一个敲石头的爱管闲事的人说地球有多大是什么意思？
赫顿无疑是一个目光锐利、非常健谈的人，也是一个令人愉快的伙伴。他对地球神秘而缓慢的形成过程的理解是无与伦比的。可惜他不会把自己的观点用大家基本都能理解的形式写下来。一位传记作者叹息道，他“几乎完全不知道如何使用语言”。人们读他写的每一行几乎都想睡觉。在他的1795杰作《地球理论与证据和解释》中，他讨论了...哦，一个问题:
我们生活的世界不是由当时构成地球的直接前身的物质构成的，而是由我们认为是地球第三代的物质构成的。那个地球出现在陆地出海之前，我们现在的陆地还在海底。
然而，他几乎是一个人，他非常明智地开创了地质学，改变了我们对地球的认识。赫顿1726出生于一个富裕的苏格兰家庭，享受着舒适的物质条件，所以他能够以一种轻松的方式度过大半辈子，全面提升自己的学识。他学医，却发现自己不喜欢医学，于是改学农业。他一直在贝里奇县自己的农场里以悠闲而科学的方式耕作。1768年厌倦了土地和羊群，移居爱丁堡。他建立了一个非常成功的企业，用烟灰生产氯化铵，忙于各种科研。当时爱丁堡是知识分子的活跃中心，赫顿在这种充满希望的环境中如鱼得水。他成为一个名为牡蛎俱乐部的社团的领导成员。他和其他人在那里度过了许多夜晚，包括经济学家亚当·斯密、化学家约瑟夫·布莱克和哲学家大卫·休谟，偶尔也会和本杰明·富兰克林和詹姆斯·瓦特在一起。
按照那个时代的传统，赫顿几乎对一切都感兴趣，从矿物到玄学。其中，他进行了化学实验，调查了开采煤矿和修建运河的方法，调查了盐矿，推测了遗传机制，收集了化石，提出了关于雨和空气的组成和运动规律的理论。然而，他对地质学最感兴趣。
在那个读书的年代，在众多有趣的问题中，有一个问题长期困扰着人们——那就是为什么山顶上经常发现古蚌壳等海洋生物化石。他们究竟是怎么到达那里的？许多人认为他们已经找到了答案。他们分成两个对立的阵营。液压学家认为，地球上的一切，包括高处的海贝，都可以用海平面的升降来解释。他们认为，山脉、丘陵和其他地貌与地球本身一样古老，但在全球大洪水期间被水冲走的过程中发生了一些变化。
与之相反的是财阀主义。他们认为有许多动态的动机，其中火山和地震不断改变着这个星球的表面，但显然与遥远的大海无关。普鲁东主义也提出了一个难题:没有洪水的时候，水往哪里流？如果有时候有足够的水淹没阿尔卑斯山，那么请问，冷静下来之后，比如现在，这些水都去哪里了？在他们看来，地球受到来自内部深处的力和来自地表的力。然而，他们无法令人信服地解释蛤壳是如何到达山顶的。
正是在考虑这些问题的过程中，赫顿提出了一系列非同寻常的见解。当他查看他的农田时，他看到岩石已经被腐蚀，变成了土壤，土壤颗粒被小溪和河流冲走，带到其他地方沉积。他意识到，如果这个过程一直持续到地球自然死亡，那么地球最终会被打磨得非常光滑。然而，他被群山环绕。显然，一定有其他的过程，某种形式的更新和隆起，创造新的山丘和新的山脉，等等。他认为山顶的海相化石不是洪水时期沉积下来的，而是和山本身一起上升的。他还推测是地球内部的地热能创造了新的岩石和大陆，推起了新的山脉。说得委婉一点，地质学家直到200年后才愿意理解这一观点的全部含义。这时，他们终于采用了板块构造理论。特别是赫顿的理论提出，地球形成的过程需要很长时间，比任何人想象的都要长得多。这里面有很多深刻的见解，足以彻底改变我们对这个星球的认识。
1785年，赫顿就自己的观点写了一篇很长的论文，并在爱丁堡皇家学会的几次会议上宣读。几乎没有引起大家的注意。原因不难找到。在一定程度上，这是他向观众宣读论文的方式:
在一种情况下，成形力在一个独立的物体内部。这是因为，这个物体受热活化后，正是通过物体特有物质的反应，形成了构成矿脉的裂隙。在另一种情况下，同样，原因是外部的对象，形成静脉。最猛烈的断裂和撕裂已经发生；但那个原因还在努力；它不出现在上下文中，因为它不在我们地球的固体物体的每个裂缝和每个断层中，在那里可以找到矿物或矿脉的特定物质。
不用说，几乎没有一个观众能明白他在说什么。朋友们鼓励他扩展他的理论，希望他能在更大的空间里说清楚。这很感人。赫顿花了接下来的10年准备他的杰作，并在1795年出版了两卷。
这两本书加起来将近1000页，比他最悲观的朋友所担心的还要糟糕。太不可思议了。此外，这部作品中有将近一半的内容引用了法语资料，并且仍然出现在法语中。第三卷很不吸引人，直到1899才出版，这是赫顿去世后的一个多世纪。第四卷也是最后一卷根本没有出版。赫顿的《在地球上》很有资格当选为读者最少的最重要的科学著作(如果其他这类书不多的话，可以这么说)。就连读过所有书的19世纪最伟大的地质学家查尔斯·莱尔也承认，他真的看不懂这本书。
幸运的是，赫顿在约翰·费尔发现了阿宝·斯韦尔的身影。普莱费尔是爱丁堡大学的数学教授，也是赫顿的密友。他不仅写了漂亮的文章，而且由于他在赫顿身边的这些年，他知道赫顿在大多数情况下实际上想说什么。1802年，赫顿去世五年后，playfair出版了赫顿原理的简化版，名为《赫顿地球理论札记》。这本书受到对地质学感兴趣的人的欢迎。1802只有几个这样的人。然而，事情即将发生变化。那么，情况是怎么变化的呢？
1807年冬天，伦敦13个志同道合的人在科文特花园广场朗阿克街的* * *俱乐部酒店聚会，成立了一个餐饮俱乐部，后来命名为地质学会。学会一个月见一次面，在喝一两杯马德拉白葡萄酒和吃一顿社交餐的同时，交换对地质学的看法。这顿饭的价格故意定在昂贵的15先令，让那些只有脑子的人望而却步。然而，很快就清楚了，需要一个合适的机构，有一个永久的总部，在那里人们可以分享和讨论新的发现。在不到10年的时间里，会员增长到400人——当然都是绅士——地质学会似乎让皇家学会相形见绌，成为该国首屈一指的科学学会。
从165438+的10月到第二年的6月，成员们每个月开两次会，因为到这个时候，几乎所有的人都出去了，整个夏天都在做野外工作。要知道，这些人并不是出去找矿石赚钱的，大多数情况下连学者都算不上。只是一个既有钱又有时间的绅士在更专业的层面上从事的爱好。到了1830，已经增长到745个成员，世界上再也不会出现那样的情况了。
这种情况现在是不可想象的，但是地质学激活了19世纪的人——完全引起了他们的注意——这在任何科学中都是前所未有的，将来也可能不会发生。1839年，罗德里克·默奇森出版了《志留系》，一本厚重的书，研究了一种叫杂砂岩的岩石。它立即成为畅销书，很快就出了四版。一本书虽然要八几尼，但是有一种真正的赫顿风格，就是难读。(就连Murchison的支持者也承认它“没有文学魅力”。)伟大的查尔斯·莱尔1841年去美国波士顿做系列讲座的时候，每次都有3000名听众挤进洛弗尔学院，静静地听他描述海洋沸石和坎帕尼亚地震引起的震动。
纵观现代思想界，尤其是英国，有学问的人都会去乡下做他们所谓的“敲石头”。这个工作还是比较认真的。他们经常打扮得非常迷人:戴着礼帽，穿着黑色西装。只有牛津大学的威廉·贝克·兰牧师是个例外。他习惯穿医生服做野外工作。
野外吸引了很多优秀的人，尤其是上面提到的murchison。他前半生花了30年左右的时间骑马追狐狸，用猎枪把空中飞翔的鸟变成一簇簇飞羽。除了看《泰晤士报》和打一手好牌，他没有任何思考的迹象。然后，他对岩石产生了兴趣，并以惊人的速度成为地质思想领域的巨人。
然后是詹姆斯·帕金森博士，他是早期的社会主义者，写了许多鼓舞人心的小册子，如《不流血的革命》。1794有一个听起来有点疯狂的情节，叫“玩具气枪工程”。有人计划在乔治三世国王在剧院包厢看戏时，用有毒的飞镖射中他的脖子。帕金森与此事有牵连，被带到枢密院审问。他差点被铐起来，送到澳大利亚。然而，对他的指控后来被撤销。他逐渐对生活采取了更保守的态度，并对地质学产生了兴趣，最终成为地质学会的创始人之一，也是一部重要的地质学著作《末世有机遗迹》的作者。半个世纪以来，这本书一直在印刷。他再也没惹过任何麻烦。然而，我们今天记住他是因为他对一种疾病的划时代的研究。这种疾病当时被称为“帕金森氏症”，但此后一直被称为帕金森综合征。(帕金森病在另一方面也略有名气。1785年，他大概成为了历史上独一无二的人，在一次有奖销售活动中获得了一座自然历史博物馆。这个博物馆位于伦敦的莱斯特广场。它最初是由阿什顿·里弗建立的，但里弗毫无节制地收集自然宝藏，最后失去了一切。帕金森把博物馆一直保管到1805，当它无法再维持下去的时候，他就把藏品卖掉了。)
有一个人，性格上没有帕金森那么抢眼，但影响力比当时地质界所有人加起来都大。这个人就是查尔斯·莱尔。莱尔出生在赫顿去世的那一年，距离赫顿在金诺地村的家只有113公里。他的父母是苏格兰人，但他在遥远的南方英格兰汉普郡的新森林长大，因为他的母亲认为苏格兰人懒惰，爱喝酒。总的来说，他和19世纪的绅士科学家一模一样，也来自一个富裕而活跃的家庭。他的父亲，也被称为查尔斯，是一个著名的人，他是研究诗人但丁和莫斯(莱尔莫斯，这是大多数去过英国乡村的人的名字)的主要权威。受父亲的影响，莱尔对博物学产生了兴趣。然而，正是在牛津大学和威廉·贝克兰的影响下，穿着优雅长袍的巴克兰·莱尔才开始把他的一生奉献给地质学。
巴克兰多少是个迷人的怪人。他取得了一些实实在在的成就，但人们记住他至少很大程度上是因为他古怪的个性。他尤其以饲养一群野生动物而闻名，这些动物有些很大，有些很危险。那些野生动物可以在他的房子和花园里自由走动。他还以吃自古以来存在的每一种动物而闻名。他会在家里用烤豚鼠、面糊老鼠、烤刺猬或东南亚水煮海参招待客人，这取决于他的冲动和可用性。巴克兰认为它们味道都很好，除了花园里常见的鼹鼠。他声称这种动物的气味令人作呕。他几乎注定要成为粪便化石的权威，家里有一张桌子几乎全是收集的这类标本。
甚至当他从事严肃的科学活动时，他的方式通常是奇怪的。有一次，巴克兰半夜激动地把妻子吵醒，大叫道:“天哪，我想化石上的脚印一定是乌龟的。”这对夫妇穿着睡衣匆忙赶到厨房。巴克兰夫人将面团混合后摊在那张桌子上，巴克兰牧师带来了家里养的乌龟。他们把乌龟扔在面团上，驱使它前进。他们很高兴地发现，它的脚印与巴克兰一直在研究的化石上的脚印完全相同。查尔斯·达尔文认为巴克兰是个小丑——他是这么说的——但莱尔似乎觉得他很有启发性，很喜欢他，并在1824年和他一起去了苏格兰。正是在那次苏格兰之行后，莱尔决定放弃他的律师生涯，把所有的时间都投入到地质学上。
莱尔近视得厉害，大半辈子都痛苦地眯着眼睛，于是露出一脸愁容。最后，他完全失明了。)他也有点奇怪。当他陷入沉思时，他会在家具上摆出难以想象的姿势——要么跨过两把椅子，要么(用他朋友达尔文的话说)“头靠在椅子表面，身体挺直”。一旦陷入沉思，他常常会慢慢地从椅子上滑下来，臀部几乎接触到地板。莱尔一生唯一的工作就是在1831到1833期间，在伦敦大学国王学院做地质学教授。正是在这个时期，他写了《地质学原理》，该书从1830到1833分三卷出版。在许多方面，这本书巩固并阐述了赫顿在一代人之前首先提出的观点。(虽然莱尔从未读过赫顿的原著，但他曾饶有兴趣地研究过playfair的改编。)
在赫顿时代和莱尔时代之间，地质学领域出现了新的争论。这在很大程度上取代了过去水城论和财阀论的争论，但两者往往混在一起。新的战斗变成了突变论和均衡论之争。给一个重要而旷日持久的争论起这样的名字，似乎有点鸡肋。灾难学家——顾名思义——认为地球是由突然的灾难性事件形成的——主要是洪水。这就是为什么人们经常把突变理论和水理论混为一谈。灾变论迎合了巴克兰这样的牧师的心理，让他们可以把圣经中诺亚时代的洪水带入严肃的科学讨论。均变论者则相反，认为地球上的变化是逐渐形成的，几乎所有的地质变化都是缓慢的，需要很长的时间。最早提出这一观点的与其说是莱尔，不如说是赫顿，但大多数人都读过莱尔的著作，所以在大多数人的心目中，他成为了当时和现在的现代地质学之父。
莱尔认为，地球的变化是一致而缓慢的——过去发生的一切都可以用今天仍在发生的事情来解释。莱尔和他的追随者不仅看不起灾变论，而且厌恶它。灾难学家认为，灭绝是一系列过程中不可或缺的一部分，在这些过程中，动物不断灭绝，并被新的动物取代——博物学家T.H赫胥黎讽刺地将这种观点比作“惠斯勒纸牌游戏中的一系列胜利”。最后，玩家推翻桌子，要求一副新牌。这样解释未知，太省力了。我从未见过这样一种故意鼓励懒惰精神、削弱人们好奇心的教条。”莱尔冷笑道。
莱尔的失误不在少数。他没有令人信服地解释山脉是如何形成的，也没有看到冰川是一种变化的媒介。他不想接受阿加西斯关于冰河时代的观点——他轻率地称之为“地球冷却”——并且坚信在最古老的化石层中会发现哺乳动物。他拒绝接受动物和植物突然死亡的观点，认为所有主要的动物群体——哺乳动物、爬行动物、鱼类等。——自古以来就同时存在。在这些问题上，事实证明他完全错了。
然而，你很难夸大莱尔的影响。《地质学原理》在他去世前出版于12年。直到20世纪，书中包含的一些思想仍被地质学家奉为圭臬。达尔文乘坐猎犬号环球航行时也带了一本《地质学原理》，是这本书的1版。他后来写道:“原则最大的好处是，它改变了一个人的整个精神状态；因此，当你看到莱尔从未见过的东西时，你一定程度上是从他的眼中去看的。”总之，他几乎把莱尔当成了神，就像他那一代的很多人一样。在20世纪80年代，当地质学家不得不放弃他的一些理论以适应灭绝的影响理论时，他们非常痛苦。这充分说明了莱尔的巨大影响力。不过，那是后话了。
同时，地质学上有大量的分类工作要做，并不总是一帆风顺。从一开始，地质学家就想根据岩石形成的时期对其进行分类，但对于如何划分时期一直存在激烈的争论——而且是旷日持久的争论，后来被称为“泥盆纪大辩论”。剑桥大学的亚当·塞奇威克牧师断言有一层岩石是寒武纪的，但罗德里克·默奇森认为它完全属于志留纪，于是发生了争论。争论持续了很多年，而且越来越激烈。"巴克斯特是个肮脏的流氓。"默奇森在给朋友的信中愤怒地说。
在泥盆纪的辩论中，马丁J.S鲁迪克把这场辩论描述得精彩而又有些沮丧。只要看一下这本书每一章的标题，就能稍微看出上述感受的强烈程度。前几章的标题语气温和，如《绅士的辩论舞台》和《解码杂砂岩之谜》，但接下来就有捍卫杂砂岩和攻击杂砂岩，指责和反驳，散布恶意谣言，韦弗撤回异端，杀死乡下人的嚣张气焰(免得你怀疑这不是战争)和默奇森发动莱茵兰战役。争议在1879解决，方法简单，在寒武纪和志留纪之间加了一个时期:奥陶纪。
在这门学科的早期，英国人是最活跃的，所以英文名字占了地质词的绝大多数。泥盆纪(即德语)自然起源于英国德文郡。寒武纪来自威尔士的罗马名字，而奥陶纪和志留纪则让人们想起了古老的威尔士部落:奥陶纪和志留纪。但随着其他地方地质学的兴起，逐渐出现了世界各地的名称。侏罗纪与法国和瑞士边境的汝拉山有关。二叠纪让人们想起了俄罗斯乌拉尔山脉的彼尔姆，而白垩纪(来自拉丁语chalk)是由一位比利时地质学家命名的，他也有一个美丽的名字，J.J. de Omalimas de Holloy。
最初，地质历史分为四个时期:第一期、第二期、第三期和第四纪。这个系统太简单了，所以寿命不算太长。地质学家很快就用一种新的划分取代了这种划分。下第三纪和早第三纪已经完全不用了，第四纪的时候已经有人不用了，但是还有人在用。时至今日，只有三级仍然被广泛使用，虽然在三级中并不代表什么。
莱尔在原则上使用了一个新的单位，称为“石”或“段”，以涵盖恐龙之后的时代，包括更新世(“最近”)、上新世(“近”)、中新世(“相当近”)和渐新世(“有点近”)。
现在一般来说，地质时代分为四个区块称为“代”:前寒武纪、古生代(来自希腊语，意为“远古生命”)、中生代(“中间生命”)和新生代(“新生命”)。这四代分为12-20部分，通常称为“学科”，有时也称为“系统”。大部分都是大家比较熟悉的:白垩纪、侏罗纪、三叠纪、志留纪等等。
然后就是莱尔所谓的“世界”——更新世、中新世等。——这些名称只是用来指最近的(但非常活跃的古生物学研究)6500万年；最后，还有很多更细的分类，叫做“时期”或“世代”。大多以地名命名，几乎都很难读:伊利诺斯时期、得梅因时期、克罗伊时期、基梅里奇时期等。，都有相同的特点。根据约翰·麦克菲的说法，这样的名字总是多达“数百个”。幸运的是，除非你学的是地质学专业，否则你再也不会听到这些名字了。
更令人困惑的是，北美的“时期”或“世代”一词与欧洲不同，时间往往只是大致交叉。所以北美的辛辛那提时期很大程度上相当于欧洲的阿什吉利恩时期，再加上稍早一点的鲁多克时期。
而且不同的教科书，不同的人对这一切的叫法也不一样，所以有的权威提出七代，有的则满足于四代。在一些书里，你也会发现不使用第三系和第四系，而是用不同长度的系统来代替，分别叫做下第三系和上第三系。有些人还把前寒武纪分为两代，即非常古老的太古代和更近的元古代。有时候还能看到“显生宙”这个词，用来涵盖新生代、中生代、古生代。
而且，这一切都只是作为时间单位。还有另一套岩石单位，叫做系列、段和时期。而且还有早晚(指时间)和上下(指岩层)的区别。对于不是专家的人来说，这简直就是一锅粥；但对地质学家来说，这可能是感情用事。“我看到成年人在生命史上脸红了一毫秒。”英国的理查德·斯四十在谈到20世纪关于寒武纪和奥陶纪分界线的长期争论时写下了这些。
今天，我们至少可以使用一些先进的技术来确定年龄。在19世纪的大部分时间里，地质学家只能依靠推测。他们可以按照时代来排列各种岩石和化石，却完全不知道这些年代的长短，这很让人沮丧。当丹巴赫·兰推测一具鱼龙骨架的古老程度时，他只能认为它生活在大约“10000或10000乘以10000”年前。
虽然没有确定年龄的可靠方法，但愿意尝试的人很多。1650年，爱尔兰教会的大主教詹姆斯·亚瑟进行了他早年最著名的尝试。他仔细研究了《圣经》和其他历史资料，最终在一部名为《旧约编年史》的巨著中得出结论:地球是在公元前65438年10月23日中午被创造出来的。后来的历史学家和教科书编写者一直把这个日期当成笑话。
顺便说一下，有一个不朽的神话——在许多严肃的书中都提到过——亚瑟的观点一直统治着科学界，直到19世纪。是莱尔纠正了这一切。作为一个典型的例子，史蒂芬·杰·古尔德在《时代之箭》中引用了上世纪80年代一本非常流行的书中的一句话:“在莱尔出版他的书之前，大多数思想家都接受了地球还年轻的观点。”事实并非如此。正如马丁J.S鲁迪克所说，“任何国家的地质学家都不会主张把时间尺度限制在创世纪的字面解释上，如果他的著作被其他地质学家认真对待的话”。就连19世纪的虔诚人巴克兰牧师也认为，圣经中没有提到上帝在第一天创造天地，只有“开始”。他认为开始可能已经持续了“数亿年”每个人都认为地球很古老。唯一的问题是:它有多老了？
在确定这颗行星年龄的问题上，早期有一种合理的观点。它是由埃德蒙·哈雷提出的，他总是可靠的。1715年，他提出，如果你把世界海洋的含盐总量除以每年的增加量，就会得到海洋存在的年数，这样就可以大致知道地球的年龄。这个道理很吸引人，但遗憾的是，没有人知道海洋里到底有多少盐，或者每年增加多少，导致这个实验无法付诸实践。
第一次科学尝试是由布丰伯爵乔治·路易斯·勒克莱尔在20世纪70年代进行的。很长一段时间以来，人们都知道地球会释放相当大的热量——每个去过煤矿的人都知道这一点——但没有办法估计逃逸率。布冯在实验过程中首先将球体加热到白炽，然后在球体冷却过程中通过触摸它(可能在开始时轻轻触摸)来估计热损失率。根据这个实验，他推测地球的年龄在75000年到168000年之间。这当然被大大低估了；然而，这是一个非常激进的观点。布冯发现，如果他发表这一观点，他就有被教会开除的危险。他是一个务实的人，他很快为自己欠考虑的异端邪说道歉，然后在随后的作品中轻松愉快地重复自己的观点。
到19世纪中叶，大多数学者认为地球的年龄至少有几百万年，甚至可能有几千万年，但很可能没有那么大。因此，当查尔斯·达尔文在1859年的《物种起源》一书中宣称，根据他的计算，需要306662400年才能完成创造怀尔德地区的地质过程，这个地区位于英格兰南部，包括肯特郡、萨里郡和苏塞克斯郡。这一结论非同寻常，部分是因为他说得如此准确，但更多是因为他公然忽视了关于地球年龄的公认观点。结果引起了激烈的争议，达尔文在该书第三版收回了自己的观点。然而，问题实际上仍然存在。达尔文和他的地质学朋友们希望地球非常古老，但是没有人能想出办法。
这个问题引起了开尔文勋爵的注意(他一定是一个伟人，但他在1892年被提升为贵族，当时他已经68岁，接近生命的尽头，但我在这里仍然按照惯例追溯使用这个名字)，这对达尔文，对进步都是非常不幸的。开尔文是19世纪——以及任何一个世纪——最杰出的人物之一。德国科学家赫尔曼·冯·亥姆霍兹(Herman von Helmholtz)——他自己也是一位科学大师——写道，开尔文是他所见过的最“敏锐、有洞察力和积极”的人。"在他面前，我有时觉得自己像个木头脑袋。"他有些沮丧地说。
这种心态是可以理解的，因为开尔文确实是维多利亚时代的超人。他于1824年出生在贝尔法斯特。他的父亲是皇家学院的数学教授，不久他被调到格拉斯哥。开尔文证明了自己是个神童，小小年纪(10岁)就考上了格拉斯哥大学。二十岁出头，先后就读于伦敦和巴黎的大学，毕业于剑桥大学(获得赛艇和数学最高奖，还抽空成立了音乐俱乐部)，当选为彼得学院研究员，撰写了65，438+00多篇纯数学和应用数学论文(英文和法文)。这些作品是如此的原创，以至于他不得不匿名发表，以免让长辈们尴尬。他22岁时回到格拉斯哥，成为一名自然哲学教授。在接下来的53年里，他一直保持着这个职位。
在他漫长的职业生涯中(活到1907，享年83岁)，他写了661篇论文，获得了69项专利(因此他变得非常富有)，几乎在物理学的每一个学科都享有很高的声誉。其中，他提出了一种方法，这种方法后来直接导致了制冷技术的发明；设计了绝对温标，至今仍以他的名字命名；发明了升压装置，使越洋发电成为可能；航运和航海也发生了许多变化