“地球周期”等４則

地球周期

詹姆斯·赫頓(1726—1797年)

詹姆斯·赫頓是公認的現代地質學之父，他先后在法國巴黎和荷蘭萊頓學習，通過制造氯化銨賺了不少錢，同時還對蒸汽機、運河及農業改良有著濃厚的興趣。和同時代的其他科學家不同的是，赫頓從來沒有在大學任職。

1786年，赫頓發表了《地球理論》，宣揚已經過時的牛頓陸地循環學說，在當時受到了人們的批評。不過，赫頓的朋友，數學家約翰·普萊費爾于1802年對他的理論做了重述，產生了巨大的影響力，特別是對查爾斯·賴爾和查爾斯·達爾文產生了深遠的影響。

化石帶是在海床上形成的，而構成它們的巖屑來自陸地，某些持續的過程把巖屑變成了堅固的巖石。在赫頓看來，這個過程是受熱和被壓的過程。這說明在地球中心有火，地心的火是地震、火山和礦脈存在的原因。整個過程是一個永恒的“均變”過程，在舊大陸的殘骸上會不斷地生成新大陸。因此，地球的演變過程是永恒的，“前瞻無開始的遺跡，后顧無結束的征兆。”

災變地質學

詹姆斯·霍爾(1761—1832年)

18世紀晚期，巖石“水成論”者和“火成論”者展開了激烈的爭論。這些持相反觀點的人都是些嚴肅的學者，是新興的地質科學界的先驅，他們給自己取的名字都充滿著科幻色彩。水成論者認為，地球的陸地表面起初是在海底，后來露出海面，被風雨侵蝕成現在的狀態。而火成論者則認為，地球的陸地形成于一次包括地震在內的激變過程，是巖石在遇熱和被擠壓后形成的。

多年以來，詹姆斯·霍爾都對火成論的首要支持者詹姆斯·赫頓的觀點持反對意見。但是，當霍爾聽說一份玻璃樣品在偶然溢出并慢慢冷卻之后“完全失去了玻璃的特征而表現出一種石頭結構”時，他的觀點開始動搖。1797年，霍爾決定用實驗來驗證赫頓的觀點。他重復了這一過程——在一定條件下的結晶化或使玻璃不透明的過程。后來他從愛丁堡附近的采石場里取了一份角閃石樣品，一種絲綢般光滑的黑色火成巖，把它放在鑄鐵廠的烈火中熔化。他在文章中寫到：“我移開坩堝，使它快速冷卻，結果形成了一塊黑色玻璃，有著還算規則的斷面。”接著他將角閃石放在明火上加熱，然后讓它慢慢冷卻，這一次形成的是“一種在各方面完全不同于玻璃的，粗糙、透明、石頭般的物質”。

霍爾因為在實驗室中加工出一些不同的巖石，成了實驗地質學的奠基人。后來他對火山作用——“我們的大陸被提升的真正的火成巖過程”發生了呂益濃厚的興趣。從某些方面來看，霍爾的學說對大陸漂流說也有著一定的影響。

《地質學原理》

查爾斯·賴爾(1797～1875年)

賴爾很可能是地質科學界最為人所知的。這位在牛津受過良好教育的蘇格蘭律師，堪稱地質學界的“達爾文”，他的成就在于他出版的一本書——《地質學原理》。

《地質學原理》一書在1830年第一版就賣出15 000本，最終出版了十一版。其中第一冊《地質學初學者指南》專門獻給1831年12月27日乘坐“小獵犬號”海軍勘探船作歷時5年的環球航行的達爾文。

今天，每當提起賴爾，人們便想起他的一句格言．“現在是打開過去之門的鑰匙。”即著名的“均變說”原理。他反對喬治·居維葉的災難主義者的觀點，追隨詹姆斯·赫頓的牛頓學說。他認為自然現象只有通過有效的機制即現代的或“真實的”原因才能解釋清楚。用賴爾自己的話說，《地質學原理》是“嘗試解釋地球表面從前發生的變化，供分析現在變化的原因時作參考。”

賴爾的理論被創造性地延伸到化石研究領域。他期望能夠找出最古老的巖石上所有有機體化石的特征。因此，賴爾起初并不喜歡達爾文的進化論。到了19世紀中期，看到化石記錄揭示出地質史上生命發展的過程，賴爾也被擁護達爾文主義的赫胥黎說服了。事實上，賴爾后來依據達爾文的學說成功地研究了人類的進化和風俗習慣。

冰川時期

讓·路易斯·魯道夫-阿加西斯(1807～1873年)

發現高緯度地區曾被冰川覆蓋是19世紀偉大的科學發現之一。許多人為此做出了貢獻，其中包括路易斯·阿加西斯。

阿加西斯出身于瑞士新教的一個牧師家庭，在從事化石魚類研究之前獲得醫學學位，同時他對冰川發生了興趣。當時人們推斷北歐高原上的巨礫來源于冰川運動。阿加西斯不久認為，在阿爾卑斯山脈崛起之前，曾經延伸至整個山區的冰川就已經形成了。他的合作伙伴，德國植物學家卡爾·席姆佩爾抗議阿加西斯沒有認可自己對這一理論做出的貢獻，兩人的友誼中斷了。

經過細致地考察勃朗峰地區，阿加西斯首次發表了對阿爾卑斯山脈冰川現象的研究結果，并提出自己關于冰川時期的理論。他在充分列舉事實的基礎上明確地指出，冰川曾覆蓋了從北極向南沿著阿爾卑斯山脈和阿特拉斯山脈一直到北亞和北美的廣大地區。1840年出席哥拉斯格英國地質協會的一次會議時，他闡述了自己的理論，同時在著名的英國地質學家威廉·巴克蘭的陪同下參觀了蘇格蘭高地，指出積聚的巖屑和刮擦過的巖石表面都是冰川運動留下的現象。阿加西斯使貝克蘭德相信蘇格蘭曾經發生過冰川運動。貝克蘭德又讓查爾斯·賴爾和羅德里柯·麥奇生接受這一觀點。

阿加西斯繼續與首先證明冰川上層的冰比下面的冰運動速度快的愛丁堡物理學家詹姆斯·富布斯一起研究冰川的屬性。1847年，阿加西斯發表了他們共同的研究結果。他堅持自己關于冰層的范圍和形成時間的觀點。今天我們知道地球歷史上曾經經歷過多次冰川時期。

(待續)