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新地质学的诞生（第1页）

新地质学的诞生

正当18世纪天文学家继续关注宇宙深处和太阳系这一迷人领域时，另一些思想家开始把注意力转向地球自身的历史以及它的起源。如果天体可以被理解为一部按牛顿定律运行的巨型钟表机制，是不是也有一种机制可以解释地球各种特征的创生?为什么会有陆地和海洋?为什么会有山峦和低谷?为什么岩石有不同的种类?某些岩石看上去像是镶嵌有各种生物或物体，那些奇怪的特征意味着什么?

古希腊哲学家曾经猜测过形成地球特征的原因。米利都的泰勒斯曾经注意到海浪冲击海岸造成的破坏力，但是蜿蜒的河流持续侵蚀河床的破坏力也不亚于海浪。泰勒斯说，显然水有改变地形的巨大能力。在泰勒斯看来，水是如此重要以致他相信水是地球上所有物体的本原，包括有生命的和无生命的。泰勒斯说，地球自身可以看成是一艘浮游在巨大海洋中的船，海洋中翻滚的波浪可能是地震的起因，我们的地球因此而颠来晃去。尽管泰勒斯以及其他希腊思想家的许多思想在今天看来天真得不可相信，但他认识到水的力量是塑造和形成地形的基本力量这一点却是一项重要的早期观察结果。当然，他的思辨仅仅只是思辨而已。伟大的希腊思想家都是哲学家，不是科学家，因为古希腊人并不想、也不打算科学地“证明”自己的思想，他们就没有办法比较，哪种猜想更正确。所有的参与者都有权利持有某种观点，假如他们的智力正常的话。

大约公元前100年，世界上的文化、商业和政治权力中心转移到了罗马，罗马人不理思辨那一套。他们更注重实际而不是哲学，宁可把时间花在设计最好的方法来建造道路、桥梁、隧道和沟渠，以便扩展罗马的权力和声望。对于罗马人来说，操心为什么大山会矗立在那里，是无益之举，取而代之的是，他们更愿意找到最好的方法，以建造越过或绕过这些大山的道路。

罗马衰败之后，西方世界大多数智力活动都局限于修道院，求知兴趣大多转向东方。在那里，在伊斯兰的学堂里，许多古希腊和古罗马的思想得以保留。然而，阿拉伯的知识分子，尽管他们借用、保留和补充希腊的知识，却很少对我们今天所谓的地质学感兴趣。伟大的阿拉伯哲学家阿维森纳（Avia，980～1037）虽然尝试建立一个算不上精致的系统，借用了古希腊的一些思想加以补充，但是仍有许多问题大多是出自他自己的解释。

文艺复兴时期，当求知之风开始从东方缓慢地吹回西方世界时，在知识门类的清单中，地质学研究仍然处于末位。杰出艺术家达·芬奇兴趣广博，他于1508年就地质学问题提出了自己的思想。其中有些想法来自阿维森纳的思想，例如山脉是由高地侵蚀而成，不过达·芬奇也提出自己的看法，比如，河流的形成靠的是雨水和融雪，在意大利北部发现的奇异化石贝壳是曾经在此生存过的海底生物的遗骸，当陆地被海水淹没时，它们就已经死了。不过大体说来，相对于阿拉伯人或古希腊人，达·芬奇的地质学思想并未高明多少。

由于基督教会的介入，情况变得更为复杂，整个中世纪，文明之薪火几乎受教会一手操纵，但是，一个强有力的单一权威力量的形成非一朝一夕之事。既然古人对于地质学问题兴趣不大，那么，当他们涉猎此领域并大胆提出自己的看法时，就不会面临任何正式或明确的反对意见。如果他们对此保持相对沉默或见解缺乏深度，那么，这种停滞更多与他们缺乏兴趣或训练有关，而与现有权威的干涉无关。

然而，随着基督教教会的权力越来越大，情况有了很大变化。17世纪伽利略的天文学观测使他得出结论，是太阳而不是地球处于太阳系的中心，这一结论激起了教会的愤怒。它与当时的教义直接矛盾，而教义是基于圣经世界观和托勒密流传下来的天文学系统。对于教会来说，来自上帝的启示是神圣的，圣经是主宰一切的最终权威。基督教徒可以去询问地球的历史，但是他们只能转向圣经去找答案。

1654年，有一位爱尔兰主教，名叫厄舍尔（JamesUssher，1581—1656），根据圣经的年表仔细计算了地球的年龄，确定地球的第一天是公元前4004年的10月23日，也许是上午9点钟。他还为整个宇宙的创造过程建立了一个时间表，结果是一个礼拜，正如圣经所述。厄舍尔的计算在当时很受欢迎，因为大多数神学家都同意，地球的年龄在5000年和6000年之间。当早期学者开始涉猎地球及其形成这一领域时，面对的正是这一背景。

当然，地球看来远不止几千年，任何一位有心的观察者显然都会看出这一问题。随处可见的断裂和风化现象，高耸的山脉、深谷和悬崖，这些事实都在强烈地暗示，地球曾经遭受过巨大的沧桑之变。实际上神学家一般也都同意，地球正处于严重的衰落中，也许维持不了多久了。然而，它怎么可能在这么短的时间内变化如此之大呢?

另一个问题是，岩石中埋藏的化石。化石的知识可以追溯到古希腊，但是它们的存在一直令人困惑。在17世纪末，许多严肃的思想家逐渐接受化石是过去生物的有机遗骸。但是，依然有不少人死死守住更神秘的或者柏拉图的观点而不放。

形成和化石（formationsandfossils）这两个词其实具有内在的联系，它们正是17和18世纪地质学研究的焦点所在。

斯蒂诺的化石

第一位认真考察这两大重要问题的思想家是17世纪丹麦人斯蒂诺（Nio，1638—1686）。斯蒂诺出生于哥本哈根，是一个富有的金匠的儿子。他和许多早期科学家一样接受过医学教育，并且幸运地成了托斯卡大公爵的私人医生。因为大公爵很健康也很慷慨，所以斯蒂诺没有后顾之忧，可以有足够的时间从事他感兴趣的工作，他的兴趣之一就是化石。

当斯蒂诺解剖鲨鱼时，把鲨鱼的牙齿与所谓的舌状石比较，古人曾经认为这种舌状石是夜间从天上掉下来的。在确信舌状石确是石化的鲨鱼牙齿后，斯蒂诺成了化石的热心收集者，到处访问采石场，考察各种不同岩石的形成过程。

仔细的研究使他确信，化石是保存在岩石中的生物残骸，这些生物曾经栖居于海中。1669年，他在一本书中提出了这一论点，这本书的题目很别扭，叫做《关于在固体中自然封存之固体的论文之序》（ProdrometoaDissertatiaSolidNaturallyEhinaSolid）。斯蒂诺说，埋有化石的岩石是由泥浆水沉积而成，其中既有海水也有淡水。有些化石，例如鲨鱼牙齿和海生贝壳类显然就是海洋生物，因此发现这些化石的区域必定曾被海水覆盖过。他还指出，其他生活在淡水中的生物，也许是被诺亚洪水带到此地的，当时人们普遍相信这场洪水发生于大约4000年前。发现的大骨头和牙齿很可能是更近期的生物，诸如大象的遗骸，公元前218年，汉尼拔军队可能是骑着这些大象与罗马人作战的。

他还提出一种言之有理的说法，浸没于水中的巨大岩层有可能坍塌，形成山峦和峡谷。但是，据斯蒂诺说，并不是所有的山峦都是这样形成的。有些显然是火山岩，是从地球深处燃烧着的火喷出的灰烬和岩浆。有些是流水侵蚀的结果，与激流冲出悬崖与峡谷的过程一样。

斯蒂诺还对托斯卡纳地区的地质史提出了一些一般性理论，他认为，这一理论也许适用整个地球。总之，这是一项令人钦佩的成果，但是斯蒂诺却半途而废了，因为他是一位极端的路德教徒。由于常常陷入深深的不安之中，显然他有严重的心理危机。后来他失去对地质学的兴趣，皈依天主教，到德国当了一名神职人员，晚年在苦修中度过。

若是撇开他所处的时代，就很难正确评价斯蒂诺的智力成果。还有一些人也曾试图提出类似的理论，例如涉猎广泛的英国皇家学会会员胡克。大多数17世纪后期关于地球创生及其形成的思辨，流传到了18世纪，然而它们不是带有深深的宗教烙印，就是企图把宗教故事与新科学观生硬地结合在一起。但是，其中有一个理论脱颖而出，这就是布丰伯爵提出的理论。

布丰对地球的测试

布丰伯爵的科学生涯涉猎广泛，成绩辉煌。他写了关于自然史的著作，他解释地球起源的自然主义理论是那个时代第一批没有与宗教紧密栓联的理论之一。图中显示他运用多个透镜检验阿基米德的说法是否正确（阿基米德声称可以把太阳光会聚在锡拉库拉港中的罗马舰队上使之起火）。他成功地使150～250英尺远处物体着火，据此，布丰认为阿基米德的说法应该是真的。

布丰本质上是一位博物学家，他认为，他那于1749年开始出版的44卷巨著《自然史》（HistoireNaturelle），应该从头开始述说。他写道：“地球通史必须居于首位，其后才有地球上其他事物的历史。”他的思想大多只是对当时主要思想的重述，但是他对地球形状的讨论在保守的法国同代人中引起了震动。

他写道：“事实上，现在是陆地而且有人居住的地方，以前确曾处于海水之下。这些水曾经淹没最高山脉的顶峰，因为我们发现在这些山上，甚至在它们的顶峰上，有海洋生物的遗骸，它们与现在的贝类没什么不同。无须怀疑，它们如此相似就是同一物种。”就我们今天所知，布丰的许多思想是不正确的。但是，布丰使它们成为一个整体（尽管非常笼统），这对于18世纪的思想家来说，本身就是一种极大的激励，由此他们明白，可以像布丰那样，对于有关宇宙的老问题试图给予新的、理性的回答。

受哲学家莱布尼兹的启发，布丰说，由于一颗彗星撞击火热的太阳，从中带出了一些碎片，地球就源于这些碎片。他用铁球做了几个实验，把铁球加热，测量它们冷却的速率，从这些结果他估计出如地球这样大的球冷却的速率。再基于此算出冷却所需时间，由此得出结论，地球已是非常古老。他建议，地球也许有75000年或100000年。布丰的估计已经比厄舍尔1654年计算的6000年多了十倍以上。赫顿（JamesHutton，1726—1797）后来得到了类似的结论（不过，他也大大低估了地球的年龄）。但是布丰是最早把这一思想传播给广大听众的。出于敏锐的政治直觉，布丰把自己的研究说成仅仅是假说，并且还在叙述中设法为宗教保留位置，这就避免了与教会发生重大冲突。

根据布丰的假说，地球经过了七个漫长的阶段。这与圣经创世纪中的七天相当吻合。——但是这里的“天”要比我们通常理解的“天”长得多。经过最初阶段——地球的形成是由于彗星与太阳的碰撞——地球旋转并且冷却了3000年，在此期间演变成球形。第二阶段地球冷凝成为一个固体。根据布丰的计算，这大概经过了30000年。第三阶段，地球周围气体中的蒸汽形成巨大的海洋，覆盖了整个地球。他解释说，这个时期潮汐作用开始影响地球演变，并且把海洋生物带到地球各地。他计算这个过程大约持续了25000年。火山活动主宰了第四阶段，因为在以后的10000年中海洋开始消退，从而在高地上留下许多海洋生物的遗骸。随着陆地开始形成以及变冷，植物开始生长。在第五阶段，持续了近5000年，第一批陆地动物开始出现。在第六阶段，陆地继续演变，大陆开始相互分开，漂移了将近5000年，直到变成如今的格局。最后在第七阶段，布丰声明，人类出现在地球上，达到演变过程的顶峰。

这是一个大胆有序并且简洁的思辨性理论，具有巨大的吸引力，尤其是它可以解释许多奥秘，诸如在高地和山顶上发现的海底化石。

但是，布丰不得不在他的工作中尽力避免与宗教发生冲突，而地质学真正的进展只有等到启蒙运动的思想家对传统发起全面攻击，这样科学家才能摆脱束缚，关注他们在岩石中发现的线索。