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科学:漫长而渐进的地质历史

送交者: 雨地[♀★★*空谷幽兰*★★♀] 于 2021-03-07 6:58 已读 208 次  

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1830年,地质学家查尔斯·赖尔站在了赫顿的一边,在这次争辩中发挥了重要作用。他认为变化是漫长且缓慢的,他的辩驳如此有力,以至于灾变论被从地质学词汇中除名——而且整整持续了一个半世纪。

查尔斯·赖尔是苏格兰人,他出生于赫顿去世的那一年。1816年,他进入牛津大学,本想学习法律,但他喜欢研究地球。第二年,他很大一部分时间都用来参加威廉·巴克兰德(William Buckland)在科珀斯·克里斯蒂(Corpus Christi)的地质学讲座。

巴克兰德是一位神职人员,但也是一位狂热的地质学家,自学了化学和矿物学。他是居维叶的信徒,地质灾变论的狂热支持者,也(像大多数同代人一样)笃信《创世记》。就像虚构的人物特里梅德一样,他也不觉得在地质学和信仰之间有什么冲突。他在讲座中解释道:“摩西的历史与现代科学的发现一直非常和谐。”《创世记》中的创造地球的部分刚好对应了地球最重要的历史(最初的创生和人类的出现),处处都充斥着地质学。

如果地质学更进一步,证明目前的地球体系是建立在过去地球的废墟残骸之上;这与摩西的宣言完全一致,即整个物质宇宙从一开始是被万能的上帝创造的:尽管摩西历史的细节之处都是关于地球如何准备迎接人类的到来,却并没有否认此前还存在着另一个系统和另一群生物。

年轻的赖尔认为这番言论太有说服力了。1818年,他和巴克兰德一同去巴黎做实地考察。“我们去了植物园,”他在日记中写道,“在那里,我再次查看了居维叶的授课室,里面满是化石,其中三件是先前世界遗留的重要遗迹。”先前的世界曾多次被破坏,在上帝最初创世与神灵再度干预之间人类出现了。

但赖尔逐渐对居维叶的模式愈发感到不满。他(同早期大多数地理学家一样)通过自身努力致富,因此有足够多的时间去考虑这个问题;从牛津大学毕业后,他浅尝了法律行业但很快就放弃了,随后开始花时间学习地球研究所需要的各领域知识(他的清单上有“化学、自然哲学、矿物学、动物学、比较解剖学、植物学,概括说来……任何与有机或无机自然相关的科学”)。他进行实地考察,为了考察多岩山坡和遥远湖泊中的沉积层,他穿越了苏格兰;他加入了伦敦地质学协会,并提交了有关自己的发现的论文;他还与其他地球科学家通信联系。

1825年,赖尔尝试性地提出,灾难并不一定是导致过去各类现象的原因。“凭我们目前的知识,”他在伦敦《季刊评论》(Quarterly Review)中写道,“就做出如下推断有些草率:现存的原因是无法在几十年的时间里产生今天这样的结果的。”居维叶收藏的标本的形成也许是由于罕见的、毁灭地球的灾难。但我们当然也没有否认,“现存的原因”仍在影响世界——老生常谈的侵蚀、常见的温度升降、反复的潮水冲刷——这些也许才是原因。

这些原因所需要的时间就很漫长了。

赖尔又用几年时间寻找证据,证明“现存的原因”,随着时间累积,可以产生同居维叶的大灾难一样大的能量。三年后,在法国的立马涅平原(Limagne plain),他发现了古代河床的痕迹,这个河床似乎是由于一条大河的侵蚀,是在花岗岩和火山岩组成的地层中形成的,而这种侵蚀的方式似乎不可能归因于大洪水或剧变,只能是由于漫长而缓慢的“时间的进程”。“这是一个惊人的证据,”赖尔在给父亲的回信中写道,“它证明了一条河连续地渗透几千或几万年会变成什么样子。”随后,他去了西西里岛,登上了埃特纳火山(Mount Etna),并徒步向意大利南部旅行;在这个过程中,他找到了越来越多的地质学证据,这些证据证明了从古至今,造成变化的原因始终只有一个。

赖尔愈发坚信,灾变论将会把地质学这一门科学引入死胡同,而这就是他做出一切发现的基础。如果地球的现状是因为过去一次性的大灾难导致的,地质学家就不可能通过推理,真正理解地球的现状。一次灾难性的大洪水,或是过去的巨大彗星撞击,又或是诸如此类无法通过实验重演的灾难,都会使得试图解释地球举步维艰。这样,地质学就会停留在对历史的研究上,将对历史的演绎与观察相结合,加上一些永远不可能通过科学证明的推测。

1829年,他的意大利之旅即将结束,赖尔决定要阐述自己的原理,这些原理将会使地质学成为一门真正的科学。在那不勒斯(Naples)的一家旅馆中,他在给一位朋友的信中写道,他的地质学书已经“写了一部分并全部策划好了”:

我不会妄称这本书涵盖了目前已知的所有地质学知识,就连一份囊括所有的摘要都没有,但是,这本书努力构建的是科学要遵循的推理原则;并且,我的地质学研究就是我对这些原则的观点的诠释。

这些原则保证了地质学家们在进行科学实验时,秉承牛顿物理学或伽利略天文学所要求的那份严谨精神。

除了现在正在起作用的因素,没有任何因素是从我们可以追溯到的最初的远古时期直到现在一直起作用的;并且……不论何时,它们的作用力都是相同的。

只有现在还可以观察到的作用力,才会被赖尔接纳,并用于他百科全书式的阐述。他在另一封信中写道,他的目的是理解地球,(理解时)却不考虑彗星,不考虑天文学剧变,不考虑最初发热内核的冷却,不考虑地球自转轴的倾斜或地核的热量,不考虑火山喷发的热蒸汽、水体以及其他投机取巧的答案,而是通过最简单和最自然的方法。

第二年,赖尔出版了他的地质学手册的第一卷,他拟了一个可以清楚地反映出他的意图的标题:“地质学原理——通过考虑目前还在起作用的因素,解释地球表面过去变化的尝试”(Principles of Geology, Being an Attempt to Explain the Former Changes of the Earth’s Surface, by Reference to Causes Now in Operation)。

在该书短短的26章中,赖尔阐述了地质学紧密相连的三原理,即我们现在所知的现实论(actualism)、反灾变论(anticatastrophism),以及(名称更冗长的)地球体系均变论(the earth as a steady-state system)。

现实论。过去的作用力目前仍旧在起作用(并且可以被观察到)。

反灾变论。在过去,这些作用力并没有加强,地质力量的强度任何时间都是相等的。

地球体系均变论。地球的历史并没有方向,也没有进展;各个时期本质上都是一样的。

两年后,英国自然哲学家兼神职人员威廉·惠韦尔(William Whewell)为赖尔的原则命名为“地质均变论”(uniformitarianism)。从此以后,我们就以此名称呼赖尔的原理。

《地质学原理》很快就卖光了。赖尔对证据的细致梳理、清晰表述以及他反复保证(也许并不是完全真心的)自己也笃信造物主的存在,这一切使他立即赢得了众多英语读者。半个世纪后,博物学家兼哲学家阿尔弗雷德·拉塞尔·华莱士(Alfred Russel Wallace)总结了《地质学原理》在英国的成功:

1830年,居维叶名望正盛,他的书正被翻译成多国语言时,一位至今不知名的作家出版了一部著作的第一卷,这部著作驳斥了灾变论的根基,并通过大量的事实以及严谨的推理,揭示出灾变论几乎各部分都掺杂了或多或少的想象成分,且都与自然最浅显的教义相抵触。《地质学原理》大获全胜。自《地质学原理》出版之日起,英文版的《地球理论》就销声匿迹了。

但该理论在欧洲大陆被接受相对缓慢。但是由于该理论非常清晰合理,最终得到了全世界地质学家的支持。

而且是持续的支持。20世纪60年代,美国地质学家沃尔特·阿尔瓦雷茨写道,地质均变论仍旧是领域内的“信条”,并且“已经建立起来的科学知识并不是关于任何剧变的——没有大灾难——曾发生在地球历史中”。漫长、缓慢、渐进的变化已成为新科学唯一承认的变化;赖尔胜利了。
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