詹姆斯·赫顿是一位有钱的苏格兰地主的儿子，他生性三分钟热度——而这正是新科学所需要的。
1740年，14岁的赫顿进入爱丁堡大学学习希腊语和拉丁语。后来，他放弃人文科学，开始研究化学；辍学后又做了一位律师的学徒；21岁时放弃法律去爱丁堡学医；后来又偏离学医之路来到了巴黎专攻解剖学；最终获得了医学学位后，却又发现自己并不适合做医生。于是，在一位朋友的帮助下，他创建了一家制造工业化学品氯化氨的公司。公司经营得很好，但不久，赫顿又将公司委托给朋友管理，自己去经营家庭农场了。
他做农业实验，加入了爱丁堡哲学协会，并递交了植物学、矿物学和炮术方面的论文，进行化学实验，参观盐矿，去深山徒步旅行，考察地质形态，研究煤矿生产。“他不必从事某一职业，”他的朋友、传记作家约翰·普雷佛尔（John Playfair）写道，“他可以完全掌控自己的时间，他有充足的精力来不断地变换职业。”
殷实的家境使他不必亲自赚钱谋生，加之广泛的兴趣，二者相结合便成了他进行地球研究的前提条件——这一学科在大学中尚未确立，没有定义，没有边界，没有为人普遍接受的名称。布封自称为一位“历史学家”，而其他地球的研究者则分别自称为天文学家、数学家、自然哲学家和绅士。赫顿的前半生在化学家、制造商和农民三个身份之间跳跃。直到50岁时，他才出版了第一本研究成果，这是一本小册子，题目颇有意思，叫作“关于自然、属性以及煤与碳质页岩的区分的思考”（Considerations on the Nature, Quality, and Distinctions of Coal and Culm）。这本书卖得并不好，但这本书体现了赫顿的兴趣在慢慢聚焦（地质学）。（“非常巧妙，非常令人满意。”普雷佛尔肯定地说道，“但是，也许从目的角度考虑，这本书过于具有科学性了。”）他日益关注土壤成分的研究。
赫顿的小册子出版后的那年，瑞士数学家吉恩·安德烈·德鲁克（Jean André Deluc）为关于地球的科学起了一个名字。
数年来，德鲁克与英国女王夏洛特（Queen Charlotte）保持通信联系。作为一位有志于影响社会的思想家，他当然会将这些信件收集出版。第一卷（有许多信）出版于1778年，题为“物质和精神的信件——关于山体以及地球和人类历史”（Physical and Moral Letters on the Mountains and on the History of the Earth and Man）。德鲁克是一个虔诚的新教徒，他致力于使自己关于岩石形成和地层的理论与《创世记》中所记载的一致（他极度反对布封的地球年龄说，认为地球的年龄大约是1万岁）。“这些信件，”德鲁克在开头写道，“只不过是一篇宇宙学论文的大纲。”随后，他在脚注中表达了对该术语的不精确性的惋惜：“我这里所说的宇宙学，仅指关于地球的知识，而不是关于宇宙的知识。因此，‘地质学’也许才是正确的术语，但我不敢用它，因为它并没有得到广泛的使用。”
尽管发表了这样的免责声明，德鲁克仍继续使用（地质学）这一术语。《信件》的读者越来越多，“地质学”这一名称也得以流传。但关于地球的研究界限依旧模糊，一方面与神学和《圣经》研究相交叉，与物理学和天文学相融合，另一方面又与冶金学和化学相交融；但最终，它也有了一个标签。
1783年，赫顿关于煤炭的那本小册子出版6年后，他终于将自己逐渐发展成形的地质学理论汇集成一部重要的作品出版。爱丁堡哲学协会那时刚刚与英国爱丁堡皇家学会合并，合并后致力于哲学和自然科学两方面的研究；为了对这个新机构予以支持，赫顿同意贡献一篇关于“陆地系统”的论文。“皇家协会，”普雷佛尔解释说，“做得很好，它使得赫顿博士勾勒出了首个地球理论的雏形，这一理论的研究成为他毕生的远大目标。”
赫顿那时已经57岁了。他已经成为一名“优秀的矿物学家”，并且“亲眼核实了地质学的重要事实”；他“尤为擅长自然地理”和化学，广泛阅读自然历史的相关书籍。他将所有的才能都应用到探究地球及地球系统的性质中去，但他几乎从未将自己的观点与他人分享。
1785年3月7日，他的一位朋友在皇家学会宣读了他的报告的第一部分，赫顿本人则以生病推托（也许他难以克服紧张）。“他论述的第一部分，”皇家学会会议记录中记载，“从持久度和稳定性两个角度，考察了这个适合人类居住的地球的系统。”一个月后，在学会4月份召开的会议上，赫顿本人首先重述了3月份的报告，随后宣读了余下的论文。
我们目前可以见到的所有地层，赫顿认为，曾经都是松散的物质，在海洋底部被冲刷；这些物质被加热后熔合在一起，并被推出海平面以上，形成干燥的陆地。干燥的陆地又不断遭受周围水体的侵蚀，这样循环往复。这一过程至今仍在海陆之间发生。
换句话说，土壤的形成并非由于过去发生的大灾难或罕见的突发事件，而是由于反复的潮汐现象，潮起潮落，沉积侵蚀，这一现象仍在继续。
只要观察现状，就可以对过去发生的一切做出解释；或者，用后世思想家的话说：“现状是揭秘过去的钥匙。”我们如今所看到的自然现象与过去的一致——并且，我们推测，未来的自然现象也将如此。“我们要研究目前地球的构造，”赫顿解释说，“为了理解过去自然的运行，（并且）得到原理，通过原理我们可以总结出事物未来的走向。”
接受一致性原理（过去没有大灾难；陆地形成的自然进程今天仍在继续）会引出另一条结论。那些非常非常缓慢的变化进程，一定经过了相当长的时间。“总结我的观点，”赫顿写道，“我们确信……这一过程极度缓慢，以至于我们找不到合适的尺度来进行估算……我们的大陆形成至今，一定经历了无限的时间。”
无限：超越了我们定义的能力。在他论文第一章的最后，赫顿进一步强调了这一点。“因此，这一客观研究的结果，”他断定，“就是我们没有发现开端的痕迹，也找不到结束的征兆。”这与希腊人所认为的永恒和不变的地球并不是一回事，而是一种客观世界的观点，这个客观世界的变化期限与我们所居住的世界完全不同。赫顿在论文中将布封所暗示的内容以文字表现出来：地质时间——“深时”，与人类的时间完全不同，因此我们不能用（衡量人类时间的）“年”来衡量地质时间。
与相比较之下比较保守的布封的地质时间相比，赫顿的这番话更是公然违背了《创世记》，这也许可以解释赫顿为何在第一次本该出席皇家学会时会那样紧张了。但奇怪的是，他的论文——以“地球理论”（Theory of the Earth）为题出版三年之后——几乎没有激起愤怒。他的传记作家普雷佛尔将此归因于知识分子的疲惫。“创建地质理论的尝试频频失败，全世界（的知识分子）都疲倦了。”普雷佛尔抱怨道，“尝试创建理论的常常都是那些对自己所要解释的现象几乎一无所知的人。”
吉恩·安德烈·德鲁克发表了一篇文章驳斥赫顿的自然界纪期论，爱尔兰化学家理查德·柯万（Richard Kirwan）也曾指责赫顿的理论“违背了理性和摩西历史的核心”。但是，地质学仍旧是一个崭新的领域，研究人员分散在各地。因此，《地球理论》面世10年之后，赫顿的一致性原理以及“深时”仍旧没有引起多少反响。“《地球理论》，”普雷佛尔不满地说道，“（本应该）骤然激起一阵强烈反响，此外……各地的科学家们本应该急不可耐地去关注其是否真正有价值。然而，事实却是，它迟迟没有引起他们的关注。”
这部分地归因于赫顿迂回的写作方式。［正如丹尼斯·迪恩（Dennis Dean）所说的，赫顿“几乎不懂修辞”。］赫顿也没能解释过去到底是否发生过什么大灾难——这个问题令人困惑，因为沉积物以及化石层似乎证明了某些不寻常事件的发生，有时他们是发生在过去的。但是《地球理论》一书既是哲学，又是科学；赫顿是想试着建立地球科学的普遍原理（“我们必须通过现状才能了解过去”），而不是要去诠释个别地质层的历史。
詹姆斯·赫顿长年遭受慢性肾衰竭的折磨，在他有生之年，他的理论既没有被广泛接受，也没有遭到彻底的反对。接下来的10年是漫长而痛苦的，他一直在修订扩充《地球理论》；修订后的书于1795年出版，结果却比修订前的版本更加晦涩难懂。
1797年3月，在写作了整整一天之后，他突然开始颤抖痉挛。他找来了私人医生，但医生刚到，他就去世了。
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赫顿去世前一年，一位年轻的法国博物学家乔治·居维叶将自己第一篇重要的论文递交给了位于巴黎的国家科学艺术研究所。
居维叶当时27岁，刚刚被选举为国家研究所（相当于法国的皇家学会）的成员。他曾在法国、德国学习，既读得懂亚里士多德的《动物志》，又学习过布封35卷的《自然史》，当时刚刚在位于巴黎的自然哲学国家博物馆（National Museum of Natural History）得到一份工作。他的工作是对大量的骨化石收藏品进行管理和分类——此前从来没有对它们进行过恰当的分类（一个“藏骸所”，他是这么称呼这里的），他还要举办动物解剖学的公众课程。
1796年他的一篇论文《关于现存大象的品种和大象化石的品种》（Mémoires sur les espèces d’éléphants vivants et fossiles）将印度象和非洲象的骨架与在西伯利亚发现的大象骨化石进行对比。许多博物学家都认为这些骨化石是古代大象的，但是居维叶发现二者的头骨形状、长牙和牙齿都不同，这证明了那些骨化石属于另一不同的物种——一种名为“猛犸”的动物，这种动物不是大象的一种，且早已灭绝。“猛犸”，他断定，已经灭绝了——这是一种不存在于地球上的“逝去的物种”。
这一说法引起了很大的争议。
尼古拉·斯丹诺之后，大多数博物学家都认同化石是生物死后的遗迹，而不是造型奇怪的岩石。但在过去，认为所有的动物物种都灭绝了的观点从三个层面来说都是有问题的。它提出了一个神学上的难题：上帝创造出来的动物怎么会因设计不好而无法生存下去呢？这与亚里士多德学派的生物学原理相抵触，亚里士多德的理论仍旧被许多学习动物解剖学的学生所接受：动物的机体结构逐渐发展，这样才能运转良好，在环境中生存下去。另外，这也与赫顿刚刚提出微小渐进变化理论相矛盾：由于变化过于缓慢，无法一次性清除所有生物，而且因为变化刚刚发生，它们的骨骼仍旧存在。
许多研究动物生命的学生仍旧坚持认为化石物种（比如西伯利亚的猛犸）是现存物种的变种，要么就（像大家所熟知的软体动物的遗迹菊石那样）仍旧存在于深海，或者是一些人类无法轻易探测到的地方。但是居维叶对此并不认同。
到目前为止，他还无法解释为什么有些物种已经灭绝了。他并没有先建立一个恢宏重要的关于生命的理论，然后用猛犸化石来附和该理论。相反，他使用了科学的、培根主义哲学的方法——对具体的自然现象进行细致的考察。通过考察，他得出了一个结论：猛犸并不是大象的一种，而是其他物种，但已经灭绝了。
他试图将所有曾在地球上栖息过的（或仍存在的）各种动物的历史联系起来，却惊讶地发现，他竟然建立了地球的历史。他在1796年的论文中写道：
最初接触到这种科学时，并没有意识到它与解剖学有如此紧密的关联，这种科学探讨的是地球的结构，梳理了地球历史上重大里程碑式的事件，并努力地勾画出地球所经历的巨大变革的历史图景；概括而言，只有借助于解剖学，地质学才能真正建立起来，解剖学的事实可以作为地质学的根基。
变革：对于一个七年前刚刚经历过巴士底狱浩劫的国家来说，这个词难免带有冒犯之意。居维叶心中正在萌发另一种可能的解释——猛犸以及其他的化石物种（比如说被他命名为“乳齿象”的于俄亥俄州发现的大型骨骼）可能已经在一次罕见的、全球性的、一次性的灾难中灭绝了。
在居维叶看来，地球的历史是反映人类社会巨大演进的一面镜子，没有什么比这更确定的了。因此，在骨骼分析之后，他开始进行推测：
这两种巨大的动物之间到底有何关系？我们现在已经找不到它们的踪迹，而它们的遗迹却遍布地球，也许它们早已灭绝？……这一些事实……在我看来，都证明在我们的世界之前存在着另一个世界，这个世界后来被某种灾难毁灭了。那么，原始的地球又是什么样的呢？这个不被人类主宰的自然界又是怎样的呢？是怎样的巨大变革才能毁灭它，才能让它除了一些半腐烂的骨骼外，不留一丝痕迹？
信奉培根主义科学的居维叶只能提出这些问题，却无法准确地做出解答：
这些问题会引发更加广泛的推测，而我们不应卷入其中。只有那些胆子更大的哲学家才那样做。不受关注的解剖学，一直以来局限于详尽的研究，局限于与观察和解剖所得出的客观事实进行严格对照。如今解剖学却为那些有勇气的天才开启了一条崭新的道路，对解剖学而言，这是一种殊荣。
接下来的三四年，居维叶集中研究“不受关注的解剖学”，在他的“藏骸所”中对那些骨头进行分析和分类。到1800年，他已经鉴定出了23类已经灭绝了的物种。他发现自己日益靠近“那充满推测的广大领域”——关于地球自身的理论。在1804年至1805年间，他举办了一系列的公开课；其间他提出化石地层揭示了“地球并非一直保持现状的最有力的证据”。利用发现了化石的岩石层可以构建一个地球发展的时间轴；化石层是一本关于地球过去的书，会观察的人才能读懂它。他有如下一些观点：
1.不含有任何有机体的化石是最古老的。所以说（生命）并不是一直都存在的。
2.地球的形态发生过一系列的改变，从海洋到陆地，从陆地到海洋。
3.地球经历了不同的时期，不同的时期产生不同的化石。
4.一些改变了地球形态的变革是迅猛的。
居维叶从“猜测”进展到了假设：他现在认为，地球这本书中全部都是大灾难。
他一面准备并讲授公众课，一面与他在国家博物馆的同事、矿物学家亚历山大·布隆尼亚尔（Alexandre Brongniart）一同进行一个分析巴黎周边岩石层的项目。巴黎坐落在一个7000平方千米的沉积岩层盆地中；居维叶和布隆尼亚尔仔细绘制了一幅该盆地地层的截面图。1808年，他们将自己的发现递交到了国家研究所；1811年，他们的发现经扩展后印刷出版，供公众阅读。
他们解释说，巴黎盆地其基底是古老的白垩层；后来，地层一层一层不停地积淀。每一层都含有不同的化石。包括白垩在内，巴黎盆地总共有6种地层，代表地球过去曾经历6个不同的时期，每个时期中都生存着不同的植物和动物，其中有些生物已经灭绝了。
将历史时期按顺序命名为令人困惑的某某地层，这在自然哲学界引起了一些轰动；在欧洲大陆和英国，其他的矿物学家和“地质学家”（这仍是个新术语）都开始以同样的方式分析他们当地的岩石层。居维叶的眼光更为开阔。他不久后断言，巴黎盆地的6个地层是地球的缩影，并且他很快地由自己的发现推出了适用于整个地球的理论。
1812年，他出版了化石论文集［《四足动物化石骨骸的研究》（Recherches sur les ossemens fossiles de quadrupèdes），这部文集汇集了他自1804年以来报告的和发表的各类研究论文］，他的上述理论作为论文集的第一部分随之发表。本论文集是一本针对专业人士的专业书籍，但标题为“初步探讨”（“Preliminary Discourse”）的第一部分是针对大众读者的。
居维叶认为，地球曾经历过6次灾难性剧变。巴黎地层各层中所含的不同化石之间的变化非常突然和直接，并不是一点点渐进的（并不像赫顿的一致性原理所说的那样）；因此，非常清楚的是，一系列几乎是全球性的灾难导致了不同的动植物种群的灭亡，只有一小部分没有受到影响的区域中，一些动物和植物生存了下来，并且在改头换面后的地球上四处迁徙。《初步探讨》叙述清晰，有条理，涵盖了从化石层、土壤层和山体岩石中发现的证据，这些证据证明了6次大灾难的发生。“因此，地球上的生命总是遭受灾难，”居维叶断定，“这些大灾难一开始可能震动整个地壳，后来就深入地层深处……懂得如何去读这本书的人将清楚地发现，巨大且糟糕的灾难影响了世界每一个角落。”居维叶与赫顿的研究方法一致，但是对地球细致考察之后，两人的观点却背道而驰：一个认为地球历史是一个缓慢、长久、稳定、毫无波澜的单向进程，另一个则认为地球的历史充斥着大量的惊人的灾难。
《初步探讨》这一部分被单独多次翻译和重印，其影响之大超出了居维叶的想象。认为地球经历过多次灾难的理论在读者中引起了共鸣——不仅仅是那些刚刚经历过大革命的法国人民，还有伴随着《圣经》长大的英国和欧洲大陆的读者们。居维叶的六个“时期”很容易让人联想到《创世记》里的六天；他的大事件也使人想起《创世记》的ex nihilo（无中生有）、亚当夏娃的堕落以及大洪水。
而这绝非是居维叶的用意。他阅读的是巴黎盆地的地层，而非《创世记》。在《初步探讨》最后，他提出《圣经》中的大洪水，以及中国和印度关于洪水的传说，也许可以保存第六次灾难的记忆。“目前已知的所有传说都将社会的更新追溯至一些大灾变，”他写道，“（但是）最多只能追溯到五六千年之前……但在这些土地上……此前一直有生物在栖息，如果不是人类，至少是陆生动物。”他是依靠确凿的证据而非《圣经》故事得出自己的结论的。
事实上，尽管大洪水也许象征着人类文明的发端，人类存在的历史与整个地球的历史相比，也不过是一个最近才发生的极小的片断而已。“人类，”居维叶断定，“只被赐予了在地球上的须臾一瞬，（现在可能拥有了）重建在人类出现之前数千个世纪的历史及其物种的历史的荣耀。”
这也是一种“深时”，是人类诞生之前的数千个世纪。
与赫顿漫长缓慢的一致性进程相比，居维叶的灾变论提出了一个完全不同的演变机制。接下来的几十年里，人们将会就一致性原理和灾变论哪一个才能对地球的原始数据做出解释而展开争论。尽管不同，这两个理论有共同的目的：都认为乌舍尔主教的地质时间太短，短到无法解释地球的历史。