地質(zhì)學(xué)家是怎樣得出“彗星撞擊論”的？
地球環(huán)境的滄海桑田與科學(xué)理論的推陳出新
關(guān)于滄海桑田的解釋——漸變論與災(zāi)變論
“滄海桑田”在中國(guó)是一個(gè)婦孺皆知的成語(yǔ)，用來(lái)形容事過(guò)境遷以及環(huán)境所發(fā)生的巨大變化。對(duì)許靖華這樣的現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)家而言，這個(gè)成語(yǔ)卻是對(duì)其所從事的學(xué)科之精髓的絕妙描繪。時(shí)光荏苒，地球業(yè)已經(jīng)歷了45億年的悠悠歲月。在這漫長(zhǎng)的時(shí)間里，海底上升為陸地、陸地隆起成山峰、山脈被夷為平地、平地又沉入海底。這樣的滄桑巨變不知經(jīng)歷了多少次。
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乳齒象 |
1948年，就在許靖華離開(kāi)祖國(guó)到美國(guó)去攻讀地質(zhì)學(xué)之時(shí)，他發(fā)現(xiàn)拉馬克的一段名言，使得他對(duì)中國(guó)的這一成語(yǔ)有了新的認(rèn)識(shí)。這段名言是這樣的：“在我們居住的這個(gè)星球上，一切事物都在發(fā)生著不斷的和無(wú)法避免的變化。這些變化遵從自然界的基本法則，……這些變化都是在某一個(gè)時(shí)期完成的。而對(duì)自然界來(lái)說(shuō)，時(shí)間不算什么，時(shí)間成了自然的一種法力無(wú)邊的手段，既可以完成微不足道的瑣事，也可以完成最偉大的功績(jī)。”
拉馬克寫下這段文字的時(shí)間是18世紀(jì)末葉。那時(shí)候，西方人的時(shí)間概念正相達(dá)爾文的物種起源理論一樣經(jīng)歷著深刻的革命。人們從對(duì)地層和埋藏于其中的化石的研究中認(rèn)識(shí)到了時(shí)間的深度和歷史的悠久，從而使科學(xué)開(kāi)始從圣經(jīng)啟示錄的桎梏中擺脫出來(lái)。
當(dāng)時(shí)，基督教的教條對(duì)人的思想產(chǎn)生的巨大影響力是現(xiàn)代人難以想象的。那時(shí)的人們對(duì)宗教萬(wàn)分虔誠(chéng)；當(dāng)然，也有人是出于對(duì)宗教迫害的恐懼。正是由于這種影響和虔誠(chéng)，當(dāng)時(shí)絕大多數(shù)人對(duì)《創(chuàng)世紀(jì)》中所描述的地球歷史深信不疑。歷史上曾經(jīng)有近百年之久的時(shí)間里，基督教統(tǒng)治下的西方世界認(rèn)為地球歷史是從公元前4004年10月26日上午九點(diǎn)開(kāi)始的。一些自認(rèn)為是亞當(dāng)和夏娃的后代的教士苦心計(jì)算出，誕生了挪亞方舟的那場(chǎng)大洪水發(fā)生于公元前2349年11月18日。當(dāng)時(shí)，拉馬克爵士雖然已經(jīng)在植物學(xué)的研究方面碩果累累并因此而聞名于世，而且，1793年的法國(guó)國(guó)民大會(huì)還任命他為動(dòng)物學(xué)、昆蟲(chóng)學(xué)、蠕蟲(chóng)動(dòng)物和微體動(dòng)物學(xué)教授，但是，對(duì)于大多數(shù)堅(jiān)信地球歷史只有六千年的同代人來(lái)說(shuō)，拉馬克關(guān)于時(shí)間“是一種法力無(wú)邊的手段”的說(shuō)法簡(jiǎn)直不可思議。
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亞洲象 |
兩年后，一位醉心于巖石鑒定而無(wú)暇診病的蘇格蘭醫(yī)生赫頓在經(jīng)過(guò)對(duì)愛(ài)丁堡附近巖石露頭的多年觀察之后發(fā)表了語(yǔ)驚四座的宏論，為拉馬克的思想提供了佐證。赫頓先生發(fā)現(xiàn)，古老巖石的侵蝕作用和新巖石的形成作用無(wú)休止的重復(fù)著，“既無(wú)始點(diǎn)，亦無(wú)終點(diǎn)”�！霸谙驎r(shí)間的深度凝視時(shí)”，大有頭暈?zāi)垦Ｖ小?/p>
要領(lǐng)會(huì)地質(zhì)時(shí)間確實(shí)不是那么容易。人們總是習(xí)慣于根據(jù)自己的經(jīng)歷來(lái)估計(jì)時(shí)間的長(zhǎng)短，許靖華教授自己在孩提時(shí)代就對(duì)“從前”一詞感到過(guò)一種朦朧的困惑。
許靖華的故鄉(xiāng)在揚(yáng)州。300多年前，揚(yáng)州人民曾經(jīng)對(duì)入侵的清兵進(jìn)行過(guò)殊死的抵抗，可是最終城池還是被攻陷了。破城的清兵進(jìn)行了血腥的屠城，燒殺劫掠達(dá)10日之久，全城的居民幾乎無(wú)一幸免。
童年的許靖華上學(xué)的時(shí)候，在一次文藝活動(dòng)中，學(xué)校的學(xué)生們表演了歷史上的這幕悲劇，許靖華和比他大兩歲的姐姐一起在臺(tái)下觀看。正當(dāng)舞臺(tái)上出現(xiàn)“從前”的清兵占領(lǐng)淮陰城的場(chǎng)景時(shí)，許家的車夫卻忽然創(chuàng)進(jìn)劇場(chǎng)來(lái)接他們姐弟倆回家。當(dāng)時(shí)，許靖華父親正在淮陰城謀生，因而許靖華感到特別害怕。一到家，他就趕緊跑到母親身邊，雖然不敢流露出對(duì)父親可能被殺害的憂慮，可是非要央求母親代他給父親寫了短短的一封信：“親愛(ài)的爸爸：你好！闔家皆安。前幾天連日陰雨，房頂漏水。你遇見(jiàn)清兵了嗎？”
父親接到他的信后非常高興，可是怎么也搞不懂兒子信里提到的清兵是什么意思。原來(lái)，是許靖華自己把“從前”發(fā)生的清兵入侵的歷史事件稀里糊涂地與現(xiàn)在的時(shí)間弄混了。
而對(duì)于大多數(shù)18世紀(jì)的科學(xué)家來(lái)說(shuō)，他們對(duì)地質(zhì)時(shí)間的無(wú)知并不亞于童年時(shí)期的許靖華對(duì)歷史時(shí)間的困惑。當(dāng)時(shí)的倫敦地質(zhì)學(xué)會(huì)的創(chuàng)辦人兼首任理事長(zhǎng)格林納在一次關(guān)于河流切割河谷的科學(xué)爭(zhēng)論中曾經(jīng)暴跳如雷地說(shuō)：“沒(méi)有一條河流能夠再使其河道加深1尺，時(shí)間再長(zhǎng)也不能使自然創(chuàng)造奇跡�！边@為老先生之所以如此固執(zhí)，是因?yàn)樗约涸谔┪钍亢优仙盍?0多年，從未見(jiàn)過(guò)河道因?yàn)榍治g作用而加深的現(xiàn)象。然而，那個(gè)時(shí)候的他還不懂得，人類的生命在地質(zhì)歷史的長(zhǎng)河中只不過(guò)是短暫的一瞬，漫長(zhǎng)的地質(zhì)時(shí)間是可以使自然創(chuàng)造奇跡的。
但是拉馬克卻認(rèn)識(shí)到了地質(zhì)時(shí)間的重要性。雖然那時(shí)他已經(jīng)快50歲了，對(duì)動(dòng)物學(xué)并不精通，對(duì)巖石學(xué)了解更少，但是對(duì)于他這樣一個(gè)長(zhǎng)于自學(xué)、思維活躍的人來(lái)說(shuō)，掌握一門新的學(xué)科或是熟悉地質(zhì)學(xué)中的革命為時(shí)并不太晚。拉馬克研究了巴黎大學(xué)收集的介殼標(biāo)本，發(fā)現(xiàn)化石標(biāo)本與現(xiàn)代的瓣鰓動(dòng)物之間存在差別，而且，這些差別是有規(guī)律的，可以根據(jù)它們與現(xiàn)代屬種的相似程度加以分類。根據(jù)這樣的分類，拉馬克排出了一個(gè)介殼動(dòng)物的系列，并依據(jù)其相關(guān)性發(fā)現(xiàn)了它們之間的親緣關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，拉馬克提出了物種演化的理論，即一個(gè)物種最終變成完全不同的另一個(gè)物種是絕對(duì)可能的。當(dāng)然，這種變化是非常緩慢的。這就是進(jìn)化論的前驅(qū)。
地質(zhì)學(xué)家赫頓和生物學(xué)家拉馬克就這樣走到了一起，成為后來(lái)被稱為“漸變論”的科學(xué)哲學(xué)學(xué)派的奠基人。這一學(xué)派認(rèn)為，從引起滄海桑田的地殼運(yùn)動(dòng)到使古代介殼演變?yōu)楝F(xiàn)代貝類的生物演化以至于包括全球規(guī)模的一切變化，都是至今仍在不知不覺(jué)進(jìn)行著的作用所不斷累積的結(jié)果；這種漸變性是自然科學(xué)本質(zhì)的核心。赫頓曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“如果今天自由下落的石塊明天會(huì)向上飛行，那么自然哲學(xué)也就終結(jié)了，我們的原理將會(huì)崩潰，就再也不能根據(jù)觀察來(lái)研究自然法則了�！�
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非洲象 |
所謂“自然法則”或者現(xiàn)代常說(shuō)的“自然規(guī)律”，引導(dǎo)著自然界從古到今的改變。但是，居維葉卻從鑒定化石中悟出了不同的涵義。1795年，就在拉馬克被聘為動(dòng)物學(xué)教授后的不久，赫頓的著作問(wèn)世的同年，居維葉當(dāng)選了法蘭西學(xué)院比較解剖學(xué)主任。一天，一位工人送來(lái)了一塊乳齒象化石，這塊化石是從環(huán)繞巴黎的塞納河流域的一個(gè)采石坑里采到的。居維葉一下子就發(fā)現(xiàn)，這種古老的乳齒象與現(xiàn)代的亞洲象和非洲象截然不同。一起發(fā)現(xiàn)的還有許多其它的大型哺乳動(dòng)物化石，如貘、犀牛和河馬等等，這些動(dòng)物在法國(guó)早已絕滅了，但是在非洲和亞洲的熱帶地區(qū)還有它們活著的近親。幾年后，在同一地區(qū)蒙馬特附近的一個(gè)石膏礦中，又一批哺乳動(dòng)物化石被發(fā)掘出來(lái)，但是這一次產(chǎn)化石的地層層位與前次不同。將這些化石骨骼組合在一起之后，居維葉發(fā)現(xiàn)它們與現(xiàn)代生物的特征都不盡相同。由于石膏沉積層早與現(xiàn)代礫石層，因此那些早已滅絕的哺乳動(dòng)物必定生活在更早的年代里。后來(lái)，居維葉又在巴黎盆地周圍更加古老的巖層中發(fā)現(xiàn)了奇形怪狀的恐龍化石。根據(jù)這些發(fā)現(xiàn)，居維葉確定巴黎盆地至少有4個(gè)不同時(shí)代的動(dòng)物群，即恐龍動(dòng)物群、滅絕的哺乳動(dòng)物群、乳齒象動(dòng)物群和現(xiàn)代陸生動(dòng)物群。
居維葉是一個(gè)虔誠(chéng)的基督教徒，對(duì)他來(lái)說(shuō)要把這種古老生物的滅絕現(xiàn)象與教堂的教義結(jié)合起來(lái)真是比登天還難。他曾經(jīng)研究過(guò)從埃及古墓中發(fā)現(xiàn)的植物標(biāo)本和動(dòng)物的木乃伊，而這些植物標(biāo)本和木乃伊與現(xiàn)代生活的動(dòng)植物沒(méi)有什么差別。根據(jù)基督教的傳統(tǒng)時(shí)間尺度，埃及是創(chuàng)世紀(jì)之后不久建立起來(lái)的一個(gè)國(guó)家。因此，居維葉認(rèn)為，既然在《圣經(jīng)》《出埃及記》以來(lái)的幾千年中生物面貌并沒(méi)有發(fā)生多大的變化，那么就沒(méi)有理由設(shè)想上帝創(chuàng)造的原始生物發(fā)生過(guò)大的變化。由次推論，巴黎盆地采集到的這些化石只能是生活在"創(chuàng)世紀(jì)"之前的生物，而且肯定是以為遭受了某種災(zāi)變事件的破壞才發(fā)生了滅絕；而這種災(zāi)變事件不受上帝創(chuàng)造生命以來(lái)的那些自然規(guī)律的控制。居維葉想象，這些革命性的變革是天翻地覆的，“破壞了自然作用的連續(xù)性和過(guò)程。沒(méi)有一種現(xiàn)代的自然力量能夠大到足以完成這些曠世功業(yè)�！本泳S葉的這種自然哲學(xué)在科學(xué)史上就被稱為災(zāi)變論。
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