科学中的革命 精彩片段：
第二十九章 大陆漂移和板块构造说：
地球科学中的革命
最近发生的地球科学革命，由于具有一些表征科学革命全部性质的特点而引人注目。但这场革命也因显示出我们这个时代科学所独有的特性发人深思。从根本上讲，这场革命包括抛弃大陆是在一个固定的基础上形成、生长或发展这一传统观念，引进了大陆在地球表面彼此之间以及相对于洋底"漂移"这一如此激进的概念。这场革命的一个特征是其板块构造说，亦即：地球表面被分成一个个刚性板块，包括大陆和洋底，它们相互之间相对于地底在作非常缓慢的漂移运动。
大陆漂移说是阿尔弗雷德·魏格纳（1880-1930）在1912年一篇重要的学术论文中提出来的，并且在几年后（1915）出版的一部专著中加以发展和完善。人们几乎立刻就意识到了这个假说潜在的革命性质，因为它要求对地理学的全部基础进行重新修订。20世纪20-30年代间，地理学家对大陆运动的观念进行了广泛的讨论，结果，反对意见几乎是同声一片。因此，魏格纳提出的地球漂移说长期以来处于我所说的理论革命阶段，直到SO年代中期，不断发现的新证据才越来越对大陆可能运动的假说有利。但直到本世纪60年代，一场地球科学革命才真正发生。
历史分析表明，这场地球科学革命结束了长达半个世纪之久的理论革命状态外仅仅是因为人们勉强接受了一整套已处休眠状态或早先被摒弃的观念或理论。这场科学革命伴随着研究地球的新手段和传播知识的新技术的产生而产生。不仅许多地球科学家沿着非传统的路线思考，而且，有不少物理学家也投入了地球科学的研究之中，并做出了伟大的发现。因此，最终发生的地球科学革命并不仅仅是长期受到抵制的、作为传统观念的一次根本性转变的大陆漂移说的简单复活，而且还创立了新的板块构造理论来描述大陆的漂移说的简单复活，而且还创立了新的板块构造理论来描述大陆的运动。从某种意义上说，魏格纳的原始理论并未导致一场科学革命，但是，最终的科学革命确实体现了魏格纳理论中大陆运动这一中心思想和把地表分成两类地域（陆地和海底）的观念。
这场革命的一个最突出的特点就是，处在学科工作中的地理学家普遍意识到他们正在经历一场地球科学革命。许多科学家撰写文章或专论都强调了考察大陆和地球的思维方式所发生变化的革命性质；他们写出了标题醒目的著作，如《地球科学中的革命：从大陆漂移说到板块构造说》（哈拉姆1973）或《地球科学革命的严峻年代》（格伦1982）。强调革命性不仅是后来历史性或评论性文章和书籍的特点，也是地球科学革命年代中学术论文的特点。例如，《科学》杂志中的一篇颇具新意的学术论文（奥普代克1966）的标题是"南海深海岩心的古磁研究"，它的副标题是"确定地球历史事件发生时间的革命方法"。1970年，在讨论"新的一类错误"期间，J．T.威尔逊声称最近关于地磁逆转的发现构成了地球科学中的"革命"。在（国际科学联合会理事会的）"上地幔计划"（U．M．P．）的最终报告（1972）中，"U．M．P．实施期间提出的板块构造的统一概念"被说成是地球科学中的一场"革命"（舒利文1974，343）。
20世纪7O年代发表的有关历史评述和总结性著作（主要由母语是英语的科学家著述）所体现的革命意识在某种程度上反映了这一事实；20世纪60年代大陆漂移和板块构造说为人们所接受是与库恩1962年出版的《科学革命的结构》产生的巨大影响分不开的。因此，阿兰·考克斯（1973）安东尼·哈拉姆（1973）、乌苏拉·马文（1973）和J．T．威尔逊（1973、1976）在讨论和评述大陆漂移理论的最新发展时都特别提到了库恩。这场科学革命还由于在其后的十几年间出现了一系列出色的历史著作而引人注目。这些著作有许多本身就是地球科学家撰写的，其中一些科学家亲自对这场革命做出了根本性的贡献。
作为对最近这段历史的考察结果，我们现在已经知道，弗兰西斯·培根不是大陆运动观的创立者（马文1973）。他仅是指出非洲和秘鲁西海岸之间有一种大致的吻合。几乎两个世纪之后的亚历山大·冯·洪堡也没有通过认识大西洋两边海岸线之间的相似，从而进一步提出两个大陆曾经是连在一起，以后才分开的。但是，1859年，居住在巴黎的美国人安东尼奥·斯尼德－佩雷格里尼用法文写的名为《创世纪及其未解之谜》这本边缘书中，首次提出了原始大陆分裂和组成部分移动的思想。有人还宣称，奥地利地质学家爱德华·苏斯是大陆漂移说的早期倡导者，正如马文（1973）所指出的，这个看法是完全错误的。但是苏斯在20世纪初确实曾提出最初有两块古生代大陆，"亚特兰蒂斯"（位于北大西洋）和冈瓦纳大陆（在南大西洋）。他把后者命名为冈瓦纳，这是印度中部地区（巩德人居住地）。苏斯像19世纪一些先驱一样，认为我们现在的大陆是更大的原始大陆的遗迹，其碎片已沉没到海底盆地。但他并没有提出原始大陆的分裂过程，因而也就没有建立我们今天所理解的大陆漂移思想（马文1973，58）。
一个更能说明问题的例子是美国地质学家F．B．泰勒。他在1910年发表了长篇论文，首次提出了一个具有内在逻辑性的、连贯一致的假说，这个假说包含了某种我们今天所理解的大陆漂移说的成份（哈拉姆1973，3）。这个假说最早是在1898年出版的一本小册子中阐述的，但泰勒的理论主要是依据天文学，而不是地理学或地质学。他假设很久以前地球俘获了一颗彗星，它后来成了今天的月亮。这场天文学事件增大了地球的旋转速度，产生了更大的潮汐力，这两种作用的合力将大陆从极地拉开。在他1910的论文中以及后来的出版物中，泰勒用地质学证据（爱尔德雷季1976，271）进一步完善了他的大陆运动的论点，但是这些没有引起地质学界的普遍重视（马文1973，63－64）。1911年，另一位美国人，H．B．贝克尔指出，存在一种由宇宙力包括太阳系行星的摄动引起的大陆移动（同上，65）。当魏格纳出版他的著作时，他总结了许多前人的工作，有一段详细讨论了泰勒的贡献。但是魏格纳两次宣称他"仅仅是在漂移理论的基本轮廓已经形成时，才了解到泰勒所做的这些工作"（同上，8－10）。在这部著作的最后一版（1962中，魏格纳在历史回顾部分中又加上了一些新的人名。他在这一版中写道："我还在F．B．泰勒1910年的著作中发现了与我的理论非常相似的观点"。
魏格纳的大陆运动理论
地质学家和地球物理学家开始对大陆漂移假说进行认真的讨论是在A．魏格纳的著作出版以后。从所受的教育和个人职业看，魏格纳并不是一个地质学家，而是天文学家和气象学家（他的博士论文是天文学史方面的），魏格纳的学术生涯先是在马尔堡谋得了一个天文学和气象学的职位，后来在格兰兹获得了一个气象学和地球物理学教授的职务（1924-1930），在二、三十岁时，他一直在格陵兰进行气象考察。1930年，在第三次探险时，他献出了生命。按照曾与魏格纳一起进行第一次考察的劳格·科赫的说法，大陆漂移思想是魏格纳在观察海水中冰层的分解时形成的。但是魏格纳自己只是说，大约是在1910年的圣诞节期间，他突然被大西洋两边海岸极度的相似和吻合所震惊，而这一点启发他思考大陆横向运动的可能性。
很明显，魏格纳当时并没有认真地看待这一思想，反而认为"这是不可能的"而放弃了（魏格纳1924，5；1962，1）。但他确实在第二年秋天开始建立他的大陆运动假说。他说他当时"相当偶然地"读到了"一篇描述非洲和巴西古生代地层动物相似性的文献摘要"（马文1973，66）。在这篇摘要中，大西洋两岸远古动物化石的相同或相似被用来证明当时非常流行的、非洲和巴西之间存在陆桥的说法。例如，蛇很显然不能渡过浩瀚的大西洋。因此，在南大西洋两岸发现同样的或十分相似的蛇化石，就证明很久以前的南美洲和非洲之间存在一条陆路通道的可能性是相当大的。如果换一种相反的解释，即假设在这两个地区的大部分土地上存在极其相似但又是相对独立的生物进化过程，而这是完全不可能的。
魏格纳对化石的相似性的印象非常深刻，但他不同意这两块大陆曾由某种形式的陆桥或由现已沉没的大陆联结起来的假说。因为这些假设需要进一步对这些陆地或陆桥的沉没或崩解做出解释，而对于这些不存在任何科学证据。当然，大陆之间确有陆桥存在，如巴拿马地峡和曾存在过的白令地峡，但没有真正可靠的证据证明古代跨越南大西洋的陆桥。作为一种替代性的理论，魏格纳把他早年关于大陆漂移的可能性的思想重新发掘出来，并且按照他的说法，把原来纯粹是"幻想的和非实际的"、"没有任何地球科学意义的、只是一种拼图游戏似的奇思异想，上升有效的科学概念。魏格纳在1912年的一次地质学会议上，引用了各种支持证据，对他的假说作了进一步的发展，概括并总结了他的成果。他最初的两篇论文在当年的晚些时候发表。1915年他发表了专题论文《大陆和海洋的起源》（Die Entstehung der kontinente und Ozeane）。魏格纳在这部著作中，详细罗列了他所发现的所有支持大陆漂移说的证据。该著作的修订本于1920、1922和1929年陆续出版，并被译成英文、法文、西班牙文和俄文。在译自1922年德文第三版的英译本（1924）中，魏格纳的表述“Die Verschiebung der kontinente"被准确地译为"大陆位移"，但很快就被普遍使用的术语"大陆漂移"所取代。
魏格纳将自己的论点建立在地质学和古生物学论据的基础上，而不仅仅是海岸的高度吻合，他着重强调大西洋两岸地质学的相似性。在他的著作的最后一版中，他引用了来自古气象学的证据。1924年，他还与科本合作撰写了一部关于古气象学的专著，并由此推论地球的极地始终是在迁移的（要详细了解魏格纳关于地理学、地质学、生物学、古气象学、古生物学方面的论点和论据，请参阅哈兰1973年出版的著作的第2章）。魏格纳认为，在中生代并一直延续到不太遥远的过去。曾存在过一个巨大的总陆地或原始大陆，他将其称为"庞哥"（Pangaea）。这块原始大陆后来破裂，庞哥碎片的分裂、位移，逐渐形成了我们今天所处的各大陆的格局。他认为，大陆漂移（或称运动、移动）的两个可能的原因是：月亮产生的潮汐力和"极地漂移"力（pohlflucht），即由于地球自转而产生的一种离心作用。但是，魏格纳懂得，大陆运动的起因这一难题的真正答案仍有待继续寻找。他在他的著作（1962，66）中写道，大陆漂移理论中的牛顿还没有出现。这话与当年居维叶、范托夫和其他一些人的心态是多么的相似。他承认，"漂移力这一难题的完整答案，可能需要很长时间才能找到"。现在看来，魏格纳最根本也是最富创造力的贡献在于，他首次提出大陆和海底是地表上的两个特殊的层壳，它们在岩石构成和海拔高度上彼此不同这样一个概念。在魏格纳所处的时代，大多数科学家认为，除了太平洋以外，各大洋都有一个硅铝层海底。魏格纳的基本思路后来为板块构造说所证实。
尽管魏格纳的大陆漂移理论长时间处于理论革命阶段，但这并不意味着他的思想没有引起注意或没有追随者。事实上，当时的情况远非如此！20世纪20年代，国际科学界就此展开了一系列全球性的激烈论战。1922年4月16日，在影响巨大的《自然》杂志（vol．109，p．200）上，发表了一篇未署名文章，对魏格纳著作的第二版（1920）进行了评论。这篇文章详细概括了魏格纳理论的基本观点，并希望这部著作的英文本能早日面世。"考虑到许多地质学家持强烈的反对意见"，文章的作者指出，如果魏格纳的理论最终被证实，将会发生一场与"哥白尼时代天文学观念的变革"相似的"思想革命（P．203）。一位名叫O．巴辛的人，在听了魏格纳的一次演讲后，在德国最重要的科学杂志《自然科学》（1921，219－220）上的一篇文章中写道，在柏林地理学会听过魏格纳演讲的人，"都绝对地被征服了"，魏格纳的理论得到了"普遍赞同"，尽管在随后的讨论中有过一些小心的反对意见和善意的警告。巴辛的结论是："没有反对魏格纳的充分理由，但是，在理论得到毫无保留地接受以前，还必须找到更加坚实可靠的证据。"