詹姆斯·赫顿—

詹姆斯·赫顿1726—1797

地质学领域的哥白尼

不显赫张扬是科学家詹姆斯·赫顿的特点。他的教授酬金并不丰厚，但却是惠更斯学院和牛顿学院的成员；作为单干的科学家他虽并不名扬四海，但却与他同时代的大科学家保持着密切的联系，并在学术界发表了大量学术论文。拥有经商的父亲留下来的丰厚遗产和一个生意兴隆的氯化铵厂，个体研究者詹姆斯·赫顿不必为钱财担忧。他缓慢但却时刻不停地在安静的小房间，在自己的旅途中，在自己的庄园里和爱丁堡的工作间里追逐着自己的科学梦想。直到晚年，赫顿才将自己的研究成果汇编成书出版，其中他的两卷本巨著《地球论》使他在后人的眼里成为现代地质学的创始人。

■苏格兰阿伦岛上东西走向的花岗岩地质剖面。水彩画，詹姆斯·赫顿

18世纪中叶，地质学知识虽然已发展到了相当高的水平，人们不但能区分不同的岩石种类，认识到了风化给山地带来的侵蚀机制，并能意识到山体中的有机化石残留物（化石和甲壳类动物）是早期海洋的沉积物，但那时的地质学还缺少一种能系统合理地把所有认知归纳起来的完整理论。

当时，《圣经》在社会上盛行，《圣经》中“神造万物”的学说是这种理论诞生的最大障碍。根据神创论的理论，地球形成的历史不超过6000年，圣经告诉人们，6000年前原始海洋（大洪水）退缩，留下了沟壑纵横的地球表面。18世纪时期，变化万千的山脉还没有被赋予诱人和富有诗情画意的浪漫色彩，大洪水退缩后留下来的枯萎干缩的地貌在很大程度上被认为是上帝对人类罪孽的一种惩罚。地球诞生6000年的理论与《圣经》中关于上帝在六天内创造万物的说法遥相呼应，《彼得后书》中说：“主看一日如千年，千年如一日。”当时许多人（也包括许多科学家）都相信伦敦大主教厄谢尔的传奇性计算，厄谢尔在1650年根据《圣经》计算出了上帝造物的具体日期，指出上帝在公元前4004年10月23日完成了造物壮举。

■詹姆斯·赫顿的肖像。20世纪20年代，阿布纳·洛

法国科学家布丰早就认为这种观点站不住脚，在他的四卷本《自然史》中，布丰把地球的年龄确定为75000年。18世纪后半叶，自然科学家和自然哲学家们围绕着地球诞生和形成的主动力展开了一场激烈的辩论，对这种辩论结果的分析和阐述无不打上浓厚的意识形态烙印。在这场论战（也被称为“玄武岩之争”） 中，水成论者一方面原则上坚持《圣经》的神创学说，另一方面也认为所有岩石（特别是玄武岩）是海洋中的沉积岩。与此相反，火成论者则认为火是地球形成的主动力，他们把地球内部的热量（特别是火山和岩浆流）看作是岩石（如玄武岩）形成的原因。

■詹姆斯·赫顿和化学家约瑟夫·布莱克。讽刺版画，1787年后，约翰·凯（1742—1826）

摇摆不定的歌德

歌德是参与地球起源论战的学者之一，1777年他曾出任魏玛煤矿矿长，倾向于保守的歌德尽管拥有超出常人的专业知识，但在感情上还是站在水成论者一边，反对演变进化的观点。他更认可事物通过水以一定的阶段和规律造化的生物生长模式，不承认无规律可言并带有摧毁性质的自然力量（如火山作用、地震等）是自然界的造型之力。

1785年，赫顿的《地球论》初稿首次面世，当时有关玄武岩的争论达到了顶峰，虽然没有明确表明自己的立场，但实际上赫顿站在火成论者一边，他相信地壳内部有足够的热量，可使岩石熔化，火山爆发，地震频发。他否定《圣经》的计时方法，认为地球具有“不可确定的悠久年代”，像布丰一样，他不轻易对地球的年龄做出具体的推测。比其在地球形成的论证中的立场更为重要的是赫顿对某些地质结构和原理的阐述，比如他认为岩石处在一个永无止境的形成和消失的循环中，地表及山脉受自然界的侵蚀只是这个循环中的某个站点，因风雨等自然条件被剥离的物质经雨洪、河流和风力进入海洋并在那里慢慢沉淀累积，最后通过压力和热量固化为沉积岩。地热是使新形成的岩层重新从海底凸起并造就新大陆的主动力，地球在不断地重新塑造自己，这种形成和消失的循环“没有开始的痕迹，也看不到尽头”。如今天我们所知，赫顿的这种观点基本是正确的，虽然他当时还无法认知实际的地质年代。如果地壳运动不带来新大陆的诞生，那极大部分陆地就会在经历了3亿多年的风雨侵蚀后从地球上消失，而在旷久的历史长河中被自然界所剥蚀的物质也足以将海洋填满了。

在进行科学论证时，赫顿还利用了一个源自牛顿自然科学的基本原理，他从自己认为可以确定的力和作用中推断出过去和未来的变化，而神创论的信徒们则要为每个地球变化阶段提出因果假设。这种以“现在是认识过去的钥匙”为标识的原理50年后才由英国著名地质学家查尔斯·赖尔（1797—1875）作为“均变论”引入到地质学。

■苏格兰高地格伦提尔特大峡谷俯视图， 图中可看到一条河流和一个小岛及不同颜色的岩层。版画，詹姆斯·赫顿

许多科学史家把玄武岩之争与哥白尼日心说之争相提并论，所以詹姆斯·赫顿对地质学的贡献可与哥白尼对宇宙观的贡献相媲美，赫顿的许多著作所蕴藏的巨大作用在他去世后才被后人慢慢发现，这一点也颇像哥白尼。赫顿著作的意义迟迟没有得到应有的重视有诸方面的原因，除了当时在学术界盛行的保守主义和对《圣经》的迷信以外，赫顿自己生涩乏味的论述风格也是一个重要原因，直到他的朋友约翰·普莱费尔对《地球论》一书进行加工处理并加入了大量的插图重新出版后，赫顿的这一巨著才变得通俗易懂，赢得了更广泛的读者，他的地质理论也因此而得到广为传播。

在《地球论》一书中，詹姆斯·赫顿的所有观点和主张都能用自己在多次考察旅行中收集到的材料和实物来佐证。除了对地质学的研究以外，赫顿对农业也有很深的造诣，在其未完成的手稿（已写了一千多页）中，他对生物进化（特别是狗的进化）提出了自己的观点，他的这些观点已相当接近达尔文的进化论。

■查尔斯·赖尔。达尔文曾这样评价赖尔：“赖尔是地质科学最要感谢的人，他对地质学的贡献无人能及。”木版画， 取自1875年3月20日出版的《画报》

整脚的文笔

詹姆斯·赫顿不擅长将自己的想法以通俗易懂的方法写出来 ，他的文字表述能力甚至可以说很糟糕，他的一位读者这样评价他的文笔：“赫顿对自己观点的描述晦涩难懂，要想从这位哲学家的文稿中汲取科学知识简直比直接从大自然中捕获知识还要难。”赫顿的《地球论》本应是地质学上划时代的一个成就，可悲的是，这两卷厚书的文字实在是太糟糕了，令人不忍卒读。书的一开头是这样介绍研究内容的：“当我们探寻组成这个地球系统的各个部分，另当我们审视这几个部分之间的一般联系时，一切情况都表明存在着一种特别的，适应于一个特定之目的构筑机制。我们发现一种用智慧建立起来的结构，它能达到一种配得上创造它之力量的效果。”在这种云遮雾罩的描述下，赫顿的巨著直到今天都很少有人问津，几乎所有的地质学家都承认，他们没法把本学科内这部最重要的作品读完。

詹姆斯·赫顿

生平与学术生涯

詹姆斯·赫顿于1726年6月3日出生在苏格兰爱丁堡的一个富商家里。赫顿在三岁时失去了父亲，兄妹四人继承了父亲的遗产，丰厚的遗产为赫顿日后从事科学研究打下了坚实的经济基础。中学毕业后，赫顿于1740年开始在爱丁堡攻读逻辑学、数学和地理学，1743年他受雇于一家律师事务所，后因感到工作无聊放弃了这份差事，并来到法国巴黎攻读医学。1749年他完成医学博士论文，不久他与一位朋友合伙开办了一个氯化铵工厂，工厂生意兴隆，为赫顿从事科学研究创造了更大的财力空间。赫顿还经营过农庄，为了更好地管理和经营所继承的庄园，他远赴英格兰、荷兰、比利时和法国拜师学农，从1754年至1768年，赫顿经营自己的庄园长达14年之久。这以后赫顿作为私人研究者返回爱丁堡，潜心研究地质学。在农艺考察学习的途中，赫顿已接触到了化学和矿物学，在进一步的考察旅行中，他全面勘察和了解了英格兰和苏格兰的岩层构造，将自己的观察和见解记录在二卷本《地球论》一书中，该书于1795年终稿出版。1822年，赫顿的朋友数学家和地质学家约翰·普莱费尔对赫顿的《地球论》著作进行了加工整理，使原本枯燥乏味的《地球论》变得通俗易懂，该书大大提高了赫顿的知名度，为他赢得了“地质学之父”的美誉。《农学论》是赫顿的一部未完成的著作，在这本书稿里赫顿先于达尔文谈到了生物进化，遗憾的是人们在1947年才发现赫顿的这部遗稿。1797年3月26日，詹姆斯·赫顿因膀胱疾患在爱丁堡逝世。

相关知识

岩石类型

不同类型的岩石可为了解地壳的形成过程提供重要的依据，人们凭肉眼就可分辨出三种不同类型的岩石：沉积岩、变质岩和岩浆岩。砂岩或石灰岩是典型的沉积岩，它们由沉积物组成，一般情况下都含有有机残留物（死去的植物和动物）。变质岩是指在压力或热力作用下局部变为结晶状的沉积物，页岩和大理石是典型的变质岩。岩浆岩有花岗岩和玄武岩等，它们是在地壳内部炙热岩浆的溶化和凝结过程中形成的。

推荐

阅读：

《找到时间的人——詹姆斯·赫顿及其地球远古时代的发现》，Jack Repchek著，New York 2004《混沌年代——詹姆斯·赫顿及其远古时代的发现》， Stephen Baxter著，New York 2004

《一张地图改变了世界——威廉·史密斯与现代地质学的诞生》， Simon Winchester著，München 2003

《当德国还在赤道时》， Volker Arzt著，Reinbek 2004

参观：

德国德累斯顿矿物和地质博物馆

德国文德尔施泰因地质公园（徒步道两旁的36块石碑上记载了阿尔卑斯山的形成和发展历史）

网站：

http://www.geolsoc.org.uk（伦敦地质学协会网站）

点评

并非上帝而是自然之力（如地壳内部的炽热）造就了地球的地质形态。詹姆斯·赫顿不信“神造万物”的神话，捍卫了可用自然科学证明的世界发展史。