1
古代的推测和宗教信仰
在人类文明的早期,地球的起源和年龄一直笼罩着神秘的面纱。古人通常借助神话、宗教和传统故事来解释这些问题。例如,中国神话中讲述盘古开天辟地;印度教中提及梵天造宇宙;而古埃及传说则讲太初之水孕育出诸神。
盘古开天辟地(《三五历纪》记载:天地浑沌如鸡子,盘古生其中。万八千岁,天地开辟,阳清为天,阴浊为地。盘古在其中,一日九变,神于天,圣于地。天日高一丈,地日厚一丈,盘古日长一丈,如此万八千岁。天数极高,地数极深,盘古极长,后乃有三皇。数起于一,立于三,成于五,盛于七,处于九,故天去地九万里)
17世纪,爱尔兰大主教詹姆斯·乌雪(James Ussher)试图通过圣经文本为地球“定年”。他详细考察了《旧约》中的人物世系和年限,以新巴比伦国第三任君主以未米罗达的登基为基准(即公元前563年),再加上一些天文历法的知识,统一了《圣经》与正史的时间线得出了一个,他自认为“精确无比”的结论-世界是在公元前4004年10月23日的夜晚被创造出来的。这一计算获得了当时许多神学家的支持,甚至一度成为欧洲主流的地球年龄观,在教堂和学院中被当作真实的历史依据而普遍接受。
然而,也有少数科学家开始对神学推算的地球年龄提出质疑。1693年,德国数学家莱布尼茨在《原始地球》中提出,地球最初是炽热的熔融体,逐渐冷却形成如今的地壳。18世纪,法国博物学家布丰借鉴这一思想,并结合惠斯顿的宇宙模型,认为地球由炽热的熔岩冷却而成。为验证这一推测,他在铸铁厂加热不同大小的铁球,测量其冷却时间,并据此推算地球冷却所需的时长,最终得出至少7.5万年的结论(而在私人笔记中,他推测可能达到300 万年)。
尽管布丰的研究开创了以实验探索地球历史的先河,但在教会的权威下,神学推算依然占据主流。然而,他们的探索已然点燃了科学求真的火种,为后来的研究奠定了基础。
2
从地质现象到地球年龄的猜想
随着地质学的兴起,一批科学家通过观察自然界的地质现象,试图探究地球的真实年龄。这一时期的关键在于提出了新的观察方法和思维方式:科学家们通过“解读”地质的证据来推测地球的演化历程。
“深时”的概念开始被接受。
赫顿
赫顿的思想对19世纪的地质学家产生了深远影响,其中最著名的莫过于查尔斯·莱尔(Charles Lyell)。莱尔在他的经典著作《地质学原理》(Principles of Geology)中进一步发展了赫顿的“均变论”思想,强调地球上的地质变化是渐进的、持续的,而不是由大规模的灾变所主导。并明确了 “将今论古”(The present is the key to the past)的地质学思想。这一思想对现在地球科学都仍然有深远的影响。莱尔通过细致的观察和记录,展示了现代地质现象(如火山喷发、地震、侵蚀作用等)如何缓慢但坚定地塑造着地表。他指出,如果这些变化持续足够长的时间,便可以解释许多复杂的地质结构。赫顿和莱伊尔都认为,地球上的地质作用是极其缓慢的,自然法则始终如一。他们都强调地球年代的无限久远和地质过程的无始无终。
莱尔
达尔文
3
威廉·汤姆森(开尔文)与地球冷却时间的热力学估算
19世纪中叶,随着科学技术的进步,科学家们开始尝试用物理和数学方法量化地球的年龄。物理学家威廉·汤姆森(William Thomson),也就是后来的开尔文男爵(Lord Kelvin),通过热力学方法为地球年龄的计算提供了一种全新的视角。开尔文认为,地球在形成初期应该是一个炙热的熔融体,随着时间推移逐渐冷却。他设想,如果可以测量出地球当前的温度分布,便可以利用热传导的原理反向推算地球的冷却时间,进而估算其年龄。
那么开尔文的结论又是否真的正确呢?2400万年就真的是地球的年龄吗?
4
放射性元素揭示地球的真实年龄
20世纪初,科学界迎来了一个划时代的发现——放射性衰变。1896年,法国物理学家亨利·贝克勒尔在一次偶然的实验中发现,铀盐可以让包裹在厚黑纸中的底片感光。这一现象证明,铀能够释放出一种具有穿透性的射线,这是人类首次观测到放射性现象。
与此同时,地球科学领域也有了新的突破。通过地震波折射现象的研究,科学家们发现地球内部并非开尔文假设的均质固体,而是分为地壳、地幔和地核。至此,开尔文的两个关键假设——地球无内生热源及其均质固体结构——都被彻底证伪。
然而,找到最古老的岩石并非易事。放射性同位素测定法揭示的并非“地球整体”的年龄,而是测定了岩石形成时的时间节点。要解答“地球究竟多古老”,科学家们必须将这一方法应用于地球形成之初便存在的岩石。这个探索的最终结果,又会指向怎样的答案呢?
来源:石头科普工作室
编辑:yhc