开尔文和赫胥黎的对话

胡紫霞

同学们，今天的主角都来自英国，一位是物理学家威廉·汤姆逊，另一位是生物学家托马斯·赫胥黎。你也许要问，题目中的开尔文又是谁呀？其实，他就是威廉·汤姆逊。这可是一位不折不扣的全才，在人类科学史和技术史这两大领域做出过重大贡献的人员名单上，汤姆逊的名字总是高居榜首。他于1892年被授予“开尔文勋爵”称号，也是英国科学家中获此殊荣的第一人。而赫胥黎也是一位非常优秀的科学家，担任过英国伦敦皇家学会的会长。这两位牛人针对地球年龄的问题将展开怎样的辩论呢？让我们把目光投向1869年那次极具科学意义的伦敦地质学会年会。

各位，我知道有很多地质学家和生物学家一直在想办法计算地球的年龄，但始终没有确切数值。逐渐地，物理学家们也加入进来，我就是其中之一，并且我把测量地球年龄的工作看作是我所有发现中最为重要的。我用的是牛顿的思维，即根据地球的冷却来估算其年龄。假定地球最初是从熔融的状态开始的，非常热，热得生命无法生存。之后，热量从地球内部传导到地球表面消散掉。地表逐渐冷却而固结，而地核仍是热的。那么，地球从原始状态冷却到现今状态所需的时间，就是地球的年龄。要做到精确计算，需要用到热力学的方法，另外还需要三个数据——地球的初始温度或内部温度、岩石的导热率和现在地表的温度梯度。这时候，台下的赫胥黎举手示意发言。

威尔逊先生，很荣幸能听到你介绍的这种物理方法。但我有些问题：你说的那三个数据怎么得来呢？你怎么知道地球内部的温度呢？

呃，这的确很困难。我测了沙、沙石、辉绿岩的热导率，把它们的平均值作为岩石的热导率。另外，我认为地球内部温度差不多为3870度，当然由于没有这方面的实验，这是我自己设定的。至于现在的地表温度，有一些数据，但彼此差别很大，我便挑选了其中一个。

赫胥黎边听边笑。

说实话，刚开始我也觉得问题很多，因此，在随后几年里不断修正，终于得到了我认为更合理的模型。1862年，根据物理学原理，我推算出地球冷却到今天的温度大约需要1亿年。考虑到数据可能有错，我给出的估算范围是——2000万至4亿年。

天哪！这个范围太大了。你的计算看似精确，其實是基于错误的假设，缺乏可靠的科学根据。

尽管开尔文的估算所用的假设很成问题，数据也不确定，但是在此后的几十年内却被认为非常权威，毕竟他是当时首屈一指的大物理学家。但大部分地质学家和生物学家却不以为然。他们用自己的方法估算地球的年龄（如根据岩层的厚度），认为地球年龄可达到4亿年，甚至可达到6亿年。由于结果相差悬殊，争论就由此而来。而赫胥黎便是他们阵营中众望所归的代言人。

开尔文

地质学理论中一场重大的改革看来是必不可少了。目前，英国流行的地质学和物理学是相互对立的。

地质学的证据像物理学的证据一样有效，而在两者的对立中，可能是物理学家搞错了。前几年，达尔文先生出版了《物种起源》，我是他的忠实粉丝，其“自然选择学说”认为生物需要无比漫长的时间才能进化成现在我们见到的如此丰富多彩的物种，你算出的地球年龄显然不够。达尔文相信地球的年龄至少有几十亿年，生物才有足够的时间进化。

因此，我并不同意《物种起源》中的观点。

我们今天知道达尔文、赫胥黎的推测是对的，开尔文的估值确实太短了。有趣的是，证明开尔文错误的证据，正是来自物理学家的努力。真正让地质学家和物理学家都认可的方法是20世纪初产生的。1903年，居里夫妇发现了两种具有放射性的新元素——钋和镭。1904年，卢瑟福和索迪一起建立了放射性元素衰变理论。放射性现象的发现，不仅推翻了此前物理学家对地球年龄的低估，而且让准确测定地球年龄成为可能。现在被普遍接受的地球年龄是45.4亿年，根据的是美国地球化学家帕特森在1956年发表的测定陨石的结果。地球的年龄问题已经不再是存在争论的话题了。