“水火之争”——石头是咋形成的(下)

作者: 马志飞

来源: 《百科知识》

发布日期: 2020-09-16

本文讲述了地质学史上关于石头形成理论的“水成论”与“火成论”的激烈争论,以及支持这两种理论的科学家们的故事。文章探讨了这两种理论的片面性,并指出尽管“水成论”在历史上曾占据优势,但最终“火成论”获得了更多支持。然而,随着地质学知识的发展,人们认识到地球上的岩石类型和形成过程远比这两种理论所描述的复杂。

石头究竟是如何形成的?对于这样一个看似极其简单的问题,在地质学史上曾经掀起过“水成论”与“火成论”的激烈纷争。“水成论”与“火成论”针锋相对,水火不容。特别是在1790—1830年间,争论最为激烈。在1807年成立的伦敦地质学会中,13名会员无一赞同“火成论”;第二年,该学会增加了4名会员,也只有1名会员支持“火成论”。后来,越来越多的人加入到支持赫顿的阵营。

据说,这两种学说各自组成了学派,为了一争高下,他们在苏格兰爱丁堡的一座古堡里展开了现场辩论。让

人意想不到的是,这场学术辩论最后竟然演变成了一场“骂战”,双方相互指责和谩骂,甚至还发展到了斗殴的地步。这场看似可笑和有辱斯文的争斗,其实恰恰反映了那个时代人们执着的科学追求。正所谓“乱世出英雄”,当时的确是一个英雄辈出的年代,涌现出了一大批优秀的地质学家。

德国著名的科学家亚历山大·冯·洪堡(1769—1859年)当年在弗赖贝格矿业学院学习时曾是维尔纳的学生,深受老师的影响,原本是“水成论”的坚定支持者;然而,随着参与野外考察的次数越来越多,洪堡对火山的认识也越来越深刻,最终意识到自己老师的观点存在问题,于是洪堡抛弃了原来的观点,成为“火成论”的支持者。

克里斯蒂安·利奥波特·冯·布赫(1774—1853年)也是维尔纳的学生。在进行野外考察时,他亲眼目睹了火山喷发时熔岩从火山口流出的情形,后来还发现了熔岩流普遍存在的事实。这些现象都无法用维尔纳的“水成论”进行合理的解释,最后,布赫也不再坚持维尔纳的观点,转而支持“火成论”。他还因此被人讥讽说:“1789年,以一个‘水成论’者离开了德国;1802年,却以一个‘火成论’者回到了家中。”

多比松(1769—1841年)是另外一位“倒戈”的科学家。他先前也极度推崇维尔纳的观点,但是后来,他观察到玄武岩直接覆盖在花岗岩之上,根本没有什么煤层的存在,顺着这些玄武岩查找源头,最后发现的就是火山口而已。后来,多比松公开发表学术论文,勇敢地承认了自己的错误。

在真理与师生情谊面前,这些科学家并没有被学术权威吓倒,而是毫不犹豫地选择了真理,因为真相只有一个。在科学研究面前,在自然、客观规律面前,一时之间出现错误认识在所难免,如果能意识到自己的错误并及时纠正,而不是固执己见,才算是掌握了科学的真谛。

18世纪末至19世纪初,“水成论”一度占据下风,差点被完全击败。

在这关键的时候,德国著名文学家歌德(1749—1832年)站出来帮了它一把,补充和发展了“水成论”。歌德的文学造诣很高,他创作有《浮士德》《少年维特之烦恼》等享誉世界的伟大作品;不过,很多人未必知道,他也是一位喜欢探索自然的科学家。在歌德的文学作品中,我们经常能够看到他对山川的描述,言语之中渗透着他对自然变化的认识和思考。

在代表作《浮士德》中,就突出描绘了水神和火神的矛盾冲突,借此来表现“水成论”与“火成论”的斗争。

歌德是“水成论”的支持者,在他写作的《论花岗岩》这篇论文中,花岗岩被认为是地球上最古老的岩石,是“原始岩石”,早于一切生命,超越一切生命,亘古以来毫无变化,其他一切岩石和地形都是在围绕着原始花岗岩的海洋退去以后由剥蚀的碎片沉积而成的,所有这一切都是“在海水广阔的怀抱里”发生的。不过,后来,随着地质学知识的不断拓展,歌德开始觉得,“火成论”似乎也有些道理,于是,他就试图调和这两种对立的观点。

从表面上看,地质学历史上的“水火之争”以“水成论”完败而告终,但实际上,还有很多问题值得我们思考。“水成论”为何能够长期占据优势?一方面,这主要是受到了当时某些势力的压抑,毕竟,“水成论”的观点更符合“神创论”思想,关于远古洪水的传说大多来自于这些思想;另一方面,赫顿对他的理论解释和宣传做得不够。维尔纳和赫顿的故事告诉我们这样一个道理:在关键时候,“能说会道”是多么重要。

那么,“火成论”真的胜利了吗?用现在的视角来回顾一下他们的观点,我们会发现,其实,这些观点都存在片面性,都是从不同侧面揭示了一些地质现象的成因而已。以维尔纳为代表的“水成论”过分强调地球的外力作用,甚至把花岗岩和玄武岩都理解为原始海水结晶的产物,忽视了地球的内力作用;“火成论”则强调内力作用,即火山和地震的作用,就连地表的起伏与地壳变迁都被理解为洋底在地球内部地下火的作用下上升运动的结果。

这场“水火之争”真的结束了吗?其实并没有。我们现在已经搞明白了,地球上的岩石不仅仅只有沉积岩和火成岩,还有第三大岩类——变质岩,它们彼此之间可以相互转化,不断循环。虽然现在地质学界已经没有纯“水成论”和纯“火成论”的说法,但在某些具体问题上还存在着争论,岩石学中的“花岗岩化论”和“岩浆论”之间,矿床学中的“热液矿床”和“同生矿床”之间的争议,也还是“水火之争”。

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