1824年，一个男孩出生于爱尔兰的贝尔法斯特市，他的名字叫威廉·汤姆森（William Thomson）。汤姆森长大后成为一名非常了不起的科学家，然而你可能从来没有听说过他——至少没有听说过威廉·汤姆森这个名字。汤姆森的几乎整个职业生涯都在苏格兰的格拉斯哥大学工作，主要研究领域是物理学。他的主要贡献在于热力学第一和第二定律的数学表述。
特别值得一提的是，他在1848年研究得出温度一定存在一个绝对低值的结论，并且算出这个数值是-273.15℃。1890～1895年，他担任英国皇家学会主席，期间还成为首位晋升为英国上议院贵族的科学家。在英国，当某人被封为贵族时会被赋予一个与出生名不同的名字，这个名字通常指向他们出生或居住地附近的一个地点。
威廉·汤姆森被赋予的名字是开尔文勋爵（Lord Kelvin)，来自格拉斯哥附近流经他的实验室的开尔文河。为了纪念他对热力学的贡献，我们用开尔文温标来衡量绝对温度。绝对零度，也就是他计算出来的数值，被称为“零开尔文”。需要注意的是，该温标最初的单位是“开尔文度”(°K），就像摄氏度或华氏度一样，但在1967年，温度增量的单位被国际计量大会重新定义为“开尔文”(K），去掉了“度”。
尽管开尔文聪慧过人，却因为犯了一个巨大的错误而闻名于世。在19世纪，有一场关于地球年龄的激烈争论。一方是所谓的“圣经地质学家”，他们根据《圣经》中的经文对地球年龄进行了字面解释，估计地球只有大约6000年的历史。其中最著名的可能当属詹姆斯·厄谢尔（James Ussher）主教的估算结果，他编写了《圣经》中事件的倒叙年表，自信地指出，地球是在公元前4004年10月23日的前夜被创造出来的。
另一方则是无神论者的地质学界，他们认为地球是一直存在着的，至少有几十亿年了。这种观点最初是基于对侵蚀速度的估算，因为山谷的形成需要漫长的时间。但开尔文认为，这些估算都不对。他的推理是以热力学定律为基础，而且相当巧妙。开尔文指出，当人们往地下挖时，土层会变得更热。因此他推断，地球最初是一个冷却中的熔融状态的球。这个想法也来自于对火山的观察，火山从地下喷出熔岩。
根据热力学定律，所有热的物体都会向绝对零度冷却。所以他认为，地球不可能是一直存在的，甚至不可能存在了几十亿年，否则地球应该已经处于绝对零度了。然而他也否定了6000年这一数值，否则的话，地球应该还是一个岩石构成的熔融球。因此，通过观察地球的大小，估计它开始时的热度，以及如此质量的冷却速度，他得出了一个大约1亿年的数值。他将地球年龄的上限设定为4亿年，下限为2000万年。
可以说这是两头不讨好——与基于《圣经》的估计值差了数千万年，同时也与达尔文的进化论观点不符，因为进化需要更长的时间才能发生。实际上，达尔文称开尔文为他的“最大的麻烦”。而开尔文直到去世都在捍卫这个数值。可是，开尔文的推算是错的，因为他犯了一个关键性错误。他的计算假设地球形成后就像一杯咖啡一样冷却下来。但实际上，地球并不像一杯咖啡，因为它有一个内部的热源，热量来自于放射性衰变。
放射性是由亨利·贝克勒尔（Henri Becquerel）在1896年发现的，它使开尔文的估算变得无效：2000万～4亿年太年轻了。我们现在知道，地球是在约46亿年前形成的。放射性的发现也改变了人们对地球结构的理解，因为地球并不是像开尔文所提出的那样简单地在冷却。想起来很神奇，此刻当你正在读到这篇文章时，你脚下2900千米深处，有一个巨大的由铁和镍组成的熔融球。
它的温度会变化，最热时能达到约6000K，和太阳表面的温度差不多。这个球的半径约3500千米，称为地核。地核形成于约40亿年前，也就是地球最初形成后的5亿年左右。起初，地球是一块均匀的热岩石，但由于放射性物质的影响，它开始发热升温。在形成后大约5亿年，达到了一个临界温度，约为1800K，即铁的熔点。那是地球演变的一个关键时刻，即所谓的“铁灾难”。
铁在地球内的熔化产生出一个液态核心，使得地球内容物的分化更加迅速。金属等较重的物质可以更容易地移动到中心区域，而较轻的物质则移动到外围区域。现在，溶解在铁核中的是大量的黄金和铂等贵金属。因为地核的外层是熔化的（实际上高压将最中心的部分凝固了），所以它会四处移动，而熔化的铁的这种移动产生了一个巨大的磁场。这种效应被称为“地球发电机”。因此，我们是生活在一块巨大的磁铁上。在一块磁铁上生活有利有弊。
磁场最积极的一面可能是，没有磁场地球上的生命就不可能进化。地球的磁场形成一个屏障，能使太阳风发生偏转。如果没有这个屏障，太阳风会把高层大气中的臭氧层剥离，使地球变得不利于生物生存，最主要是因为大幅升高的辐射水平。所以，我们就好比生活在一个小茧里，受到地球内部巨大磁铁所产生的磁场的保护。地核是液态的，它会四处移动，从而引起地表可以探测到的变化。
这块磁铁的北极被称为“磁北极”，与地理北极（由地球自转轴定义）并不一致。1900年，磁北极位于加拿大北部，靠近哈德逊湾的北部入口。然而在20世纪，它持续以每年约55～60千米的速度稳步向俄罗斯移动。2019年，它位于靠近地理北极的北纬86°处。磁极的移动并不是什么大事。当然如果你想用磁罗盘导航，这会有影响，但由于我们现在完全用卫星导航，磁极的移动就成了令人好奇的一件趣事。
不过，我们在磁铁上生活的同时，还发生着一件更具破坏性的事情，即在不同地质时期，这块磁铁很不稳定，每隔数十万年，磁极就会经历一个反转期。届时，磁场会大幅度减弱，地球会被辐射所淹没！从理论上说，这会给生活在地球表面的生命带来毁灭性后果。或许最令人担忧的是，在过去的170年里，地球上的磁场强度一直在稳步减弱。将这一点与磁极位置不稳定相结合，有人推测：磁极反转事件可能即将到来。这可不是个好消息。
2017年有一篇论文预测，人类如果失去磁场的保护，在太阳风暴下的暴露增加，将使地球上的计算技术变成废物，每天的经济损失会高达数十亿美元。想象一下，回到一个没有手机、卫星和计算机的世界，也没有任何依赖计算机的东西，比如银行系统、航空运输等等！问题是如何研究这类事件，以及这些预测究竟是现实的还是只是恐怖故事。磁场的最近一次反转发生在大约41000年前。
它被称为“拉尚偏移”（Laschamps excursion），持续了大约1000年，期间磁场强度减弱了28%。有趣的是，在反转发生之前，磁场强度只下降了6%，比最近磁场强度的变化还要小。那么这个事件有什么影响呢？2021年2月中旬，澳大利亚的艾伦·库珀（Alan Cooper)、克里斯·特尼（Chris Turney）及其同事们在《科学》(Science）杂志上发表的论文着手回答这一重要问题。
尽管在全球气候和生物学事件的发生时间上已经有大量的研究，但仍有一个重要问题悬而未决，即拉尚偏移发生的确切时间。因此，将人类历史上的已知事件与磁极反转事件进行关联是很困难的。磁极反转事件是通过观察地球表面反映太阳辐射活动程度的放射性同位素水平的变化来探测的，这使问题变得更加复杂。因为上述变化不仅取决于磁场强度，还取决于太阳本身的活动。平常状态（左）和磁极反转期间（右）的地球磁场。
蓝色磁场线指向地球中心，黄色磁场线指向地球外部。白色虚线圆圈表示地核。这项研究的重大进展就是更好地估计了拉尚反转事件的发生时间，方法是研究新西兰北部湿地中保存下来的古贝壳杉树。特别是，其中包括了一棵树1700年的记录，刚好跨越了人们认为拉尚事件发生的时期。
从这棵树的年轮中提取的碳14的变化记录与其他各种指标结合起来，准确地重建了事件发生的时间，即距现在41000～41500年间（这里的“现在”是指1950年）。界定了事件的时间，就可以确定哪些事件可能是与反转事件同时发生的。对气候和生物学事件进行广泛的系统回顾后发现，磁场的反转事件似乎确实与许多重大的负面影响时间一致。正如预料的那样，该事件与宇宙辐射的大幅增加以及由此带来的大气电离变化同时发生。
此外，同时期的事件还包括北美洲冰原的迅速扩张、新西兰冰川的延伸以及南澳大利亚森林大火的暴发。该反转事件在生物学上的影响更加深远。事件发生时间与澳大利亚南部大型哺乳动物的一次大灭绝事件重合。尽管澳大利亚动物区系的这一变化往往被归结为人类的到来，但事实上人类到澳大利亚已经有1万年，因此，突然发生的大灭绝事件可能与人类无关，而更多地是与磁场反转时气候相关的影响有关，包括荒漠化的加剧。
此外，磁场反转事件的发生与西欧尼安德特人的可能灭绝以及亚洲和欧洲洞穴艺术的同时出现相吻合。论文认为，这是人类更多地利用洞穴来逃避不利气候条件的证据。最后，通过准确定位最近一次磁场反转事件的时间，这篇论文证实了人们最担心的事情，即磁极反转是极大地改变地球上生命格局的重大事件。
现代社会如此严重地依赖电子产品，而这些产品会长期受到太阳磁暴的干扰，这可能意味着当磁极反转到来时，人们的生活将受到极大的负面冲击。生活在一块不稳定的磁铁上，确实是巨大的好处和危险并存。