几多时光，雕刻地球（4）固体地壳底下的岩浆及对流学说

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Ent 发表于 2010-02-27

固体地壳底下的岩浆

Perry苦口婆心企图说服开尔文

但是汤姆生的悲剧和Ussher一样仅仅是时代使然——没等到放射性发现吗？似乎并非如此，他还有别的错误。

有一个叫做John Perry的工程师，曾经当过汤姆生的助手，对他崇拜有加；但是他注意到汤姆生给出的物理模型的一个问题。汤姆生的模型完全是基于热传导得出，可地球底下有岩浆，而岩浆是会对流的。汤姆生只算传导不算对流，远远低估了地球内部的导热性，自然也低估了地球的年龄。具体对流占了多大比例，很难计算；但是Perry 利用近似模型估算出，地球年龄起码有20亿年以上——终于逼近了我们所熟悉的这个数字。

John Perry（1850-1920），爱尔兰工程师，我觉得他有一点像年轻的爱因斯坦……好吧可能只是因为发型和胡子……
这个结论肯定会让地质学家们欢欣不已，但是却让Perry本人颇为不安：当时开尔文勋爵地位实在太高，而且他也非常尊敬自己的前任老师。犹豫再三之后，他终于在1895年把自己的计算交给开尔文请求指点，结果被对方直接驳了回来：开尔文打死不相信地球内部有大量的岩浆，他根据潮汐作用推算，认为地壳底下岩浆只有薄薄一层，而地幔外圈最起码1500公里全都是固体。Perry苦口婆心企图说服开尔文，虽然这些东西在潮汐力的尺度上好像是固体，但在巨大的压力下和漫长的时间里完全可以产生规模可观的对流，未果；最后一怒之下把文章提交给了《自然》杂志并发表出来。（我们现在认识到，地幔的外圈叫做“软流层”，确实存在着尺度巨大的对流。）这是在放射性发现前一年，而人们意识到放射性能够产热还要再等上八年。

可惜随之而来的争论结果却不太乐观。科学争论不一定总是比平常的争论更“科学”，有时候也会落入文字游戏当中，而这一场很不幸似乎就是如此——且与开尔文本人的崇高地位不无干系。类似的事情在牛顿莱布尼茨关于微积分的论争当中也发生过……没办法，科学家也是人啊。当然开尔文本人是不会做这些掉价的事情的，但是他的某些支持者却不那么慎重，逐渐变得一片混乱。最后的结果是，可怜的文科生马克·吐温同学在1903年无奈地评论道：“鉴于开尔文勋爵是当今健在的科学界最高权威，我想我们不得不赞同他的观点。”这都是科学掺了杂质而科普又做得不好的下场啊……

而本该欢欣鼓舞的地质学界却出人意料地沉默——其实也算不上太意料之外，因为当时物理学和地质学的隔阂相当严重。地质学家一般对数学物理不怎么感兴趣，认为那么简单的模型根本解释不了复杂的地质现象，而物理学家则觉得没有数学物理的加盟，地质学不过是“集邮科学”。（现在我们认为，地质学家们错了，模型还 是很有意义的——当然前提是正确的模型。）因此对于汤姆生当初的计算，地质学界虽然很不爽，但是都暗地觉得物理学家是外行人插手内行事，“跟他们讲不明白 ”；至于Perry的论文更是如听天书。因此在地质学界，这场争论并没有引起什么反响。

假如Perry的理论当时被学界接受的话，不但地质学家和演化生物学家可以睡个好觉，后来的放射性测年数据会更快被人们接纳，人们对地球的认识也很可能提前几十年。三十年后魏格纳的大陆漂移学说之所以不被主流承认，重要的原因是学界认为地球是固态的，没有漂移机制；岩浆对流学说则完全可以解决机制问题。那样的话，魏格纳在格陵兰科考不幸殉职之前就能完善他的理论，板块构造学说就会提前四十年建立起来，地质学和古生物学就会在那时迎来伟大革新……然而事实是，John Perry连同他的理论最后悲剧地被人们遗忘了，而占据主导地位的仍然是各路人马给出的几千万年这个“共识”，还有固态地球的假说。

其实像这样科学整体水平不够，八仙过海各自落汤的情况，也绝非第一例。但是让今天的我们看来困惑不已的是，怎么五花八门的算法和稀奇古怪的错误，最后汇集到一起居然都差不多在几千万年的数量级上？几个人在相近的时间内独立提出一套理论，这样的佳话已经不算稀奇，可是犯错误难道也传染么？我们不由得怀疑，预先知道别人的结果，对于估算的变量选取产生了有意无意的影响。大家在估算时很可能脑子里想着“正确”的答案，结果不由自主地就向它靠拢了。还是那句话，科学家毕竟也是人，也会犯理性和非理性的错误；唯一保证科学前进的，是整个科学界永远不会固守一个观点不放，而是不断发展、不断修正。这是科学和我们熟悉的很多其他知识体系的根本差异。