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45億4千萬年,誤差1%,這是今天科學(xué)界測定的地球年齡。這個年齡漫長得超出人們的想像能力。“人生不滿百,常懷千歲憂。”幾千年的歲月已是人類能夠想像的最漫長的歷史時間。難怪直到今天,仍有許多所謂“年輕地球論者”無視科學(xué)證據(jù),堅信地球的年齡只有幾千年。
對古希臘自然哲學(xué)家來說,這不是一個問題。他們普遍認(rèn)為世界是極其古老的,或無始無終永恒存在著,處于循環(huán)往復(fù)的變化之中。亞里斯多德在《氣象學(xué)》一書中,闡述了這一觀點:
“地球的相同部分并非總是潮濕或干燥的,而是隨著河流的出現(xiàn)和干涸而發(fā)生變化。而且,陸地和海洋之間的關(guān)系也發(fā)生了變化,一個地方并非總是陸地或海洋,以前是陸地的,變成了海洋,而現(xiàn)在是海洋的,有一天將變成陸地。……但是地球的整個有機過程是逐漸發(fā)生的,與我們的壽命相比,其時間間隔是極其漫長的,因此這些變化沒有被觀察到,在能夠?qū)@個過程從頭到尾加以紀(jì)錄之前,所有的民族都已衰亡、毀滅了。”
基督教在西方占據(jù)統(tǒng)治地位之后,這種世界觀就成了異端。基督教《圣經(jīng)》詳細(xì)地記載了從亞當(dāng)開始的人類的家譜。理論上,回溯這些家譜,即可以推算出神創(chuàng)造世界的時間。事實上,《圣經(jīng)》對家譜的記載有的很含糊甚至自相矛盾,要推算出準(zhǔn)確的日期是不可能的。因此在推算時還要參考其他資料,估計一代人的平均時間(通常按一個世紀(jì)三代計算)和君王平均在位的時間(通常按20~25年計算),當(dāng)然還免不了臆想。
最早這么做的是敘利亞安提俄克的主教西奧菲勒斯(約115~180)。169年,為了反擊異教徒對基督教的批評,他通過研究《圣經(jīng)》推算出世界是在公元前5529年創(chuàng)造出來的。他承認(rèn)這個數(shù)據(jù)未必很精確,但是即使有50年甚至200年的誤差,也足以反駁異教徒認(rèn)為世界歷史很漫長的觀點。后來的神學(xué)家也如法炮制,雖然推算的結(jié)果各不相同,但是都認(rèn)為世界歷史只有幾千年,不超過1萬年。例如在基督教神學(xué)史上地位崇高的古羅馬神學(xué)家奧古斯?。?54~430)曾推算出世界歷史為6321年。
這些推算中,以愛爾蘭首席主教詹姆斯·烏瑟(1581~1656)的最為出名。他在1650和1654年發(fā)表兩部著作,推算出上帝在羅馬儒略歷710年10月22日傍晚時創(chuàng)造天地,相當(dāng)于公元前4004年10月22日傍晚。奇怪的是,烏瑟認(rèn)為上帝創(chuàng)造世界的年份是儒略歷710年而不是儒略歷1年,那么在太陽被創(chuàng)造出來之前的710年沒有太陽,怎么紀(jì)年呢?烏瑟和當(dāng)時的人們都沒有注意到這個矛盾,烏瑟的推算被普遍接受,自1701年起被印在了英國出版的《圣經(jīng)》上。
就在烏瑟發(fā)表其推算的時候,啟蒙時代已經(jīng)開始了。啟蒙先驅(qū)們至少在私下里對《圣經(jīng)》不以為然,不再相信地球是上帝直接創(chuàng)造出來的,而是自然形成的。在1644年出版的《哲學(xué)原理》一書中,法國哲學(xué)家笛卡兒(1596~1650)設(shè)想地球可能源自一顆熾熱的恒星,這顆恒星冷卻后,掉進(jìn)了環(huán)繞太陽的以太“旋渦”中,變成了地球。另一個法國人德梅耶(1656~1738)進(jìn)而試圖根據(jù)自然現(xiàn)象來推算地球的年齡。推算的結(jié)果要比根據(jù)《圣經(jīng)》推算出的古老得多。德梅耶深知這么做要冒著受到教會迫害的風(fēng)險,因此他把這個觀點寫成了文學(xué)作品,虛構(gòu)了一位法國傳教士與一位印度哲學(xué)家的對話,由后者表述出來。這位印度哲學(xué)家顯然是德梅耶的化身,他的名字特里梅德(Telliamed)是德梅耶特(de Maillet)的倒寫。即便如此,德梅耶也不敢出版這部著作,只供朋友們傳抄,在他死去10年后,《特里梅德》才出版。
德梅耶認(rèn)為地球曾經(jīng)完全被水淹沒,其證據(jù)就是在內(nèi)陸高山上發(fā)現(xiàn)的海貝化石。之后,地球的水慢慢掉進(jìn)了以太“旋渦”中,導(dǎo)致海平面逐漸下降。德梅耶指出,在迦太基、亞歷山大城、艾可等地,有一些建筑原先是建在海平面的,現(xiàn)在都遠(yuǎn)離海平面了。根據(jù)這些建筑的位置和建造時間,可以算得海平面每100年大約下降3英寸。那么,從世界最高峰的海拔高度,可以推算出地球的年齡大約有20億年。
在今天看來,德梅耶的推算當(dāng)然經(jīng)不起推敲。地球從來沒有完全被水覆蓋。高山上的海貝化石不是由于海平面下降留下的,而是由于高山從海平面以下隆起帶來的。他也忽視了,同樣在地中海一帶,還有很多地方的地面反而下陷到海平面底下,沉入了海底。德梅耶試圖根據(jù)海平面下降來推算地球年齡,是站不住腳的。但是德梅耶第一個猜測到地球的年齡可能長達(dá)幾十億年,而不是只有幾千年。世界要比《圣經(jīng)》所記載的古老得多。更重要的是德梅耶采用的研究方法:不是把《圣經(jīng)》或某部宗教著作當(dāng)作依據(jù),而是去研究自然現(xiàn)象,試圖找到能用以測定地球年齡的規(guī)律。
德梅耶的宇宙觀深受笛卡兒的影響。但是這種旋渦宇宙觀在當(dāng)時已經(jīng)過時。取而代之的是牛頓(1642~1727)的宇宙觀。在1687年出版的《數(shù)學(xué)原理》一書中,牛頓提出物體散熱的速率和物體的大小成正比。他認(rèn)為,一個燒得通紅的直徑1英寸的鐵球會在1小時后失去所有的熱量,那么,一個和地球一樣大的熾熱鐵球(直徑大約4千萬英尺。1英尺=12英寸),就要花上5萬多年的時間才能冷卻下來。
牛頓并不是在計算地球的年齡,但是他為后人計算地球年齡指示了一個重要方向:通過計算地球從最初的熾熱狀態(tài)冷卻到現(xiàn)在的溫度所需要的時間,就可以知道地球的年齡。法國博物學(xué)家布封(1707~1788)是沿著牛頓指示的方向前進(jìn)的眾多學(xué)者中的第一個。他認(rèn)為太陽系是一顆彗星撞擊太陽形成的,在撞擊下,太陽拋出的氣體和液體形成了各個行星和衛(wèi)星。其中的一個就是地球。接下來布封要計算地球從一個熔球到冷卻到現(xiàn)在的溫度所需要的時間。為此他首先需要知道熔球冷卻的速度。他用10個直徑相差半英寸的鐵球做實驗,把它們加熱到通紅,然后測量冷卻到室溫所需要的時間。他發(fā)現(xiàn)冷卻時間和球的直徑大致成正比,由此外推到地球大小,算出地球從熔球冷卻到現(xiàn)在的溫度需要96670年。
但是地球畢竟不是鐵球。布封重復(fù)實驗,這回用的不是鐵球,而是組成和地球的組成相近的球。根據(jù)實驗結(jié)果算出地球的年齡是74832年。雖然這是布封印在書上的結(jié)果,但是他私下承認(rèn)這可能大大低估了地球的年齡。他注意到,暴露在阿爾卑斯山的沉積巖層非常深,而巖石沉積的速度又極其緩慢,這些都說明地球年齡遠(yuǎn)遠(yuǎn)不只幾萬年。在一份沒有發(fā)表的手稿中,布封對地球年齡重新做了幾次估計,結(jié)果都比他發(fā)表出來的長得多。其中的一個估計是,地球有近30億年的歷史。
布封不敢發(fā)表這些估算,顯然是擔(dān)心激怒宗教勢力。說地球只有幾萬年的歷史也許還能被教會容忍,說地球有幾十億年的歷史,就會被認(rèn)為是在和教會作對了。在布封小心翼翼的文字背后,隱藏著更具革命性的力量。他是第一個用實驗方法研究地球年齡的,也是第一個認(rèn)識到地球的面貌是在自然力量持續(xù)而均一的作用下形成的,今天我們所觀察到的地質(zhì)過程,與過去的相同——這種思想后來被稱為均變論。因此通過觀察地球漫長的歷史過程中在自然力的作用下發(fā)生的緩慢變化,可以推算出地球的年齡。布封采用的具體推算方法是錯誤的,思想觀念卻是正確的。
到了19世紀(jì),科學(xué)家已無需擔(dān)心由于發(fā)表離經(jīng)叛道的觀點而受到宗教界的迫害。科學(xué)界實際上已無人相信地球如《圣經(jīng)》所記載的只有幾千年的歷史。各種證據(jù)都表明地球的年齡必定非常古老。但是究竟老到什么程度,物理學(xué)家和地質(zhì)學(xué)家(以及生物學(xué)家)卻有不同的看法,發(fā)生了一場持續(xù)幾十年的大爭論。
物理學(xué)家延續(xù)牛頓、布封的傳統(tǒng),試圖根據(jù)地球的冷卻來估算地球的年齡。牛頓、布封的估算未免過于粗陋,要做較為精確的計算,需要用到熱力學(xué)的方法。創(chuàng)建熱力學(xué)的關(guān)鍵人物英國物理學(xué)家威廉·湯姆遜(后來成為開爾文勛爵)(1824~1907)成了最佳人選。
湯姆遜在1852年寫了一篇簡短的論文,指出在能量轉(zhuǎn)化過程中,總會有一部分能量變成熱量耗散掉。這意味著地球、太陽系乃至整個宇宙也都在逐漸散熱,持續(xù)冷卻下去。當(dāng)時已知的化學(xué)反應(yīng)能夠補充一些熱量,但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以補償散發(fā)的熱量。換言之,地球在過去必定比現(xiàn)在熱,曾經(jīng)熱得生命無法生存,在將來則會比現(xiàn)在冷,會冷得不適合人類居住。假定地球一開始是完全熔化的,之后熱量從地球內(nèi)部傳導(dǎo)到地球表面耗散掉,地表逐漸冷卻到現(xiàn)在的溫度,那么如果知道了地球的初始溫度、巖石的熱導(dǎo)率和現(xiàn)在地表的溫度梯度,就可以算出地球的年齡了。
湯姆遜在1862年的一篇論文中就是這么算的。但是他所需要的三個數(shù)據(jù)在當(dāng)時都不確定,只能先做一番估計。湯姆遜把地球的初始溫度設(shè)為3870攝氏度。他認(rèn)為這是巖石熔化的溫度,但是當(dāng)時并沒有這方面的實驗,其實也就是瞎猜的。對巖石熱導(dǎo)率,湯姆遜倒是自己做了測量,分別測了沙、沙巖和輝綠巖的熱導(dǎo)率,把它們的平均值做為地球巖石的熱導(dǎo)率。至于現(xiàn)在地表的溫度梯度,有一些數(shù)據(jù),但是彼此差別很大,湯姆遜挑了其中的一個。據(jù)此,湯姆遜計算出在9千8百萬年前地球從熔化狀態(tài)開始凝固下來。考慮到數(shù)據(jù)可能有錯,湯姆遜給出一個比較大的估算范圍,下限是2千萬年前,上限是4億年前。
盡管湯姆遜的估算所用的假設(shè)很成問題,數(shù)據(jù)也很不確定,但是在此后的幾十年內(nèi)卻被認(rèn)為非常權(quán)威。畢竟,湯姆遜是當(dāng)時首屈一指的大物理學(xué)家,身上籠罩著無數(shù)的光環(huán):連續(xù)6年當(dāng)選王家學(xué)會會長,被授予爵士和男爵爵位,成為第一個入選英國上議院的科學(xué)家……不相信這樣的權(quán)威還相信誰呢?
地質(zhì)學(xué)家們卻不以為然。一億年的歷史聽上去已極為漫長,但是在地質(zhì)學(xué)家看來卻過于短暫,與他們觀察到的地質(zhì)現(xiàn)象不符。湯姆遜的估算也讓達(dá)爾文深感苦惱。達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說認(rèn)為生物進(jìn)化是一個逐漸改變的過程,需要無比漫長的時間才能進(jìn)化出現(xiàn)在我們見到的如此眾多、如此豐富多彩的生物物種。但是按照湯姆遜的估算,只有最近的2~4千萬年地球才冷卻到能夠讓生命生存,這個時間框架顯然遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于達(dá)爾文所需要的時間。實際上,湯姆遜之所以選擇在《物種起源》出版3年后挑起有關(guān)地球年齡的論戰(zhàn),就是針對達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說而來的。湯姆遜做為一位虔誠的基督徒,是廣義的神創(chuàng)論者,雖然接受進(jìn)化論,但是相信生物進(jìn)化是在上帝的指導(dǎo)下進(jìn)行的。
地質(zhì)學(xué)家有自己的辦法估算地球的年齡,例如根據(jù)巖層的厚度。當(dāng)時的地質(zhì)學(xué)家已經(jīng)知道沉積巖是水中的物質(zhì)沉積而成的。那么,如果知道沉積的速度和一組沉積巖的厚度,就可以計算花了多長時間形成這組沉積巖。如果知道了所有沉積巖的總厚度,就可以知道花了多長時間形成所有的沉積巖,那么就可以知道地球的年齡的下限。但是這樣的估算很難做到精確,最主要的缺陷在于物質(zhì)沉積的速度并不是均一的,根據(jù)情況變化很大。而且沉積巖的總厚度也難以知道,特別是寒武紀(jì)之前的巖層很不完全,而那段時期占了地球歷史的大部分。
因此達(dá)爾文無法具體地估算地球的歷史究竟有多長,但是他有理由相信它必定是非常古老的。例如,當(dāng)時英國地區(qū)沉積巖的已知總厚度是77584英尺,美國密西西比河的泥沙沉積速度據(jù)估計是10萬年600英尺,即每166.67年沉積一尺。按這個沉積速度,英國沉積巖花了1千2百萬年才形成,而實際的沉積速度可能比那慢得多,因此所用的時間也就長得多。在另一個例子中,達(dá)爾文估計要用大約3億年的時間才能把一個高度為500英尺的懸崖侵蝕成現(xiàn)在的韋爾德平原(假定侵蝕速度是每百年1英寸)。
但是物理學(xué)家用別的方法估算出的地球年齡卻都比較接近湯姆遜的估算。當(dāng)時的物理學(xué)家認(rèn)為,太陽最初從星云凝聚,達(dá)到現(xiàn)在的大小和亮度,只用了大約2千萬年的時間,地球的年齡當(dāng)然不可能比這老。當(dāng)時太陽核聚變還未被發(fā)現(xiàn),他們計算的時候,錯誤地假定了太陽能夠發(fā)光是引力收縮釋放出的能量導(dǎo)致的。物理學(xué)家采用的另一種估算方法是海洋中鹽分的累積。海洋中的鹽來自水土的流失,據(jù)此估算出海洋的年齡大約是8千萬到1億年。就連達(dá)爾文的二兒子、劍橋大學(xué)的天文學(xué)家喬治·達(dá)爾文也獨立地驗證了湯姆遜的估算。喬治·達(dá)爾文假定地球和月球是在熔化狀態(tài)下分離形成的。在月球引力作用下,地球的海洋出現(xiàn)潮汐。潮汐摩擦?xí)尩厍蜃赞D(zhuǎn)速度變慢。喬治·達(dá)爾文估算出自月球從地球分離出去,到潮汐摩擦讓地球自轉(zhuǎn)減慢到現(xiàn)在的速度,大約用了5千6百萬年的時間,與湯姆遜的估算相當(dāng)。
這些根據(jù)物理定律所做的計算,看上去要比達(dá)爾文本人的估算準(zhǔn)確得多。在地球年齡的問題上,物理學(xué)家似乎更有發(fā)言權(quán)。達(dá)爾文無法反擊,只能說“我確信有一天世界將被發(fā)現(xiàn)比湯姆遜所計算而得的還要古老”。“達(dá)爾文的斗犬”托馬斯·赫胥黎則抨擊說,湯姆遜的計算貌似精確,其實是基于錯誤的假設(shè)。達(dá)爾文相信地球的年齡至少有幾十億年老,生物才有足夠的進(jìn)化時間。我們今天知道達(dá)爾文、赫胥黎是對的,而物理學(xué)家們算錯了。在地球年齡問題上生物學(xué)家比物理學(xué)家更靠譜,這很有諷刺意味,不過,后來證明物理學(xué)家算錯的,也是物理學(xué)家。
1895年,湯姆遜以前的助手約翰·佩利(1850~1920)發(fā)現(xiàn)了湯姆遜估算的一個漏洞。湯姆遜把地球當(dāng)成了固體。但是如果地球內(nèi)部是液體,地球的導(dǎo)熱率就要比湯姆遜估計的高得多,地球的年齡相應(yīng)地要比湯姆遜計算的大得多。佩利算出地球的年齡大約有20~30億年。但是佩利的觀點在當(dāng)時沒有造成什么影響。
放射性現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)以后,湯姆遜計算的另一個大缺陷也暴露了出來。湯姆遜假定地球內(nèi)部沒有熱源,地球形成以后就一直在冷卻。1903年,法國物理學(xué)家居里(1859~1906)發(fā)現(xiàn)放射性同位素鐳能夠釋放出熱量,喬治·達(dá)爾文和幾個物理學(xué)家?guī)缀跬瑫r指出,這表明湯姆遜的假定是錯的,地球內(nèi)部放射性同位素產(chǎn)生的熱量足以平衡湯姆遜假設(shè)的冷卻效應(yīng)。1904年,核物理之父盧瑟福(1871~1937)在湯姆遜出席的一次報告會上,指出了這一點。盧瑟福以后也將由于他的物理學(xué)上的重大貢獻(xiàn)被授予爵士、男爵,獲得諾貝爾獎,學(xué)術(shù)地位不亞于湯姆遜。不過在當(dāng)時,他還只是個嶄露頭角的年輕物理學(xué)家,要當(dāng)面挑戰(zhàn)德高望重的權(quán)威,不免戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢。盧瑟福在回憶錄中生動地描述了這一幕:
“我進(jìn)了昏暗的房間,很快發(fā)現(xiàn)開爾文勛爵就在觀眾中,并意識到我有麻煩了,我的報告的最后部分是關(guān)于地球年齡的,而我的觀點和他的觀點相抵觸。開爾文很快睡著了,這讓我松了一口氣,但是在我講到關(guān)鍵部分時,我看到老家伙坐直了,張開眼睛,惡狠狠地盯著我!我突然靈機一動,說:‘開爾文勛爵已限定了地球的年齡,條件是沒有發(fā)現(xiàn)新的熱源。這個高瞻遠(yuǎn)矚的觀點指的就是我們今晚討論的東西,鐳!’瞧!老家伙對我發(fā)出了微笑。”
放射性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)不僅推翻了此前物理學(xué)家對地球年齡的低估,而且讓準(zhǔn)確測定地球年齡成為可能。
放射性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)純屬意外。1896年,法國物理學(xué)家貝克勒爾(1852~1908)在準(zhǔn)備實驗時,驚訝地發(fā)現(xiàn)鈾鹽已讓包在厚黑紙里的底片感光,表明鈾鹽發(fā)射出能穿透黑紙的射線。兩年后,皮埃爾·居里(1859~1906)和瑪麗·居里(1867~1934)夫婦發(fā)現(xiàn)釷元素也能發(fā)出類似的射線,把這種現(xiàn)象命名為“放射性”。之后,居里夫婦發(fā)現(xiàn)了兩種具有放射性的新元素——釙和鐳。
盧瑟福和索迪(1877~1956)一起為放射性年齡測定奠定了理論基礎(chǔ)。他們發(fā)現(xiàn)放射性現(xiàn)象是由于元素的自發(fā)衰變造成的。在衰變過程中,一種元素變成了另一種較輕的元素,同時發(fā)射出射線。一種放射性元素的衰變速率是固定的。這樣,如果知道了某種放射性元素的衰變速率和衰變產(chǎn)物,就可以根據(jù)衰變產(chǎn)物的量計算出用了多長的時間產(chǎn)生這些產(chǎn)物。
盧瑟福在1905年首先想到了可以用這種辦法來測定巖石的年齡。當(dāng)時,他已經(jīng)知道鈾、鐳發(fā)射出的阿爾法射線其實就是氦,那么,通過測量巖石中鈾和氦的比例,以及鈾產(chǎn)生氦的速率,就可以知道巖石的年齡。用這個辦法,他測定兩塊巖石的年齡大約是5億年。盧瑟福謹(jǐn)慎地指出,這只是下限,因為有一部分氦可能從巖石中逃逸了,導(dǎo)致測定的氦含量比實際的要少,測定的巖石年齡也就偏小。
在同一年,美國化學(xué)家波爾特伍德(1870~1927)注意到鉛總是出現(xiàn)在含鈾和釷的礦石中,推測鉛是鈾和釷衰變的最終產(chǎn)物。在盧瑟福的建議下,波爾特伍德開始通過測量鈾礦石中的鉛含量來計算巖石的年齡。他測了26份巖石樣本,發(fā)現(xiàn)它們的年齡在4億到22億年之間。這表明地球的年齡至少是22億年。
波爾特伍德的結(jié)果于1907年發(fā)表在地質(zhì)學(xué)雜志上。盡管這個測定結(jié)果符合地質(zhì)學(xué)家的預(yù)想,他們卻對此沒有什么興趣。地質(zhì)學(xué)家對物理學(xué)家、化學(xué)家闖入他們的領(lǐng)域的舉動仍保持戒心。波爾特伍德沒有做進(jìn)一步的研究,后來患了抑郁癥,自殺身亡。盧瑟福的興趣也轉(zhuǎn)移到其他方面。
在其他人都放棄的時候,只有英國地質(zhì)學(xué)家霍姆斯(1890~1965)堅持了下來。早在1911年霍姆斯還是一名本科生時,就開始用鈾-鉛法測定巖石的年齡,并測出最古老巖石的年齡是16億年。此后,隨著對放射性現(xiàn)象、放射性同位素的研究的深入,霍姆斯一直在改進(jìn)其測量結(jié)果。但是直到進(jìn)入20年代,霍姆斯的工作才逐漸受到重視。此時,地質(zhì)學(xué)家已發(fā)現(xiàn)地層的沉積速度并不是恒定的,因此想根據(jù)現(xiàn)在地質(zhì)變化的速率來精確地算出地球的年齡是不可能的,只能借助放射性方法。1931年,美國科學(xué)院指定一個委員會專門研究地球年齡的測定問題,由霍姆斯執(zhí)筆的委員會報告認(rèn)定放射性年齡測定法是測定地球年齡的唯一可靠的方法。
有關(guān)放射性測定法的爭議消失了,接下來就是如何盡可能準(zhǔn)確地測定地球的年齡。巖石越古老,當(dāng)然就越接近地球的年齡。目前測定的最古老的巖石年齡大約是38~39億年,其中有的是沉積巖,含有更古老的礦石晶體。已知最古老的礦石晶體是在澳大利亞發(fā)現(xiàn)的鋯石小晶體,年齡至少為44億年。但是用地球巖石無法直接測定地球形成的年齡。這是因為地球由地殼、地幔、地心幾部分組成,由于板塊運動,新的地殼持續(xù)地產(chǎn)生,然后又被循環(huán),巖石始終處于變化之中,其結(jié)果是,地球最早形成的巖石已不存在。
整個太陽系是由同一片星云形成的,形成太陽系各個天體的過程所花的時間相對來說比較短,可能不到1億年。太陽系其他天體的年齡也就基本等于地球的年齡。因此,有關(guān)地球年齡的最好證據(jù)反而不是來自地球,而是來自月球和降落到地球上的天外來客——隕石。月球上不存在板塊運動,可以在上面找到月球剛形成時就有的巖石。對阿波羅號帶回來的月球巖石的測定結(jié)果表明,最古老的月球巖石大約是44~45億年。對許多隕石的測定結(jié)果,年齡也都在45億年左右?,F(xiàn)在被普遍接受的地球年齡45.4億年(1%誤差),根據(jù)的是美國地質(zhì)化學(xué)家帕特森(1922~1995)在1956年發(fā)表的測定結(jié)果,測的是一塊在美國亞利桑那州惡魔谷發(fā)現(xiàn)的隕石。
地球年齡大約45億年,科學(xué)界對此已無疑義,它做為一個科學(xué)事實已有50多年的歷史。但是在科學(xué)界之外,仍然有許多人不能接受這一事實。這主要是基督教原教旨主義者,他們堅信地球的年齡只有大約1萬年。這些“年輕地球論者”的依據(jù)是基督教《圣經(jīng)》,但是卻給自己披上科學(xué)的外衣,試圖動搖放射性測定法的科學(xué)基礎(chǔ)。
簡單的放射性測定法有兩個假設(shè):一、在巖石剛剛形成時,只有母元素(例如鈾),子元素(例如鉛)都是后來由母元素衰變形成的。二、自巖石形成以后,沒有母元素、子元素逃逸出去,也沒有母元素、子元素從外界滲透進(jìn)來。顯然,這兩條假設(shè)如果有一條不成立,就會影響到測定結(jié)果,因此就受到了“年輕地球論”的質(zhì)疑。
但是存在這兩個假設(shè)并不會讓放射性測定法變得毫無價值。在許多情形下,有足夠的依據(jù)可以認(rèn)定這樣的假設(shè)是完全合理的,而且也可以通過對同一個樣本用不同的同位素、不同的測定方法進(jìn)行核對。實際上,現(xiàn)代放射性測定法普遍采用的是等時線法,通過測量同一種元素的不同同位素的量,以及通過測量在同一時間形成的不同物體(例如巖石中的不同礦石晶體),取消了這兩個假設(shè)。因此“年輕地球論者”對此的質(zhì)疑是沒有道理的。
放射性測定法還有一個基本假設(shè),某種放射性元素的衰變速率是恒定不變的。如果這個假設(shè)不成立,測定的結(jié)果當(dāng)然就靠不住。因此“年輕地球論者”最喜歡攻擊這一假設(shè)。但是這一假設(shè)有充分的量子力學(xué)理論依據(jù),攻擊它也就是在攻擊量子力學(xué)。這個假設(shè)也被實驗所證實:物理學(xué)家做了很多試圖改變衰變率的實驗,對放射性同位素施加不同的溫度(高達(dá)2000攝氏度,低達(dá)零下186攝氏度),不同的氣壓(從真空到幾千個大氣壓),不同的引力場和磁場,都未能顯著改變衰變率。
而且放射性測定法的結(jié)果已被別的方法所獨立驗證,例如日震年齡測定法。上個世紀(jì)60年代,天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)太陽表面在有規(guī)律地振蕩,稱為日震。日震波的傳播與太陽的組成,特別是太陽中心的氦和氫的相對含量有關(guān)。自太陽誕生以來,其內(nèi)部就一直在進(jìn)行著把氫聚合成氦的核聚變。因此,通過日震測定太陽中心氦的含量,就可以計算出太陽的年齡。用這個方法測出的太陽年齡大約為45.7億年,與用放射性測定法測出的吻合得很好。
當(dāng)代“年輕地球論者”對地球年齡的質(zhì)疑沒有任何科學(xué)含量,不能算是科學(xué)爭論,也無法通過學(xué)術(shù)爭論獲得解決。這是宗教與科學(xué)的沖突,這些偏執(zhí)的信徒還生活在17世紀(jì)烏瑟主教的時代。
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