地球探赜索隐录：地质学思想史（第二章）

作者：（澳）奥尔德罗伊德 译者：杨静一

2006，上海科技教育出版社

David Roger Oldroyd. Thinking about the Earth：A History of Ideas in Geology. Harvard University Press, 1996,PP410

 

第二章  机械论地球观和自然神学

 

 

巴菲尔德(Owen Barffied)写了两段令人赞叹不已的话，它描述了中世纪、文艺复兴时期以及17世纪科学革命以后的近代时期的人在宇宙中会有怎样的感觉。巴菲尔德试图将自己装扮成普通古代人，重建古人所认可的那些思想。

 

我们仰望天空。我们不把它看成是空无一物的空间，因为我们很清楚地知道，与物体会向上“落”相比，自然力更不允许有真空这样的情况出现。如果是白天，我们可以看到空气中充满了从生机勃勃的太阳所发射出的光芒，很像是我们人体肌肉中充满了从跳动着的心脏发散出的血液一样。如果是夜间，我们看到的不只是一片平原似的夜空，均质的天穹被相互分离的光点所刺穿，而且这还是个具有区域性的天空：首先是巨大黄道带的不同部分，其次是行星和月亮(每个天体都嵌入在自己的旋转晶球内1从那里向地球、地球中的金属、地球上的植物和动物，以及包括我们自己在内的男人和女人发射出光线，施加复杂的影响。我们认为，那些无法见到的晶球有可能真的正在发出听不见的音乐。……至于行星本身，我们不必对占星术特别感兴趣就能清楚地知道，生长着的东西特别得到了月亮的恩泽，金和银分别从太阳和月亮汲取了力，而铜是从金星、铁是从火星、铅是从土星那里汲取了力。通过看不见的线，我们的健康和气质与我们看到的那些天体相连。很可能我们不用花费时间来思考现象与我们之间的这些超感官联系。我们只是认为真的有这种联系。

 

不论我们相信与否，我们的意识是置于身体内部的灵魂，像是一部机器里的幽灵，或是某种纠缠不清的身心混合物。在我们这个时代，当我们偶然冥思时，我们会想到位于宇宙空间中某一点的意识，从整体来说，它与宇宙没有特殊的关系，当然任何地方都不靠近宇宙的中心。……无论我们所称的“自己”是什么，我们的躯体会像搬运工人一样背负着它。科学革命前的背景画面并不是这样。那时人们的背景画面是，人是宏观宇宙中的小宇宙。很清楚，那时的人不觉得由于皮肤而与外界的隔离达到了我们所认为的程度。人与宇宙结合成一个整体，或像榫头与榫眼似地结合在一起，通过看不见的线，人的每个不同部位连接到宇宙的不同部分。在人与环境的联系中，中世纪的人与我们相比，不像是孤岛，而更像是胚胎。

 

根据这个观点，在“科学革命”时期，即普遍认同的近代科学运动开始时期，欧洲人在思考他们与宇宙关系的方式上发生了某些急剧变化。历史学家通常认为是伽利略(Galileo)、培根(Bacon)、哈维(Harvey)、笛卡儿(Descartes)、玻意耳(Boyle)、牛顿(Newton)等等这些人宣告了新科学的到来。当然，17世纪有某些新事物出现。既在用于理解自然现象的模型上，也在表述模型的语言上追求明晰性。这时发生了那种强调实践知识的转变。通常更多的是运用实验和数学方法，正如艺术作品或者书中的插图所揭示的那样，观察似乎变得更为精确。为了出知识成果而产生了新的社会体系—得到充足资助的学术研究机构的建立使得知识合法化，这些机构通过编辑杂志来筛选(后来通过审稿方式来裁定)发表在他们会刊上的论文。尤其是“新科学”追求在机械模型的帮助下来诠释世界的复杂性，而机械模型常常可以用数学语言很方便地表达出来。  由道德、共鸣和感应、超自然力量组成的旧体系衰落了。或者说，以前的科学历史是这样告诉我们的。

 

遗憾的是，这个使人满意的故事只是部分的正确。某些评论家认为，即使牛顿有关引力的概念也具有某种被认为是过时了的“超自然”力的性质。正如我们在第一章所了解到的，宇宙具有有机性质的古老思想在贝歇尔的化学中继续得到体现；他的宇宙演化论是以思辨传统为基础的，涉及三位一体说，以及源自亚里士多德思想、新柏拉图主义或斯多葛哲学的物质理论这样的一些因素。基歇尔有关地球的思想是早期信仰的折衷调和物。事实上，在德国以及后来在法国和欧洲其他地方所提出的赋予物质性质要素的化学理论，无论如何也不符合传统上所理解的“新科学”。可是，正是源自贝歇尔和斯塔尔的德国传统，结合长期以来建立起的采矿和冶金技术，而不是从笛卡儿和笛卡儿信徒们的“机械论哲学”中，化学这一科学本身才首先确立起来。这点并不奇怪。至少在早期阶段，化学不可避免地比(譬如说)观察性的天文学的地位更“卑微”。德国化学家当然没有从经验探索中退缩，他们中的一些人实际上被认为是典型的“脸被熏黑的江湖郎中”。

 

然而，某种理论化学—或者我应该说，是某种思辨性的物质理论—在17世纪很兴盛，而且与机械论哲学的某些主流思想十分一致。正如将要说明的，这种“机械论化学”在某些方面应用到17世纪的地球理论中。

 

所说的“机械论哲学”，我指的是如下的含义：机械论哲学家对现象—对宇宙和宇宙中的万物—是用机械类比的手段来给予解释的，这种思考方式的最突出例子是把宇宙看成是巨大的时钟装置。这种看法对于17世纪神学来说是完全能接受的。’因为时钟有制造者和设计者，若宇宙像座钟，那么，它就一定有设计者。人们也可能认为物质是由微小球形体组成的，它们会像迷你台球一样发生机械的相互作用。

 

有关物质的机械论有两种说法：第一种是微粒说。它有各种大小和形状，可以分开或结合在一起；同样，第二种也是把物质的最终粒子看成是微小的球形物，但是，它们不能被分割或者会“磨损掉”。第二种说法是一种原子论，是古代原子论思想的直接派生物，它由法国的哲学家、神学家伽桑狄(Pierre Gassendi，1592—1655)重新介绍给欧洲知识界。然而，就矿物界的思想来说，伽桑狄是位过渡性人物。他赞同关于矿物和金属的“种子”说，但假设(不知何因)得将这些种子看成是某种具有原子性质的东西(Gassendi，1678)。当要解释晶体形状的时候，他避而不谈有机模型，只是提议说，外部形状是由于所组成的原子形状造成的，例如，金刚石有八面体的粒子，紫水晶单位粒子是六面体。

 

机械论物质观的长处是它似乎容易理解。人们可以很容易地想象出微粒(或原子)以多种方法结合在一起，它们的微观形态可以造成宏观物体的特定形态或性质，这是说得通的。或者，人们可以依据像机械体系一样活动的组分粒子的性质来理解气体压力、气体定律。况且，机械论哲学带来了成功地将自然界数学化的希望，即使人们会对远距离作用是如何发生的感到迷惑。当然，正如上面我们所引用的巴菲尔德的话所表明的那样，超距作用对于中世纪的普通人来说似乎是很简单的。即使当打破沙锅追问到底时，机械论哲学的某些概念是含糊不清的，但是这种哲学一经提出还是得到了人们的热情接受。

 

在法国，机械论哲学的主要发言人是哲学家笛卡儿(Rene Descartes，1596—1650)。在《哲学原理》(1644)这部阐述他的科学观点的重要著作中，他在论述天文学理论的同时，还详尽地讨论了一个有趣而又有影响的地球理论，这里我们将对它详加介绍。如我们所知，笛卡儿假设物质和体积完全是一回事：体积越大，物质的质量就越大。笛卡儿认为这个命题是不证自明的，因此也是正确的；由于从数学上体积是可以无限分割的，所以质量也是可以无限分割的。当然，根据笛卡儿哲学原理，真空是不存在的。在笛卡儿的宇宙演化论中，他假设上帝把初始运动给予了宇宙物质。基本运动类型是圆周运动或呈漩涡状的运动，这就避免了线性运动在线的两端外(可以这样说)留有空间或真空所带来的问题，这对笛卡儿来说，在措辞上是有矛盾的。作为粒子运动和它们相互机械作用的结果，开始生成三种基本粒子，它们是：(1)由最初较大块的物质研磨而成的小的球形粒子；(2)填满球形粒子之间缝隙的“研磨出来的”非常细的粒子；(3)由最小的粒子聚合而成的大粒子，或者初始物质分割时的较大块物质的残余物可能也会形成大粒子。这三种粒子大致对应的是早期理论中的气、火和土，尽管笛卡儿假设了，光借助于第一种物质得以在天空传播(或者是“推进”)。

 

以多少有些朴素的方式，笛卡尔设想宏观世界的不同物体可能是由他假设的微观世界中合适的微粒组成的。例如，水银被假设是由相当大的、圆形、平滑的微粒组成，油可能是由似意大利实心粉似的滑溜的微粒组成，等等。在笛卡儿的宇宙演化论的这种描述中，他想象火的粒子(第二种元素)集中在天体漩涡的中心而形成了太阳。但是，在这些天体较冷的表面可能会形成“浮泡”，很像是在熔炉中金属表面的矿渣。这些“浮泡”就是太阳黑子。如果它们积累到足够多，就会将整个太阳表面覆盖住，这样阳光就会熄灭，成为有坚硬外壳的天体。在这种情况下，它很容易被另外的漩涡所捕获(不论怎样说，我觉得笛卡尔不是太清楚为什么会是这样)，然后，“死亡了的”太阳会成为其他太阳系(漩涡)的行星，坍塌了的漩涡物质被吸引到邻近的漩涡中。

 

笛卡尔也提出了与他的宇宙说相符合的地球逐渐演化的理论。他为我们描绘了便于理解的地球演化过程的四个阶段，如图2．1所示。在这个图中，第一阶段由右上部的四分之一图幅来表示(在A处)，而后面三个阶段按顺时针顺序依次用四分之一图幅表示。I表示的是火粒子区域。M是质密、不透明的区域(由太阳黑子物质聚合在一起而形成)。c是不规则分岔的粒子层。D是液体层(后来形成了海水)，它由柔顺的水粒子组成。E是另一层固体物质层。A和B代表地球的流体大气层。

 

 

图2．1笛卡尔1656)绘制的地球发展的四个阶段

 

 

然后，笛卡尔富有想象力地提出，在高温时，液态层D的粒子可能通过E层的孔向上挤，一旦与B层所在地的空气粒子相结合，就形成更多的E层物质。结果，在较冷的情况下，这些粒子不能回到始发的D层所在地。  由于这个过程多年不断地重复，在E层下面会有“空地”，’直到最终外壳发生断裂，产生塌陷构造，如图2．2所示。笛卡尔就这样努力建立一种用于说明山脉形成的地球理论(如图2．2，位于4处)：随着2和D处的主要外壳(E)的上部和下部水的出现，山脉形成了。这与普遍观察到的海的存在以及认为地壳下面有水的《圣经》传统相符合。”

 

我想，这里值得注意的重要一点是，这种思辨性“地球理论”的研究和提出是建立在机械论原则基础上的，这一原则是要用来充分说明，从我们观察中所了解到的地球可能是怎样形成的。这种说法与笛卡儿总的宇宙生成学和宇宙演化论相符合。因此，人们可以设想，宇宙的其他地方会有类似情况发生，这与“世界具有多样性”的概念相互兼容。但是，由于笛卡儿设想重大地质变化是在只有几年的时间段里(似乎是这样的)诱发出来的，所设想的这个时间尺度—尽管没有确切指出—看来是相当短的。
   


图2．2笛卡尔(1656)绘制的地球进一步发展的图示

 

这使我得出一个重要的结论。如所说过的，17世纪出现了近代科学运动。这在文化生活的许多方面产生了副作用，更不用说在宗教世界的副作用了。而且，随着宗教改革运动的发展，越来越强调严格按照《圣经》的字面来进行解释。其理由是不难发现的。在旧的天主教传统中，宗教权威源于教会本身。但对新教来说，这个源头已丧失了威信。人们得到告诫应该读《圣经》，以理解人应如何举止，生活的要旨和目的是什么，甚至某些宇宙论和地球历史的梗概是什么。然而，如果《创世记》所赐予的有关地球起源的资料不是真实的，或许整部《圣经》就值得怀疑，这样的话，新教徒所信仰的会是什么东西呢?

 

因此，17世纪的时候，尤其是在欧洲新教地区，人们认真地努力说明，《圣经》上所说的与新科学萌发出的思想令人满意地协调一致。因此，一种称为自然神学或物理神学(physico—theology)的运动兴起来了，它谈的是科学与宗教的相互交织：神学支持新科学，科学作为回报也支持神学，或至少是有这样的意向。最有效的相互支持是通过说明宇宙、地球和在地球上生活着的居住者来表明创世者的设计。从17世纪到19世纪，人们积极地沿着这个推理思路进行了探讨，直到今日还有一些信徒，尽管physicer—theology这个词在18世纪以后已不大用了。Naturaltheology成了选中的术语。

 

 

这样，虽然，早年是从比喻的意义来看待诺亚方舟的，它代表了教会，也按照肖像的画法把它画下来(Alien，1963)。但是在17一18世纪，人们采用了一种更实在和“科学”的方法，进行了精细的计算,试图估算方舟的大小、可能运送的动物数量、养活它们所需的食物量以及它们可能排泄出的废物的量。我相信，整个探讨异乎寻常地始终如—,可以说17世纪自然神学家的现代传人(所谓的创世科学家)也是这样。他们认识到，如果《圣经》某些部分动摇了，整个世界起源于神的观点就成问题，原则上这一切都会遭到怀疑。

 

所有这一切的一个重大的必然结果是逐渐减少的时间尺度，这影响了17世纪西方地球思想。事实上，如果照字面看，《圣经》似乎提供了计算地球年龄的可行方法。人们必须从《旧约全书))(Old Testament)描写的以色列的历史向后倒推，利用其中的家族谱系一直追溯到亚当本人。尝试做过这种工作的人不是别人，正是瑞利爵士(Sir Walter Raleigh)，著名的“伊丽莎白”(Elizabethan)号船员(也是海盗?)(Raleigh，1614)。还有许多其他人也做过类似的工作，但是，最出名的工作(至少在英国)是爱尔兰阿马和普赖米特的大主教厄合(James Usher，1581—1656)进行的。他精确地计算出地球创生的日期是公元前4004年10月23日(Usher，1658)。

 

起初，神创造天地(《创世记》第1章第l节)，根据我们的年表，开始的时间是在10月23日前的夜晚来临时，那一年是[罗马]儒略历(Julian Calendar)710年(一公元前4004年)。因此，所说的第一天或10月23日就是我们的礼拜天。上帝在创造天使时，同时也创造了最高的天穹。可能是建好了屋顶之后，接着他亲手奠定了宇宙的神奇结构。他将最下面的做成了地球，它由深渊和陆地组成。所有的天使成群地在一起歌唱，以此来赞美他的名字……。当陆地还处于虚空状而没成形的时候，在黑暗笼罩着深渊的表面的时候，就在第一天的正中午时间，光被创造出来；上帝从黑暗中分出了光，称这一部分为白天，另一部分为黑夜。

 

汲取了巴尔(Barr，1985)的研究成果，古尔德(Gould，1993)指出，厄合的工作事实上涉及对一个极为复杂的问题的解决。《圣经》上有关以色列记载下来的历史年表是不完整的，特别是从《以斯拉记》(Ezra)和《尼希米记》(Nehemiah)的时期到基督(Christ)的降生，因此人们必须将圣经记录与其他文明如迦勒底、波斯和罗马相互联系起来。再者，犹太人的编年是以阴历为基础的。这里有个闰年问题，在旧(罗马)儒略历中它已经引起了混乱，这种历法于1582年被教皇格列高利十三(Pope Gregory XIII)的格列高利历所代替。但是，盎格鲁人厄合认为这与“教皇制定的”历法没有任何关系。所以，就厄含而言，提出使新教学者满意的计时方法事实上是理性的力作。然而，历史已经盖棺定论，他扮演了无知的蒙昧主义者的角色。

 

即使如此，由于厄合日期有时就印在詹姆斯王(King James)钦定的《圣经》的边页上，在礼拜天或在家庭祈祷时许多人会见到这个日期。这是巴菲尔德笔下普通人的观点，而由“专家”签署了批准意见。厄合竭力要使新科学时代(即将到来的理性时代)所期待的那种学问具有精确性。而且，或许是无意识的，他采用了具有机械论哲学特征的比喻语言：宇宙应建筑成具有屋顶的“结构”，光明是从黑暗中被“分出来”的。

 

这种短暂的时间尺度对人类认识地球产生了异乎寻常的作用。整部地球历史不得不骤减为几千年。  由于下述原因，这样的历史在经验基础上或许是讲得通的。大部分北欧被“砾泥”所覆盖，也有许多是(从地质学上来说)新近结束了的上个冰期所留下的“漂砾”，或者说，现代地质学是这样告诉我们的。这些冰川造成的岩屑很容易用诺亚洪水的残留物来加以解释。因此，都进入到了19世纪，用《圣经》来说明地球历史还有许多支持者，经验证据似乎也说明这是有充分根据的。

 

上面概述过笛卡尔的理论，这个理论也表明了，具有科学依据的、短暂的地球年表思想刚刚开始出现。在法国，从17世纪末直到18世纪，笛卡尔体系拥有许许多多的信徒。即使是那些把自己看作是化学家而不是物理学家的人，他们有关地球或有关岩石、矿物的著述中还是表现出典型笛卡儿式的物质理论方法。主张物质的“机械论”观点是由于它的“清楚和明晰”(用笛卡尔的话说)。笛卡尔主义者罗奥(J．Rohault，1620—1675)对这一点作了很好的阐述：我不明白，从我们现在已经记载下来的、贵重的和普通的石头自然状态，怎么能推导出博物学家提到的某些性质。例如，血玉髓，如果患有赤痢的人佩戴就会遏制疾病的发展。别的石头会治疗别的疾病。因此，通过重复的实验，我们发现这是错误地将这些性质归于大部分这类石头。

 

这是论据的否定一面，感应和通感的旧思想由于科学革命取得了控制地位而被摈弃。肯定的一面则直接应用机械论思想来解释岩石、晶体、矿物等等的性质。例如，沙粒的生成被归因为“蒸发物”与“地上的细颗粒”的相互机械作用(亚里士多德式)。或者，从初始呈液体状态的物质中形成的六面晶体是由于挤压在一起的塑性球体固结而成的，  “每一个晶体都被挤压在周围其他的六个晶体之间”。

 

另一个“机械论矿物学”的例子，是由法兰西学院院士若弗鲁瓦(Etienne Francois Geoffroy，1672一1731)提出的(Geoffroy，1716)。他设想，就石头的形成来说，有两种粒子：均一的纯质薄片和各种不规则的微粒。晶体是由第一种粒子组成的，石头是由第二种粒子混合的结果。因此，就有一种等级，从最纯的岩石中的晶体到粗糙、不规则的石头。设想第一种粒子会有助于因热而造成的熔融，由第二种粒子组成的物质经历了加热焙烧。”

 

若弗鲁瓦的同事雷奥米尔(Rene Antoine Reaumur，1683—1757)院士在1721年、1723年和l730年提交给科学院的一系列论文中继承并发展了这个思想。他认为: “石化浆”由石质物质的机械性摩擦而形成。以适当的方式勾连在一起的微粒会在地球的某些洞穴中生长成晶体。或者某些岩石具有微孔，以致只有液态状的粒子能钻过去。这样，矿物晶体或金属矿就能从石化浆中沉积下来。雷奥米尔也对土的性质感兴趣。他假设，砂是坚硬多角状的微粒，而土是多孔状的。向干燥的土加水可能会使微粒之间连结起来。但是，为了说明潮湿黏土的性质，微粒必须多少具有柔韧性。他也提出了其他思想，甚至还描述了小小的实验工作——就我所知，这是沉积岩石学的首次实验研究。

 

瑞士博物学家布尔盖特(Louis Bourguet，1678—1742)走得更远，他对石化过程作出了推测性的准数学说明。在一篇试图说明箭石晶体结构的文章中，他指出，粒子质量依照直径减少的三次方幂减少，而表面积依据二次方幂减少(Bourguet，1729)。这样，微粒可能由于运动着的流体而附着在悬浮液或溶液中。但是，如果流体运动减速，预计可能会发生聚合或结晶。而且，不同的晶体可归因于不同组分的微粒或“粒子”。可是，思辨性的机械论矿物学除了这些提议外没有太多的发展。从大约1730年以来，斯塔尔派的化学方法大大超越了机械论矿物学，尽管如此，如在第一章中所述的，它有着更为古老的根基。读者可能会认为，上述的评论似乎与福柯对18世纪自然历史的阐述(我在第一章也提到了)相抵触。确实是这样的。但是机械论矿物学家和化学家的工作与自然历史不是一回事。”事实上，他们也不是非常成功。虽然机械论哲学原则完美地体现了“清楚明晰”，可是就物质的内部结构来说，它具有高度思辨性。对于博物学家来说，通常还是避开这种思辨性的探讨而关注物质外部的可见部分并以此为据来进行分类为好。这就是18世纪大多数博物学家在三大自然领域中要努力做到的事情。然而，要找到合适的自然分类体系是很困难的，这个问题至今还存在，特别是在生物学分类方面。

 

回过来谈谈自然神学问题，博物学家面对的一个主要困难与化石问题有关。“化石”一词最初只是指从地下挖出来的东西。但是，为了方便现在所讨论的问题，我将把它简单地看成一个与今天意义相同的词：化石是动物、植物或其他生命的遗体或遗痕，它们以某种方式被保留在地壳中。那么设想一下，像自然神学家一样，我们希望能够做到，将人们认识到的地壳的经验知识，以及有关地壳所含物质的知识与《圣经》上的地球历史结合在一起。从某种意义上说，化石问题对像希罗多德这样的古代学者是不存在的。根据“《圣经》上的”、同时也被厄合认可的地球观点，地球相当年轻，或许只有6000年之久，它是在具有神性的设计者手中形成的，亚当和夏娃时代处于相当原始的状态。自此以后，可能会造成“地质”变化的唯一“已知”的重大事件是诺亚洪水。

 

但是，这种思考方法使得化石面临着一个重要问题：常常发现化石深埋在远在内陆或几近山脉顶峰的岩石中，它们也可能与现在所知道的一切有机生命有很大的不同。对这些难解之谜可以提出几个可能的解决方法。至于现代生物和石化了的生物的不同，这可以归因为那些有机生物仍生活在地球上，但是还没有被发现。毕竟，欧洲人在17世纪只考察了地球表面很小的一部分。可能会在某一天在海洋的神秘深处会发现现代人所不知道的生物形态(事实上这是常常发生的)。但是，这种说法不能令人满意地解释在内陆或在高山上所发现的化石。于是，一种解决办法就是简单地否定化石的生物成因。例如，约克的医生、皇家学会的会员李斯特(Martin Lister，1639一1712)反对斯泰诺(Nicohus Steno，在下一章将要加以讨论)提出的思想。他的论证以化石物质一般与周围岩石物质相似这一事实为根据，他指出，化石只是在岩石中形成的特殊石头，这个过程不涉及生物的生命活动(Lister，1671)。牛津的博物学家普洛特(Robert Plot，1640-1696)提议说，化石是在“塑性力”的作用下在地球里产生的(Plot，1677)。但是，“塑性力”是如何作用的还不清楚，而且它几乎不符合机械论哲学原则。劳伊德(Edward Iahwyd，1660—1709)为收藏在牛津阿什莫尔博物馆中(Lhwyd，1699)的化石编写了一个很精湛的说明目录。他感到自己无法相信诺亚洪水会埋葬化石，他被迫提出一个不大可能的意见：“可能是在发洪水时，部分鱼子钻到土中的缝隙里”，然后，鱼子在岩石中生长(Edward，1945)。这样，尽管劳伊德不明白洪水怎样按自然规律搁置成体贝壳的，他仍旧觉得将洪水当作一种地质营力是必须的，因为没有其他更好的解释。

 

 

与劳伊德经常有联系的、埃塞克斯郡的著名牧师兼博物学家雷(John Ray，1627-1705)显然也被这个问题所困扰，他在《世界的解体和变化之杂谈》(Miscellaneous Discourse Concerning the Dissolution and Changesof the World，Ray，1692)中作了较为详细的讨论。关于化石的本质问题及其对《圣经》地球历史的含义，他评价了双方所有的观点和论证，结论似乎是，当时没有令人满意的方法来解决这个问题。至少，他没能给予满意的解释。实际上，他将化石划到了难以解决的一类问题之中。然而，他确实主张，诺亚洪水在地球表面的改造中起了主要作用。

 

在英国，雷在提倡“上帝设计宇宙的论点”中起了突出作用。他在书中地描绘出他那个时代的人们怎样把地球看作是主对人类的恩泽：地球应该是这样做成的……它要有如此多的部分，如高山、平原、山谷、砂、卵石、石灰、石头、黏土、大理岩、陶土等等，它们是那样地使人快乐、舒适，同样地有利于各种动物、植物更方便地繁殖和生活。还有某些使人感慨万分的山脉、平原、山谷、水域、遮阳的地方、阳光普照的地方、黏土、砂粒、卵石等等。大地应该做成这样的形状，使得山脉位于陆地的中间，那里水源丰富，江河倾泻而下，为在低处的居民提供必要和方便的饮水；平原形成了，它要有如此合适的倾斜度以便于排水，也不使旅行和耕作变得很困难或要花很大的力气。我所说的这些必要的东西是深思熟虑、智慧和设计的结果。这也就是虔诚的牧师所想象的地球—尽管化石毫无疑问地使他迷惑不解、感到苦恼。

 

在17世纪英国自然神学派的几位学者中，内科医师伍德沃德(John Woodward，1665—1728)的情况可能最为有趣。伍德沃德是位热心的化石收集者，他收集的标本成为存放在剑桥大学以他的名字命名的古生物博物馆里的核心藏品。和李斯特或那些主张化石非生物成因的人不同，伍德沃德毫不困难地接受了它们是以前生存的生物遗体这一思想。但是，它们怎么进入到岩石中去的呢?

 

写在牛顿引力理论有强大影响力的时期，又希望能说明深埋在岩石里面的化石，伍德沃德(Woodwarld，1695)提出，在大洪水时期，所有的石头和矿物都“失去了固体性质”。或者说，好像是上帝“关闭了”引力—我猜想，对于万能的上帝，这会是完全可能的。接着，所有的生物都被冲到泥、水混杂的令人惊叹的巨大烂泥塘里。在大洪水过后(我想，是在上帝又把引力“打开”的时候)，按照密度递减的顺序，成层的沉积物沉积下来，化石被埋葬在其中。我不会佯装知道诺亚和他船上所载的动物应该是怎样逃生的—或许是用了神奇的手段。

 

关于化石，卡梅拉利斯(Elias Camerarius)曾向伍德沃德提问，在引力不起作用时，它们为什么不会落得粉碎。他的回答很机敏，也与笛卡儿式的机械论哲学原则一致。伍德沃德(1726)说，有机微粒具有复杂的形状，一个一个地勾在一起。这样，即使没有聚合力在起作用，生物也保持着它们的形状和结构。

 

几年以前，当我通过二手资料初次了解到这些英国自然神学家的著述时，我认为，他们一定有些神经错乱或格外地愚蠢。在像亚当斯(1938/1954)这样的历史学家看来，问题出在17世纪的博物学家是不甚细心的观察者。但我认为，这不是问题所在，正如从普洛特在((牛津郡的自然历史》(Natural History of oxfordshire，1677)一书中绘制的极为精美的化石所看到的(图2．3)。对于细节的注意表明，自然神学家在地质学理论上的失败不会是由于他们观察的不全面。相反，他们要了解上帝作品的希望激发了他们去作仔细而尽善尽美的观察。的确，根据科学史家所持的一种流行观点，近代科学之源可以在(例如)经济学、地理考察或在技术进步中发现，同样也可在宗教信仰中发现。因此，那种认为17世纪的自然神学家是愚蠢的或不具观察力的看法不符合当时时代的实际情况。他们的基本假设致使他们在面对化石问题作出解释时不可避免地会有理解上的困难。在伍德沃德推测性的假说中，所有那些使我们惊呆的都是些稀奇古怪的东西，却与他的神学观点以及有关物质本质的机械论观点相吻合——也与牛顿力学思想相吻合。但是，他的科学与我们的不同，这种科学活动竭力要在非常有限的时间尺度内进行，还要准备容纳那种没有给予独立检验留有什么余地的特别假设。但是，在那个时代，伍德沃德的观点举足轻重。他提出了矿物界分类的详尽体系，还有如我所说，他的化石收藏数量很大，也很重要。

 

 

 

图2．3普洛特绘制的有结构的石头”图(石化了的珊瑚、海胆等)(1677)

 

我(与Herris Davies，1989)还想要强调的是，我所讨论的那些自然神学家是在文物研究传统(或考古学)以及语言学研究传统内进行工作的，而不是在我们所理解的地质学的领域中开展工作的。劳伊德主要是位语言学家。伍德沃德是古物收藏家。李斯特研究罗马的碑文。若相信地球年龄很小，那么人们会认为史前巨石群或英国南部的掩埋地是在创世后不久建造的。  因此，对这样一些地点的考古研究自然地会与对地球历史的研究联系起来。早期人类历史和早期地球历史密切相关。这些问题适合于作为自然考古学(phyico—archaeology，通过从地下挖掘出来的东西来论证古代的记录或传统)的问题来谈论，同样也适合于作为自然神学的问题来谈论。圣公会的自然神学家是机敏、勤勉的学者，他们的研究纲领刚刚进入野外，而不是像厄合主教那样限于书房或修道院。

 

与伍德沃德联系在一起来谈牛顿，使我们注意到牛顿在地球的形状和大小方面的贡献。牛顿的工作导致了与法国笛卡儿主义的论战，这场论战最后以有利于牛顿宇宙学的结果而告终。某些论点值得一提，因为它们确实与地球思想有很大的关系，虽然更严格地说，它们可能与宇宙学历史、大地测量学相关，而不是与地质学相关。牛顿是最卓越的自然神学家，他想要把他的宗教信仰和他的科学交织在一起，这一直激励着他进行庞大的脑力工作。

 

除了在通讯中的一些评注外，牛顿在地质学方面没有写出什么有意义的东西。他的主要目标是对宇宙进行数学描述，按照他的著名运动定律，以及根据平方反比律而起作用的万有引力思想来认识宇宙。牛顿对太阳系的起源没有多说什么，只是提到宇宙是神的意志产物这个事实。(然而，他对地球的年龄颇感兴趣，他采纳了本质上说是《圣经》的时间尺度。利用他具有的岁差率方面的知识，他做了些工作，努力调和《圣经》年表与所了解到的古希腊、罗马和埃及的历史。)

 

牛顿的宇宙是个有秩序的地方，具有日心说或哥白尼学说(Copernican)的特点。(宇宙中)有不计其数的遥远的恒星，其中离我们最近的是太阳。行星按着固定的椭圆形轨道环绕太阳运动，卫星围绕行星作椭圆形轨道运行。由于神奇的引力按照平方反比律起作用，所有的星球之间相互都受到力的作用。地球本身围绕它的自转轴旋转，这解释了太阳和恒星的明显的周日运动。整个体系是个大永动机，这是因为假定了外层空间是虚空的，这样没有摩擦力会阻止宇宙运动。1687年，牛顿(1934)还指出，他的三个运动定律、伽利略自由落体定律、平方反比律以及开普勒行星运动定律。都是可以相互协调的。

 

由于地球绕自转轴旋转，以及猜想最初它是由混沌物质构成的(如《圣经》所述)，人们就可能假定初始时它会比现在更具流体性质。从中会推论出，地球形状应该是扁球形的。笛卡尔的理论却呈现出十分不同的画面：没有任何地方是虚空的(根据笛卡儿第一假设，“任何地方”都是由物质组成的)，巨大的漩涡体系在空间上是无限的，这个体系是这样运行的：物质从一个漩涡转到另一个漩涡，从每一个漩涡的赤道地区转到邻近漩涡的极点。与这种观点相符合，笛卡儿理论假设各个行星都是长圆形的(虽然它确实没有证据)。  因此，笛卡尔理论和牛顿理论之间是有区别的，有可能用经验检验来区分这两者。

 

对于牛顿来说，这样的检验可能是多余的。他的理论能用数学来表达，可以精确地通过天文观测来检验。相反，如牛顿(1934)所评述，漩涡理论“困难重重”。尽管这个理论是令人钦佩地清楚明晰，但是它是“定性的”理论，不能指望它能说明开普勒定律，尤其是不能说明用精确的数学方式表达的他的第三定律。

 

不过，笛卡尔主义不会如此轻易地被驳倒。就拿开普勒(Kepler。)第三定律来说，确定行星轨道周期是相对简单的，而精确地确定轨道的大小则完全是另一回事。这样，到了18世纪，牛顿学说和笛卡儿学说之间的争论还没有最后平息。最终，通过地球物理测量来确定地球是扃球形(牛顿学说)还是长球形(笛卡尔学说)的，这场争论才告结束。

 

为了完成这项任务，人们必须测量不同纬度的一度有多少英里，即在靠近赤道以及快到极点处的一度有多长。(纬度一度长可用天文方法来确定，也可由测链[chaining]来测定。)18世纪，这个任务由法国的一些考察队来承担。当然，他们还有其他的目的，而不只是为了解决过去笛卡尔学说一牛顿学说的争论。尽管如此，这还是个重要的问题。最后，在卡西尼(Jacques Cassini，1677—1756)，莫佩尔蒂(Pierre Moreau de Maupertuis，  1698一l759)、拉孔达明(Charles—Marie La Condamine，1701～1774)这样一些人的努力之下，在他们的争论之中，确定了地球的形状。它确实是个扁球形，尽管只有一点点扁。因此，到了18世纪中叶，完全确立了地球是球形物体，它在虚空的宇宙空间绕日旋转，通过不断完善由古代埃拉托色尼所创立的方法，人们确定了它的实际大小。

 

正如居维叶(Georges Cuvier)后来所作的评述： “天才人物和科学已经冲破了空间的限制；用推理来解释的观察已经揭示了宇宙的机理”(Cuvier，1813)。”但是，时间问题完全是另外一回事。地球被装进只有几千年时间框架的箱子里，其中有岩石、矿物和化石。人们收集这些东西、并对它们进行命名和分类。但是，本章提到的人物几乎没有认识到可能用这些东西来解读地球历史。事实上，除了研究文物目的以外，研究地球历史可能是多余的事情。因为借助圣典人们已经了解了地球的主要历史。不是以神话创造的原则为基础、不是以对人类历史的研究为基础，也不是以抽象的“机械论”(或其他思想)为基础，而是在对地层和其中所含化石的经验研究的基础之上，将按怎样的方式书写地球历史，是下面几章的主题。在谈论这个主题时，我们将讨论地质学作为独立学科的开端，这与将矿物界及动、植物界作为收集、命名和分类对象的研究有重大的不同。