幾多時光，雕刻地球（4）固體地殼底下的岩漿及對流學說

Tags 標籤：John Perry, 開爾文

Ent 發表於 2010-02-27

固體地殼底下的岩漿

Perry苦口婆心企圖說服開爾文

但是湯姆生的悲劇和Ussher一樣僅僅是時代使然——沒等到放射性發現嗎？似乎並非如此，他還有別的錯誤。

有一個叫做John Perry的工程師，曾經當過湯姆生的助手，對他崇拜有加；但是他注意到湯姆生給出的物理模型的一個問題。湯姆生的模型完全是基於熱傳導得出，可地球底下有岩漿，而岩漿是會對流的。湯姆生只算傳導不算對流，遠遠低估了地球內部的導熱性，自然也低估了地球的年齡。具體對流占了多大比例，很難計算；但是Perry 利用近似模型估算出，地球年齡起碼有20億年以上——終於逼近了我們所熟悉的這個數字。

John Perry（1850-1920），愛爾蘭工程師，我覺得他有一點像年輕的愛因斯坦……好吧可能只是因為髮型和鬍子……
這個結論肯定會讓地質學家們歡欣不已，但是卻讓Perry本人頗為不安：當時開爾文勳爵地位實在太高，而且他也非常尊敬自己的前任老師。猶豫再三之後，他終於在1895年把自己的計算交給開爾文請求指點，結果被對方直接駁了回來：開爾文打死不相信地球內部有大量的岩漿，他根據潮汐作用推算，認為地殼底下岩漿只有薄薄一層，而地幔外圈最起碼1500公里全都是固體。Perry苦口婆心企圖說服開爾文，雖然這些東西在潮汐力的尺度上好像是固體，但在巨大的壓力下和漫長的時間裡完全可以產生規模可觀的對流，未果；最後一怒之下把文章提交給了《自然》雜誌並發表出來。（我們現在認識到，地幔的外圈叫做“軟流層”，確實存在着尺度巨大的對流。）這是在放射性發現前一年，而人們意識到放射性能夠產熱還要再等上八年。

可惜隨之而來的爭論結果卻不太樂觀。科學爭論不一定總是比平常的爭論更“科學”，有時候也會落入文字遊戲當中，而這一場很不幸似乎就是如此——且與開爾文本人的崇高地位不無干係。類似的事情在牛頓萊布尼茨關於微積分的論爭當中也發生過……沒辦法，科學家也是人啊。當然開爾文本人是不會做這些掉價的事情的，但是他的某些支持者卻不那麼慎重，逐漸變得一片混亂。最後的結果是，可憐的文科生馬克·吐溫同學在1903年無奈地評論道：“鑑於開爾文勳爵是當今健在的科學界最高權威，我想我們不得不贊同他的觀點。”這都是科學摻了雜質而科普又做得不好的下場啊……

而本該歡欣鼓舞的地質學界卻出人意料地沉默——其實也算不上太意料之外，因為當時物理學和地質學的隔閡相當嚴重。地質學家一般對數學物理不怎麼感興趣，認為那麼簡單的模型根本解釋不了複雜的地質現象，而物理學家則覺得沒有數學物理的加盟，地質學不過是“集郵科學”。（現在我們認為，地質學家們錯了，模型還 是很有意義的——當然前提是正確的模型。）因此對於湯姆生當初的計算，地質學界雖然很不爽，但是都暗地覺得物理學家是外行人插手內行事，“跟他們講不明白 ”；至於Perry的論文更是如聽天書。因此在地質學界，這場爭論並沒有引起什麼反響。

假如Perry的理論當時被學界接受的話，不但地質學家和演化生物學家可以睡個好覺，後來的放射性測年數據會更快被人們接納，人們對地球的認識也很可能提前幾十年。三十年後魏格納的大陸漂移學說之所以不被主流承認，重要的原因是學界認為地球是固態的，沒有漂移機制；岩漿對流學說則完全可以解決機制問題。那樣的話，魏格納在格陵蘭科考不幸殉職之前就能完善他的理論，板塊構造學說就會提前四十年建立起來，地質學和古生物學就會在那時迎來偉大革新……然而事實是，John Perry連同他的理論最後悲劇地被人們遺忘了，而占據主導地位的仍然是各路人馬給出的幾千萬年這個“共識”，還有固態地球的假說。

其實像這樣科學整體水平不夠，八仙過海各自落湯的情況，也絕非第一例。但是讓今天的我們看來困惑不已的是，怎麼五花八門的算法和稀奇古怪的錯誤，最後匯集到一起居然都差不多在幾千萬年的數量級上？幾個人在相近的時間內獨立提出一套理論，這樣的佳話已經不算稀奇，可是犯錯誤難道也傳染麼？我們不由得懷疑，預先知道別人的結果，對於估算的變量選取產生了有意無意的影響。大家在估算時很可能腦子裡想着“正確”的答案，結果不由自主地就向它靠攏了。還是那句話，科學家畢竟也是人，也會犯理性和非理性的錯誤；唯一保證科學前進的，是整個科學界永遠不會固守一個觀點不放，而是不斷發展、不斷修正。這是科學和我們熟悉的很多其他知識體系的根本差異。