魏格纳与“大陆漂移”学说

1620年,英国哲学家、政治家弗兰西斯·培根在观看地图时,突然注意到了南美洲东岸与非洲西岸在轮廓上的惊人对应关系,犹如先前就是一体一般。他提出了西半球曾经与欧洲和非洲连接的可能性。因为,培根不是地理方面的专家,他不知道关于大陆板块的知识,也不知道该如何去论证。所以,也就没有试图去寻找证据,来证实两岸曾经是相连的,这个发现因缺少证据并没有获得大家的认可。
1668年法国R.P.F.普拉赛认为在大洪水以前﹐美洲与地球的其他部分不是分开的。19世纪至20世纪初,和培根一样,已经有数位学者注意到了大西洋两岸在地貌上的对应关系,还有人表述过大陆发生过水平移动以及大陆分离的设想。

如18世纪布封根据大西洋两岸生物的亲缘关系,认为两岸的大陆原来是拼合在一起的;19世纪佩利格里尼、考斯渥则、南森、贝汉诺夫、洪堡和修斯都提出过大陆漂移、地壳大规模水平运动的想法。直到19世纪末﹐奥地利地质学家修斯(Eduard Suess,1831~1914)注意到南半球各大陆上的岩层非常一致,因而将它们拟合成一个单一大陆,称之为“冈瓦纳古陆”。
毫无疑问,能够证明这个假设的人必然会被授予很高的荣誉。最终,历史将这一荣誉授予了一位德国人。1910年,德国气象学家和地球物理学家魏格纳住院期间在凝视一幅世界地图时无意间发现,大西洋西岸、南美洲的巴西东北凸出来的地方,刚好能嵌进大西洋东岸非洲几内亚湾凹进去的地方。也就是说,如果把欧洲和非洲大陆的西海岸与南、北美洲大陆东海岸拼在一起,就能拼成一个基本吻合的整体。这一发现启发了魏格纳,于是,魏格纳大胆的假设:中生代时的地球表面存在一个泛大陆,这个泛大陆后来分裂,经过两亿多年的漂移,形成了现在的海洋和陆地。然而在魏格纳之前,没有任何一个人把大陆海岸对称性作为科学问题进行系统的研究和论证。当魏格纳怀着激动的心情把这一大胆的想法告诉自己的恩师柯彭教授时,却被教授打断了:“你对地质学是没有发言权的,还是把精力放在自己的本行气象学研究上吧!”

柯彭教授本想以此打消魏格纳的猜想,没想到却使魏格纳更受激励。之后,他前往巴西海岸线和几内亚湾海岸线寻找古生物的遗迹。他想,如果这两边曾经是一体的话,那么,这些古生物必然也是相近的。魏格纳假设在古生代地球表面,只有一个统一的大陆,叫作泛大陆。在它的周围是广阔的海洋,叫作大洋,由于太阳与月亮的引力和地球自转产生的离心力(离极力)的作用,原始的泛大陆分裂成几块,并做水平漂移,逐渐形成现在的海陆面貌。
之后,魏格纳发现大西洋两岸的古生代海相无脊椎动物化石组合很相似;南极洲三叠系中有许多陆生爬行动物的化石在其他大陆上同样存在;二叠纪舌羊齿植物群(一个独特的植物组合)的种子蕨化石,见于南方的各个大陆和印度等。通过对古生物的挖掘,证实了这两个地方曾经是连在一起的,这就是有名的“大陆漂移假说”。其实,“大陆漂移假说”刚提出时确实饱受争议,学术界根本不认可这个学说的一个重要原因,是它自身还不完善,还存在着严重的缺陷。它当时还不能令人信服地解释大陆漂移的机制和动力。
可见,这是时代的局限,也是思想的局限。于是,魏格纳为这些质疑者作答,他认为,大陆由较轻的含硅铝质的岩石如玄武岩组成,它们像一座座块状冰山一样,漂浮在较重的含硅镁质的岩石如花岗岩之上(洋底就是由硅镁质组成的),并在其上发生漂移。至于推动大陆漂移的动力,魏格纳认为有可能海洋中的潮汐,拍打大陆的岸边,引起微小的运动,日积月累使巨大的陆地漂到远方;还有可能是太阳和月亮的引力。

此外,在二叠纪时,全球只有一个巨大的陆地,他称之为泛大陆(或联合古陆)。风平浪静的二叠纪过后,风起云涌的中生代开始了。泛大陆是从中生代开始分裂的。那时候,美洲最先分离,而欧洲和非洲还是一体。最终,两者的分离形成了辽阔的大西洋。紧接着,澳大利亚与亚洲分离,最终,使得澳大利亚孤悬海外,与群岛为伴。但是,有些群岛还不属于泛大陆,它们是在大陆漂移过程中形成的。
而且,漂移的大陆会受到来自硅镁层的阻力,它们相互挤压、褶皱,使得大陆前沿拱起褶皱成山脉、大陆碎片,这就是部分岛屿的来源。然而,大陆漂移非常缓慢。第四纪初期,地球如今的面貌才初步完成。“大陆漂移假说”解释了很多地理上的疑问,比如:大西洋两岸的轮廓十分相似、古生物群落具有相似性、南北半球古生代后期冰层的分布等问题,都可以用这一假说来解释。
此外,还有一些地理难题也可以用这个假说来解释,比如:人们在南极发现了煤层。在石炭纪时期,南极处于南纬二十五度附近,属于热带气候,自然就可以形成煤层了。于是,物理学家根据魏格纳的学说,着手计算大陆漂移所需要的动力。他们利用大陆的体积、密度计算陆地的质量。再根据硅铝质岩石与硅镁质岩石摩擦力的状况,算出要让大陆运动,需要多么大的力量。

但物理学家发现,经过计算发现:潮汐力和离极力是非常小的,要使大陆移动必须要有大于离极力100万倍以上的力。因此仅凭潮汐力和离极力是无法推动这个庞大的陆地的。所以,魏格纳推出他的理论的时候,也是被一堆科学名流笑话抨击的。除了研究方法以外,魏格纳本人也遭到了很大质疑,由于他并没有获得过地质学的专业学位,因此并不被认为是地质学家。美国耶鲁大学教授把大陆漂移说戏称为“德国理论”,而法国地质勘探局则认为这仅仅是一个浪漫诗人的美梦。在这些专家看来,魏格纳的归纳太轻率了,根本没有考虑到地质学的历史,他只是一个局外人,一个在古生物学和地质学没有做过任何实际工作的人。对于专家们而言,一个门外汉把他的掌握的事实从一个学科掌握到另一个学科显然不会有什么正确的结果。
然而,支持魏格纳的也大有人在,他们对这个假说很是好奇,这是对传统观念的挑战,正符合这些人的心理。此外,魏格纳也不甘心,为了从大地测量学角度寻找大陆漂移的新证据,魏格纳于1930年第三次踏上了格陵兰岛做横跨探险。最终,魏格纳没有看到假说被大众肯定的那一天。10月30日,他在顶风冒雪奔赴海岸基地的途中,终因劳累过度导致心力衰竭而倒在雪地里。魏格纳的早逝,使大陆漂移说失去了最有力的倡导者,致使该学说在20世纪30年代开始逐渐消沉,甚至大学的讲义中也很少提到。但是,自然界的客观真理不会永远被历史的尘埃掩埋。
20世纪50年代后期以来,随着科学技术的发展,特别是地质、地震、地磁、地热、海洋钻探、古生物、地球物理和地球化学等学科的综合研究,给大陆漂移说提供了新的更具说服力的证据。今天,魏格纳的气象著作也许已被人们遗忘,但是,他所提出的大陆漂移学说,他的《海陆的起源》却永远为世人所敬重。正是由于魏格纳的大陆漂移学说引起地学界的一次深刻的变革,使地球学家们重新考虑他们研究地球力学的思维和方法。