什么是大陆漂移?
如果只是想了解,请耐心往下看。
大陆漂移学说是阿尔弗雷德·魏格纳(1880-1930)在1912的一篇重要学术论文中提出的,并在几年后出版的一部专著(1915)中得到发展和完善。几乎立刻,人们就意识到了这一假设潜在的革命性,因为它需要对地理学的所有基础进行修正。在20世纪20-30年代,地理学家广泛讨论了大陆运动的概念,结果,反对意见几乎是一致的。因此,魏格纳的地球漂移学说在很长一段时间内都处于我所说的理论革命中,直到50年代中期,不断发现的新证据才越来越有利于大陆可能移动的假设。但直到20世纪60年代,地球科学才真正发生了一场革命。
最初由魏格纳提出,今天的大陆是世界上唯一从古生代开始的“泛大陆”,中生代开始分裂,轻的硅铝大陆在重的硅镁层上漂移,逐渐达到现在的位置。
解释地壳运动以及陆地和海洋的分布和演变的理论。大陆之间和大陆之间相对于海洋盆地的大规模水平运动称为大陆漂移。大陆漂移学说认为,地球上各大洲在中生代以前都曾是一个统一的巨大陆块,称为泛大陆或联合古陆。中生代以来,泛大陆分裂漂移,逐渐达到现在的位置。大陆漂移的动力机制与地球自转的两个分量有关:向西漂移的潮汐力和指向赤道的离心力。较轻的硅铝大陆块漂浮在较重的粘性硅镁层上,泛大陆由于引潮力和离心力的作用,与硅镁层破碎分离,向西和赤道方向大规模水平漂移。
为大陆漂移提供更直接的证据:精确的大地测量数据证实大陆仍在缓慢持续地水平移动;古地磁数据表明,许多大陆的当前位置并不代表它们的初始位置,而是经历了或长或短的迁移。大陆漂移说是一种活动理论,它挑战了固定的理论,为板块构造学的建立和发展奠定了基础,对地球科学的发展起到了巨大的推动作用。但大陆漂移的机制至今未解。
认真讨论大陆漂移假说。
魏格纳的著作发表后,地质学家和地球物理学家开始认真讨论大陆漂移假说。从他的教育和个人职业来看,魏格纳不是地质学家,而是天文学家和气象学家(他的博士论文是关于天文学史的)。魏格纳首先在马尔堡获得了一个天文学和气象学的职位,后来在格兰仕获得了一个气象学和地球物理学教授的职位(1924-1930)。二三十岁,1930,在第三次远征中献出了生命。根据与魏格纳一起进行第一次探险的劳格·科赫的说法,大陆漂移的想法是在魏格纳观察海水中冰的分解时形成的。但魏格纳本人只是说,在1910的圣诞节期间,他突然被大西洋两岸海岸的极度相似和重合所震惊,这激发了他对大陆横向运动可能性的思考。
建立他的大陆运动假说
显然,魏格纳当时并没有把这个想法当回事,而是认为不可能,放弃了(魏格纳1924,5;1962,1)。但是他确实在第二年秋天开始建立他的大陆运动假说。他说他“非常偶然地”读到了“一份描述非洲和巴西古生代地层动物相似性的文件摘要”(Marvin 1973,66)。在这篇摘要中,大西洋两岸的古动物化石的相似性或相似性被用来证明非常流行的说法,即非洲和巴西之间有一座大陆桥。比如,蛇显然无法穿越浩瀚的大西洋。因此,在南大西洋两岸发现相同或非常相似的蛇类化石,证明很久以前南美洲和非洲之间是很有可能存在陆上通道的。如果反过来说,即假设这两个地区的大部分陆地上都存在极其相似但相对独立的生物进化过程,这是完全不可能的。
进一步解释
魏格纳对化石的相似性印象深刻,但他不同意这两个大陆曾经通过某种形式的大陆桥或现在沉没的大陆连接起来的假设。因为这些假设需要进一步解释这些陆地或陆桥的下沉或解体,所以这些没有科学证据。当然,大陆之间确实存在陆桥,比如巴拿马地峡和白令地峡,但是并没有真正可靠的证据证明古代有陆桥跨越南大西洋。作为一种另类的理论,魏格纳重新发现了他早期关于大陆漂移可能性的思想,并按照他的说法,将原本纯属“幻想且不切实际”、“只是一个没有地球科学意义的拼图游戏”的幻想上升为有效的科学概念。在1912年的一次地质会议上,魏格纳引用了各种支持证据,进一步发展了他的假说,总结了他的成果。他的前两篇论文于当年晚些时候发表。1915年,他出版了专著《科学与环境》。在这本书中,魏格纳详细列举了他发现的所有支持大陆漂移学说的证据。该书的修订版出版于1920、1922和1929,并被翻译成英文、法文、西班牙文和俄文。在1922年德文第三版翻译过来的英文版(1924)中,魏格纳的表述“Die Verschiebung der kontinente”被准确地翻译为“大陆位移”,但很快就被常用的术语“大陆漂移”所取代。
地质学的相似性
魏格纳的论点基于地质学和古生物学的论据,而不仅仅是海岸的高度重合。他强调了大西洋两岸地质的相似性。在他的书的最后一版中,他引用了来自古气象学的证据。1924年,他还与科本合作撰写了一本古气象学专著,并由此得出结论:地球的极地一直在运动(要详细了解魏格纳关于地理、地质、生物、古气象学和古生物学的论点和论据,请参阅1973年出版的哈兰著作的第二章)。魏格纳认为它没有持续到不太遥远的中生代。曾经存在一个巨大的总陆地或原始陆地,他称之为泛古陆。这块原始大陆后来被打破,彭哥碎片的分裂和位移逐渐形成了我们今天所处的大陆格局。他认为大陆漂移(或运动和运动)的两个可能原因是月球产生的潮汐力和“pohlflucht”力,即地球自转产生的一种离心效应。然而,魏格纳明白,仍然需要寻找大陆运动起源这一难题的真正答案。他在他的书(1962,66)中写道,大陆漂移理论中的牛顿还没有出现。这与朱·叶巍、范托夫等人的心态非常相似。他承认“漂移力问题的完整答案可能需要很长时间才能找到。”现在看来,魏格纳最根本、最具创造性的贡献在于,他首次提出了大陆和海底是地表上两个特殊的结壳的概念,它们在岩石成分和海拔高度上互不相同。在魏格纳的时代,大多数科学家认为除了太平洋以外的所有海洋都有硅铝海床。魏格纳的基本观点后来被板块构造理论所证实。
在理论革命阶段
尽管魏格纳的大陆漂移学说长期以来一直处于理论革命阶段,但这并不意味着他的思想没有引起人们的注意或追随者。其实当时的情况远非如此!20世纪20年代,国际科学界展开了一系列激烈的全球性争论。1922年4月6日,在颇具影响力的《自然》(Nature)杂志(vol.109,p.200)上发表了一篇未署名的文章,评论魏格纳作品的第二版(1920)。本文详细总结了魏格纳理论的基本思想,并希望这本书的英文版《本能》尽快出版。鉴于许多地质学家的强烈反对,文章作者指出,如果魏格纳的理论最终被证实,将会出现一场类似于“哥白尼时代天文观念的改变”(第203页)的“思想革命”。一个叫O. Bassin的人,在听了魏格纳的演讲后,在德国最重要的科学杂志《自然科学》(Natural Science)(1921,219-220)上的一篇文章中写道,在柏林地理学会听过魏格纳演讲的人被“绝对征服”了,得到了魏格纳的理论。盆地的结论是:“没有充分的理由反对魏格纳,但在理论被毫无保留地接受之前,必须找到更坚实可靠的证据。”
地质学杂志
在《英国地质学杂志》(1922)8月刊的一篇评论中,出现了完全不同的声音。在这篇文章中,菲利普·赖克直言不讳地指出,魏格纳“不是在寻求真理,而是在捍卫一种理由,无视反对这种理论的事实和论据”。在美国,H.F. Reid的一篇文章发表在地理评论1922 10期。他尖锐地指出,他所知道的所有事实都是对大陆漂移和极地迁移理论的致命打击。同年秋,大陆漂移学说也成为英国科学促进会年会讨论和辩论的主题。由W.B. White撰写的已公布的年会报告将该活动描述为“积极而无成果”。然而,1922年3月6日,《曼彻斯特卫报》发表了F . E . Weiss教授的署名文章《大陆运动:一种新理论》。韦斯指出,魏格纳的理论“对地理学和地质学极其重要”,“对生物科学有益”。他总结说,这一理论“是一个极好的科学假说,将极大地刺激进一步的探索”。
重大科学事件
20世纪20年代关于大陆漂移的主要科学事件是美国石油地质学家协会于1926年在俄克拉荷马州图尔沙举行的一场辩论,会议论文集《大陆漂移理论:魏格纳关于陆地起源和运动的论文》于1928年出版。魏格纳本人和F.B .泰勒参加了辩论。其他11名参与者中,有8名美国人和3名欧洲人。会议主席、荷兰地质学家、马兰德石油公司副总裁w·格拉赫特(W Gracht)写了一篇支持大陆漂移学说的长篇序言和一篇反驳反对意见的后记。这两篇文章占据了收藏的一半以上。一些参与者(耶鲁大学的C.R. Langueville,都柏林大学的J.Jory,代尔夫特大学的G.A.F. Morangrave,格拉斯哥大学的J.W. gregory,霍普金斯大学的Joseph T. Singewald Jr .)对这一理论表示了深深的怀疑,但他们的态度是宽容的,而另一些人(斯坦福大学的Belle Willis,美国海岸与大地测量局的William Bowie和霍普金斯大学的Edward Bailey)则竭力坚持他们相反的地质论点,故意用伪科学和错误的方式为自己辩护。他们还以讽刺的口吻宣称,他们的做法与魏格纳的思维方式和写作风格完全一致。另一方面,从今天的主导观点来看,这些批评中的仇恨和恶意耐人寻味。显然,魏格纳确实对地球科学的基础和牢固的传统信仰发起了正面攻击。魏格纳假说在许多方面遭到了反对。首先,它直接反对几乎所有地质学家和地理学家的传统观念。这些人从懂事起就被旧理论教育。这个理论认为大陆是静止的,表面是固定的。大陆漂移理论认为陆地之间存在相对的横向运动。这个大胆的想法,就像伽利略时代的哥白尼一样,在世人眼中是荒谬的。其次,新的假说认为,对于最肤浅的观察者来说,地球显然是刚性的,其实不然。然而,魏格纳的假说也带来了新的问题。正如地球物理学家哈·杰弗里斯(Ha jeffries)等人早就指出的那样,大陆漂移似乎需要巨大的、几乎不可想象的力量,这种力量远远超过了魏格纳本人提出的潮汐力和极地漂移力。争论的焦点似乎可以用生动的语言来描述:“行驶在坚硬海底的脆弱陆地船”(见Glen 1982,5),这显然是不可能的。
受到攻击
在科学史上,带着偏见批判新理论的提出者,试图将已经开始的科学革命扼杀在萌芽状态,是一种常见的现象。不仅魏格纳的方法受到攻击,而且他不是地质学家,而是德国气象学家。因此,他被拒绝参加地质会议。耶鲁大学(1982,140)古生物学名誉教授查尔斯·舒切特(Charles Schuchert)将大陆漂移假说称为“德国理论”。此外,他还明显赞同地引用了法国地质调查局局长P·特迈的话:魏格纳的理论只是“一个美丽的梦,一个伟大诗人的梦”。当人们试图拥抱它时,会发现“他得到的只是一堆泡沫和一缕青烟”。而且,在舒切特看来,“魏格纳的归纳过于轻率,他根本没有考虑地质学的整个历史”(p.139)。他只是一个局外人,一个在古生物学或者地质学领域没有做过任何实际工作的人。舒切特总结道:“很明显,一个门外汉把自己掌握的事实从一门学科移植到另一门学科是不会得到正确结果的。”。魏格纳被拒绝了——至少部分是因为他不是地质学“俱乐部”的成员,这一点已被文献所证实。在攻击魏格纳的理论、证据和科学方法时,杰弗里斯宣称“魏格纳基本上是一个气象学家。”1944,Chester R .在《美国科学杂志》(第242卷,第229页)的一篇文章中,朗格维尔错误地指出,“仁慈的批评家指出”魏格纳的不一致和疏忽“可以被容忍,因为他不是地质学家”。更有甚者,直到1978,乔治·贾罗德·辛普森(1978,272)反复重复他早期的观点“魏格纳的大部分古生物和生物学基础要么是模棱两可的,要么是完全错误的。”他指责魏格纳(“德国气象学家”)胆敢涉足他“没有第一手知识”的领域。在20世纪30-40年代,大多数地质学家同意杰弗里斯在其有影响力的著作《地球》第三版(1952)中表达的观点:“30年代对大陆漂移理论的辩护并没有产生一个经得起考验的理论”。保守的地质学家和古生物学家甚至在课堂上把大陆漂移的观点当成“笑话”。哈佛大学古生物学教授珀西·e。雷蒙德,告诉他的学生,泥盆纪瓣鳃亚目动物的一半在美国发现,另一半在爱尔兰发现。这两部分是“相当一致的”,所以它们一定是“同一个瓣鳃类斧头的两半,这个斧头在更新世被魏格纳的假说一分为二”(Marvin 1973,106)。然而,在20世纪20年代和30年代,有许多人支持魏格纳。哈佛大学的雷金纳德·a·戴利(Reginald A. Daley)同意大陆漂移的基本观点,尽管他不是严格的魏格纳学派,他自己也曾说魏格纳是“一位德国气象学家”。戴利提出了自己的大陆运动理论,现在看来,这个理论“接近当前板块构造模型的大门”(Marvin 1973,99)。戴利在他的书《我们运动的地球》(1926)的扉页上写下了“Eppur Simuove”——伽利略在被迫放弃哥白尼的地球运动理论时说的一个借口。(“Eppur si Muove”的意思是“地球还在动”)。在20世纪20年代,魏格纳观点的主要支持者之一是位于纳沙泰尔的瑞士地质研究所的创始人和主席Emile Argander。1922年,在第一次世界大战后的第一次国际地质大会上,阿甘德勇敢地站出来,支持魏格纳的“亚洲板块构造”的基本观点。阿冈德不仅收集和整理了大量支持魏格纳理论的论点,而且在划分魏格纳的“运动论”和传统的“固定论”之间的界限方面做了有益的工作。他宣称“固定理论不是理论,而是几个粗糙理论的消极拼凑”(Argande-Karoz 1977,125)。虽然阿甘德肯定地赞同“运动论”,并引用了丰富详实的证据来支持这一理论,但他不得不承认:“目前,我们对造成大陆漂移的力量一无所知”(p.162)。魏格纳在20世纪30年代的两个主要支持者是阿瑟·霍姆斯(很多人认为他是“本世纪最伟大的英国地质学家”)(Haram 1973,125)和南非地质学家亚历山大·杜托伊特(Alexander Du Toit)。1928年美国大陆漂移论文集出版时,霍姆斯接受了大陆漂移理论,并在1928年的《自然》9月刊上发表了评论该文集的文章。他在文章中指出:“所有的反对意见...主要是针对魏格纳本人,而不是他的基本观点”。他还指出,“当人们似乎已经发表了他们所有的观点时,那么来自布特勒和魏格纳的更有力的证据就出现了,以支持大陆漂移学说。”霍姆斯不仅接受了大陆运动的普遍观点,成为英国大陆漂移理论的主要捍卫者,而且提出了漂移运动的新的力学原因。根据他的观点,地幔(紧挨着地壳下面的那部分地球)中熔岩的对流运动导致了山脉的形成和大陆的漂移(马文1973,103;哈拉姆1973,26)。杜托伊特生活在约翰内斯堡,正如乌苏拉·马文(1973,107)提醒我们的,“生活在古老的冈瓦纳大陆的中心,其漂移的证据是最丰富的,”他在一本题为《我们奇妙的地球》(1973)的书中写道(副标题是本书的献词是“纪念魏格纳和其他对我们地球地质学的杰出贡献”)。在这本书中,杜托伊特提出了一个与魏格纳的理论略有不同的地球理论(见马文1973,107-110;Haram 1973,3o-36)例如,杜托伊特提出,原始大陆并不只有一个——如魏格纳所说的彭哥,而是有两个,即“北半球的劳罗西亚和南半球的冈瓦纳”。杜托伊特把反对魏格纳假说的原因归结为两个因素:一是缺乏令人满意的漂移力学机制;二是“顽固保守主义”,他认为这是整个地质学史上的一个特点。但是,杜托伊特很清楚,接受大陆漂移学说意味着“重建我们所有的教科书,不仅是地质学,还有古地理学、古气象学和地球物理学”(P.5)。他说,毫无疑问,“漂移理论体现了一个伟大而根本的真理”,而泰勒和魏格纳提出了一个“革命性的”假设(p.Vii)。杜托伊特并不是唯一一个将魏格纳的理论视为“革命性”的人。作者在《自然科学》1921年,未署名的评论家在《自然》1922年,F.E .维斯在《自然》1922年,范·德·格拉赫特以及其他一些朋友和对手。戴利(1926,260)将大陆漂移理论描述为一种“新的、令人惊叹的解释”,许多地质学家认为这种解释过于离奇,甚至令人惊叹,是一种“革命性的概念”。菲利普·赖克也暗示了魏格纳观点的新颖性和革命性。他曾指出“陆地运动对我们的不可思议,就像地球运动对我们的祖先一样”(1922,338)。在《地质学杂志》1928上发表的一篇评论图尔沙论文的文章中,赖克明确使用了魏格纳的术语“革命理论”。魏格纳自己非常清楚,他的新想法可能是革命性的。在1911年,也就是他公开发表自己新观点的前一年,魏格纳写信给他的同事兼老师w·科本。他写道,为什么我们“犹豫不决,不愿放弃旧观念?”“为什么人们试图阻止新思想十年甚至三十年?也许只是因为它是革命性的?”然后他对自己的反问附加了一个大胆而简单的回答:“我认为旧观念的寿命不会超过十年”!