人类是如何知道地球有45亿年？1953年的一天，美国地球化学家克莱尔·帕特森
人类是如何知道地球有45亿年？1953年的一天，美国地球化学家克莱尔·帕特森正在芝加哥大学的实验室里摆弄着一块看起来毫不起眼的黑色石头。这块石头来自亚利桑那州的代亚布罗峡谷，是多年前从天而降的陨石碎片。帕特森当时绝对想不到，这块＂天外来客＂即将颠覆人类对地球年龄的全部认知。经过反复的化学分析和计算，帕特森得出了一个让自己都感到震惊的数字——45.5亿年。这个数字比当时科学界普遍接受的地球年龄足足多出了几十倍。更令人意外的是，这个看似荒谬的结果，后来竟然成为了现代科学界的标准答案。帕特森的思路其实很巧妙。他发现了一个关键问题：要想知道地球的真实年龄，光研究地球上的岩石是不够的。地球表面的岩石在漫长的地质年代里不断地被风化、侵蚀、重新熔化，就像一本被反复擦写的羊皮纸，原始的信息早就模糊不清了。即便是地球上最古老的岩石——来自加拿大西北部的阿卡斯塔片麻岩，也只有40.2亿年的历史，而且谁能保证这就是地球上最古老的石头呢？说不定更古老的岩石早就沉到地球深处去了。陨石就不一样了。这些从太空飞来的石头，在宇宙的真空环境中漂浮了几十亿年，就像被冰封的时光胶囊，完整地保存着太阳系形成初期的原始信息。帕特森意识到，这些陨石和地球其实是＂同胞兄弟＂——它们都是45亿多年前太阳系形成时留下的碎片，只不过陨石一直在太空中流浪，而地球则成了行星。帕特森使用的方法叫做放射性定年法，说起来还得感谢几十年前的一些重要发现。1896年，法国科学家亨利·贝克勒尔在研究铀盐时，意外发现这些化学物质居然能在完全黑暗的环境下让照相底片感光。这个现象当时把科学家们都搞糊涂了——这些东西怎么会自己发光呢？后来，大名鼎鼎的居里夫人和她的丈夫皮埃尔·居里进一步研究，发现了钋和镭这两种放射性更强的元素。他们把这种神奇的现象叫做＂天然放射性＂。这个发现非常重要，居里夫妇和贝克勒尔因此共同获得了1903年的诺贝尔物理学奖。在1897年，当威廉·汤姆森——也就是后来大名鼎鼎的开尔文男爵——站在讲台上宣布他的＂标准答案＂时，整个科学界都震动了。这位热力学的奠基人，那个以自己名字命名了温度单位＂开尔文＂的物理学巨匠，用无比自信的语气说出了一个数字：地球年龄2400万年，不会再多了。这个结论就像一颗重磅炸弹，把地质学家们炸得晕头转向。要知道，当时的地质学家们根据岩层研究，早就觉得地球的历史应该远比这个数字古老得多。更要命的是，达尔文刚刚提出的进化论也需要极其漫长的时间来支撑——物种从简单到复杂的演化过程，怎么可能在区区2400万年内完成？开尔文的理论听起来很有道理。他把地球想象成一个巨大的热球，刚开始滚烫滚烫的，然后慢慢冷却到现在这个样子。通过计算地球内部的温度变化规律，他发现地表以下每深入1公里，温度就会上升35摄氏度。按照这个＂地热梯度＂往下推算，地球从最初的熔融状态冷却到现在，最多也就几千万年的时间。可是地质学家们不干了。英国地质学家查尔斯·莱尔早在几十年前就提出了＂均变论＂，认为地质变化极其缓慢，现在的山川河流都是经过千万年甚至上亿年才形成的。达尔文也是莱尔的铁杆支持者，他专门研究过英国怀特岛的地质情况，发现海水侵蚀岩层的速度慢得惊人，每个世纪才能侵蚀掉一英寸。按照这个速度计算，仅仅是怀特岛的形成就需要至少3亿年，那整个地球的年龄岂不是要更加古老？面对地质学家的质疑，莱尔提出了一个看似合理的反驳：地球内部有热源，可以通过各种化学反应持续产生热量，所以地球并不是在单纯地冷却，而是在一边产热一边散热。这样一来，开尔文的计算基础就不成立了。这场争论的背景其实可以追溯到更早的时期。在17世纪，人们普遍相信世界是上帝创造的，爱尔兰大主教詹姆斯·乌雪甚至根据《圣经》的记载，精确计算出世界被创造于公元前4004年10月23日。虽然这个说法现在看来很荒唐，但在当时的宗教氛围下却被广泛接受。到了18世纪，法国博物学家布封更加大胆，他直接否定了上帝创世的说法，坚持用唯物主义观点解释地球的形成。布封还做了一个著名的＂铁球冷却实验＂，用不同大小的铁球来模拟地球的冷却过程，通过对比时间和半径的数据，得出地球形成于7万5千年前。不过布封自己也觉得这个结果太保守了，他私下里认为地球的真实年龄可能超过300万年。19世纪初，苏格兰地质学家詹姆斯·赫顿提出可以通过研究地质结构来推测地球年龄。后来莱尔进一步发展了这个思路，建立了＂均变论＂的理论基础。达尔文的《物种起源》发表后，更是为这种＂深时间＂的概念提供了强有力的支持。然而，这场看似势均力敌的争论却以悲剧收场。1875年，莱尔带着遗憾离开了人世；1882年，达尔文也与世长辞。两位地质学和生物学的巨匠到死都没能找到有力的证据来反驳开尔文的物理学计算。在很长一段时间里，物理学似乎完胜了地质学。
