在”。地质学家对地球年龄模糊的描述令他无法接受。为了驳斥这一观点,从1844年起,开尔文就开始用他最擅长的热力学来计算地球的年龄。
当时人们通过采矿等活动已经意识到地下温度要高于地表,根据“地球内部的温度随深度增加而升高”这一推论,开尔文推断地球在不断冷却。
你从烤箱里面拿出一只烤了很久的烤鸭,然后直接塞进冰箱。
假设冰箱温度是恒定的。最开始的时候,烤鸭的温度从里到外都相同——等于设定的烤箱温度,只有最外非常薄的一层会冷却成冰箱的温度。
但是随着时间流逝,热量流失,烤鸭较外层的肉会冷却,中心仍然能保持最初较高的温度。
经过足够长的时间,整个烤鸭都会变冷,最终和冰箱温度相同。
为了进行这个计算,开尔文需要知道:
1 地核的温度
2 地球内部的温度梯度
doi.org/10.1515/9781400884056-014
参考资料
本文经授权转载自微信公众号“石头科普工作室”。
相关阅读
近期推荐
特 别 提 示
1. 进入『返朴』微信公众号底部菜单“精品专栏“,可查阅不同主题系列科普文章。
2. 『返朴』提供按月检索文章功能。关注公众号,回复四位数组成的年份+月份,如“1903”,可获取2019年3月的文章索引,以此类推。
长按下方图片关注「返朴」,查看更多历史文章
Go to "Discover" > "Top Stories" > "Wow"