110年前，准确地说是在1912年的1月6日，32岁的德国气象学家、地球物理学家阿尔弗雷德·魏格纳在德国法兰克福的地质学会上做了演讲，题目是《从地球物理学的基础上论地壳轮廓（大陆与海岸）的生成》，随后的1月10日又在马堡科学学会上做了第二次演讲，题目是《大陆的水平位移》，并于同年发表了论文，这标志着大陆漂移理论的正式提出。

大陆漂移学说发展到今天，更准确的说法叫作板块构造理论，已经深刻地影响了我们今天对世界的认识。那么110年前，魏格纳是怎样提出大陆漂移学说的？这个理论后来又经历了怎样的发展？

绵延的山脉是地球表面最具特征的景色之一，高耸入云的山峰，或让人崇敬，或让人神往。在中国的神话中，山是神仙住的地方，而且中国在很早以前就建立了对山的崇拜，三山五岳是皇帝祭祀的对象。传说在盘古开天辟地之后，终因过度劳累而倒下，他的手足身躯就变成了大山。北宋的科学家沈括，通过考察太行山上的化石，认为太行山原本是波涛汹涌的大海，后来才变成了高山。

文艺复兴之后的欧洲，科学风靡一时，广受各大富豪的追捧，或资助他人或亲自下场进行各方面的研究，毕竟掌握知识在当时来说是一件非常时髦的事情，地质学就在这种氛围中得到了长足的发展。最初地质学是一门观察学科，其观察的对象基本都在遥远的野外，要研究就需要大量的旅行。几百年前的长途旅行是非常不容易的，危险不说，还需要大量资金维持旅行中的花销。因此，最初开展地质学研究的科学家，都是比较富有的，衣食无忧而且有闲钱长途旅行，地质学又被称为“富人的学科”。

那时候欧洲的富人科学家们经常四处游玩，其中阿尔卑斯山给他们留下了深刻的印象。在这里，他们看到高耸的山峰上常年顶着皑皑白雪，坚硬的石头似乎曾经被某种力量像揉面团一样揉捏过，而阿尔卑斯山中发现了很多大型的断层，似乎表明大地发生过大规模的运动。所以，到了19世纪的时候，山是怎么来的，是什么力量让大地发生大规模的运动成了地质学的核心问题。

在当时，科学家普遍认为地球起源于宇宙间尘埃物质的汇聚，汇聚碰撞的时候动能转化为热能，导致地球的温度非常高，甚至变成一个完全熔融的火球。随着时间的推移，这个火球慢慢降温，逐渐凝固就变成了固体，固体再逐渐冷却。当时的科学家已经认识到了热胀冷缩的现象，因此奥地利地质学家修斯（1831-1914年）就认为，地球其实就像一个慢慢风干的苹果，在冷却收缩的过程中，表面就会起褶皱，隆起来的部分就是山脉，而凹进去的地方就成了洋盆，聚水而成海。而随着冷却的继续，新的褶皱会继续发展，这样就发生了海陆的交替，原来的山脉可以下沉变成海洋，而海洋则可以隆盛变成陆地或山脉。海陆只在原地升降，并不会发生大规模水平方向上的移动，这在地质学史上被称为“固定论”。

修斯的理论一经提出，就受到了广泛的欢迎，尤其是欧洲科学家，因为这一理论解释了当时长久困扰地质学家的问题。比如解决了山脉的成因问题，回答了高山上为什么会有海洋中才会出现的动物化石；还解释了为什么明明相距很远的大陆，比如非洲和南美洲，却会有相同的地层和化石，就是因为它们原来是连在一起的，后来由于收缩导致中间分开了。

“固定论”曾经非常流行，然而，在20世纪初，地质学家对欧洲的阿尔卑斯山和北美的阿巴拉契亚山进行了详细的地质填图，发现了大量的巨型褶皱，如果把这些褶皱展开，那么将会有数千公里长，也就是说地层被压缩了数千公里。根据收缩理论的计算，地球冷却带来的皱缩量不会有这么大，这显然是不可能的。

就在这个时候，阿尔弗雷德·魏格纳出场了。

说起魏格纳，很多人都熟悉一个故事，说魏格纳躺在病床上看到一张世界地图，发现大西洋两岸的大陆几乎可以很好地拼合在一起，就萌发了两岸是不是曾经连在一起的猜想。实际情况并非如此。

魏格纳1924年再版的著作《海陆的起源》一书中谈到了大陆漂移学说的酝酿过程。作为科班出身的气象学家，魏格纳在1910年读到一张世界地图后，就察觉到了大西洋两岸海岸线相似性，但也只是像普通人一样随后丢开，并不觉得有什么重要意义。但在1911年，他在一本论文集中偶然看到一段话，说是根据古生物的证据，巴西和非洲曾经是连在一起的，这才促使他严肃地对待这个问题。

从魏格纳的自述中就发现，在他之前，已经有很多人注意到了大西洋两岸海岸线的相似性，甚至早在1596年，荷兰的地理学家奥特柳斯就首先用陆地的“漂移”解释了这种相似性。在魏格纳的著作中，特别提到了美国地质学家泰勒，他在1908年就独立提出了大陆漂移学说。泰勒认为地球上一些连绵数千千米的山脉，如亚洲的喜马拉雅山脉、欧洲的阿尔卑斯山脉、北美洲的落基山脉和南美洲的安第斯山脉，其实是地球水平方向的巨大压力挤压地表导致隆盛而形成的，他甚至进一步解释这种水平方向上的力来源于潮汐引力。

1912年1月6日，魏格纳在德国法兰克福的地质学会上做了演讲，题目是《从地球物理学的基础上论地壳轮廓（大陆与海岸）的生成》，随后的1月10日又在马堡科学学会上做了第二次演讲，题目是《大陆的水平位移》，并于同年发表了论文，这标志着的大陆漂移理论的正式提出。相对于传统的“固定论”，魏格纳的学说被称为“活动论”。

魏格纳提出大陆漂移的假说后，马上着手收集证据，但遗憾的是1914年第一次世界大战爆发，魏格纳不得不参军。不知道是幸运还是不幸，他在战争中两次负伤，于养伤期间，他终于完成了《海陆的起源》一书，1915年出版，并在后来的几年中多次修订再版。在书中，他详细阐述了关于大陆漂移的设想，并从地球物理学、地质学、古生物和古气候学、大地测量学等方面列出了大陆漂移的证据，同时驳斥了旧理论。

其实在很早以前地质学家就认识到印度、南美、非洲、澳大利亚和南极洲等，存在一些相同的动植物化石和相似的沉积地层，因此奥地利地质学家修斯就认为这些大陆曾经是连接在一起的统一超大陆，并用印度的一个地名“冈瓦纳”命名。但是，后来冈瓦纳的大部分下沉到了海底，这几块大陆也就分开了。但是，擅长现代地球气候分带的魏格纳意识到，这些大陆上的很多化石或地层根本与实际不符，如现在位于中低纬度的印度、非洲和澳大利亚都发现了冰川沉积物，这显然是不可能的，唯一的解释只能是它们曾经都聚集在极地地区，后来才漂移到了现在的位置。

当魏格纳的著作在1924年翻译成英文以后，在科学界掀起了一阵狂风，但批评远多于支持。很多人指责魏格纳离经叛道，他的学说只是外行人的呓语。

大陆漂移假说关键的弱点在于缺乏对漂移机制的合理解释。魏格纳认为，大陆漂移的驱动力来自于地球的自转，但实际计算后却发现自转的力量远不足以推动大陆移动。同样，泰勒猜测的潮汐引力也被计算证明根本不足以推动广袤的大陆。

另一方面，当时的主流观点认为地球内部已经完全凝固了，“像铁一样坚硬”，很难想象大陆在坚硬的地球上漂移，地球物理学家的计算也证明了这一点。

因此，在1930年魏格纳意外去世之后，大陆漂移学说逐渐沉寂了。

但是，魏格纳的学说并未完全消失，甚至他关于大陆漂移驱动力的理论也很快有了新的观点。爱尔兰地质学家乔利认识到，地球内部的放射性元素衰变产生的热可以让地球内部的温度很高，表现为塑性，甚至发生熔融。因此，乔利认为当地幔发生熔融的时候，地壳在非常微小的力量作用下就可以发生横向移动，并形成山脉。这其实可以解决魏格纳大陆漂移学说的机制问题。

随后，英国地质学家霍尔姆斯进一步发展了乔利的理论，认为随着地球内部热量的积累，会导致地幔发生对流，即内部热的物质上升，然后发生横向的流动，冷却以后再下沉，加热以后再上升，完成一个循环，深部地幔的对流就驱动了地球表层的地壳的运动，这也是我们目前认为的板块运动的主要动力源。但此时魏格纳已经长眠于格陵兰的冰雪之中了。

一个新理论的确立，需要过硬的证据。就大陆漂移学说的最终创立而言，最坚实的证据来自于对古地磁的研究，而对古地磁的深入研究则得益于第二次世界大战的军事投资。

在二战之前，政府对科学研究的直接投资是非常有限的，研究所需的经费往往都来自于科学家自己的收入或者社会的赞助，因为那时候科学并未表现出特别的生产力。但这种情况随着第二次世界大战的到来出现了改变。当时的美国和英国海军遭到了德国潜艇的猛烈攻击，损失惨重。海军意识到，地球物理学或海洋学的研究成果可能有助于降低损失，尤其是躲避或隐藏潜艇。当时海军主要资助了两个方向的研究，一个是地磁学，这有助于海下的导航，另一个是海底地形，这有助于隐蔽。海军对这两方面研究的投入极大地提高了我们对海洋的认识，探测技术更是飞速发展。

另外，当时的英国和美国海军召集了大量的科学家入伍，如后来的板块理论之父赫斯就是美国一艘运输船的船长，这艘船的一个任务是运输物资，另一个任务则是进行海底地形的勘探。

英国的古地磁学家朗科恩、布莱克特也是在海军服役期间才开始了对古地磁的研究，其中布莱克特的经历更具戏剧性。布莱克特原本学的是物理，导师是著名物理学家卢瑟福。当布莱克特毕业要找工作的时候，却遇上了1931年的经济大萧条，卢瑟福就建议他能找到工作就不错了，别挑了，于是他就在新成立的剑桥大学大地测量系找到了一个教授大地测量的工作，而当时这个系仅有两个人。二战开始以后，他又转向了古地磁的研究。

朗科恩、布莱克特相继组建自己的团队。当时的科学家们兵分两路，一路在海洋上，利用船只拖拽的探测仪器测量记录洋底的古地磁方向，另一路在陆地上，收集不同大陆上不同时期的岩石样品，测定它们的古地磁方向。刚开始，研究大陆古地磁的科学家目标比较明确，就是要验证大陆漂移理论是否正确。如果大陆发生过漂移，那它们上面岩石记录的古地磁方向应该是变化的，否则是固定的。

研究结果令他们惊讶，古地磁方向是变化的。那么就有两种可能性，一个是地磁极的方向是变化的，另一个是大陆是漂移的。如果是地磁极发生了变化，那么各大陆记载的磁极变化应该是相同的。但是，布莱克特的研究结果则显示不同大陆的地磁极轨迹是完全不同的，那么可能性只有一个，大陆是漂移的！

这种观点很快得到了赫斯等人的认同。受此成果的激发，赫斯在1960年写了《洋盆的历史》一文，并正式发表于1962年。在这篇文章中，赫斯提出，大洋中绵绵几千公里的海洋山脉（即大洋中脊）处的热流值比地球上其他地方都要高，因此认为这里是地幔对流上升的地方，然后随着地幔的对流传送到海沟处俯冲进入地幔。随后，迪茨进一步修改了赫斯的模型，提出在大洋中脊处喷发的玄武岩凝固形成了大洋地壳，并把这种洋壳生长的模式命名为海底扩张，这个说法沿用至今。

当然，到此时为止，赫斯关于海底扩张的论述仍旧只是猜想，验证就落到了另一支探测海洋古地磁队伍的肩上。战争期间的研究让美国政府尝到甜头，战后一口气建立好几个海洋研究所，并投入许多的资金支持开展基础研究，获得了许多有关海洋的资料，其中就包括大西洋、太平洋洋底的古地磁数据。

假如洋底的产生真如赫斯预测的那样是沿大洋中脊扩张的，那么地磁极条带沿大洋中脊是应该对称的，这是英国科学家瓦因和马修斯在1963年进行的一个预测，具体的原理我们这里就不展开讲了。起初他们的预测也被斥为无稽之谈，但后面越来越多的海洋古地磁证据证明了他们理论的正确性，大西洋、太平洋的古地磁条带确实如预测所言，是沿大洋中脊平行且对称的！

至此，坚实的证据无可辩驳地证明了魏格纳大陆漂移学说的正确性。随后，从大陆漂移和洋底扩张发展出来的板块构造理论学说成为了现代地质学的基础理论。从1960年赫斯正式提出海底扩张理论到1970年进一步发展成板块构造理论，绝大部分的地质学家和地球物理学家在极短时间内都接受了新理论。仅10年时间里，新理论显示出巨大的威力，摧枯拉朽般摧毁旧世界，建立了一个全新的秩序。在上世纪70年代后，虽然细节有补充，但板块构造理论的框架再未发生实质的改变。

魏格纳提出大陆漂移学说，更多是一种大胆猜想，也可以说是一种精神的冒险。事实上，魏格纳不仅喜欢精神冒险，身体上也是一个喜欢冒险的人。

从1906年起，魏格纳就加入了著名的丹麦探险队，来到格陵兰岛从事气象和冰川调查。魏格纳一生共有四次去格陵兰岛考察冒险，认为这里隐藏着大陆漂移的许多证据。他标志性的著作《海陆的起源》一书中也记录了他在格陵兰的许多地质发现。魏格纳发现，格陵兰岛相对于欧洲大陆是有漂移运动的，甚至测量了漂移的速度。

1930年10月，魏格纳率领一支探险队伍，迎着北极寒冷的暴风雪，第四次登上格陵兰岛考察研究。在零下65℃的酷寒下，大多数人失去了勇气，只有他和另外两个追随者继续前进，终于胜利到达了中部的爱斯密特基地。在庆祝完自己50岁的生日后，魏格纳和同行人冒险返回西海岸基地。然而，就在白茫茫的冰天雪地里，他们和外界失去了联系。

经过几番努力，恶劣的气候条件迫使人们放弃对魏格纳一行的搜救工作。直到1931年4月下旬，搜救行动才得以继续开展。狗粮箱、雪橇、滑雪板……找到的东西越来越多，人们最终发现了魏格纳的遗体，他已经冻得像石头一样与冰河浑然一体了。

（原标题：大陆漂移 从大胆假设到科学求证）

来源：北京日报 作者：刘汉永

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