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大牌“草根”地質學家

2021-09-11由 中科院地質地球所 發表于 農業

網路地質學家是什麼意思

大牌“草根”地質學家

大牌“草根”地質學家

沒學過地質學,還能成為地質學家?

地質學也太容易學了吧?

趣說地質學——大牌“草根”地質學家

作者:王清晨/中國科學院地質與地球物理研究所(已退休)

大牌“草根”地質學家

網路詞“草根”是相對於“正統”、“傳統”或“編內”而言的,有“野生”、“非正統”或“編外”的含義。

所謂“草根”地質學家是指那些沒有在校學過地質學專業、卻為地質學做出貢獻的地質學家。

你可能會問:沒學過地質學,還能成為地質學家?地質學也太容易學了吧?

恭喜你,答對了!地質學本來就不難學!地質學家需要的是敏銳的觀察和邏輯的思維。

在地質學史上,曾經湧現出一大批沒有在校學過地質學的大牌地質學家。他們有著各自不同的成長過程和成名經歷,大致可以分成三種類型:

01

“博學多才”型

科學史上有一批博學多才的大人物,他們在自然科學的很多領域中都有建樹。

這裡說的“很多領域”當然也包括地質學領域。例如我們已經介紹過的古希臘的亞里士多德,古羅馬的老普林尼,文藝復興時期的達·芬奇和我國北宋的沈括(見本網站《地質學與博物學》一文)。

科學史稱他們為“博物學家”。

這樣的博物學家還有不少吶!

例如,法國的布豐(公元1707~1788年)。他從小喜歡數學和自然科學,1728年大學法律本科畢業後,又學了兩年醫學。

1730年,他結識了一位年輕的英國公爵,一起遊歷了法國、瑞士和義大利,考察大地、山川和海洋,尋求地面變遷的根源。

他猜測,地球的發展經歷了七個階段,先是太陽和彗星相撞形成太陽系,然後在地球面發生造山運動,形成山脈和海洋,再後來海水沖蝕地表形成沉積層,出現陸地及陸上植物、動物和人類。

布豐在他的實驗室裡模擬地球的成分製作了一個小球,然後透過測量這個小球的冷卻速率估算地球的年齡。根據他的估算結果,地球的年齡超過7萬5千年。

傳統《聖經》信奉的地球年齡是6000年,布豐估算的地球年齡值太大了!

為此,他受到了教會的嚴厲警告。

布豐從1739年起接任皇家植物園園長職位,第二年開始撰寫《自然志》,傾其畢生精力,用50時間完成了36卷鉅著。

其中第1-3卷(1749年)是地球與行星的形成以及動物、植物和礦物通論,第25-31卷(1774~1789年)是關於各種自然現象的實驗報告,第32-36卷(1783~1788年)論述礦物史及電磁現象。《自然志》被認為是自老普林尼以來最偉大的博物學著作。

大牌“草根”地質學家

布豐(C. de Buffon,1707~1788年)

這些博物學家親近大自然,見多識廣,加上自己的勤奮好學,在自然科學知識積累的初級階段,他們能成為大牌博物學家毫不令人奇怪。

當然,隨著科學材料積累的增多,博物學發生了分化,首先分化成動物學、植物學和地質學;然後,動物學裡又分化出鳥類學、魚類學和昆蟲學等,植物學分出顯花植物學和隱花植物學等。

1800年之後,再也沒有一個博物學家能夠兼通植物、動物和礦物三大領域了。

02

“業餘愛好”型

“業餘愛好”型是說一些人有自己的本職職業,但業餘時間喜好遊山玩水,遇事偏愛問個為什麼,並且用自己的思考,給出自己的答案。

由於他們的答案在地質學界得到公認,從而贏得地質學家的尊崇!

先說說N。史丹諾(1638~1686年)。他本是丹麥的醫生,移居義大利後,曾任佛羅倫薩宮廷御醫。行醫之餘,他喜歡到山野去找化石,看石頭,是一位業餘地質旅行愛好者,而且善於把自己在旅行中的見聞進行總結。

他運用自己的解剖學知識,把見到的化石和現代生物進行對比,發現了它們之間的相似性,於是,史丹諾指出,這些化石是古生物的遺蹟。

義大利西部托斯卡納(Tuscany)地區的岩石成層性很好,一層層岩石平平地躺著,一眼望不到頭。有些地方岩層雖然倒塌了,但成層性依然保留著,經過側向追索,發現這些倒塌的岩層與沒有倒塌的水平岩層遙相連線。

史丹諾如實記錄了他的所見所想,於1669年發表《天然固體中的堅質體》一文,提出了他的認識:地層未經變動時產狀是水平的,並且側向連續延伸,未經變動的地層上層新、下層老。

史丹諾的認識揭示了地層的原始產狀特徵和新老關係,被後人奉為三大地層學原理:

①原始水平原理,地層未經變動時呈水平產狀;

②原始連續原理,地層未經變動時側向連續延伸;

③地層疊置原理,地層未經變動時沉積年齡上新下老。

大牌“草根”地質學家

見到被侵蝕和垮塌的岩層,史丹諾恢復了它們的原始水

平產狀

再來說萊伊爾(Charles Lyell, 1797~1875年)。他是學法律的,1816年入學,1821年在牛津大學獲碩士學位。

萊伊爾在學習法律期間有機會環遊英國鄉村,對所見到的地質現象非常感興趣,就開始在業餘時間研究地質學。

他根據自己的觀察結果,於1822年發表關於淡水灰巖成因的論文,轉年被選舉為倫敦地質學會秘書。1827年,他徹底放棄律師行業,專心研究地質學。

大牌“草根”地質學家

萊伊爾(Charles Lyell,1797~1875 )

萊伊爾的地質考察足跡遍及歐洲各地,掌握了豐富的第一手地質資料。

他以自己的考察資料為基礎,完成了三卷本《地質學原理》。這是一部地質學的經典性著作,反映了19世紀地質學的理論發展水平,被譽為自然科學史上劃時代的名著。

萊伊爾在書中指出,地殼岩石記錄了億萬年的歷史,可以客觀地解釋出來,而無需求助於《聖經》;那些通常看來是“微弱”的地質作用力,例如大氣降水、風、河流、潮汐等,在漫長的地質歷史中慢慢起作用,就能夠使地球的面貌發生很大的變化。

萊爾強調“現在是認識過去的鑰匙”,這一思想被髮展為“將今論古”的現實主義原理。1849年,萊伊爾當選為倫敦地質學會主席。

後人把他譽為“現代地質學之父”。

03

“有錢有閒”型

“有錢有閒”型是說一些人並沒有自己的本職職業,但他們有錢、有閒功夫、有閒心,就是喜好遊山玩水。

在親近大自然的過程中,他們對地質現象產生了興趣,憑藉人類好奇和求知的本能,深刻理解了地質現象背後的成因。

這些認識發表後一鳴驚人,他們也終於修成正果,成了大牌地質學家。

大牌“草根”地質學家

赫頓(James Hutton,1726~1797年)

例如,J。赫頓(1726~1797年)。他畢業於英格蘭愛丁堡大學法律系,但他對化學更感興趣,結果,當了一年律師後辭職,又去學了三年與化學相近的醫藥學,於1749年在荷蘭萊登大學獲醫學博士學位。

再次畢業後,他不去行醫,卻和同伴一直琢磨怎麼更有效地從燃煤粉塵中提煉滷砂(氯化銨),這是一種製造藥品、肥料和顏料的原料。

他們終於研發出一個廉價高效的提煉方法,並因此發了一筆大財。

於是,赫頓買了一個大農場,當起了農場主。

製造滷砂和經營農場讓他賺足了錢。但赫頓不甘寂寞,於1765年放棄了農場經營,開始廣泛地閱讀,到處遊覽,去野外看岩石,觀察大自然的作用過程。

他去蘇格蘭高地考察了岩石,認為火山活動是在釋放地下能量,有點象瓦特的蒸汽機(當時瓦特正在進行這方面的試驗)。岩漿透過火山噴發出來,固化為岩石。

他觀察了河流的侵蝕作用和沉積作用,認為是河水把風化了的岩石碎屑衝到海里,逐漸積累形成礫石、砂土和泥土,而地層的固化和陸地從海洋中的上升是地下熱的作用。

當時,關於地球形成的理論是一個時髦的探究話題,赫頓根據自己的觀察提出,地球內部是非常炙熱的,儲存著改變地球面貌的動力,那些在遙遠的過去曾經改變地球面貌的作用過程在遙遠的未來也將繼續進行。

1785年,他發表《地球的理論》一文,明確指出,地質現象可以用今天看得見的天然過程去解釋,這些作用過程一直在緩慢地進行著,看不到開始,也看不到結束。

赫頓的論文標誌著地質學從此成為一門有自己理論的科學。

18世紀以前,地質學收集了大量的岩石、化石、地層資料,但從沒有被綜合進一個可操作的一般性理論。

赫頓完成了這個任務,提出了現代地質學的地球觀:自然規律的同一性(uniform)。這一地質學理論又被稱為“現實主義原理(Actualism)”。

赫頓在地質學發展史上豎起了一座里程碑。

大牌“草根”地質學家

達爾文(C. R. Darwin, 1809~1882)

再如,達爾文(C。 R。 Darwin, 1809~1882)。他出生在一個醫學世家,1825年16歲時被父親送進愛丁堡大學學醫。

但達爾文對學醫不感興趣,就轉入農學院學習,經常到野外採集動植物標本,對自然歷史產生了濃厚的興趣。父親認為他遊手好閒、不務正業,一怒之下,又於1828年送他去劍橋大學,改學神學,希望他將來成為一個“尊貴的牧師”。

達爾文去了劍橋,但完全放棄了對神學的學習,在劍橋的三年中,整天和一些紈絝子弟賽馬、打獵、酗酒,成了一個上流社會的公子哥。

達爾文在劍橋認識了一位植物學家。

1831年,海軍正在為一次環球航行配備一位年輕的學者隨行,據說是為了給船長當陪聊,怕船長因長期航海而鬱悶。經這位植物學家推薦,達爾文登上了貝格爾號軍艦。

這次,達爾文終於找到了自己喜歡的活兒。他隨考察隊鑽叢林,登高山,採集各種動、植物標本,挖掘古生物化石,描述地層特徵。他堅持每天記日記,寫報告,為日後的研究工作積累了豐富資料。

5年後回到英國時,達爾文已經成了訓練有素的博物學家,言談舉止再不是以前那個無所事事的無業小青年了。

達爾文登船時隨身攜帶了一本剛剛出版的《地質學原理》第1卷。這本書成為他歷時5年環球探險的精神指導,使他得以“用萊伊爾的眼睛去觀察”。

回國之後,達爾文出版了一系列地質考察報告,包括《珊瑚礁》、《火山島嶼地質觀測》、《南美地質觀測》等。他在報告中提出,環狀珊瑚礁是珊瑚蟲的殘骸堆積形成的。

萊伊爾本來認為這些珊瑚礁是水下的火山口,看了達爾文的報告後,他修改了原來在《地質學原理》中的認識,採納了達爾文的觀點。

這一來,達爾文成了遠近聞名的地質學家,1838年,他被選為倫敦地質學會秘書。

後來,在萊伊爾的多次督促下,達爾文於1856年動手撰寫《物種起源》,於1859年出版,建立了以“物競天擇、適者生存”為核心的生物進化論學說。

04

結語

你讀完這篇短文又有什麼新的想法?

你一定會說,如果把這篇短文題目“大牌‘草根’地質學家”中的“地質學”換成其他學科的名字,例如,“大牌‘草根’××學家”,你同樣可以列出一個長長的名單。

“世上無難事,只怕有心人”嘛!

(注:

本文中的圖片引自公共網路和專業文獻,恕未註明出處。版權屬原作者,並向原作者致謝。)