上一讲,我们说到,当代地学受传统天文学“地球自原子态星云物质起源”的理论限定,在动力学上,只能以原子物质所能产生的“引力势能产热–压强产热–放射性元素产热”三种方式,来为地球提供演化动能。我们说,这是一个理论误区,因为它的存在,局限了两百年来科学思维的发展,导致当代地学陷入困境。今天,我们就这一问题继续作探讨:
从西方地学史看世界地学发展
现代地学,是在西方两百年来星云说基础上发展起来的。在“原子态物质起源了地球”观念基础上,它对地球的认识,经过四次大争论得以形成。其过程是:
第一次,“水火之争”。
这是英国以魏纳为代表的主张地球上一切岩石都是在水中沉积形成的“水成论”学派,同以郝顿为代表的不否认水的沉积成岩作用,但强调火山喷发和岩浆侵入是更重要的成岩作用的“火成论”学派之间,所进行的一场长达半个世纪的论战。这一场争论,让人们搞清楚了地球上的岩石并非全是从水中沉积而成,它们中的绝大部分,如构成大陆地壳主体的,是花岗岩质层和玄武岩质层,它们都属火成成因的岩石建造,而沉积岩只是地表很浅的一个构造层。理论,
必须反映实际,否则便被其它理论取代。这个被取代过程,就叫科学思维的“蜕变”。科学本身,就在这种不断蜕变的过程中完成进化,实现进步。
第二次,为“激变–渐变之争”。
代表人物,分别为18世纪法国生物学家居维叶,和创建了火成论的郝顿及其理论继承人赖尔。
居维叶的“激变论”观点,可概括为:1,我们今天见到的地球外部特征是一种被改变了的状态,而这种改变,是许多次全球性短暂、激烈的突发事件造成的;2,造成这种突变的自然力能量巨大,是和我们现在见到的地质营力不一样,因而也是现有的知识所无法解释的;3,地球上的生物变化,是多次反复出现的这种激变性质的灾变结果,等。他将激变观点引入古生物研究和地球史研究,同布丰通过地球的激变事例提示地质过程古今不一致一样,是一个内涵深刻、意义非凡的地学贡献,尤其他在近两百年前即提醒人们注意研究地学过程中的激变因素,这是认识论上的一个伟大提示。
郝顿的均变论学说,像他的火成论思想一样对后人的地学研究产生了重要影响。他从丰富的地学实践中积累了大量资料,不仅看到许多花岗岩、暗色岩、斑岩以岩墙形式插入周围岩石中,使周围岩石受热变质,更看到花岗岩体大都出露于山脉的中央。据此,他设想,山脉是由于地下大量岩浆上涌推起的,这种炽热岩浆充满了地球内部,具有无限的能量。而山脉推起之后,地球表面即崎岖不平,地表水流的长期剥蚀作用又可以将高山夷平,那么一旦地面下沉到水面以下时,这就又会接受新的沉积。因而他认为,地球是一个永恒存在的星球,这样的“造山–夷平–沉积–造山”的循环,已经不计其数。在这里,郝顿像启蒙时代的许多思想家一样,根据那个时代不很完善的资料进行命题很大的哲学概括,以至他最后得出“根据自然界过程的均一和不变的这一前提,我们发现,在自然现象中我们看到的有效事件的发生过程,一定在时间历史的任一阶段也必然发生过”这条著名的均变论原则。
将郝顿的均变论思想加以更细致的资料论证,
并推动地质学走上以均变观为主导思想的,是赖尔。均变论思想在他手中,不仅大大发展了,
而且形成了体系。其理论主张,集中反映在他三卷本的《地质学原理》一书中。在这部书中,赖尔根据对河流、海水缓慢的侵蚀、搬运、沉积过程和像斯堪的纳维亚海岸的缓慢升降的研究断定,地质作用是缓慢的,不是像激变论所描述的那样突发和短暂。而且,他根据遍布欧洲的第三系与现代沉积比较,认为古今地质作用是均一的,因此过去的地质过程同样也是缓慢的,从而导出他的关于“生物界非生物界过去一系列变化的一致性”论述的产生。
赖尔的学说,在发展了地质学的科学性和进步性的同时,同郝顿一样,也包含了很大的局限性。这个局限性,集中表现在他将地质学定义为“研究自然界中有机物和无机物所发生的连续变化的科学”,排斥一切形式的地球激变事件和间断事件。从这里,可以看到赖尔完全没将“激变”和“渐变”置于同等地位来看待,这就在哲学上陷入了片面性。赖尔后来花数十年时间,反对和批驳布丰学说及波蒙的冷缩说,不承认地史上地壳运动存在渐变期和激变期的交替或转化,使其学说表现得很僵化。
以历史的眼光来看“激变”与“渐变”,它是地学发展的必然产物,其作用是推动了地学成为研究地球的演化史及其规律的科学,为现代地球动力学的萌发准备了必要的历史资料基础。但是,这场论战却是以赖尔学说成为经典而告结束的。这一结果的消极影响不容忽视。世间万物总以过程的形式存在,世界上没有永远均一不变的过程。渐变反映量变,激变反映质变,都代表着事物在一定发展阶段上的必然过程。但在郝顿特别是赖尔时代,均变论者却未认识到这点,他们根据自己同样不很全面的观察资料完全排斥地质事件中的“突变”认识,这就走上另一极端。这场论战虽早已结束,但其排斥激变推崇渐变和均一性原则的消极后果,却成为一种潜意识仍作用于今天,使人们自觉不自觉地被禁锢在均变论理论思维中找不到地学革命的真正突破口。此点,我们下面还将结合资料具体来谈。
此后,便是第三次地学论战了。从中,产生了一个更具全球意识的地球动力学思维的新觉醒。这第三次,叫“冷缩–热胀之争”。
在18、19世纪,
地质学由于地层学、岩石学、构造学的发展,使人们逐渐认识到地球本身在地质历史上曾经发生过一系列的突变和渐变,从而启发了有关这些变化的相应动力学思考。
在赖尔以前的时代,人们较多观察到的,是地层的不整合,比较直观,容易辨别,所以也较易产生局部的、区域性的地壳升降运动认识与想法。从地球的动力研究范畴来说,这一时期,还属地球动力学的启蒙时期,即以小区域地壳的“垂直运动”研究为主来探讨的动力学时期。但地球本身的地壳运动,除了人们已观察到的垂直运动以外,毕竟还有大量的水平运动现象存在。比如,山脉所形成的强烈褶皱,地层在水平方向上的远距离推覆等。正是出于对这些区域性地壳垂直运动和水平运动同时存在的解释需要,19世纪中叶,便有地质学家提出了地球热起源后因散热而发生冷缩的新观点。其中,以美国丹纳、法国波蒙等学者提出的冷缩说理论,最具代表性。
在冷缩说学者看来,地球因冷却而收缩的过程,就像一个时间放长了而干瘪、皱巴的苹果。地壳既可在这个“干瘪”的过程中,迫使地表缩小而发生一二十公里垂向的地槽沉降或造山抬升,也可发生同样尺度的横向(即水平方向)的收缩性位移,出现如推覆构造的一定水平运动。后来,法国学者贝特朗出版的《阿尔卑斯山脉与欧洲大陆的形成》一书,和奥地利学者休斯出版的名著《地球的面貌》,都以有说服力的新论据阐述了此类收缩说观点,使该说在19世纪末至20世纪初达到高潮,成为世界地学的主导理论。
但是,冷缩说在取得辉煌的同时,也遇到了它无法包容和解释的观察现象,因而受到了热胀说的挑战。就冷缩说本身而论,尽管它已萌发了作用力因素的全球意识,但由于它的机制假设还是较为简单,缺乏对全球陆洋系统的整体性论证,无法解释张性裂谷带伸展与裂陷带的大面积沉降等地壳运动现象,因此受到许多人怀疑,从而引发了地球究竟是“冷缩”还是“热胀”的新一轮地学论战。
地球因热而膨胀,即通称的“热胀说”,这一想法,在地学史上产生得很早,最初是英国著名的哲学家培根在1620年提出。但作为一种正式的科学理论提出来,则是19世纪末贝克勒尔发现铀元素的放射性射线,以及阿加西兹于19世纪提出的“冰期说”在20世纪被德国和瑞士的科学家完全证实以后,人们才开辟了认识地球内部热源的新途径,了解到地球(至少是地壳)存在着某种热胀的可能性。于是有人相对于冷缩说提出了不同观点,认为大量放射性元素的衰变产热会使地球增温而膨胀,并非日益变冷而收缩。当时曼托瓦尼便用这种热膨胀观点对大西洋的张开及两岸几何形状的相似性作出解释。这是热胀说的早期发展情况。到1912年奥地利的魏格纳提出大陆漂移说以后,地球膨胀观点再次参与争论。这其中,林迪曼、希尔根伯格、哈尔姆和凯里等人,都分别于不同时期提出了地球的热胀说构想。但总因热胀说在造成地球的动力机制问题上,给不出那么大的膨胀力,即使后来澳大利亚的凯里作为补救,提出了引力常数G值减小的方案,其膨胀力也还要相差一个数量级。故而,膨胀说终因遭到许多人反对,未能得到国际地学界认同而登上现代地学主导地位。这是膨胀说的近期发展情况。
本来,在现代地学史上,热胀说不被承认,冷缩说的天下是可以稳稳当当坐下去的。但20世纪是个人类地学思维特别活跃的世纪。正是在这个时候,出了位魏格纳,以及世界上随后出现的一大批研究“地壳活动论”的学者专家。因而这就带来了继“冷缩–热胀之争”之后出现的另一场非常有名的“第四次地学大论战”——地壳活动论与固定论之争。这场争论自上世纪20年代开始,至70年代以“大陆漂移说”的全面胜利而结束,历时半个多世纪。这方面的情况,大家都很熟悉,我就不多做介绍了。
争论了两百多年,前进了两百多年。人类在地学领域,走过了一个漫长的历史过程。所有这一切,都为的四个字:追求真理。可见,人类对养育自己的地球母亲的认识和了解,是多么不容易啊!向你致敬——古往今来,带我们登上一个个新立足点的一代代地学家们!
不过,荣耀的历史,却无法遮掩现实中的忧虑。请看今天的地学现实——
明知“均变论”还要去当“均变论”
——
现代主流地学的性质与现实
好了,经过数百年不断探索与争论,今天地球科学总算进入了“现代”。那么,这个“进入现代”,它在学术上的表现形式,又是怎样的呢?
奇怪,出现了令当代地学最感困惑的两件事:
第一,作为获得了第四次大论战胜利,带来了一场所谓“地学革命”而成当代地学主流理论的板块说,竟然落得“上不了大陆”,被世界地学界在设法“突破”、“超越”和取代。这,为什么?
第二,更重要的,还因它提出了“板块再旋回说”和“移置地体说”,非但没能讨当代地学的好,更被许多人批判为是“现代均变论”,是比欧洲当年均变论“还要均变的均变论”。这,又为什么?它板块说不是一直在高举“地学革命”旗帜的么,怎又会自己变成了均变论,让历史车轮倒转了呢?不明白,困惑。
而这事,要想弄明白,我觉得还须从另一件事入手,才能找到问题的症结所在。这就是板块说自己的理论结构。
大家知道,板块说,主要是由四大块理论构成。它们是:“大陆漂移说”,“海底扩张说”,“板块构造说”,再加上一个会导致这一切发生的动力机制“地幔对流说”。这四大块,构成了一个完整的理论体系,其状如下——
地幔对流 → 导致海底扩张 → 导致大陆漂移 → 导致板块构造
→ 最终形成:现代地壳活动论体系
而就是这样一个理论体系,数十年来它竟上不了大陆。以致连美国、日本在内的许多国家都提出了“超越板块”的新要求。一个说是带来了“第四次地学革命”的新理论,怎会落得这种结果?这事即使放在主流学者面前,他自己也未必能说得清。
其实,原因很简单:源于星云说的主流理论板块说,它那根据原子态物质设计出来的动力机制——“地幔对流”,自身存在着一个先天性理论缺陷。那就是,该说,是建立在地幔的运动学而非演化学基础上的;该“地幔流”自身,必须形成一个可“循环往复”流动的“迴路”,它才能“流得起来”,才能为地表壳层提供运动动力。而且,这一可“循环往复”、不断“流动”的过程,还必须要在地质历史上设计得足够长,长到足以包容几十亿年的地步,否则便不足以解释观察资料。这样一来,理论模式的逻辑需要,便逼得理论思维要在地球内部设置某种“流体”和“流体循环迴路”;逼得它要为这个“流体循环迴路”寻找地内和地表的构造对应物。于是,一些主流学者哪怕自己都觉着不切实际,却还是违心地在文章和著作中画上该种“地幔对流体”存在的一张张示意图。并还要在图上认真标出什么地幔流“上升翼”、“下降翼”以及一系列“地壳分张带”、“海沟俯冲–潜没带”等等构造的对应物,似乎这些地内或地表的构造真的存在一样。更有甚者,有些学者不但这样违心地画了图,而且还煞有其事地作了一番计算,说地球上似这般被地幔流不断循环往复导致发生的“移置地体”之类的“地壳再旋回运动”,是每隔1.1亿年就要发生一次,至今已发生过34次了(豪威尔,1989)。
请注意,理论在这里为地球设计的,是一个属于运动学性质的、可不断往复使用的闭路的“环”,所谓的“地幔流”,它必须在这个闭路的“环”上作运动学流动。这样一来,事物在形式逻辑上完美了,流畅了,让人找不到任何破绽。所以,大家迫于一时找不到更好方式来对地球的演化进行解读,也就对这一内里实已包含了“循环再生,不断重复”的均变论思维,表示接受了。可是孰不知,在这里有一个问题人们忘了考虑。这个问题,是属于演化学的,那就是——让地幔流自身,在地球肚子里维持作几十亿年循环往复流动的那个动力,它从哪里来?按上一讲我们的指证,其动力源只有三种来源:一,原子态物质的引力势能转化成热能;二,物质压力产热的压强性热能;三,放射性元素衰变产热的热能。只此三种,而且还仅是体现热量的一种“热能”而非其它。须知,地球是一个耗散性演化系统。它在由松散的星云物质向地球实体转化的过程中,经几十亿的引力吸积和重力分异作用,它的引力势能和压强热能,早已释放完,耗散完,而且其放射性物质经几十亿年的衰变消耗,在数量上也只会越来越少。那么,这就意味着:按理论模式,地球自起源以来几十亿年间其所产热能越来越少,能量越来越低,根本不可能为地内的“地幔流”提供支持其“永远循环往复流动”的持久动力。这,怎么办?此乃地球演化学要问的一个问题。板块说能回答么?
这叫“没法回答”。之所以如此,原因也简单,即:问题的根子,依然出在那个所谓起源了地球的“星云说”身上。试想,一团原子态物质起源的地球,充其量,也只能设想出如上所述的一种为地球“供热”的“原子态物质动力源机制”来作运动学设计。虽然其运动形式完美、顺畅,但这一“仅能供热”的动力机制设定,其存在寿命却是十分有限的,根本支持不了实体地球作长达几十亿年时空尺度的地壳演化运动。说到底,你即使想搞均变论,想搞比“两百年前欧洲的均变论还要均变的均变论”,无奈你能源有限,动力机制不行,想“均变”都“均变不起来”。这,才是当代主流理论板块说全盘问题的根子所在——那个所谓起源了地球的“星云说”,没能力为它提供扎实的动力学理论根基。故该主流学说,到头来便成了听起来热闹、看起来也好看,但在科学功能上却是个虚妄的、不切实际的、不能解决一系列应用问题的空中楼阁。特别是,联系到下面这项资料来作观察,这事的虚妄性就更加剌眼了——
一件不要证据,完全凭“想当然”说话的主流学说新案例
2017年7月11日,美国石英财经网站发布了一篇文章,报道澳大利亚两位学者完成一幅距今10亿年至5.2亿年间“5亿年跨度的全球板块构造图”的绘制工作(图3),两学者并撰文说:

图3
澳大利亚科学家绘制的5亿年跨度的全球板块构造图
(美国雅虎新闻网站,2017)
“现在,有了第一幅这一时期的全球板块构造图,我们(和其他人)就可以开始评估板块构造过程在地球其他系统中的作用,甚至解决地球深处结构的运动可能如何在10亿年周期里发生变化的问题。”
颇为引人注目。
更引人注目的,是学者文中称:
“我们知道,从地幔以下2500多公里处涌上来的热岩柱碰上地球坚硬的外壳(地壳以及地幔上部),这迫使坚硬的地表构造板块以类似指甲生长的速度移动。
在上涌的热岩柱另一侧是俯冲带,即海底大片区域扎入地球深处。最终这些向下俯冲的大洋板块碰上地核和地幔层之间的边界。它们结合在一起,形成热积累或化学积累,最终成为上升带的来源。”
显然,这是一个典型的“现代板块说论述”,也是反映板块说当前理论发展的一个最新研究成果。然而,作如此论述的学者们忘了三件事:
第一,在2500公里以下的下地幔到“碰上地球坚硬的外壳”(地壳)之间,地内至少还存在两个物质圈层的分隔界面——下地幔与上地幔之间,和上地幔与软流圈之间的圈层界面。在物理学上,如何能让自下而上涌来的“热岩柱”在“碰上”地壳并推动它发生板块运动的同时,又能保持这些界面的稳定存在而不致因“热岩柱”的上涌遭到破坏和消失呢?对此,哪位板块说学者能做到?前述,此乃理论的死胡同,谁也做不到。我相信,上述两位学者也做不到。
第二,从现实的大洋考察获知,全球没有一处具有年龄超过三叠纪(两亿多年前)的洋壳。试问,这图上距今5.2亿年前便存在的全球诸大洋,你有它们当时即已存在的证明吗?没有,肯定没有。那么,既然没有实际观察资料作5.2亿年前大洋存在的依据,则,你这样来给地球作距今5.2亿年前即已发生“5亿年跨度”的所谓“大洋板块”的运动学与动力学定性,这是科学呢,还是“爱怎么说就怎么说”的信口开河?
第三,更荒谬的是,早在上世纪1968~1975年间,国际上即实施了一个《国际深海钻探计划》(DSDP)。该计划经过深海实地考察发现:全球没一处海沟具有理论所需的此种“俯冲﹣潜没”功能而可令洋脊带的大面积地表增生同海沟处的所谓“洋壳潜没”达到“消﹣长平衡”。这一事实,不是今天才知晓,而是早在四十多年前即已考察清楚。可是制图的两学者,至今依然还在说“在上涌的热岩柱另一侧是俯冲带”,通过俯冲带那“海底大片区域”还会“扎入地球深处”,去作“热积累或化学积累,最终成为上升带的来源”。试问,这理论所需的“俯冲带”在哪儿呐?是在你图上(图3)所示的太平洋、大西洋、还是印度洋?不要说在5.2亿年前地球上还无今日所见的任何一个大洋,就算是有吧,那可派作“俯冲带”使用的5.2亿年前的全球深海沟,它们在哪儿呢?这理论,又怎么为各大洋作出设计,让这些“臆想”中的海沟,连成一个有机、统一的全球系统来刚好吸收、容纳板块在那个“5亿年跨度”里因海底扩张而增生的地球新地表?这,谁能设计得出?纯属臆想,谁也设计不出,包括提出此种臆想的两位学者。
真是,主流理论的荒谬性达到如此程度,的确太惊人了。
当前板块说给地学带来的最大负面作用
什么叫“当代地学最大、最致命的理论误区”?上一讲所述星云说之误,本讲所述板块说之误,就是。这是一脉相承的极大的科学误区。当今世界期盼已久的“第四次地学革命”之所以迟迟不能到来,就因主流地学掉进这个误区,陷在里面,久久爬不出来。而将这一切在理论上作个概括,则其最大的负面作用有三:
第一,均变论。当代主流地学复活了一两百年前即已被批判、被扬弃的“均变论”,包容不了大量观察资料,揭示不了地球“演化”之秘。
第二,板块说是属地球的“球面二维活动论”。该活动论的性质是:在均变论引导下,不断进行球面二维形式的循环往复运动。无法为地球真实发生的“三维膨胀”运动,提供真实的演化描述与动力学机制。
第三,在哲学上主流板块说陷入了“反演化观”,“反过程论”。故其活动论,是虚假而不科学的天体运动观。
基此三条,我们对事物的结论是:不要迷信西方,跳出误区,摆脱局限,走我们自己的路,这是解决问题的最好方法。
欲知后事如何,请听下一讲分解。
谢谢大家。