教科書背後的故事——漂移的大陸

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教科書背後的故事

在我們四年級的語文課文中有這樣一篇文章《世界地圖引出的發現》。講的是魏格納提出大陸漂移假說的過程。其實在初中七年級地理書當中也有著同樣的介紹。在大於老師上期的節目中解釋海溝形成的時候也提到了這個假說。魏格納提出大陸漂移假說可以說是近現代人類進行科學研究的一個典範。但大陸漂移假說到底說了什麼內容？第一個提出大陸漂移假設的人是誰？這個假說還有升級版，這裡面到底有什麼曲折的故事呢？我們今天就來說說：漂移的大陸。

創立大陸漂移說的德國科學家魏格納（奧地利紀念郵票）

偶然發現

故事發生在1910年，一個德國年輕人因為生病而在醫院休息。這個年輕人的人生閱歷非常豐富，他是一位地質學家、氣象學家和天文學家，他有強烈的好奇心，喜歡冒險。4年前他剛剛與兄弟一起創造了氣球連續飛行52.5小時的世界紀錄，甚至在4年後也就是1914年他還參加了第一次世界大戰，並兩度負傷。這個年輕人就是阿爾弗雷德·魏格納，而他一生中最重要的發現就是從這次住院開始。性格豪放，天性好動的魏格納，在靜謐舒適的病房裡坐卧不安，無聊時他就對牆上的地圖獃獃地出神。不時的用手指比比劃劃。突然，他的手指慢了下來，停在地圖上南美洲上巴西的一塊突出的部分，眼睛卻盯住非洲西海岸的幾內亞灣。瞧！這兩個地方的形狀竟是這般不可思議地吻合！魏格納被自己偶然的發現驚呆了！他精神大振，仔細端詳著美洲和非洲大陸形狀上的不同點。果然，巴西東海岸的每一個突出部分，都能在非洲西海岸找到形狀相似的海灣；同時，巴西的每個海灣，又能在非洲找到相應的突出部分。

「這不會是一種巧合吧？」

魏格納興奮極了，將地圖上一塊塊陸地進行了比較，結果發現，從海岸線的相似情形看，地球上所有的大陸塊都能夠較好地吻合在一起。

以大西洋為中心的世界地圖

（魏格納看到的就是這樣的世界地圖）

於是，這位年輕人的腦海里形成了一個嶄新的奇想：在太古時代，地球上所有的陸地都是連在一起的，後來因為不斷漂移，才分成今天的各個大陸，它們的海岸線才會驚人地吻合。

但其實，魏格納並不是第一個有這個想法的人。早在他出生前的300年，有一位著名的英國哲學家——弗朗西斯·培根（Francis Bacon）（就是說知識就是力量的那個人）發現南美洲東岸和非洲西岸可以很完美地銜接在一起。雖然培根喊出了「知識就是力量」，但他只是將自己關於兩塊大陸的想法說了出來，而沒有試圖去尋找證據。在培根之後1668年法國R.P.F.普拉賽認為在聖經傳說中的大洪水以前﹐美洲與地球的其他部分不是分開的。到19世紀末﹐奧地利地質學家修斯（Eduard Suess）注意到南半球各大陸上的岩層非常一致，因而將它們擬合成一個單一大陸，稱之為岡瓦納古陸。但這些想法都沒有更多的證據和理論來說服大眾大陸為什麼從原來的樣子變成了現在的樣子。

尋找證據

時間回到1910年，當魏格納有了大陸曾經是連在一起的想法之後，他沒有像前任一樣把想法僅僅停留在了想法。他有著巨大的行動力，很快魏格納投入到大量的搜集、分析、整理證據工作中。他首先追蹤了大西洋兩岸的山系和地層：北美洲的山系的褶皺與歐洲的山系的褶皺遙相呼應，緊接著他發現非洲西部的古老岩石分布區（老於20億年）可以與巴西的古老岩石區相銜接，而與非洲南端的開普勒山脈的地層相對應的，是南美的阿根廷首都布宜諾斯艾利斯附近的山脈中的岩石。

對此，魏格納作了一個很淺顯的比喻。他說，如果兩片撕碎了的報紙按其參差不齊的毛邊可以拼接起來，且其上的印刷文字也可以相互連接，我們就不得不承認，這兩片破報紙是由完整的一張撕開得來的。除了大西洋兩岸的證據，魏格納甚至在非洲和印度、澳大利亞等大陸之間，也發現有地層構造之間的聯繫，而這種聯繫都限於中生代之前即2.5億年以前的地層和構造。在此期間魏格納讀到了一篇我們之前提過的奧地利學者修斯有關岡瓦納大陸的文章，因此魏格納推斷出了大陸漂移開始的時間是在約2.5億年前。

在古生物學上，魏格納找到了中龍化石，這是一種生活在河川、溪流等較淺的淡水環境中的已滅絕的古老爬行動物。他在了南非和巴西的石炭紀（距今約3.55億年至2.95億年）和二疊紀（距今約2.9億年至2.5億年）的同類地層中發現了這種古生物化石，而迄今為止，世界上其它大陸上，都未曾找到過這種動物化石。

中龍化石既發現於南美的巴西，也發現於非洲大陸。

還有分布在大西洋兩側的庭園蝸牛和分布在世界各地的同一類植物舌羊齒的化石等等生物證據都在證明陸地在很久之前是連接在一起的。 而通過研究煤炭、岩石等方法，魏格納在氣候學也找到相對應的證據。

跨越五大洲的化石樣式

大陸漂移假說的缺陷

1912年1月，魏格納在一次學術報告上首次提出了「大陸漂移」的觀點。1915年魏格納在總結了大量證據之後出版了其代表作《海陸的起源》，具體闡述了他的觀點：在大約2.5億年前的二疊紀，全球只有一個巨大的陸地，他稱之為泛大陸（或聯合古陸）。後來由於月球潮汐力和地球自轉離心力的影響，伴隨著地震和火山，聯合古陸發生破裂和漂移，形成北方的勞亞大陸和南方的岡瓦納大陸，並逐步分裂成幾塊小一點的陸地，四散漂移，有的陸地又重新拼合，日積月累，經過近3億年的漫長歲月，終於形成現代的海陸分布。

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從世界地圖和地球模型上演示的漂移過程

魏格納提出的大陸漂移假說在當時引起了軒然大波，因為當時的科學界對於海陸的分布還有其他說法：比如表述大陸和大洋未發生過位置變化的大陸固定論；地球通過冷縮形成海陸分布的冷縮論；大陸間曾經有過陸地連接的陸橋說，等等。面對來自各方的挑戰，魏格納運用相關資料舌戰群儒，四方論戰。

但是大陸漂移假說還是有一個致命的問題：就是引起大陸漂移的動力。魏格納猜測是海洋中的潮汐拍打大陸的岸邊，引起微小的運動，日積月累使巨大的陸地漂到遠方；還有可能是太陽和月亮的引力。根據魏格納的說法，當時的物理學家立刻開始計算，利用大陸的體積、密度計算陸地的質量。再根據地殼之間摩擦力的狀況，算出要讓大陸運動需要多麼大的力量。物理學家發現，日月引力和潮汐力實在是太小了，根本無法推動廣袤的大陸。

為了完善自己的理論，魏格納在此後的日子中奔赴世界各地，繼續尋找證據，展開研究。1930年魏格納第四次奔赴格陵蘭島進行研究，但途中突遇暴風雪，不幸長眠于格陵蘭的冰天雪地之中。直到第二年人們才找到這位探險者的遺體。而他的大陸漂移假說也隨著他的逝世而被束之高閣。

轉機出現

轉機出現在了20世紀50年代

瑪麗-薩普是一位美國的地質學家。她通過匯總眾多行船的聲吶資料，創造性的意識到到，山脈和峽谷等地形特徵並非只有陸地上有，海底同樣存在。1957年，薩普與布魯斯·希森出版了第一幅北大西洋海床的地貌圖，1977年出版了涵蓋全世界海床的地形圖，地圖顯示了著名的大西洋中脊。其實，在其它大洋底下也同樣存在類似的山脊。自此以後，這些海底山脊被命名為「洋中脊」。

瑪麗?薩普與布魯斯?希森合作

繪製的世界上第一幅開創性的全球海底地形圖

「洋中脊」的發現讓科學家們找到了靈感，從而對地球表面形態的形成有了全新的認識。美國地質學家哈雷-赫斯也認識到了「洋中脊」的重要性。他認為，海底熾熱的岩漿噴出後在洋中脊旁邊冷卻形成了堅硬的岩石並逐漸堆積起來，從而不斷向兩側延展。赫斯的理論被稱為「海底擴張假說」。這一假說也通過古地磁學等方法被驗證。

洋底年齡模型（紅色為岩石年齡年輕代表生長位置）

海底擴張假說使被傳統科學界忽略了20多年的大陸漂移說，重新煥發了生機。魏格納苦苦尋找的大陸漂移的動力有了更合理的解釋。

板塊分布示意圖

對於地球表面的種種變化，地震學家蘇珊-休解釋說：「這就像一大鍋湯，板塊就像是漂浮於湯麵的麵包皮。」地球的外層分為兩部分，外部是堅硬、冷卻的岩石圈；下面則是熾熱的熔岩組成的軟流層，岩漿有時會從洋中脊部位噴發而出。所有這些就是板塊運動的機制。板塊可能會相互碰撞，也有可能互相分離。有時，有的板塊還可能會俯衝切入到相鄰板塊之下，其岩石就可能會重新「回爐」到地球內層。板塊運動就像是一場永恆的戰爭，它們一直在爭搶成為地球的臉面。

地球表層外部的結構

地幔對流作為板塊運動的動力

偉大的發現

對於地球表面為什麼是這樣的結論到此終於塵埃落定了，其實關於最終的板塊構造學說直到現在還有一些爭論。但是正是這些爭論推動著我們對於世界的認識。作為這一系列的開端，魏格納在100 年前提出的大陸漂移學被認為是與達爾文的生物進化論、愛因斯坦的相對論、以及宇宙大爆炸理論和量子理論並列的百年以來最偉大的科學進展之一。更重要的是魏格納將科學的精神貫徹終身。

有一個想法並不難，難的是要用行動讓這個想法落地生根。

從一個偶然的發現產生了想法到四處搜集證據完善、驗證自己的想法，再到不斷的更新進化自己的想法。魏格納對於大陸漂移假說所做的一切都在證明他是一個能夠用行動證明自己想法的偉大的科學家。現代有人驚嘆魏格納是一位偉大的地質詩人，他的大陸漂移學說是震撼世界的偉大的地質之歌。而他所尋找的每一個例證都是組成這首地質之歌的美妙音符。

用知識愛上學習，我是大於老師，我們下期見。

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