地質學現代革命史上的奇麗瑰寶——魏格納與《海陸的起源》

上海市北虹高級中學（200080） 陳 丹

大炮轟鳴，彈片橫飛，子彈呼嘯而過，大地在戰火中呻吟。35歲的德軍上尉魏格納突然被子彈擊中，血從他的軍服中慢慢散開。昏迷中，他似乎看到那塊古大陸正在裂開，向洶涌的大洋中漂移……1915年，在第一次世界大戰的硝煙中，死里逃生的科學家魏格納，奇跡般完成了《海陸的起源》這部劃時代的著作，書寫了科學史上最偉大的傳奇。任何科學理論的建立都并非始于偶然，任何著作問世的背后也都蘊含著作者巨大的艱辛。

一、魏格納其人奇事

阿爾佛雷德·魏格納，1880年生于德國柏林，1905年在柏林洪堡大學獲得了天文學方向的博士學位。但他對地球物理學和氣象學更有興趣，所以在獲得博士學位以后就放棄了天文學方面的發展，專攻氣象學方面的研究。作為當時年輕而又極具才華與抱負的科學工作者，魏格納畢業后短短兩年時間里，在氣象學領域已開始嶄露頭角，并受聘于馬堡大學，從教生涯就此展開。第一次世界大戰后，魏格納先后被聘為漢堡大學和奧地利格拉茨大學教授。有生之涯，魏格納的從教經歷不過是他傳奇人生的一部分。他曾一舉打破高空探測氣球比賽的世界紀錄，戰勝高空的寒冷和兩個黑夜，準確地測得高空的氣溫、氣壓、風向和風力；他曾于1911年編寫了一本名為《大氣動力學》的教科書，成為當時德國大學通用的氣象學教材；他曾作為預備役大尉被征召入伍，并兩度負傷入院，養傷期間書寫傳奇；他曾四赴格陵蘭島探險，置生死于度外，最終長眠于這片令他深深著迷并與他一生的理論、實踐以及精力緊密聯系的土地。

魏格納為科學而生，為科學而死。他的科學精神深深地激勵著一代又一代的青年。他對事物具有敏銳的洞察力與非凡的預見性以及嚴密的邏輯判斷能力，使他能把與他思想有關的每一件事正確地組合起來。尤其突出的是魏格納具有任何一個后來成為科學史上的偉大人物的那一類人中司空見慣的自信心和進取心，勤奮和勇氣。正如德意志民族的一個諺語所說：一個人丟了金錢并不可怕，還可以掙，一個人失去了朋友，當然可悲，而一個人若失去了勇氣，便一切都完了。魏格納在探求科學真理的道路上，始終保持著一種非凡的一往無前的勇氣。他勇于涉足各個學科接壤的空白領域。他是氣象學家，但絕不把自己的視野局限于狹小的學科范圍之內，而是吸取了看來是各不相干學科的豐富養料，加以升華、結晶。同時，他獻身于追求科學真理的崇高品格，質樸和誠懇的風度，為人做事光明正大，從不弄虛作假，坦率的性格等等，均贏得世人的尊重與愛戴。

魏格納一生中除了在大氣動力學領域作出一些貢獻以外，在地質學方面也作出了重要的貢獻。概括地說，他在地質學中的貢獻主要有兩個方面：一是他最早提出月球上的環形山是由隕石撞擊形成而非火山爆發形成。當時人們普遍接受的觀點是月球上的環形山主要由于火山爆發而形成。直到20世紀60年代末至70年代初的“阿波羅”登月計劃實施之后，他的這一觀點得到證實：月球表面的環形山絕大多數是由于隕石撞擊形成的隕石坑，而非火山口。另一個，也可以說是魏格納最大的貢獻，就是他的“大陸漂移學說”。大陸漂移假說的提出影響著20世紀地質學的現代革命。

二、《海陸的起源》之誕生

在20世紀50年代以前，由于人們對地球的認識只限于陸地的范疇，在當時的地質學界盛行一種根深蒂固的觀點，即地球自形成以來，陸地與海洋之間的相對位置一直保持恒定（后人稱為“固定論”）。而魏格納的“大陸漂移學說”宣揚的是完全與之對立的一種觀點，即陸地與海洋之間的相對位置在地質歷史中不是恒定不變的（后人稱為“活動論”）。

1910年的一天，年輕的魏格納在生病住院時，雖然躺在病榻上，勤于思考的腦子卻不肯閑下來。他的目光落在一幅西方的世界地圖(大西洋位于地圖中央)上，突然發現大西洋兩岸的輪廓是如此的相對應，特別是巴西東端的直角凸出部分與非洲西岸呈直角凹進的幾內亞灣非常吻合。自此以南，巴西東海岸每一個凸出部分都恰好和非洲西岸同樣形狀的海岸相對應，在西海岸有一個海灣，非洲方面就有相應的凸出部分。他突發靈感，認為這決非偶然的巧合，而是非洲大陸與南美大陸曾經是一塊大陸，他們之間并沒有大西洋，后來才破裂，漂移分開而形成大西洋。

次年秋天，他在翻閱文獻時，查到一篇論文，其中提到巴西和非洲有著同樣的古生物化石——中龍、水龍獸、肯氏獸和舌羊齒。這更加證明這兩塊大陸曾經在一起，也堅定了魏格納從事這個課題研究的信心和決心。就此，魏格納對傳統固定論的解釋產生了懷疑，開始收集和整理全球各地各種古生物化石、沉積和地層的資料，并進行古氣候的分析，從中得出了對大陸漂移的認識。1912年1月，魏格納在一次學術報告上首先提出了“大陸漂移”的觀點。由于學術報告會影響范圍有限，在當時并沒有引起學術界的多大關注。1914~1915年，他在戰爭中兩度負傷住院，使他有時間將“大陸漂移學說”的思想和證據進行系統的匯總并整理成文，并于1915年正式出版，之后多次再版。這就是他的《海陸的起源》。隨著本書的出版，魏氏的“大陸漂移學說”觀點開始受到廣泛關注。

三、《海陸的起源》之基本內容

《海陸的起源》全書分為三篇共13章。第一篇中首先闡述了大陸漂移學說的基本內容，作者開宗明義地提出了大陸塊體在地質歷史中發生過巨大的水平運動。在列舉了具體實例闡述其“大陸漂移學說”思想之后，作者在第二章中細致分析了當時地質學界廣泛流行的、基于“固定論”解釋地殼構造運動、生物地理分布和海陸分布的幾種觀點與大陸漂移學說的關系。文中從根本上駁斥了認為地球通過冷卻而收縮，在它表面形成了褶皺山脈，使深海底隆升成陸，大陸塊沉降為海底的“冷縮說”。關于“陸橋說”和“大洋永存說”之爭，作者認為這兩種觀點是各持偏見，都只抓住了有利于自己一方的部分事實，而在另一部分事實面前就受到了駁斥，從正確的前提下得出了錯誤的結論。“大陸漂移學說”能夠合理解釋它們爭論的全部事實。

第二篇名為證明，作者以大量的篇幅，從地球物理學、地質學、古生物學和生物學、古氣候學和大地測量學的角度論證“大陸漂移學說”的正確性。可以說，本篇中所引用的地質學、古生物學和生物學、古氣候學證據，盡管文筆不是很流暢，論述也不是很嚴謹，前后缺乏連貫性，但在論證大陸發生過漂移的事實上還是非常有說服力的。

在第三章中作者從地球物理學不同的角度論證大陸和洋底地殼的性質不同。第四章中作者主要從地質學角度論證今天被大西洋分隔的大陸曾經聯合在一起和大陸發生過大規模的水平運動。第五章中作者接受“陸橋說”的支持者作為說明這些大陸之間曾有陸地連接的論據，并用他的“大陸漂移學說”比較合理地解釋了若干個重要的、“陸橋說”不能合理解釋的古生物學和生物學事實，特別是涉及陸地之間存在距離上的變化。作為一位氣象學家，作者對現代地球表面主要氣候帶的控制因素非常敏感，而且也非常清楚。故而，第六章中，作者通過對當時來自世界各地的大量古生物學和沉積學資料所反映的各個大陸不同地質時期的古氣候信息的分析整理和歸納，發現世界上許多地區過去具有與今天完全不同的氣候，以實例充分論證了用傳統固定論觀點無法合理解釋古代氣候的變化問題。即按照今天大陸的位置，無論怎樣安放地極和氣候帶，都不可能與當時的氣候相適應；而“大陸漂移學說”可以給予非常合理的解釋。第七章中，作者首先根據前人的有關地質時期絕對年齡的資料估算了一些大陸塊體之間的分離速度。之后，作者引用了一些大地測量的數據試圖說明一些大陸塊體之間在短時期存在緯度和經度上的距離變化。

第三篇中，作者分地球的黏性、大洋底、硅鋁圈、褶皺與斷裂、大陸邊緣、大陸漂移的動力等六章呈示大量的解釋與結論。本篇的內容正是當時學術界對作者的學說質疑的癥結所在。這些解釋和結論大多建立在“較輕的剛性硅鋁層（大陸）在較重的黏性硅鎂質（大洋底）上滑動”的錯誤假設前提之上。

縱觀全書，無論是結構框架的安排還是具體內容的闡釋，都彰顯了作者良好的邏輯思維、嚴謹的治學態度。鑒于當時的測量技術誤差較大以及可供參考資料相當有限，大陸漂移的速度與相對距離，測地學上的數字證據仍顯不足。另外，對于一些重大問題，諸如產生大陸破裂及水平移動的力源、深源地震的產生、石炭紀以前的地史等，本書仍不能予以確切的解釋。盡管如此，《海陸的起源》一書全面系統地總結了當時有關科學的研究成果，進行了比較縝密的探討與論證，具有較大的說服力，不論是支持者或反對者對于此書一般都給予了較高的評價。

四、《海陸的起源》之偉大意義

在自然科學領域中，關于地球上海陸的起源問題一直是爭論得很多的。就是到今天，也還沒有能得出一致公認的肯定的結論。這個問題所牽涉到的科學范圍很廣泛，它不僅是一個地球物理學上的問題，也和構造地質學、自然地理學、古氣候學、古生物學、大地測量學等都有密切的聯系。早在19世紀后期，人們對于地殼運動與大地構造的探討即已提出了各種假說，如地殼皺縮說、陸橋說、大洋永存說等。到了20世紀初，由于地學各部門的資料累積和研究成果的進展，原有各種假說對海陸的起源與分布已不能作出全面而圓滿的解釋。這時，德國地球物理學者魏格納教授在地球物理學者普拉特、杜頓等創立的“地殼均衡說”的基礎上，提出了大陸漂移的設想，創立了著名的“大陸漂移學說”，并于1915年寫作并出版了《海陸的起源》一書，把他的學說作了全面系統的闡述與論證。此書于1920年及1922年連續修訂再版，尤其以1922年第三版所作的補充與修正為多。

由于魏格納對大陸漂移動力機制解釋上的瑕疵，使他的學說一直沒有得到科學界的普遍認可，在他去世后就逐漸被世人淡忘。直至20世紀60年代起，由于海洋科學和地球物理科學等迅速發展，加之古地磁測試技術的提高，人們根據巖石的磁性信息對古地理緯度和古地磁極的位置進行推算，發現許多問題從原有的“固定論”的角度解釋根本行不通，科學家們重新想起了魏格納的“大陸漂移學說”。從對海地擴張和地球內部圈層結構的認識中，科學家們賦予了“大陸漂移學說”新的內涵——板塊構造運動，并為之找動了新的動力學機制——板塊構造機制。魏格納的大陸漂移假說，終于在他長眠于極地冰蓋幾十年后，發揚光大，發展成為時下最為盛行并被大眾普遍接受的大地構造理論。

《海陸的起源》一書也隨著地質學界對魏氏的大陸漂移學說的探討獲得新的活力而在世界各地又出現多種譯版，各國學者通過此書更加了解魏格納和“大陸漂移學說”。 在中國，最早的中譯本是1937年由商務印書館出版的林紹良譯本《大陸移動論》，其中疏誤較多。1963年又由商務印書館出版了李旭旦的譯本《海陸的起源》。這個譯本是根據1924年英國人J.G.A.斯克爾由德文原著第三版譯出的英文本(The Origin of Continents and Oceans)轉譯的。這本書為國內這一研究領域提供了詳實參考，此版本在國內極具影響力。

無論將來我們的先進觀測技術的成果如何，也無論他對今日海陸形狀的演變的見解是否還得修正，魏格納教授通過《海陸的起源》這本書引導我們注意到，在地球變遷上有一個任何人所不容忽視的重要的新要素，他的這個功績總是極為可貴的。他本人及其著作可以說是地質學現代革命史上的奇麗瑰寶。