我第一次接觸到大陸漂移理論時,它正處在第二階段,受著審判的煎熬。當時,美國知名古生物學家當中唯一敢于公開支持這個理論的肯尼思·卡斯特來到我的母校安蒂奧克學院做講演。我們并不是頑固的保守主義堡壘,我們多數人完全是出于明智而拋棄了他的思想(因為我現在正處在馮·拜爾所說的第三個階段,所以我清楚地記得,卡斯特在我心中播下了實實在在的懷疑的種子)。幾年以后,我成為哥倫比亞大學的研究生,我記得,我那出色的地層學教授嘲笑過到澳大利亞看大陸漂移證據的人,他帶領一群忠誠的趨炎附勢的學生齊聲嘲笑(我現在已處在第三個階段,再回想這些,雖然有趣,但不爽)。出于對那位教授的尊敬,我必須說明,兩年之后,他的觀點迅速轉變了,并將以后的歲月愉快地用在重新做他的畢生工作上。
今天,只不過才過了十年,我的學生會懷著更多的嘲諷拋棄那些否認大陸漂移說是明確合理的人--具有預言能力的瘋子是有趣的,而陳腐的古板家伙只能叫人可憐。為什么在短短的十年就會發生如此深刻的變化呢?
在大陸漂移說遭到差不多普遍的拋棄期間,有關大陸漂移的直接證據,即從大陸裸露的巖石所得的材料,像今天一樣稀少。之所以拋棄大陸漂移說,是因為沒人能提出一個物理機制說明大陸在明顯固定的洋底上的流動。由于缺乏合理的機制,大陸漂移說被當作荒謬的觀點拋棄了。似乎支持這個學說的材料,也總是被解釋后消除。如果這些解釋聽起來牽強或被迫的話,那倒有可能選擇另一個途徑--承認大陸漂移。在過去的十年,我們已經收集了一組新的材料,這次是從大洋盆地。利用這些材料,再加上大量的創造性想象,以及對地球內部的更深刻理解,我們設想出一種新的行星動力理論。按照這個板塊構造理論,大陸漂移成為一種必然的結果。曾經被完全拋棄的采自大陸巖石的舊材料,又發掘了出來,并被譽為大陸漂移的決定性證據。簡而言之,我們現在承認大陸漂移,是因為它符合一種新正統觀念的期望。
我把這個故事視為科學進步的典型。在舊的理論指導下,以舊的框架收集的新事實,很少能導致思想的實質改變。事實并不“講述它們自己”,事實是按照理論解讀的。創造性思想,在科學中和在藝術中一樣,是改變觀念的動力??茖W是一項精美的人類活動,并不是機械地、機器人似的收集客觀信息,在邏輯律的指導下,產生必然的解釋。我將從關于大陸漂移的“經典”材料中找出兩個例子來說明這個論點。在大陸漂移說尚不流行的時候,這兩個材料都是要清除的謊言。
(1)古生代后期的冰期。2.4億年前,冰川覆蓋了現在的南部非洲、南極、印度和澳大利亞。如果大陸是穩定的,這種分布帶來了難以克服的困難。
A.南部非洲東部的條痕走向表明,冰川是從現在的大西洋流動到這個大陸的(條痕是巖床上的條紋,是由于冰川經過時在冰川底下與巖石的凍結造成的)。
世界的大洋是單一的系統,來自熱帶地區的熱傳遞使開放海洋中任何大的部分都保持不凍結。
B.非洲的冰川覆蓋了現在的熱帶地區。
C.印度的冰期肯定是在北半球的亞熱帶地區形成的,而且條痕表明是來自印度洋的熱帶水域。
D.北方大陸沒有冰川。假如地球冷得都能使熱帶的非洲結冰,為什么在北方的加拿大和西伯利亞卻沒有冰川?
如果南部大陸(包括印度)在這個冰期連接在一起的話,而且位置較靠南,連接著南極,那么這些困難便不存在了。南美的冰川來自非洲,而且不是通過開放的海洋?!盁釒У摹狈侵藓汀皝啛釒У摹庇《犬敃r與南極連接一起,北極位于大洋的中部,而且冰川未能在北半球形成。聽起來就是大陸漂移,實際上,今天沒有人懷疑這點。
(2)寒武紀三葉蟲(生活于5億至6億年前的化石節肢動物)的分布。寒武紀的歐洲和北美的三葉蟲分成兩個不同的動物群,按照現在的地圖,它們的特定分布如下?!按笪餮蟆眳^三葉蟲,生活在全歐洲,并且生活在遠在北美邊緣的少數局部地區,例如東部(而不是西部)的紐芬蘭和馬薩諸塞東南部?!疤窖蟆眳^三葉蟲生活在整個美國和歐洲最西海岸的少數局部地區,例如蘇格蘭最北部和挪威的西北部。假如這兩個大陸一直相隔5000公里,那就極難理解這樣的分布。
但是根據大陸漂移理論,則恰好解決這個問題。在寒武紀時期,歐洲和北美是分離的,大西洋三葉蟲生活在歐洲周圍的水域,太平洋三葉蟲生活在美洲周圍的水域。這些大陸(現在含有三葉蟲沉積層的地區)然后便相互移動,最終連接在一起。后來,它們再次分開,但并不是嚴格按照以前相連時的路線,古歐洲的一些零散地區,攜帶著大西洋三葉蟲,留在了北美的最東邊,而北美的一些地塊吸附在歐洲的最西邊。
這兩個例子,今天會被廣泛用作大陸漂移的“證據”,但在以前的歲月里,被斷然拋棄了,并不是因為材料不完備,只是因為沒人能提出一個恰當的機制來說明大陸的運行。所有最初的漂移論者都設想大陸如何通過靜止的洋底運行。大陸漂移說之父阿爾弗萊德·魏格納在20世紀早期提出,萬有引力就可以使大陸運動。例如,大陸之所以緩慢地向西移動,是因為太陽和月亮的引力使大陸升抬,而地球在下面轉動。物理學家的反應是輕蔑的,他們用數學表明,萬有引力沒有那么大的力,不能造成這樣巨大的運行。所以,支持魏格納的南非人阿利克斯·杜·托依特試圖尋找別的辦法。他提出,大陸邊緣洋底局部地區的放射性熔化,導致大陸滑動。這一假說也沒有為魏格納的設想增加多大的說服力。
因為在缺乏機制的情況下,大陸漂移說顯得有些荒謬,所以正統的地質學家便試圖把那些使人聯想到大陸漂移的證據,解釋為一系列無關聯的巧合。