科学经典
《海陆的起源》
《海陆的起源》(Die Entstehung der Kontinente und Ozeane)是奥地利气象学家、地球物理学家魏格纳(Alfred Lother Wegener,1880-1930)的名著,1915年初版,1920年第二版,1922年第三版。该书创立了大陆漂移说。
魏格纳1880年11月1日出生于柏林,严格的学术教育使他成为杰出的地学家。1910年初,魏格纳因病住院,一连躺了好几天。突然有**,他抬头看见对面墙壁上挂着一幅世界地图。看着看着,他发现大西洋的两岸——欧洲和非洲的西海岸遥对北南美洲的东海岸,轮廓非常相似,这边大陆的凸出部分正好能和另一边大陆的凹进部分相吻合。于是他的头脑中产生了一个奇妙的猜想:难道世界的各大洲原来是一整块原始大��,以后由于种种原因破裂了,经过长期的漂移才形成了今天的样子?魏格纳随即丢开似乎“并不认为有什么重大意义”的念头,开始着手进行系统探索。当年秋天,一个偶然的机会,魏格纳在一本论文集中读到了这样一句话:根据古生物的证据,巴西与非洲间曾经有过陆地相连。这段文字记载促使魏格纳决定要证实自己*初的“直觉闪光”。1912年1月6日,在法兰克福举行的地质学年会上,魏格纳作了题为“从地球物理学的基础上论地壳轮廓(大陆与海洋)的生成”的演讲,提出了大陆漂移的假说。四天后,他又应邀在马堡科学协会作了题为“大陆的水平位移”的演讲,进一步阐明了大陆漂移观念——在古生代地球表面,只有一个统一的大陆,叫做泛大陆;在它的周围是广阔的海洋,叫做泛大洋。自2.25亿年前的中生代以来,由于太阳与月亮的引力和地球自转产生的离心力的作用,原始的泛大陆分裂成几块,并作水平漂移,逐渐形成现在的海陆面貌。1915年,在**次世界大战中身负重伤的魏格纳在养伤期间出版的《海陆的起源》一书,便系统地阐述了大陆漂移说。
经补充修改后的第三版《海陆的起源》共三篇十三章:**篇为大陆漂移说的基本内容,共两章;第二篇为证明,包括第三章地球物理学的论证、第四章地质学的论证、第五章古生物学和生物学的论证、第六章古气候学的论证、第七章大地测量学的论证;第三篇为解释和结论,共六章。全书篇幅不多,简洁精密,数据和图示丰富。其大意如下:
南美洲高原和非洲高原在数百万年前原是相互接合的一整块大陆,自白垩纪时才分裂成两部分,此后它们就像漂浮的冰山一样逐步远离开来。同样,北美洲过去和欧洲极为接近,至少在纽芬兰与爱尔兰以北是如此。这两个大陆连同格陵兰一起原是连结为一个陆块的,到了白垩纪末,它们才被格陵兰附近的一个枝状断裂所扯破,更北一带则到了第四纪时才破裂,以后大陆块就彼此漂移开来。……直到侏罗纪初期,南极大陆、澳洲、印度与南非洲还是相连接的。它们和南美洲一起接合为一个单一的巨大陆块。在侏罗纪、白垩纪和第三纪时分裂为破碎的小块,然后各自向四方漂散。
在地球物理学中,有人们熟知了至少50年的规律,就是地球上存在着两个交替并列的特殊的高度平面:一个代表着大陆,一个代表着洋底。……这样,就不得不得出结论:地球外壳存在着两个未经变化的原始平衡面,且必定是由于地壳存在着两个不同的层——大陆和洋底所致。
从地质学看,对大西洋两岸的地质结构进行仔细比较后,发现其岩层和褶皱结构是一脉相承的。……在很长时间内未经褶皱的巨大非洲片麻岩高原和巴西的片麻岩高原十分相似,这种相似不仅表现在一般特征方面,而且表现在大西洋两边的火成岩和沉积物以及古代褶皱方向完全一致。……在印度和澳洲之间、澳洲与南极洲之间的地层构造中,也能找到了类似的对应关系。这种地质构造的一致性不是局部的偶然存在,而是全球性的和普遍性的。
古生物学和生物学方面的证据极多。许多事实都证明:纽芬兰与爱尔兰之间的陆桥一直到第四纪初还存在过。南大西洋陆桥的例证就更为简单明了,从舌蕨类(Glossopteris)植物、爬虫类的中龙科(Mesosauridae)以及其他物种的分布看来,我们不得不假定南大陆间曾有过广大的陆地连接。……即使从纯生物事实来看,大陆漂移说也比陆桥沉没说优越得多。
古气候的资料很有说服力。堪作气候的化石证据的大量事实说明了一个情况,即过去世界上许多地区具有与**完全不同的气候。例如,**斯匹次卑尔根岛气候极为寒冷,为大陆冰川所覆盖,但在第三纪时确实曾经繁殖过种类比现今中欧还要丰富的森林:不仅有扮松和水松,还有菩提树、山毛榉、白杨、榆、栎、枫、常春藤、野枣、榛、山楂、蔓越桔等,甚至还有更为喜温的睡莲、胡桃、沼泽扁柏、巨杉、法国梧桐、板栗、银杏、木兰和葡萄等。这样看来,斯匹次卑尔根岛过去曾有过和**法国一样的气候,其年平均气温比现在要高出20℃。……这些证据为大陆漂移说的正确性提供了强有力的证明。
大地测量学方面,大陆漂移说的特具优点是它可以被准确的天文测量所证实。如果说大陆漂移在漫长时间内一直在进行,那么应该认为它**还在继续移动。……格陵兰与欧洲见东西向的移动表现为经度的增加,已经有人注意过。
(据李旭旦译本摘编)
这样,魏格纳综合地球物理学、地质学、古生物学、古气候学、地貌学等方面的知识和事实,从不同的角度,系统地论述了关于“大陆漂移”的观点和论据,形成了较完整的理论体系。
作为新地球观的经典之作,《海陆的起源》一出版就轰动欧美,它以惊世骇俗的观点,从根本上改变了100多年来人类对地球表面海陆分布与起源的认识。短短几年间,这本书便被翻译成英、俄、日等多种文字,传遍了全世界。十多年间,几乎所有的地学会议、报章和杂志,都在传播、议论这一学说。一些明智的学者已经敏锐地洞察到它的伟大意义,认为“这一理论一经证实,它在思想上引起的革命,堪与哥白尼时代天文学的革命相媲美”。
然而,当时对这一学说也有争议,其重要原因是它自身还不完善,还存在着严重的缺陷——主要是因为它当时还不能令人信服地解释大陆漂移的机制和动力。人们根据已有的知识和经验,认为大陆漂移是不可想象的。因为犬陆和洋底毕竟是由极其坚硬的岩石构成的,即使*小的一块大陆(如大洋洲的重量可能有5×1018公斤),通过洋底移动到现在的位置所需要的力也是非常巨大的。魏格纳曾经用由地球自转的离心力而严生的离极力,来解释大陆向赤道的漂移。但是一些科学家经过计算,认为离极力是非常小的,要使大陆移动必须要有大于离极力100万倍以上的力。即使离极力能够移动大陆,但对于形成褶皱山来说还显得太小。魏格纳用潮汐力来解释大陆块的向西漂移,但是一位英国地球物理学家从理论上证明这是不可能的。大陆漂移的机制和动力问题成了严重的障碍,使当时大多数地球物理学家都抛弃了魏格纳的学说。
1928年,在纽约,由美国地质协会主席主持举行的一次重要会议上,与会者讨论了大陆漂移说。在会议上发言的14位地质学家中,5位积极支持大陆漂移说,2人有保留地支持,7人反对。反对的理由除漂移的动力外,还有地壳和地幔的刚性问题。有人指出,根据魏格纳的观点,地幔是固体,但在重力长期作用下,地壳能够部分沉入其中,并可在其中航行,这样说来地壳比地幔更硬。但是,魏格纳又说漂移的大陆块体遇到地幔的阻力会褶皱成山脉,这样说来,似乎地幔又比地壳硬。那么地壳和地幔到底谁更坚硬?会议主席对讨论做了比较全面的总结,认为解释古生物分布之迹,大陆漂移说比陆桥说好;虽然漂移的机制还未找到,但将来也许会找到。纽约会议进一步推动了对大陆漂移动力的探讨,如液态或半液态地幔就能支持大陆漂移说。
魏格纳在反对声中继续为他的理论搜集证据,为此他又两次去格陵兰考察,发现格陵兰岛相对于欧洲大陆依然有漂移运动,他测出的漂移速度是每年约1米。1930年11月2日,魏格纳在第四次考察格陵兰时遭到暴风雪的袭击,倒在茫茫雪原上,那是他50岁生日的第二天。直到次年4
月,搜索队才找到他的遗体。魏格纳成为为证实自己的理论而献身的**科学家,其精神可歌可泣。
1968年,法国地质学家勒比雄在前人研究的基础上提出了由欧亚板块、非洲板块、美洲板块、印度板块、南极板块和太平洋板块构成的板块学说。板块学说很好地解决了魏格纳生前一直没有解决的漂移动力问题,使地质学在一个新的高度上获得了全面的综合。随着板块运动被确立为地球地质运动的基本形式,地学也进入了一个新的发展阶段。而今,大陆漂移、海底扩张、板块构造,已成为人们所接受的地壳构造理论。人们确信,从大陆漂移说的提出到板块学说的确立,形成了一次现代地学的伟大变革。
《海陆的起源》第三版中译文有李旭旦译本,商务印书馆1964年版(1977年重印),2006年纳入北京大学出版社“科学元典丛书”。
《物种起源》
《物种起源》(The Origin of Species)是英国生物学家达尔文(Charles Robert Darwin,1809-1882)的代表作,其中提出的“进化论”被誉为生物学中的“哥白尼革命”。
达尔文1809年2月12日出生于英国的施鲁斯伯里,祖父和父亲都是当地的名医,家里希望他能继承祖业,16岁时被父亲送到爱丁堡大学学医,但他从小就热爱大自然,尤其喜欢到野外采集动植物标本。父亲认为他“游手好闲”、“不务正业”,一怒之下,便于1828年将他送到剑桥大学改学神学,希望他将来成为一个“尊贵的牧师”。但达尔文却仍然把大部分时间用来听自然科学讲座,继续热心于收集动植物标本,对神秘的大自然充满了浓厚兴趣。
1831年,达尔文从剑桥大学毕业。他放弃了待遇优厚的牧师职业,而热衷于自己的自然科学研究。恰好这年12月,英国政府组织“贝格尔号”军舰进行环球考察,达尔文经人**,以“博物学家”的身份,自费搭船,开始了这次影响其一生的环球考察活动。
在考察过程中,达尔文发现各地物种的变化,整日思考着一个问题:自然界的奇花异树乃至人类万物究竟是怎么产生的?它们为什么会千变万化?彼此之间有什么联系?这些问题一直在他脑海里翻滚。1832年2月底,“贝格尔号”到达巴西,达尔文上岸考察,向船长提出要攀登南美洲的安第斯山。当他们爬上海拔4000多米的高山时,达尔文意外地在山顶上发现了贝壳化石。他非常吃惊,心想:“海底的贝壳怎么会跑到高山上了呢?”经过反复思索,他恍然大悟:这是地壳升降所造成!并更进一步认识到:“物种不是一成不变的,而是随着客观条件的不同而变异的!”……