天文學史上有個倒霉鬼，跑遍世界，追了大半輩子的日全食，結果到死都沒看到，請問該倒霉鬼的名字是啥？

01-27

一個科學史上倒霉的人--紀曉姆·讓蒂

為了觀測1761年的金星凌日（不規則，常結對而來，相隔8年，然後一個世紀or更長時間都不會發生）他提前一年從法國出發，打算在印度觀測，結果各種挫折導致凌日當天在海上，完全無法保持平穩測量狀態。

他繼續前往印度，等待1769年的凌日。8年的準備時間，他建了一流的觀測台，一切準備工作完美。然而，1769年6月4日，應該是凌日的時候，剛剛好一朵烏雲遮住了太陽，停留了3小時14分鐘7秒，等雲開霧散，金星凌日已經結束。

他失望極了，前往最近港口，身患痢疾，近一年時間卧床不起。出門十一年半之後，回到家一無所獲。發現他的親戚已經宣布他死亡，把他財產搶奪一空。

Guillaume Le Gentil，一個法國人

具體可以看 Focus Magazine，June 2004。

這裡順手貼一下：

...The person who deserves most sympathy is the French astronomer Guillaume Le Gentil. He was thwarted by the fact that the British were besieging his observation site at Pondicherry in India. Fleeing on a French warship crossing the Indian Ocean, Le Gentil saw a wonderful transit - but the ships pitching and rolling ruled out any attempt at making accurate observations. Undaunted, he remained south if the equator,keeping himself busy by studying the islands of Mauritius and Madagascar before setting off to observe the next transit in the Philippines. Ironically after traveling nearly 50,000 kilometers, his view was clouded out at the last moment, a vary dispiriting experience.

我記得是19世紀某位想看金星凌日吧，具體名字忘了

夸父？。。。

能追日全食，已經是大貴族了，追不上算貪污

要是讓你挑出有史以來最不愉快的實地科學考察，你肯定很難挑得出比1735年法國皇家科學院的秘魯遠征更加倒霉的。在一位名叫皮埃爾?布格的水文工作者和一位名叫查理?瑪麗?孔達米納的軍人數學家的率領下，一個由科學家和冒險家組成的小組前往秘魯，旨在用三角測量法測定穿越安第斯山脈的距離。

那個時候，人們感染上了一種了解地球的強烈慾望——想要確定地球有多大年齡，多少體積，懸在宇宙的哪個部分，是怎樣形成的。法國小組的任務是要沿著一條直線，從基多附近的雅羅基開始，到如今位於厄瓜多的昆卡過去一點，測量1度經線（即地球圓周的三百六十分之一）的長度，全長約為320公里，從而幫助解決這顆行星的周長問題。

事情幾乎從一開始就出了問題，有時候還是令人瞠目的大問題。在基多，訪客們不知怎的激怒了當地人，被手拿石頭的暴民攆出了城。過不多久，由於跟某個女人產生誤解，測量小組的一名醫生被謀殺。組裡的植物學家精神錯亂。其他人或發熱死去，或墜落喪命。考察隊的第三號人物——一個名叫讓?戈丁的男人——跟一位13歲的姑娘私奔，怎麼也勸不回來。

測量小組有一次不得不停止工作8個月；同時，孔達米納騎馬去利馬，解決一個許可證問題。他最後和布格互不說話，拒絕合作。這個人數越來越少的測量小組每到一處都讓當地官員們心存狐疑。他們很難相信，這批法國科學家為了測量世界而會繞過半個地球。這根本說不通。兩個半世紀以後，這似乎仍是個很有道理的問題。法國人犯不著吃那麼多苦頭跑到安第斯山脈，幹嗎不就在法國搞測量？

一方面，這是因為18世紀的科學家，尤其是法國科學家，辦事很少用簡單的辦法。另一方面，這與一個實際問題有關。這個問題起源於多年以前——早在布格和孔達米納夢想去南美洲之前，更不用說有理由這麼做之前——英國天文學家埃德蒙?哈雷。

哈雷是個不同凡響的人物。在漫長而又多產的生涯中，他當過船長、地圖繪製員、牛津大學幾何學教授、皇家制幣廠副廠長、皇家天文學家，是深海潛水鐘的發明人。他寫過有關磁力、潮汐和行星運動方面的權威文章，還天真地寫過關於鴉片的效果的文章。他發明了氣象圖和運算表，提出了測算地球的年齡和地球到太陽的距離的方法，甚至發明了一種把魚類保鮮到淡季的實用方法。他惟一沒有干過的就是發現那顆冠以他名字的彗星。他只是承認，他在1682年見到的那顆彗星，就是別人分別在1456年、1531年和1607年見到的同一顆彗星。這顆彗星直到1758年才被命名為哈雷彗星，那是在他去世大約16年之後。

然而，儘管他取得了這麼多的成就，但他對人類知識的最大貢獻也許只在於他參加了一次科學上的打賭。賭注不大，對方是那個時代的另外兩位傑出人物。一位是羅伯特?胡克，人們現在記得最清楚的興許是他描述了細胞；另一位是偉大而又威嚴的克里斯托弗?雷恩爵士，他起先其實是一位天文學家，後來還當過建築師，雖然這一點人們現在往往不大記得。1683年，哈雷、胡克和雷恩在倫敦吃飯，突然間談話內容轉向天體運動。據認為，行星往往傾向於以一種特殊的卵行線即以橢圓形在軌道上運行——用理查德?費曼的話來說，「一條特殊而精確的曲線」——但不知道什麼原因。雷恩慷慨地提出，要是他們中間誰能找到個答案，他願意發給他價值40先令（相當於兩個星期的工資）的獎品。

胡克以好大喜功聞名，儘管有的見解不一定是他自己的。他聲稱他已經解決這個問題，但現在不願意告訴大家，他的理由有趣而巧妙，說是這麼做會使別人失去自己找出答案的機會。因此，他要「把答案保密一段時間，別人因此會知道怎麼珍視它」。沒有跡象表明，他後來有沒有再想過這件事。可是，哈雷著了迷，一定要找到這個答案，還於次年前往劍橋大學，冒昧拜訪該大學的數學教授艾薩克?牛頓，希望得到他的幫助。

牛頓絕對是個怪人——他聰明過人，而又離群索居，沉悶無趣，敏感多疑，注意力很不集中（據說，早晨他把腳伸出被窩以後，有時候突然之間思潮洶湧，會一動不動地坐上幾個小時），幹得出非常有趣的怪事。他建立了自己的實驗室，也是劍橋大學的第一個實驗室，但接著就從事異乎尋常的實驗。有一次，他把一根大針眼縫針——一種用來縫皮革的長針——插進眼窩，然後在「眼睛和儘可能接近眼睛後部的骨頭之間」揉來揉去，目的只是為了看看會有什麼事發生。結果，說來也奇怪，什麼事兒也沒有——至少沒有產生持久的後果。另一次，他瞪大眼睛望著太陽，能望多久就望多久，以便發現對他的視力有什麼影響。他又一次沒有受到嚴重的傷害，雖然他不得不在暗室里待了幾天，等著眼睛恢復過來。

與他的非凡天才相比，這些奇異的信念和古怪的特點算不了什麼——即使在以常規方法工作的時候，他也往往顯得很特別。在學生時代，他覺得普通數學局限性很大，十分失望，便發明了一種嶄新的形式——微積分，但有27年時間對誰也沒有說起過這件事。他以同樣的方式在光學領域工作，改變了我們對光的理解，為光譜學奠定了基礎，但還是過了30年才把成果與別人分享。

儘管他那麼聰明，真正的科學只佔他興趣的一部分。他至少有一半工作年齡花在鍊金術和反覆無常的宗教活動方面。這些活動不是涉獵，而是全身心地撲了進去。他偷偷信仰一種很危險的名叫阿里烏斯教的異教。該教的主要教義是認為根本沒有三位一體（這有點兒諷刺意味，因為牛頓的工作單位就是劍橋大學的三一學院）。他花了無數個小時來研究耶路撒冷不復存在的所羅門王神殿的平面圖（在此過程中自學了希伯來語，以便閱讀原文作品），認為該平面圖隱藏著數學方面的線索，有助於知道基督第二次降臨和世界末日的日期。他對鍊金術同樣無比熱心。1936年，經濟學家約翰?梅納德?凱恩斯在拍賣會上購得一箱子牛頓的文件，吃驚地發現那些材料絕大部分與光學或行星運動沒有任何關係，而是些有關他潛心探索把低賤金屬變成貴重金屬的資料。20世紀70年代，人們通過分析牛頓的一綹頭髮發現，裡面含有汞——這種元素，除了鍊金術士、制帽商和溫度計製造商以外，別人幾乎不會感興趣——其濃度大約是常人的40倍。他早晨有想不到起床的毛病，這也許是不足為怪的。

1684年8月，哈雷不請自來，登門拜訪牛頓。他指望從牛頓那裡得到什麼幫助，我們只能猜測。但是，多虧一位牛頓的密友——亞伯拉罕?棣莫佛後來寫的一篇敘述，我們才有了一篇有關科學界一次最有歷史意義的會見的記錄：

1684年，哈雷博士來劍橋拜訪。他們在一起待了一會兒以後，博士問他，要是太陽的引力與行星離太陽距離的平方成反比，他認為行星運行的曲線會是什麼樣的。

這裡提到的是一個數學問題，名叫平方反比律。哈雷堅信，這是解釋問題的關鍵，雖然他對其中的奧妙沒有把握。

艾薩克?牛頓馬上回答說，會是一個橢圓。博士又高興又驚訝，問他是怎麼知道的。「哎呀，」他說，「我已經計算過。」接著，哈雷博士馬上要他的計算材料。艾薩克爵士在材料堆里翻了一會兒，但是找不著。

這是很令人吃驚的——猶如有人說他已經找到了治癒癌症的方法，但又記不清處方放在哪裡了。在哈雷的敦促之下，牛頓答應再算一遍，寫出一篇論文。他按諾言做了，但做得要多得多。有兩年時間，他閉門不出，精心思考，塗塗畫畫，最後拿出了他的傑作：《自然哲學的數學原理》，更經常被稱之為《原理》。

極其偶然，歷史也只有過幾次吧，有人作出如此敏銳而又出人意料的觀察，人們無法確定究竟哪個更加驚人——是那個事實還是他的思想。《原理》的問世就是這樣的一個時刻。它頓時使牛頓聞名遐邇。在他的餘生里，他將生活在讚揚聲和榮譽堆里，尤其成了英國因科學成就而被封為爵士的第一人。連偉大的德國數學家戈特弗里德?萊布尼茲也認為，他對數學的貢獻比得上在他之前的所有成就的總和，儘管在誰先發明微積分的問題上，牛頓曾跟他進行過長期而又激烈的鬥爭。「沒有任何凡人比牛頓更接近神。」哈雷深有感觸地寫道。他的同時代人以及此後的許多別人對此一直懷有同感。

《原理》一直被稱為「最難看懂的書之一」（牛頓故意把書寫得很難，那樣就不會被他所謂的數學「門外漢」糾纏不休），但對看得懂的人來說，它是一盞明燈。它不僅從數學的角度解釋了天體的軌道，而且指出了使天體運行的引力——萬有引力。突然之間，宇宙里的每種運動都說得通了。

《原理》的核心是牛頓的三大運動定律（定律非常明確地指出，物體朝著推力的方向運動；它始終做直線運動，直到某種別的力起了作用，使它慢下來或改變它的方向；每個作用都有相等的反作用）以及他的萬有引力定律。這說明，宇宙里的每個物體都吸引每個別的物體。這似乎不大可能，但當你在這裡坐著的時候，你在用你自己小小的（的確很小）引力場吸引你周圍的一切事物——牆壁、天花板、燈、寵物貓。而這些東西也在吸引你。是牛頓認識到，任何兩個物體的引力，再用費曼的話來說，「與每個物體的質量成正比，以兩者之間距離的平方反比來變化」。換一種說法，要是你將兩個物體之間的距離翻一番，兩者之間的引力就弱4倍。這可以用下面的公式來表示：

F=Gmm『R2

這個公式對我們大多數人來說當然是根本沒有實際用途的，但至少我們欣賞它的優美，它的簡潔。無論你走到哪裡，只要做兩個快速的乘法，一個簡單的除法，嘿，你就知道你的引力狀況。這是人類提出的第一個真正有普遍意義的自然定律，也是牛頓到處深受人們尊敬的原因。

《原理》的產生不是不帶戲劇性的。令哈雷感到震驚的是，當這項工作快要完成的時候，牛頓和胡克為誰先發明了平方反比定律吵了起來，牛頓拒絕公開關鍵的第三卷，而沒有這一卷，前面兩卷就意義不大。只是在進行了緊張的穿梭外交，說了許多好話以後，哈雷才最後設法從那位脾氣怪僻的教授那裡索得了最後一卷。

哈雷的煩惱並沒有完全結束。英國皇家學會本來答應出版這部作品，但現在打了退堂鼓，說是財政有困難。前一年，該學會曾經為《魚類史》下了賭注，該書成本很高，結果賠了老本；他們擔心一本關於數學原理的書不會有多大銷路。哈雷儘管不很富裕，還是自己掏錢支付了這本書的出版費用。和以往一樣，牛頓分文不出。更糟糕的是，哈雷這時候剛剛接受學會的書記員的職位，他被告知，學會已經無力給他答應過的50英鎊年薪，只能用幾本《魚類史》來支付。

牛頓定律解釋了許許多多事情——海洋里潮水的飛濺和翻騰；行星的運動；為什麼炮彈著地前沿著一條特定的彈道飛行；雖然我們腳下的行星在以每小時幾百公里的速度旋轉，為什麼我們沒有被甩進太空——這些定律的全部意義要費好大工夫才能領會。但是，它們揭示的有個事實幾乎馬上引發了爭議。

那就是，該定律認為，地球不是滴溜滾圓的。根據牛頓的學說，地球自轉產生的離心力，造成兩極有點扁平，赤道有點鼓起。因此，這顆行星稍稍呈扁圓形。這意味著，1度經線的長度，在義大利和蘇格蘭是不相等的。說得確切一點，離兩極越遠，長度越短。這對那些認為地球是個滴溜滾圓的球體，並以此來測量這顆行星的人來說不是個好消息。那些人就是大家。

第二篇地球有多大第四章事物如何測定(2)

在半個世紀的時間裡，人們想要測算出地球的大小，大多使用很嚴格的測量方法。最先做這種嘗試的人當中有一位英國數學家，名叫理查德?諾伍德。諾伍德在年輕時代曾帶著個按照哈雷的式樣製作的潛水鐘去過百慕大，想要從海底撈點珍珠發大財。這個計劃沒有成功，因為那裡沒有珍珠，而且諾伍德的潛水鐘也不靈，但諾伍德是個不願意浪費一次經歷的人。17世紀初，百慕大在船長中間以難以確定位置著稱。問題是海洋太大，百慕大太小，用來解決這個差異的航海儀器嚴重不足。連1海里的長度還都說法不一。關於海洋的寬度，最細小的計算錯誤也會變得很大，因此船隻往往以極大的誤差找不到百慕大這樣大小的目標。諾伍德愛好三角學，因此也愛好三角形，他想在航海方面用上一點數學，於是決定計算1度經線的長度。

諾伍德背靠著倫敦塔踏上了征途，歷時兩年向北走了450公里來到約克，一邊走一邊不停地拉直和測量一根鏈子。在此過程中，他考慮到土地的起伏、道路的彎曲，始終一絲不苟地對數據進行校正。最後一道工序，是在一年的同一天，一天的同一時間，在約克測量太陽的角度。他已經在倫敦做完第一次測量。根據這次測量，他推斷，他可以得出地球1度經線的長度，從而計算出地球的整個周長。這幾乎是一項雄心勃勃的工作——1度的長度只要算錯一點兒，整個長度就會相差許多公里——但實際上，就像諾伍德自豪地竭力聲稱的那樣，他的計算非常精確，相差「微乎其微」——說得更確切一點，相差不到550米。以米制來表達，他得出的數字是每度經線的長度為110．72公里。

1637年，諾伍德一部在航海方面的傑作《水手的實踐》出版，立即贏得一批讀者。它再版了17次，他去世25年以後仍在印刷。諾伍德攜家人回到了百慕大，成為一名成功的種植園主，空閑時間便以他心愛的三角學來消遣。他在那裡活了38年。要是對大家說，他這38年過得很幸福，受到了人們的敬仰，大家一定會很高興。但是，實際上並非如此。在離開英格蘭以後的航行途中，他兩個年幼的兒子跟納撒尼爾?懷特牧師同住一個船艙，不知怎的讓這位年輕的牧師深受精神創傷，在他餘生的許多時間裡會想方設法來找諾伍德的麻煩。

諾伍德的兩個女兒的婚姻都不盡如人意，給她們的父親帶來了額外的痛苦。有個女婿可能受那位牧師的唆使，不斷為了小事去法院控告諾伍德，惹得他非常氣憤，還不得不經常去百慕大的那一頭為自己辯護。最後，在17世紀50年代，百慕大開始流行審訊巫師，諾伍德提心弔膽地度過了最後的歲月，擔心自己那些帶有神秘符號的三角學論文會被看做在跟魔鬼交流，自己會被可怕地判處死刑。我們對諾伍德的情況知之甚少，反正他在不愉快環境中度過了晚年，實際上也許是活該。肯定沒錯的是，他的晚年確實是這樣度過的。

與此同時，測定地球周長的勢頭已經到達法國。在那裡，天文學家讓?皮卡爾發明了一種極其複雜的三角測繪法，用上了扇形板、擺鐘、天頂象限儀和天文望遠鏡（用來觀察土星衛星的運動）。他花了兩年時間穿越法國，用三角測繪法進行測量；之後，他宣布了一個更加精確的測量結果：1度經線為110．46公里。法國人為此感到非常自豪，但這個結果是建立在地球是個圓球這個假設上的——而現在牛頓說地球不是這種形狀的。

更為複雜的是，皮卡爾死後，喬瓦尼和雅克?卡西尼父子在更大的區域內重複了皮卡爾的實驗。他們得出的結果顯示，地球鼓起的地方不是在赤道，而是在兩極——換句話說，牛頓完全錯了。正因為如此，科學院才派遣布格和孔達米納去南美洲重新測量。

他們選擇了安第斯山脈，因為他們需要測量靠近赤道的地方，以確定那裡的圓度是否真有差異，還因為他們認為山區的視野比較開闊。實際上，秘魯的大山經常雲霧籠罩，這個小組常常不得不等上幾個星期，才等得上一個小時的晴天來進行測量。不僅如此，他們選了個地球上幾乎最難對付的地形。秘魯人稱這種地形是「非常少見」的——這話絕對沒錯兒。兩個法國人不僅不得不翻越幾座世界上最具挑戰性的大山——連他們的騾子也過不去的大山——而且，若要抵達那些大山，他們不得不涉過幾條湍急的河流，鑽過密密的叢林，穿越幾公里高高的卵石沙漠，這些地方在地圖上幾乎都沒有標記，遠離供給來源。但是，布格和孔達米納是堅忍不拔的人。他們不屈不撓，不怕風吹日晒，堅持執行任務，度過了漫長的九年半時間。在這個項目快要完成的時候，他們突然得到消息，說另一個法國考察隊在斯堪的納維亞半島北部進行測量（面對自己的艱難困苦，從寸步難行的沼澤地，到危機四伏的浮冰），發現1度經線在兩極附近果真要長，正如牛頓斷言的那樣。地球在赤道地區的測量結果，要比環繞兩極從上到下測量的結果厚出43公里。

因此，布格和孔達米納花了將近10年時間，得出了一個他們不希望得出的結果，而且發現這個結果還不是他們第一個得出的。他們沒精打采地結束了測量工作，只是證明第一個法國小組是正確的。然後，他們依然默不作聲地回到海邊，分別乘船踏上了歸途。

牛頓在《原理》中作的另一個推測是：一根掛在大山附近的鉛錘線，會受到大山和地球引力質量的影響，稍稍向著大山傾斜。這個推測很有意思。要是你精確測量那個偏差，計算大山的質量，你可以算出萬有引力的常數——即引力的基本值，叫做G——同時還可以算出地球的質量。

布格和孔達米納在秘魯的欽博拉索山做過這種試驗，但是沒有成功，一方面是因為技術難度很大，一方面是因為他們內部吵得不可開交。因此，這件事被暫時擱置下來，30年後才在英國由皇家天文學家內維爾?馬斯基林重新啟動。達娃?索貝爾在她的暢銷書《經線》中，把馬斯基林說成是個傻瓜和壞蛋，不會欣賞鐘匠約翰?哈里森的卓越才華，這話也許沒錯兒。但是，我們要在她書里沒有提到的其他方面感激馬斯基林，尤其要感激他制定了稱地球重量的成功方案。

馬斯基林意識到，問題的關鍵在於找到一座形狀規則的山，能夠估測它的質量。在他的敦促之下，英國皇家學會同意聘請一位可靠的人去考察英倫三島，看看能否找到這樣的一座山。馬斯基林恰好認識這樣的一個人——天文學家和測量學家查爾斯?梅森。馬斯基林和梅森11年前已經成為朋友，他們曾一塊兒承擔一個測量一起重大天文事件的項目：金星凌日現象。不知疲倦的埃德蒙?哈雷幾年前已經建議，要是在地球上選定幾個位置測量一次這種現象，你就可用三角測繪法的定律來計算地球到太陽的距離，並由此計算出到太陽系所有其他天體的距離。

不幸的是，所謂的金星凌日是一件不規則的事。這一現象結對而來，相隔8年，然後一個世紀甚至更長時間都不發生一次。在哈雷的生命期里不會發生這種現象。但是，這個想法一直存在。1761年，在哈雷去世將近20年以後，當下一次凌日準時來到的時候，科學界已經作好準備工作——準備得比觀測以往任何一次天文現象都要充分。

憑著吃苦的本能——這是那個時代的特點——科學家們奔赴全球100多個地點——其中有俄羅斯西伯利亞、中國、南非、印度尼西亞以及美國威斯康星州的叢林。法國派出了32名觀測人員，英國18名，還有來自瑞典、俄羅斯、義大利、德國、冰島等國的觀測人員。

這是歷史上第一次國際合作的科學活動，但它幾乎到處困難重重。許多觀測人員遇上了戰爭、疾病或海難。有的抵達了目的地，但打開箱子一看，只見儀器已經破碎或被熱帶的灼人的陽光烤彎。法國人似乎命中注定要再一次遭遇倒霉的厄運。讓?沙佩乘馬車呀，乘船呀，乘雪橇呀，花了幾個月才到達西伯利亞，每一顛簸都得小心護著容易損壞的儀器。最後只剩下關鍵的一段行程，卻被一條漲水的河流擋住了去路。原來，就在他到達前不久，當地下了一場罕見的春雨。當地人馬上歸罪於他，因為他們看到他把古怪的儀器對準天空。沙佩設法逃得性命，但沒有進行任何有意義的測量工作。

更倒霉的是紀曉姆?讓蒂，他的經歷蒂姆西?費里斯在《在銀河系裡成長》一書里作了精彩而簡要的描述。讓蒂提前一年從法國出發，打算在印度觀測這次凌日現象，但遇到了種種挫折，發生凌日的那一天還在海上——這幾乎是最糟糕的地方，因為測量需要保持平穩狀態，而這在顛簸的船上根本無法做到。

讓蒂並不氣餒，繼續前往印度，等待1769年的下一次凌日現象。他有8年的準備時間，因此建立了一個一流的觀察站，他一次又一次測試他的儀器，把準備工作做得完美無缺。1769年6月4日是發生第二次凌日現象的日子。早晨醒來，他看到是個艷陽天；但是，正當金星從太陽表面通過的時候，一朵烏雲擋住了太陽，在那裡停留了3小時14分7秒的時間，幾乎恰好是這次金星凌日的時間。

讓蒂大失所望地收拾儀器，前往最近的港口，而途中又患了痢疾，有將近一年時間卧床不起。他不顧身體依然虛弱，最後登上了一條船。這條船在非洲近海的一次颶風中幾乎失事。出門十一年半以後，他終於回到家裡。他一無所獲，卻發現他的親戚已經宣布他死亡，爭先恐後地奪走了他的財產。

比較而言，英國派到各地的18名觀測人員所經歷的失望就不算一回事。梅森與一位名叫傑里邁亞?狄克遜的年輕測量員搭檔，相處得顯然不錯，兩人還結成了持久的夥伴關係。他們奉命去蘇門答臘，在那裡繪製凌日圖。但他們的船出海的第二天晚上就受到了一條法國護衛艦的攻擊。（儘管科學家們處於一種國際合作的心態之中，但國家並非如此。）梅森和狄克遜給皇家學會發了一封簡訊，說看來公海上非常危險，不知道整個計劃是不是應該取消。他們很快收到一封令人寒心的回信，信中先是對他們一頓臭罵，然後又說他們已經拿了錢，國家和科學界都對他們寄予希望，他們不把計划進行下去就會顏面掃地。他們改變了想法，繼續往前駛去，但途中傳來消息說，蘇門答臘已經落入法國人之手。因此，他們最終是在好望角觀測這次凌日現象的，效果很不好。回國途中，他們來到大西洋一個孤零零的小島——聖赫勒拿島上，作了短暫停留，在那裡遇上了馬斯基林。由於烏雲覆蓋，馬斯基林的觀測工作無法進行。梅森和馬斯基林建立起了牢固的友誼，一起繪製潮流圖，度過了幾周快活的，甚至是比較有意義的日子。

此後不久，馬斯基林回到英國，成為皇家天文學家，而梅森和狄克遜——這時候顯然更加成熟——啟程前往美洲，度過漫長而時常是險象環生的4年。他們穿越393公里危險的荒原，一路上搞測量工作，以解決威廉?佩恩和巴爾的摩勛爵兩人地產之間的以及他們各自殖民地——賓夕法尼亞和馬里蘭——之間的邊界糾紛。結果就是那條著名的梅森一狄克遜線。後來，這條線象徵性地被看做是美國奴隸州和自由州之間的分界線。（這條線是他們的主要任務，但他們還進行了幾次天文觀測。其中有一次，他們對1度經線的長度作了當時那個世紀最精確的測量。由於這項成就，他們在英國贏得了比解決兩位被寵壞了的貴族之間的邊界糾紛高得多的讚揚。）

第二篇地球有多大第四章事物如何測定(3)

回到歐洲以後，馬斯基林與他的德國和法國同行不得不下結論，1761年的凌日觀測工作基本失敗。具有諷刺意味的是，問題之一在於觀測的次數太多。把觀測結果放在一起，往往證明互相矛盾，無法統一。成功繪製金星凌日圖的卻是一位不知名的約克郡出生的船長，名叫詹姆斯?庫克。他在塔希提島一個陽光普照的山頂上觀看了1769年的凌日現象，接著又繪製了澳大利亞的地圖，宣布它為英國皇家殖民地。他一回到國內，就聽說法國天文學家約瑟夫?拉朗德已經計算出，地球到太陽的平均距離略略超過1．5億公里。（19世紀又發生兩次凌日現象，天文學由此得出的距離是1．4959億公里，這個數字一直保持到現在。我們現在知道，確切的距離應該是1．49597870691億公里。）地球在太空中終於有了個方位。

梅森和狄克遜回到英國，成了科學上的英雄；但是，不知什麼原因，他們的夥伴關係卻破裂了。考慮到他們經常出現在18世紀的重大科學活動中，對這兩個人的情況知道得如此之少，這是很引人注目的。沒有照片，極少文字資料。關於狄克遜，《英國人名詞典》巧妙地提到，他「據說生在煤礦里」，然後讓讀者去發揮自己的想像力，提供合理的解釋。《詞典》接著說，他1777年死於達勒姆。除了他的名字和他與梅森的長期夥伴關係以外，別的一無所知。

關於梅森的情況，資料稍多一點。我們知道，1772年，他應馬斯基林的請求，奉命尋找一座山，供測量引力偏差之用；最後，他發回報告，他們需要的山位於蘇格蘭高地中部，就在泰湖那裡，名叫斯希哈林山。然而，他怎麼也不肯花一個夏天來對它進行測量。他再也沒有回到現場。人們知道，他的下一個活動是在1786年。他突然神秘地帶著他的妻子和8個孩子出現在費城，顯然窮困潦倒。他18年前在那裡完成測量工作以後沒有回過美洲，這次回來沒有明顯的理由，也沒有朋友或資助人迎接他。幾個星期以後，他死了。

由於梅森不願意測量那座山，這個工作落在了馬斯基林身上。1774年夏天，有4個月時間，馬斯基林在一個遙遠的蘇格蘭峽谷的帳篷里指揮一組測量員。他們從每個可能的位置作了數百次測量。要從這麼一大堆的數據中得出那座大山的質量，需要進行大量而又枯燥的計算。承擔這項工作的是一位名叫查爾斯?赫頓的數學家。測量員們在地圖上寫滿了幾十個數據，每一個都表示山上或山邊某個位置的高度。這些數字真是又多又亂。但是，赫頓注意到，只要用鉛筆把高度相等的點連起來，一切就顯得很有次序了。實際上，你馬上可以知道這座山的整體形狀和坡度。於是，他發明了等高線。

根據斯希哈林山的測量結果，赫頓計算出地球的質量為5000萬億噸。在此基礎上，可以推算出太陽系裡包括太陽在內的所有主要天體的質量。因此，我們從這一次實驗知道了地球、太陽、月球和其他行星及其衛星的質量，另外還發明了等高線——這一個夏天的收穫真是不小。

然而，不是人人都對結果感到很滿意。斯希哈林山實驗的不足之處在於，你不知道該山的真正密度，因此不可能得出一個真正確切的數字。為了方便起見，赫頓假設這座山的密度與普通石頭相等，即大約是水的密度的2．5倍，但這不過是根據經驗所作的估計。

有一個似乎是不可能的人把注意力轉向這個問題。他是個鄉下人，名叫約翰?米歇爾，家住約克郡人跡稀少的桑希爾村。儘管環境偏僻而簡陋，米歇爾卻是18世紀一位偉大的科學思想家，深受人們的尊敬。

尤其是，他認識到地震的波動性質，對磁場和引力進行了大量創造性的研究，比任何人都早200年設想過黑洞的存在，這是相當了不起的——連牛頓都跨不出這麼一大步。當德國出生的音樂家威廉?赫歇爾認為自己生活中的真正興趣是天文學的時候，他就是向米歇爾討教了天文望遠鏡的製作方法。自那以來，行星科學界一直為此對他懷有感激之情。

然而，在米歇爾的成就當中，最精巧或最有影響的莫過於他自己設計、自己製作的一台用於測量地球質量的儀器。不幸的是，他生前沒能完成這項試驗。這項試驗以及必要的設備都傳給了一位傑出而又離群索居的倫敦科學家，他的名字叫亨利?卡文迪許。

卡文迪許本身就是一部書。他生於一個生活奢華的權貴家庭——祖父和外祖父分別是德文郡公爵和肯特公爵——是那個年代最有才華而又極其古怪的英國科學家。幾位作家為他寫過傳記。用其中一位的話來說，他特別靦腆，「幾乎到了病態的程度」。他跟任何人接觸都會感到局促不安，連他的管家都要以書信的方式跟他交流。

有一回，他打開房門，只見前門台階上立著一位剛從維也納來的奧地利仰慕者。那奧地利人非常激動，對他讚不絕口。一時之間，卡文迪許聽著那個讚揚，彷彿挨了一記悶棍；接著，他再也無法忍受，順著小路飛奔而去，出了大門，連前門也顧不得關上。幾個小時以後，他才被勸說回家。

有時候，他也大膽涉足社交界——尤其熱心於每周一次的由偉大的博物學家約瑟夫?班克斯舉辦的科學界聚會——但班克斯總是對別的客人講清楚，大家決不能靠近卡文迪許，甚至不能看他一眼。那些想要聽取他的意見的人被建議晃悠到他的附近，彷彿不是有意的，然後「只當那裡沒有人那樣說話」。如果他們的話算得上是在談論科學，他們也許會得到一個含糊的回答，但更經常的情形是聽到一聲怒氣沖沖的尖叫（他好像一直是尖聲尖氣的），轉過身來發現真的沒有人，只見卡文迪許飛也似的逃向一個比較安靜的角落。

卡文迪許錢又多，性格又孤僻，正好有條件把他在克拉彭的房子變成個大實驗室，以便不受干擾地探索物理學的每個角落——電、熱、引力、氣體以及任何跟物質的性質有關的問題。18世紀末葉，是愛好科學的人們對基本物質——尤其是氣體和電——的性質發生濃厚興趣的時代，又是開始知道怎麼對付它們的時代，但往往是熱情有餘，理智不足。在美國，本傑明?富蘭克林不顧生命危險在大雷雨里放風箏，這是很有名的。在法國，一位名叫皮拉特爾?羅齊耶的化學家含了一口氫噴在明火上，以測試氫的可燃性，其結果是證明了氫確實是易爆物質，眉毛也不一定是人的臉上一個永久的特徵。卡文迪許也做了許多實驗，他曾經逐步加大在自己身上的電擊強度，仔細體會逐漸厲害的痛苦，直到拿不住手裡的羽毛管，有時候再也留不住自己的知覺。

在卡文迪許漫長的一生中，他取得了一系列重大發現——其中，他是分離氫的第一人，把氫和氧化合成水的第一人——但是，他所做的一切都脫離不了「古怪」兩個字。他經常在出版的作品中提到從沒有告訴過任何人的實驗結果，這使他的科學家同行們老是很氣惱。但是，儘管遮遮掩掩，他不光模仿牛頓，而且想要努力超過他。他對導電性能的實驗超前了時代一個世紀，但不幸的是，直到那個世紀過去才被人發現。直到19世紀末，劍橋大學物理學家詹姆斯?克拉克?麥克斯韋承擔了編輯卡文迪許文獻的任務，他的大部分成就才為人所知。而到那個時候，發現雖然是他的，但功勞幾乎總是已經歸屬別人。

其中，卡文迪許發現或預見到了能量守恆定律、歐姆定律、道爾頓的分壓定律、里克特的反比定律、查理的氣體定律以及電傳導定律，但都沒有告訴別人。這只是其中的一部分。據科學史家J．G．克勞瑟說，他還預見了「開爾文和G．H．達爾文關於潮汐摩擦對減慢地球自轉速度的作用的成果、拉摩爾關於局部大氣變冷的作用的發現（發表於1915年）……皮克林關於冷凍混合物的成就以及羅斯布姆關於異質平衡的某些成果」。最後，他還留下線索，直接導致一組名叫惰性氣體的元素的發現。其中有幾種是極難獲得的，最後一種直到1962年才被發現。不過，我們現在的興趣是卡文迪許所做的最後一次著名的試驗。1797年夏末，67歲高齡的他把注意力轉向約翰?米歇爾顯然只是出於科學上的敬意留給他的幾箱子設備。

裝配完畢以後，米歇爾的儀器看上去很像是一台18世紀的鸚鵡螺牌舉重練習機。它由重物、砝碼、擺錘、軸和扭轉鋼絲組成。儀器的核心是兩個635千克重的鉛球，懸在兩個較小球體的兩側。裝配這台設備的目的是要測量兩個大球給小球造成的引力偏差。這將使首次測量一種難以捉摸的力——所謂的引力常數——成為可能，並由此推測地球的重量（嚴格來說是質量）。

引力使行星保持在軌道上，使物體砰然墜落，因此很容易被認為是一種強大的力，其實不然。它只是在整體意義上強大：一個巨大的物體，比如太陽，牽住另一個巨大的物體，比如地球。在基礎的層面上，引力極小。每次你從桌子上拿起一本書，或從地板上拾起一枚硬幣，你毫不費勁就克服了整個行星施加的引力。卡文迪許想要做的，就是在極輕的層面上測量引力。

精密是個關鍵詞。設備所在的屋子裡，容不得半點兒干擾。因此，卡文迪許就待在旁邊的一間屋裡，用望遠鏡瞄準一個窺孔來進行觀察。這項工作是極其費勁的，要做17次精密而又互不關聯的測量，他總共花了將近一年時間才完成。卡文迪許終於計算完畢，宣布地球的重量略略超過1300000000000000000000000磅，用現代的計量單位來說就是6000000000000000000000噸（1噸等於1000千克或約等於2205磅）。

今天科學家手裡的儀器，其精確度之高，可以測定一個細菌的重量；其靈敏度之高，有人在25米以外打個呵欠都會干擾讀數。但是，他們對卡文迪許1797年的測量結果沒有重大改動。目前對地球重量的最準確估計數是59725億億噸，與卡文迪許的結果只相差1％左右。有意思的是，這一切都只是證實了在卡文迪許110年之前牛頓的估計，而且沒有跡象表明牛頓做過任何試驗。

無論如何，到18世紀末，科學家們已經知道地球的確切形狀和大小，以及地球到太陽和各個行星的距離。連足不出戶的卡文迪許都已算出了它們的重量。於是，你或許會認為，確定地球的年齡會是一件相對容易的事。畢竟，他們實際上已經掌握一切必要的資料。然而，實際情形並非如此。人類要等到能夠分裂原子、發明電視、尼龍和速溶咖啡以後，才算得出我們自己這顆行星的年齡。

若要知道其中的原因，我們必須北上去一趟蘇格蘭，先去拜訪一位傑出而又可親的人。這個人很少有人聽說過，他剛剛發明了一門新學科：地質學。

第二篇地球有多大第五章敲石頭的好事者(1)

正當亨利?卡文迪許在倫敦完成試驗的時候，在650公里之外的愛丁堡，另一個重大時刻隨著詹姆斯?赫頓的去世而即將到來。這對赫頓來說當然是壞消息，但對科學界來說卻是個好消息，因為它為一個名叫約翰?普萊費爾的人無愧地改寫赫頓的作品鋪平了道路。

赫頓毫無疑問是個目光敏銳、非常健談的人，一個愉快的夥伴。他在了解地球那神秘而又緩慢的形成過程方面是無與倫比的。不幸的是，他不會以人人都能基本理解的形式寫下他的見解。有一位傳記作家長嘆一聲，說，他「幾乎完全不懂得怎麼使用語言」。人們看他寫的每一行字差不多都會想要睡覺。在他1795年的傑作《地球論以及證據與說明》中，他是這樣討論……哎呀，某個問題的：

我們居住的世界不是由組成當時地球的直接前身的物質所構成的，而是從當今往前追溯，由我們認為是第三代的地球的物質所構成的，那個地球出現在陸地露出海面之前，而我們現今的陸地還在海水底下。

不過，他幾乎獨自一人，而且非常英明地開創了地質學，改變了我們對地球的認識。赫頓1726年生於一個富裕的蘇格蘭家庭，享受著舒適的物質條件，所以能以工作輕鬆、全面提高學識的方式度過大半輩子。他學的是醫學，但發現自己不喜歡醫學，於是改學農業。他一直在貝里克郡的自家農場里以從容而又科學的方式務農。1768年，他對土地和羊群感到厭倦，遷到了愛丁堡。他建立了一家很成功的企業，用煤煙生產氯化銨，同時忙於各種科學研究。那個時候，愛丁堡是知識分子活躍的中心，赫頓在這種充滿希望的環境里如魚得水。他成為一個名叫牡蠣俱樂部的學會的主要成員。他在那裡和其他人一起度過了許多夜晚，其中有經濟學家亞當?斯密、化學家約瑟夫?布萊克和哲學家戴維?休謨，還有偶爾光臨的本傑明?富蘭克林和詹姆斯?瓦特。

按照那個年代的傳統，赫頓差不多對什麼都有興趣，從礦物學到玄學。其中，他用化學品搞試驗，調查開採煤礦和修築運河的方法，考察鹽礦，推測遺傳機制，收集化石，提出關於雨、空氣的組成和運動定律方面的理論。但是，他最感興趣的還是地質學。

在那個愛好鑽研的時代，在許多令人感興趣的問題當中，有個問題長期以來困擾著人們——即山頂上為什麼經常發現古代的蛤蜊殼和別的海生物化石。它們到底是怎麼到那裡的？許多人認為自己已經找到答案。他們分為兩個對立的陣營。水成論者認為，地球上的一切，包括在高處的海洋貝殼，可以用海平面的升高和降低來解釋。他們認為，山脈、丘陵和其他地貌與地球本身一樣古老，只是在全球洪水時期被水沖刷的過程中發生了一些變化。

對立面是火成論者。他們認為有許多充滿活力的動因，其中，火山和地震不斷改變這顆行星的表面，但顯然跟遙遠的大海毫無關係。火成論者還提出難以回答的問題：不發洪水的時候，這水都流到哪裡去了？要是有時候存在足以淹沒阿爾卑斯山的水，那麼請問，在平靜下來以後，比如現在，這水都流到哪裡去了？他們認為，地球受到內部深處的力和表面的力的作用。然而，他們無法令人信服地解釋，蛤蜊的殼是怎麼跑到山頂上去的。

就是在考慮這些問題的過程中，赫頓提出了一系列不同凡響的見解。他朝自己的農田一看，只見岩石經過腐蝕變成了土壤，土壤粒子被溪水和河水沖刷，帶到別處沉積下來。他意識到，要是這個過程持續到地球的自然滅亡之時，那麼地球最終會被磨得非常光滑。然而，他身邊到處是丘陵。顯而易見，肯定還有某種別的過程，某種形式的更新和隆起，創造了新的丘陵和新的大山，不停地如此循環。他認為，山頂上的海洋生物化石不是發洪水期間沉積的，而是跟大山本身一起隆起來的。他還推測，是地球內部的地熱創造了新的岩石和大陸，頂起了新的山脈。說得客氣一點，地質學家不願意理解這種見解的全部含義，直到200年之後。這時候，他們終於採納了板塊構造論。赫頓的理論尤其提出，形成地球的過程需要很長時間，比任何人想像的還要長得多。這裡面有好多深刻的見解，足以徹底改變我們對這顆行星的認識。

1785年，赫頓把他的看法寫成一篇很長的論文，並在愛丁堡皇家學會的幾次會議上宣讀。它幾乎沒有引起大家的注意。原因不難找到。一定程度上，他就是這樣向聽眾宣讀論文的：

在一種情況下，形成的力量在獨立存在的物體內部。這是因為，這個物體被熱激活以後，是通過物體的特有物質的反應，形成了構成脈絡的裂口。在另一種情況下，還是一樣，相對於在其內部形成脈絡的物體來說，原因是外在的。已經發生了最猛烈的斷裂和扯裂；但是那個原因還在努力；它不是出現在脈絡里，因為它不是在我們地球堅實的物體內部——那裡找得到礦物或礦脈的特定物質——的每條縫隙和每個斷層里。

不用說，聽眾里幾乎誰也不懂他在說些什麼。朋友們鼓勵他把他的理論展開一下，希望他能在更大的篇幅里碰巧講得清楚一點。這是很感人的。赫頓花了此後的10年時間準備他的巨著，並且於1795年以兩卷本出版。

這兩本書加起來有將近1000頁，寫得比他最悲觀的朋友擔心的還要糟糕，真是不可思議。此外，這部作品的內容將近一半引自法國的資料，仍然以法文的形式出現。第三卷非常缺少吸引力，直到1899年才出版，那是在赫頓去世一個多世紀以後。第四卷即最後一卷根本沒有出版。赫頓的《地球論》很有資格當選為讀者最少的重要科學著作（要是沒有大量別的這樣的書的話，那就可以這樣說）。連19世紀最偉大的地質學家、什麼書都看過的查爾斯?萊爾也承認，這本書他實在讀不下去。

還算運氣，赫頓在約翰?普萊費爾身上找到了一個鮑斯韋爾式的人物。普萊費爾是愛丁堡大學的數學教授，赫頓的一位密友。他不但寫得出漂亮的散文，而且——幸虧多年在赫頓身邊——在大多數情況下知道赫頓其實想要說些什麼。1802年，在赫頓去世5年以後，普萊費爾推出了赫頓原理的簡寫本，題目叫做《關於赫頓地球論的說明》。這本書受到了對地質學感興趣的人的歡迎。這種人在1802年還為數不多。然而，情況快要發生變化。那麼，情況是怎麼發生變化的？

1807年冬，倫敦13個志同道合的人在科文特加登廣場朗埃克街的共濟會酒店聚會，成立了一個餐飲俱樂部，後來取名為地質學會。學會每月碰一次頭，一邊喝一兩杯馬德拉白葡萄酒，吃一頓交際飯，一邊交換對地質學的看法。這頓飯的價錢故意定在昂貴的15先令，以便使那些只有頭腦的人望而卻步。然而，事情很快就變得一清二楚，需要有個設有永久性總部的合適機構，人們可以在那裡分享和討論新的發現。不到10年，成員就發展到400名——當然仍都是紳士——地質學會看來要使皇家學會相形見絀，成為該國的首要科學社團。

從11月到次年6月，會員每月碰頭兩次，因為到這個時候，實際上所有的人都已出門，整個夏天在做野外工作。你要知道，這些人出去找礦石不是為了掙錢，在大多數情況下甚至也不是學者。它不過是既有錢又有時間的紳士在比較專業的層面上從事的一種愛好。到1830年，已經發展到745名會員，世界上再也不會出現那種情況。

這種情形在現在是難以想像的，但地質學激活了19世紀的人——完全抓住了他們的注意力——這是任何科學以前沒有過，或許將來也不會有的情況。1839年，羅德里克?默奇森出版了《志留紀體系》，一本又厚又重的書，研究一種名叫雜砂岩的岩石。它頓時成為一本暢銷書，很快出了4版，雖然一冊要賣到8個幾尼，而且具有真正的赫頓風格，即很難讀得懂。（連默奇森的支持者也承認，它「毫無文學作品的魅力」。）而當偉大的查爾斯?萊爾於1841年去美國，在波士頓開設一系列講座的時候，每次都有3000名聽眾擠進洛韋爾學院，靜靜地聽他描述海洋沸石和地震在坎帕尼亞引起的震動。

在整個近代思想界，尤其在英國，有學問的人都會下鄉去干一點他們所謂的「敲石頭」的活兒。這項工作幹得還一本正經。他們往往打扮得很有吸引力：頭戴高頂大禮帽，身穿黑色套裝。只有牛津大學的威廉?巴克蘭牧師是個例外，他習慣於穿博士服做野外工作。

野外吸引了許多傑出人士，尤其是上面提到的默奇森，他大約花了前半生近30年時間來騎著馬追趕狐狸，用獵槍把空中飛行的鳥兒變成一簇簇飄揚的羽毛。除了閱讀《泰晤士報》和打一手好牌以外，他沒有顯示出任何會動腦子的跡象。接著，他對岩石發生了興趣，以吃驚的速度一躍成為地質學思想界的巨人。

再就是詹姆斯?帕金森博士，他還是早期的社會主義者，寫過許多富有鼓動性的小冊子，比如《不流血的革命》。1794年，發生了一次聽上去有點兒發瘋的陰謀，叫做「玩具氣槍計劃」，有人打算趁國王喬治三世在劇院包廂里看戲的機會用帶毒的飛鏢射中他的脖子。帕金森跟這件事有牽連，被帶到樞密院進行盤問，差一點給戴上鐐銬發配到澳大利亞。但是，對他的指控後來不了了之。他漸漸對生活採取比較保守的態度，並開始對地質學產生了興趣，最終成為地質學會的創始人之一和一部重要的地質學作品《上個世界的有機遺骸》的作者。有半個世紀時間，這本書不停地印刷。他再也沒有製造過麻煩。然而，今天我們所以記得他，是因為他對一種疾病的具有劃時代意義的研究。這種疾病在當時被稱之為「震顫性麻痹」，但之後一直被叫做帕金森綜合征。（帕金森在另一個方面也稍有名氣。1785年，他很可能成了歷史上獨一無二的人，在一次兌獎銷售活動中贏得一個自然史博物館。這家博物館位於倫敦的萊斯特廣場，原本是阿什頓?利弗建立的，但利弗無節制地搜集自然寶物，最後搞得傾家蕩產。帕金森將這個博物館保留到1805年，再也維持不下去，便把收藏品拆賣了。）

有個人在性格上不如帕金森那樣引人注目，但影響比當時所有地質界的人的影響加起來還要大，這個人就是查爾斯?萊爾。萊爾生於赫頓去世的那一年，離赫頓家只有113公里的金諾迪村。他的父母是蘇格蘭人，但他在遙遠的南方——英格蘭漢普郡的新森林長大，因為他的母親認為蘇格蘭人又懶又愛喝酒。總的來說，他和19世紀紳士科學家一模一樣，也來自生活優裕、思想活躍的家庭。他的父親也叫查爾斯，是個大名鼎鼎的人，是研究詩人但丁和蘚沼（即萊爾蘚，大多數去過英國鄉村的人都在上面坐過，就是以他的姓氏命名的）方面的主要權威。萊爾受他父親的感染，對自然史產生了興趣，然而，是在牛津大學，在威廉?巴克蘭——身穿飄逸長袍的巴克蘭——的影響之下，萊爾才開始把畢生的精力獻給了地質學。

第二篇地球有多大第五章敲石頭的好事者(2)

巴克蘭多少是個有魅力的怪人。他作出過一些真正的成就，但人們至少很大程度上也是因為他的怪僻性格才記得他。他尤其以養了一群野獸出名，其中有的很大，有的很危險。那些野獸可以在他的屋子裡和花園裡自由走動。他還以吃遍開天闢地以來有過的每一種動物聞名。他會以烘豚鼠、麵糊耗子、烤刺蝟或煮東南亞海參來招待家裡的客人，這取決於他的一時衝動和是否有貨。巴克蘭覺得它們的味道都不錯，但菜園裡的普通鼴鼠除外，他宣稱這種動物的味道是令人噁心的。他幾乎勢必成為糞便化石的權威，家裡有一張桌子幾乎完全用收集來的這類標本製成。

即使在從事嚴肅的科學活動的時候，他的方式一般來說也是怪怪的。有一次，巴克蘭半夜裡於興奮之中把他的太太推醒，大叫一聲：「天哪，我認為，化石上的腳印肯定是烏龜的腳印。」夫妻倆穿著睡衣急匆匆地來到廚房。巴克蘭太太和了麵糰，鋪在那張桌上，巴克蘭牧師拿來家裡養的烏龜。他們把烏龜往麵糰上一扔，趕著它往前走。他們高興地發現，它的腳印果然和巴克蘭一直在研究的化石上的腳印完全一致。查爾斯?達爾文認為巴克蘭是個小丑——這是他的原話——而萊爾卻似乎覺得他對自己很有啟發，還很喜歡他，1824年和他一塊兒去了蘇格蘭。就是在那次蘇格蘭之行以後，萊爾決定放棄律師職業，把全部時問投入了地質學。

萊爾近視得厲害，在一生的大部分時間裡痛苦地眯著眼睛，因此露出一副愁眉苦臉的樣子。（最後，他完全喪失了視力。）他還有一個有點古怪的地方，當他想得出神的時候，他會在傢具上擺出難以想像的姿勢——要麼橫在兩張椅子上，要麼（用他的朋友達爾文的話來說）「頭枕著椅子面，身體站得筆直」。一旦陷入沉思，他往往會慢慢地從椅子上滑下來，臀部幾乎貼著地板。萊爾一生中的惟一工作是在1831—1833年期間當過倫敦大學國王學院的地質學教授。就是在這段時間裡，他寫出了《地質學原理》，並在1830—1833年期間分3卷出版。這部書在許多方面鞏固和闡述了一代人之前由赫頓首先提出的見解。（雖然萊爾從來沒有讀過赫頓作品的原文，但他懷著濃厚的興趣研究過普萊費爾的改寫本。）

在赫頓時代和萊爾時代之間，地質學界發生了一場新的爭論。它在很大程度上取代了過去的水成論與火成論之爭，而又往往交混在一起。新的戰鬥成為災變論和均變論之爭。給一場重要而又曠日持久的爭論起這樣的名字，似乎有點兒不夠味兒。災變論者——顧名思義——認為，地球是由突發的災難性事件形成的——主要是洪水。這就是人們常常把災變論和水成論互相混淆的原因。災變論尤其迎合巴克蘭這樣的教士的心理，這樣他們可以把《聖經》里諾亞時代的洪水納入嚴肅的科學討論。均變論者恰恰相反，認為地球上的變化是逐漸形成的，幾乎所有的地質變化過程都是緩慢的，都要經歷漫長的時間。最先提出這種見解的與其說是萊爾，不如說是赫頓，但大多數人讀的是萊爾的作品，因此在大多數人的腦海里，無論是當時還是現在，他成了近代地質學之父。

萊爾認為，地球的變遷是一貫的，緩慢的——過去已經發生過的一切都可以用今天仍在發生的事情來解釋。萊爾和他的信徒們不但瞧不起災變論，而且對它深惡痛絕。災變論者認為，絕種是一系列過程的組成部分，在此過程中，動物不斷滅亡，被新的動物取而代之——博物學家T．H．赫胥黎把這種看法挖苦地比做是「惠斯特牌戲裡的一連串勝局，到了最後，打牌的人推翻桌子，要求換一副新牌」。以這種方法來解釋未知的事物未免過於省勁。從來沒有見過比這樣的一種教條更蓄意助長懶漢精神，更削弱人們的好奇心的了。」萊爾嗤之以鼻地說。

萊爾的失誤並不算少。他沒有令人信服地解釋山脈是怎麼形成的，沒有看到冰河是個變化的動因。他不願意接受阿加西斯關於冰期的觀點——他輕描淡寫地將其稱之為「地球製冷」——堅信「在最古老的化石床里會發現」哺乳動物。他拒絕接受關於動物和植物突然死亡的看法，認為所有主要的動物群體——哺乳動物、爬行動物、魚類等等——自古以來一直同時存在。在這些問題上，最後證明他是完全錯誤的。

然而，萊爾的影響你幾乎怎麼說也不會過分。《地質學原理》在他生前出了12版；直到20世紀，書里包含的一些觀點依然被地質學界奉為圭臬。達爾文乘「獵犬」號環球航行途中還隨身帶著一本《地質學原理》，而且是該書的第1版。他後來寫道：「《原理》的最大優點在於它改變了一個人的整個思想狀態；因此，當見到一樣萊爾從沒有見到過的東西的時候，你在一定程度上是以他的眼光來看的。」總之，他差不多把萊爾看做是個神，就像他那一代人的許多人一樣。20世紀80年代，當地質學家不得不擯棄他的一部分理論，以適應關於絕種的撞擊理論的時候，他們簡直痛苦得要命。這充分說明了萊爾的影響之大。不過，那是後話了。

與此同時，地質學有大量的分類工作要做，這項工作不是什麼都一帆風順的。從一開始，地質學家就想把岩石按其形成的時期來進行分類，但在怎麼劃分時期的問題上經常發生激烈的爭論——而且是一場曠日持久的爭論，後來被稱之為「泥盆紀大爭論」。劍橋大學的亞當?塞奇威克牧師斷言有一層岩石是寒武紀的，而羅德里克?默奇森認為它完全屬於志留紀，爭論於是就發生了。爭論持續了好多年，而且越來越激烈。「巴謝是個下流痞子。」默奇森在給一位朋友的信中氣呼呼地說。

在《泥盆紀大爭論》一書里，馬丁?J．S．魯迪克極好而又有些沮喪地描述了這場爭論。只要瞥一眼該書各章的標題，就可以知道一點上述感情的強烈程度。開頭幾章的標題的語氣倒還溫和，比如《紳士們的辯論舞台》和《破譯雜砂岩之謎》，但接著就是《捍衛雜砂岩與攻擊雜砂岩》、《指摘與反駁》、《散布惡毒的謠言》、《韋弗撤回邪說》、《殺殺鄉下人的氣焰》（惟恐你還懷疑這不是一場戰爭）、《默奇森發起萊茵蘭戰役》等等。爭論於1879年得以解決，辦法很簡單，在寒武紀和志留紀中間加一個時期：奧陶紀。

在這門學科的早期，英國人是最活躍的，因此在地質詞語中英國的名稱佔了絕大部分。泥盆系（即德文系）當然源自英格蘭的德文郡。寒武紀來自羅馬人對威爾士的叫法，而奧陶紀和志留紀使人想起了古代的威爾士人部落：奧陶人和志留人。但是，隨著地質學後來在其他地方的崛起，世界各地的名稱漸漸出現。侏羅紀跟法國和瑞士交界處的侏羅山有關。二疊紀使人想起俄羅斯烏拉爾山脈里的彼爾姆，而白堊紀（源自拉丁文白堊）是由一位比利時地質學家命名的，他自己也有個漂亮的名字，叫做J．J．德奧馬利馬斯?德霍洛伊。

原先，地質史分為4個時期：第一紀、第二紀、第三紀和第四紀。這個體系過於簡單，因此壽命不太長。地質學家很快就用新的劃分方法來替代這種劃分方法。第一紀和第二紀已經完全不用，第四紀有的人已經不用，但有的人仍然在用。今天，只有第三紀還在廣泛使用，雖然已經不代表第三紀任何東西。

萊爾在《原理》中使用了新的單位，叫做「世」或「段」來涵蓋恐龍以後的時代，其中有更新世（「最近」）、上新世（「較近」）、中新世（「頗近」）和意思很含糊的漸新世（「有點兒近」）。

如今，一般來說，地質時代劃分為四大塊，叫做「代」：前寒武紀、古生代（源自希臘文，意為「古代生命」）、中生代（「中期生命」）和新生代（「新的生命」）。這4個代又分為12—20個部分，通常叫做「紀」，有時候也稱「系」。其中大多數是大家比較熟悉的：白堊紀、侏羅紀、三疊紀、志留紀等等。

接著就是萊爾所謂的「世」——更新世、中新世等——這些名稱僅僅用來指最近的（但又是古生物學研究很活躍的）6500萬年；最後，便是一大堆更細的分類，名叫「期」或「代」。其中大多數以地名命名，讀起來幾乎總是很拗口：伊利諾期、得梅因期、克羅伊期、金默里奇期等等，都具有同一特色。據約翰?麥克菲說，這類名稱總共多達「幾百個」。幸運的是，除非把地質學作為你的專業，你從此以後再也不大可能聽到這些名稱了。

更加混亂的是，北美的「期」或「代」跟歐洲的說法不一，在時間上往往只是大體交叉。因此，北美的辛辛那提期在很大程度上相當於歐洲的阿什吉利期，再加上一點兒稍早的喀拉多剋期。

而且，這一切，不同的教科書、不同的人都有不同的叫法，因此有的權威提出7個代，而有的權威滿足於4個代。在有的書里，你還會發現不用第三紀和第四紀，而是用不同長度的系來取而代之，稱做下第三系和上第三系。有的人還把前寒武紀分成兩個代，即非常古老的太古代和較近的元古代。有時候，你還可看到「顯生宙」這個詞，用來涵蓋新生代、中生代和古生代。

而且，這一切都只用做時間的單位。岩石的單位還另有一套，叫做系、段和期。而且，還有早、晚（指時間）之分和上、下（指岩層）之別。對於不是專家的人來說，這簡直是一鍋粥；但對於地質學家來說，這都可能是會動感情的東西。「我看到大人們為了生命史上一毫秒的問題爭得臉紅脖子粗。」英國的理查德?福蒂在談到20世紀為寒武紀和奧陶紀的分界線而展開的曠日持久的辯論時這樣寫道。

今天，我們至少可以使用某些先進的技術來確定年代。在19世紀的大部分時間裡，地質學家們只能依賴於推測。他們可以按照時代來排列各種岩石和化石，但根本不知道這些年代的長短，這是很令人泄氣的。當巴克蘭推測一副魚龍骨骼的古老程度的時候，他只能認為，它生活在大約「10000或10000以上乘以10000」年以前。

雖然沒有可靠的方法來確定年代，卻不乏願意試一試的人。1650年，愛爾蘭教會的詹姆斯?厄舍大主教進行了早年最著名的嘗試。他對《聖經》和其他歷史資料進行了仔細的研究，最後在一部名叫《舊約編年史》的巨著中下結論說，地球創造於公元前4004年10月23日中午。後來，歷史學家和教科書作者一直把這個日期當做笑料。

順便提一句，有個很久不滅的神話——它在許多嚴肅的書里都提到過——厄舍的觀點主宰了科學界，直到19世紀的很長時間裡。是萊爾把這一切糾正了過來。作為一個典型例子，斯蒂芬?傑伊?古爾德在《時代之箭》中引用了20世紀80年代一本很熱門的書里的一句話：「在萊爾出版他的書以前，大多數思想家都接受了這種看法，即地球還很年輕。」實際並非如此。正如馬丁?J．S．魯迪克說的，「哪個國家的地質學家也不會主張把時標限死在《創世記》拘泥於字面意義的詮注的範圍之內，要是他的作品被別的地質學家認真對待的話」。連巴克蘭牧師這樣一位19世紀很虔誠的人也認為，《聖經》里哪個地方也沒有提到上帝是在第一天創造天地的，只是提到「起初」。他認為，那個開始也許持續了「幾百幾千萬年」。大家都認為地球已經很古老。問題只在於：古老到什麼程度？

在確定這顆行星的年齡的問題上，早期有個比較合理的看法。它是由始終可靠的埃德蒙?哈雷提出來的。1715年，他提出，要是你把全世界海洋里的鹽的總量，除以每年增加的量，你就會得出海洋存在的年數，從而可以大致知道地球的年齡。這個道理很吸引人，但不幸的是，誰也不知道海洋里究竟有多少鹽，也不知道每年到底增加多少，這就使得這項實驗無法付諸實施。

第一次稱得上比較符合科學的嘗試是由法國的布豐伯爵喬治?路易?勒克萊爾進行的，那是在18世紀70年代。很長時間以來，大家都知道，地球釋放出相當可觀的熱量——下過煤礦的人都清楚——但是，沒有辦法來估計散逸率。布豐在實驗過程中先把球體加熱到白熾的程度，然後在其冷卻的過程中用觸摸的辦法（可能開頭是輕輕的）來估計熱的損耗率。根據這項實驗，他推測地球的年齡在75000—168000年之間。這當然是大大地低估了；但是，這是一種很激進的見解。布豐發現，要是把這見解加以發表，他有被開除教籍的危險。他是個講究實際的人，連忙為自己缺乏考慮的邪說表示歉意，然後輕鬆愉快地在隨後的著作中不斷重複他的看法。

到19世紀中葉，大多數學者認為地球的年齡起碼有幾百萬年，甚至也許幾千萬年，但也很可能沒有那麼大。因此，當1859年查爾斯?達爾文在《物種起源》一書中宣稱，根據他的計算，創造威爾德地區——英格蘭南部的一個地區，包括肯特、薩里和蘇塞克斯——的地質進程花了306662400年時間才完成時，人們不由得大吃一驚。這個結論是很了不起的，部分原因是他說得那麼確切，但更因為是他公然不顧公認的有關地球年齡的看法。結果，它引起了激烈的爭議，達爾文在該書的第三版中收回了他的看法。然而，問題實際上依然存在。達爾文和他的地質界朋友希望地球很古老，但誰也想不出辦法。

這個問題引起了開爾文勛爵大人（他肯定是一位了不起的人物，但到1892年才被提升為貴族，當時他已經68歲，接近他生命的盡頭，但我在這裡還是按照慣例，溯及既往地使用這個名稱）的注意，這對達爾文以及對進步來說是很不幸的。開爾文是19世紀的——也是任何世紀的——最傑出的人物之一。德國科學家赫爾曼?馮?亥姆霍茨——他本人也是科學上的高手——寫道，開爾文是他遇到過的最「理解力強、洞察事理、思想活躍」的人。「在他的面前，我有時候覺得自己是木頭木腦的。」他不無沮喪地說。

這種心態是可以理解的，因為開爾文確實是維多利亞時代的超人。他1824年生於貝爾法斯特，父親是皇家學院的數學教授，過不多久就調到格拉斯哥。開爾文證明自己是個神童，小小年紀（10歲）就考上了格拉斯哥大學。20歲出頭，他已經在倫敦和巴黎的學府學習過，畢業於劍橋大學（他贏得該大學在賽艇和數學兩個方面的最高獎，還抽空創建了一個音樂俱樂部），當選為彼得學院的研究員，（以英文和法文）寫了10多篇關於純粹數學和應用數學的論文。這些作品都很有創見，他不得不匿名發表，免得使他的長輩們感到難堪。他22歲回到格拉斯哥，擔任自然哲學教授。在此後的53年里，他一直保有這個職位。

在漫長的生涯里（他活到1907年，享年83歲），他寫了661篇論文，總共獲得69項專利（因此變得很富裕），在物理學的差不多每個學科都享有盛譽。其中，他提出一個方法，後來直接導致製冷技術的發明；設計了絕對溫標，至今仍冠以他的名字；發明了增壓裝置，使越洋發送電報成為可能；還對海運和航海作了無數改進，從發明一個深受歡迎的航海羅盤，到創造第一個深度探測器。這些只是他有實用價值的成果。

他在電磁學、熱力學和光的波動等理論方面的成果同樣是革命性的。他實際上只有一個瑕疵，那就是沒能計算出地球的年齡。這個問題佔去了他後半生的許多時間，但他從來沒有得出個比較正確的數字。1862年，在為一本名叫《麥克米倫》的通俗雜誌寫的一篇文章里，他第一次提出地球的年齡是9800萬年，但謹慎地認為這個數字最小可為2000萬年，最大可達4億年。他還小心翼翼地承認，他的計算可能是錯的，要是「造物主的大倉庫里備有我們目前沒有掌握的資料」的話——但是，他顯然認為那是不可能的。

隨著時間的過去，開爾文的結論變得越來越確切，越來越不正確。他不停地把自己的估計數字往下降，從最大的4億年降到1億年，然後又降到5000萬年，最後在1897年降到了僅僅2400萬年。開爾文並不是在隨心所欲，只是因為物理學無法解釋為什麼像太陽這麼個龐然大物可以連續燃燒幾千萬年以上，而又耗不盡其燃料。因此，他就想當然地認為，太陽及其行星必然相對年輕。

問題在於，幾乎所有的化石都證明和這個結論相矛盾。而突然之間，19世紀發現了大量的化石。

第二篇地球有多大第六章科學的勢不兩立（1）

1787年，新澤西州有個人——到底是誰，如今似乎已被忘卻——在伍德伯里溪發現一根巨大的大腿骨戳出一處岸邊。那根骨頭顯然不屬於尚存的任何物種，也肯定不是新澤西州的。根據現在掌握的一點情況，人們認為它屬於一隻鴨嘴龍，那是一種長著鴨嘴的大恐龍。當時，人們還沒有聽說過恐龍。

骨頭被送交給當時美國最傑出的解剖學家卡斯帕?威斯塔博士。同年秋天，他在費城召開的美國哲學學會的一次會議上作了描述。威斯塔完全沒有認識到這根骨頭的重要意義，只是小心翼翼地講了幾句不痛不癢的話，大意是，它真是個龐然大物。他就這樣錯過了先於別人半個世紀發現恐龍的機會。實際上，這根骨頭沒有引起多大興趣，後來被放在貯藏室里，最後徹底不見了。因此，歷史上第一根被發現的恐龍骨頭，也是第一根被丟失的恐龍骨頭。

骨頭沒有引起很大的興趣，這有點兒令人費解，因為發現這根骨頭恰好是在美國人對古代大動物的遺骸著迷的時候。偉大的法國博物學家布豐伯爵——就是前一章里提到的做加熱球體試驗的人——對這樣淺薄的原因作出了奇怪的斷言：新大陸的生物幾乎在哪一方面都要比舊大陸的生物低一等。布豐在那部評價很高的巨著《自然史》里寫道，在美洲這塊土地上，水源發臭，土地不長五穀，動物個兒很小，缺乏活力，肌體被從腐爛的沼澤和曬不著太陽的森林裡逸出的「毒氣」弄得十分虛弱。在這樣的環境里，連土著印第安人也缺乏生殖力。「他們不長鬍子，身上也沒有毛，」布豐煞有介事地在私下說，「對女人沒有激情。」他們的生殖器「又小又沒有勁兒」。

布豐的觀察結果在別的作家中間——尤其在那些其實對這個國家不大熟悉，因而自己的結論也是缺乏根據的人中間——獲得了出人意料的熱烈支持。有個名叫科梅耶?波夫的荷蘭人在一本名叫《關於美洲人的哲學研究》的通俗作品中宣稱，美洲的土著男人不但在繁殖方面給人印象不深，而且「如此缺乏生殖能力，他們的乳房都流著奶汁」。這種觀點奇怪地流行了很長時間，在歐洲的文獻中反覆出現或得到反響，直到19世紀快要結束的時候。

這類誹謗在美國受到了憤怒的譴責，這是不足為怪的。托馬斯?傑斐遜在他的《弗吉尼亞州筆記》中氣憤地（而又令人費解地，除非你知道來龍去脈）進行反駁，還勸他在新罕布希爾州的朋友約翰?沙利文派20名士兵去北部叢林，找一頭麋鹿送給布豐，以證明美洲四足動物的高大和威武。士兵們花了兩個星期才找到合適的目標。不幸的是，麇鹿被擊斃以後，他們發現它沒有傑斐遜專門提到的一對威風凜凜的角，但沙利文周到地加上了一對駝鹿角或是赤鹿角，意思是，這是另外附上的。畢竟，在法國，誰會知道呢？

與此同時，在威斯塔的家鄉費城，博物學家著手裝配一頭大象似的大動物的骨頭。起初它被稱做「不知名的美洲大動物」，後來又不大正確地被確定為一頭猛獁。第一批這種骨頭是在肯塔基州一個名叫大骨地的地方發現的，但很快在各地都發現了。看來美洲一度生活著某種大動物——那種動物肯定能證明法國人布豐的可笑論點不能成立。

在熱心展示那頭不知名動物如何龐大和如何兇猛的過程中，博物學家們似乎有點兒得意忘形。他們把它的個兒拔高了6倍，還給它加上了可怕的爪子。實際上，那不過是在附近發現的一隻大樹懶的爪子。很有意思的是，他們認為那種動物「靈活和兇猛得像老虎」，在插圖裡把它描繪成躲在巨礫後面，以貓科動物的優美姿態準備撲向獵物。長牙發現以後，他們又挖空心思地以各種方式把它們安在它的頭上。有一位用螺絲把長牙倒著擰在上面，就像劍齒虎的犬牙那樣，使其看上去特彆氣勢逼人。另一位把長牙向後彎曲，其動聽的道理是，那個傢伙原本是水生動物，打盹時用牙齒將自己泊在樹上。然而，最貼近事實的看法是，這種不知名的動物已經滅絕——布豐連忙抓住了這一點，把它作為那種動物已經無可爭議地退化的證據。

布豐死於1788年，但爭論沒有停止。1795年，一批精心挑選的骨頭運到了巴黎，接受古生物學界的新秀、年少氣盛的貴族喬治?居維葉的審查。居維葉不費多少工夫就能把一堆堆支離破碎的骨頭安放成形，人們已經對他的才華讚嘆不已。據說，只要看一顆牙齒或一塊下巴骨，他就可以描述出那個動物的樣子和性情，而且往往還說得出它是哪個種，哪個屬。居維葉發現美國還沒有人想到要寫一本正式描述那類大動物的書，便自己動手寫了，於是成了發現那種動物的第一人。他把它叫做「乳齒象」（意思是「長有乳頭般隆起的牙齒的象」。出人意料的是，這還真有點兒像）。

在那場爭論的啟發之下，居維葉於1796年寫了一篇具有劃時代意義的論文《關於活著的象和變成化石的象的說明》。在這篇論文里，他第一次正式提出了絕種的理論。他認為，地球不時經歷全球性的災難；在此過程中，一批批的生物徹底死亡。對於宗教人士來說，包括居維葉本人，這種看法具有令人不快的含義，因為這意味著上帝是捉摸不定的，莫名其妙的。上帝創造了物種，然後又消滅這些物種，他究竟要幹什麼？這種看法跟「存在巨鏈」的信念絕對相反。那種信念認為，世界是精心安排的，世界上的每種生物都有一定位置，都有一個目的，過去從來就有，將來也總是會有。傑斐遜無法接受這種看法：整個物種有朝一日會消亡（或者會到那種地步，會演變）。因此，當有人問他，派個考察隊去密西西比河以里的美國內地進行考察有沒有科學和政治價值的時候，他馬上肯定了這個建議，希望勇敢的探險家們會發現一群群健康的乳齒象和別的超大動物在富饒的平原上吃草。傑斐遜的私人秘書和知心朋友梅里韋瑟?劉易斯被選定和威廉?克拉克一起擔任領隊，而且還是這次遠征的首席博物學家。被選定來指點他該找什麼活的動物和死的動物的不是別人，正是卡斯帕?威斯塔。

大名鼎鼎的貴族居維葉在巴黎提出了絕種論。同年——實際上是同月，在英吉利海峽對岸，一個不大知名的英國人在發表對化石價值的見解。他的見解也將具有持久的影響。威廉?史密斯是薩默塞特的科爾運河建築工地上的年輕監督員。1796年1月5日，他坐在薩默塞特一家馬車旅店裡，記下了那個最終會使他名揚天下的觀點。若要解釋岩石，你非得有某種並置對比的東西。在這個基礎上，你可以知道德文的那些石炭紀岩石要比威爾士的這些寒武紀岩石年輕。隨著岩層的每一變化，有的物種的化石消失了，而有的化石一直延伸到隨後的岩層。通過發現哪種物種在哪個岩層出現，你就可以計算出岩石的年齡，無論這些岩石是在哪裡。憑著他作為測量員所擁有的知識，史密斯馬上動手繪製英國的岩層圖。經過多次試用以後，這些圖於1815年出版，成為近代地質學的奠基石。（西蒙?溫切斯特在他深受歡迎的《改變世界的地圖》一書里對這件事作了全面的記述。）

不幸的是，儘管史密斯具有敏銳的見解，但說來也怪，他沒有興趣搞清為什麼岩石偏偏以那種方式埋在地下。「我沒有再研究岩層的起源，滿足於知道情況就是那樣，」他寫道，「什麼原因，什麼緣故，那不屬於一名礦藏測量員的研究範圍。」

史密斯對岩層內情的披露，更增加了絕種論引起的在道德上的難堪程度。首先，它證實了上帝消滅生靈不是偶然的，而是經常的。這麼看來，上帝與其說是粗心大意，不如說是極不友好。而且，還有必要花點力氣來進行解釋，為什麼有的物種徹底滅絕，而有的物種卻順利地存活到隨後的年代。顯而易見，絕種不是諾亞時代的一場「大激流」——即大家知道的《聖經》里的那場洪水——能解釋清楚的。居維葉作出了自我滿意的解釋，認為《創世記》只是指最近的那場洪水。上帝似乎不希望用先前不相干的絕種來分散摩西的注意力或引起他的驚慌。

因此，到19世紀初，化石勢必具有了某種重要性。威斯塔就顯得更不幸了，竟然沒有看到恐龍骨的意義。無論如何，這類骨頭在世界各地突然發現。又有了幾個機會讓美國人來宣布發現了恐龍，但這些機會都沒有抓住。1806年，劉易斯和克拉克的考察隊穿越蒙大拿的黑爾溝岩組。在這個地方，實際上他們腳底下恐龍骨比比皆是，他們還發現一樣東西嵌在岩石里，顯然是恐龍骨，但沒有把它當一回事。在新英格蘭，有個名叫普利納斯?穆迪的男孩子在馬薩諸塞州南哈德利的一處岩架上發現了古老的足跡；之後，又有人在康涅狄格河谷發現了骨頭和足跡的化石。至少其中有一些留存至今——令人注目的是一頭安琪龍的骨頭——現在由耶魯大學的皮博迪博物館收藏。這批恐龍骨發現於1818年，是第一批經過檢驗和保存下來的恐龍骨，不幸的是，1855年之前無人識貨。那一年，卡斯珀?威斯塔去世。不過，威斯塔沒有想到的是，植物學家托馬斯?納特爾以他的名字命名了一種可愛的攀附灌木，這倒使威斯塔在一定意義上獲得了永生。植物界有的純粹主義者迄今仍然堅持把這類植物的名字寫作「威斯塔里亞」。

然而，到這個時候，古生物研究的熱潮已經移到英國。1812年，在多塞特郡的萊姆里吉斯，有個名叫瑪麗?安寧的傑出小女孩——當時只有11歲、12歲或13歲，取決於你看的是誰寫的故事——發現一塊5米長、樣子古怪的海生動物化石，嵌在英吉利海峽岸邊一處陡峭而又危險的懸崖上。這類動物現在叫做魚龍。

安寧就這樣開始了她不同凡響的一生。在之後的35年里，安寧採集化石，並把它們賣給遊客。（人們普遍認為，她就是那首著名的繞口令《她在海邊賣貝殼》的原始素材。）她還發現了第一塊蛇頸龍（另一種海生動物）化石以及第一批最好的翼手龍化石中的一塊。嚴格來說，這些都不是恐龍，但也沒有多大關係，因為當時誰也不知道什麼是恐龍。只要知道世界上生活過跟我們現在所能看到的完全不同的動物，這也就夠了。

安寧不僅善於發現化石——顯然她在這方面是無與倫比的——而且能小心翼翼地、完好無損地把化石挖出來。要是你有機會去參觀倫敦自然史博物館的古代海生爬行動物館，我勸你不要錯過這個機會。只有在這裡，你才能欣賞到這位年輕女子使用最簡單的工具，在極其困難的條件下，實際上是在孤立無援的情況下，所取得的巨大而又出色的成就。光挖那塊蛇頸龍化石她就耐心地花了10年時間。安寧沒有受過訓練，但她也能為學者們提供像模像樣的圖片和說明。但是，儘管她具有這等技能，重大的發現畢竟是不多的，因此她一生的大部分時間是在極度貧困中度過的。

在古生物學史上，很難想得出還有誰比瑪麗?安寧更不受人重視，但實際上還有一個人的情況跟她差不多。他叫吉迪恩?阿爾傑農?曼特爾，是蘇塞克斯的一名鄉村醫生。

曼特爾有一大堆不足之處——他虛榮心強，只顧自己，自命不凡，不關心家庭——但再也找不出一名像他這樣投入的業餘古生物學工作者。他還很有運氣，有一位既忠心耿耿又留心觀察的太太。1822年，他去蘇塞克斯農村出診的時候，曼特爾太太正順著附近的一條小路散步，在一堆用來填平路面凹坑的碎石里發現了一樣古怪的東西——一塊弧形的棕色骨頭，大約有小胡桃那麼大小。她認為那是一塊化石。她知道自己的丈夫對化石很感興趣，便拿給了他。曼特爾馬上看出，那是一顆牙齒的化石。稍加研究以後，他斷定，這是一顆動物牙齒，那種動物生活在白堊紀，食草，爬行，體形龐大——有幾十米長。他的估測完全正確；但他的膽量也真夠大的，因為在此之前，即使在想像中，誰也沒有見過這樣的東西。

第二篇地球有多大第六章科學的勢不兩立（2）

曼特爾意識到，自己的發現會徹底推翻人們對過去的認識。威廉?巴克蘭——那位身穿長袍、愛好試驗的學者——也勸他小心行事。因此，曼特爾花了3年時間，努力尋找支持自己的結論的證據。他把牙齒送交巴黎的居維葉，徵求他的看法，但那位偉大的法國人輕描淡寫地認為，那隻不過是河馬的牙齒。（居維葉姿態很高，後來為這個不常犯的錯誤道了歉。）有一天，曼特爾在倫敦的亨特博物館作研究，跟一位同事攀談起來。那位同事對他說，它看上去很像是他一直在研究的那種動物——南美鬣蜥的牙齒。他們馬上進行了比較，確認了它們的相似之處。於是，曼特爾手裡的動物以熱帶一種愛曬太陽的蜥蜴命名，被叫做禽龍。其實，二者之間沒有任何關係。

曼特爾寫了一篇論文，準備遞交給英國皇家學會。不幸的是，恰好又有一塊恐龍骨頭在牛津郡的一處採石場被發現，而且剛剛有人作過正式描述——這個人不是別人，就是敦促曼特爾不要倉促行事的巴克蘭牧師。它被取名為斑龍。這個名字其實是他的朋友詹姆斯?帕金森博士——那位未來的激進分子、帕金森綜合征的鼻祖——向巴克蘭建議的。大家也許記得，帕金森最初是個地質學家，他對斑龍的研究顯示了他在這方面的成就。在為《倫敦地質學會學報》寫的報告中，他注意到，那種動物的牙齒不像蜥蜴那樣直接連著頜骨，而像鱷魚那樣長在牙槽里。不過，巴克蘭就注意到這麼多，沒有認識到它的意義，即斑龍完全是一種新發現的動物。不過，儘管他的報告缺少敏銳的目光和深刻的見解，它仍是發表過的描述斑龍的第一篇文章。因此，人們把發現這種古代動物的功勞歸給了巴克蘭，而不是更有資格的曼特爾。

曼特爾不知道失望會伴隨自己的一生，繼續尋找化石——1833年，他發現了另一個龐然大物雨蛙龍——並從採石場工人和農夫手裡買回別的化石，最後很可能成了英國最大的化石收藏家。曼特爾是一位傑出的醫生，在搜集骨頭方面也同樣很有天賦，但他無法同時維持這兩方面的才能。隨著他越來越熱衷於搜集工作，他忽視了醫生職業。過不多久，他在布賴頓的家裡幾乎塞滿了化石，花掉了大部分收入。剩下的錢被用來支付書的出版費用，而他的書又極少人願意購買。1827年出版的《蘇塞克斯的地質說明》只賣掉了50本，很不開心地倒貼了300英鎊——這在當時是一筆不小的數目。

曼特爾在絕望之中靈機一動，把自己的房子改成了博物館，收取門票費。然而，他後來意識到這種商業行為會損害他的紳士地位，且不說科學家的地位——於是就讓別人免費參觀他的家庭博物館。成百上千的人前來參觀，一個星期又一個星期，既中斷了他的行醫工作，又擾亂了他的家庭生活。最後，為了償還債務，他不得不變賣絕大部分收藏品。過不多久，他的妻子帶著他的四個孩子離他而去。

值得注意的是，他的麻煩才剛剛開始。

在倫敦南部的西德納姆區，有個地方名叫水晶宮公園。那裡聳立著一片被人遺忘的奇觀：世界上第一批實物大小的恐龍模型。近來去那裡的人不太多，但一度這裡是倫敦遊客最多的勝地之一——事實上，正如理查德?福蒂說的，它是世界上第一個主題公園。嚴格來說，那些模型在許多方面是不正確的。禽龍的大拇指頂在鼻子上，變成了一根尖刺；它長著四條粗壯的腿，看上去像一條肥肥胖胖、不成比例的狗。（其實，禽龍不用四條腿蹲著，而是一種兩足動物。）現在望著它們，你幾乎想不到這些古怪而行動緩慢的動物會引起積怨和仇恨，但事實卻是如此。在自然史上，也許從來沒有哪種動物像名叫恐龍的古代動物那樣成為強烈而又持久的仇恨的中心。

建造恐龍模型的時候，西德納姆位於倫敦邊緣，寬敞的公園被認為是重建著名的水晶宮的理想之地。玻璃和鑄鐵結構的水晶宮曾是1851年博覽會的中心場所。新建的公園很自然地以此冠名。用混凝土建成的恐龍模型是一種很有經濟效益的景觀。1853年除夕，在尚未完工的禽龍模型內為21名科學家舉行了一次著名的晚宴。那位發現並確認禽龍的人吉迪恩?曼特爾不在其中。坐在餐桌上手的是古生物學這門年輕的科學裡最偉大的人物，他的名字叫理查德?歐文。到這個時候，他已經花費幾年心血，成果累累，害得吉迪恩?曼特爾的日子很不好過。

歐文在英格蘭北部的蘭開斯特長大，受過訓練準備當醫生。他是個天生的解剖學家，對研究工作不遺餘力，有時候非法取下屍體上的四肢、器官和別的部位，拿回家裡慢慢地解剖。有一回，他用麻袋搬回剛從一具非洲黑人水手的屍體上取下的頭，不慎絆著濕漉漉的石頭滑了一跤，驚慌地望著那個頭從身邊一蹦一跳地順著小巷滾去，鑽進一戶人家開著的門洞里，在前廳里停了下來。至於那戶人家的主人見到一個頭滾到自己的腳邊會說些什麼，我們只能想像了。有人講，他們還來不及搞清是怎麼回事，突然間一個焦急萬分的年輕人衝進來拾起那個頭，又沖了出去。

1825年，歐文21歲，他搬到了倫敦，不久就被英國皇家外科學院聘用，幫助清理又多又亂的醫學和解剖標本。其中，大部分是傑出的外科醫生、醫學珍品的孜孜不倦的收藏家約翰?亨特留給這個學院的，但從來沒有分過類和清理過，很大程度上因為亨特死後不久，說明每件物品的意義的文字材料丟失了。

歐文很快以他的組織能力和演繹能力受人注意。同時，他證明自己是個無與倫比的解剖學家，具有很強的復原本能，幾乎可以與巴黎偉大的居維葉相比。他成為解剖動物方面的一名專家，對倫敦動物園裡死去的任何動物擁有優先取捨權，而那類東西又無一例外地送到他的家裡供他來檢查。有一回，他的妻子回到家裡，只見一頭剛死的犀牛堵住了前門走廊。他很快成為一名各種動物方面的傑出專家，無論是現存的還是絕種的動物——從鴨嘴獸、針鼴和別的新發現的有袋動物，到倒霉的渡渡鳥以及已經絕了種的大鳥——恐鳥。後者本來自由自在地生活在紐西蘭，最後被毛里人吃個乾淨。1861年，他在巴伐利亞發現了始祖鳥，是描述始祖鳥的第一人，也是為渡渡鳥寫正式墓志銘的第一人。他總共發表了大約600篇關於解剖學的論文，這個數字真夠龐大了。

不過，是由於他在恐龍方面的成就，歐文才為人們記得。他在1841年創造了「恐龍」這個名稱。它的意思是「可怕的蜥蜴」，這是個極不合適的名字。現在我們知道，恐龍毫不可怕——有的還沒有兔子大，很可能是離群索居的。有一點是肯定的：它們不是蜥蜴。實際上，恐龍是一個古老得多的家族（距今大約3億年前）。歐文很清楚，它們是爬行動物，希臘文里已經有了個很合適的名詞——爬行動物，但由於某種原因他不願意採用。他還犯了個更加可以原諒的錯誤（考慮到當時標本很少），那就是，他沒有注意到，恐龍不是由一種而是由兩種爬行動物組成：臀部像鳥的鳥臀目恐龍和臀部像蜥蜴的蜥臀目恐龍。

歐文並不是個很有魅力的人，無論在外表上還是脾性上。在一張中年晚期的照片上，他看上去又瘦削又陰險，長著又長又直的頭髮，眼睛向外鼓出，活像維多利亞時代情節劇里的壞蛋——有一張可以用來嚇唬小孩子的臉。在舉止方面，他又冷漠又傲慢，無所顧忌地實現他的雄心壯志。據知，查爾斯?達爾文惟一討厭的人就是他。連歐文的兒子（他沒過多久就自殺了）也提到他父親的「可悲的冷酷之心」。

作為解剖學家，他的才華是毋庸置疑的，因此他能做出最不要臉的壞事而又不受人指責。1857年，博物學家T．H．赫胥黎在翻閱一本新版的《丘吉爾醫學指南》時，突然注意到歐文被列為政府採礦學院的比較解剖學和生理學教授，他感到相當吃驚，因為這正是達爾文現在擁有的職位。當他詢問這本指南怎麼會犯這麼低級的錯誤時，他被告知那個信息是歐文博士本人提供的。同時，有一位跟歐文一起工作的、名叫休?福爾克納的博物學家當場揭穿歐文把他的一項發現歸功於自己。別人還指責他盜用標本，後來又否認他這麼干過。歐文甚至為了一個有關牙齒生理學理論的功勞與女王的牙科醫生發生激烈的爭吵。

他毫不猶豫地迫害他不喜歡的人。早年，他利用自己在地質學會的影響排斥一位名叫羅伯特?格蘭特的年輕人，而格蘭特惟一的罪過就是顯示出他很有希望成為一名解剖學家。格蘭特吃驚地發現自己突然被剝奪了使用解剖標本的權利，而這是他進行研究所必不可缺的。由於無法再從事他的工作，他變得灰心喪氣，默默無聞，這是可以理解的。

歐文如此不客氣，受到傷害最大的要算是越來越悲慘的倒霉蛋吉迪恩?曼特爾。在失去妻子、子女、醫生職業和大部分化石收藏品以後，曼特爾搬到了倫敦。1841年是決定性的一年，歐文在倫敦將獲得命名和發現恐龍的殊榮——而曼特爾遇上了一場可怕的事故。當馬車穿過克萊翰公地的時候，他不知怎的從車座上掉下來，纏在韁繩中間，被受驚的馬匹飛快拉過粗糙的地面。這起事故造成他背部彎曲，走路跛腳，常年疼痛，脊椎受損，再也無法恢復。

歐文利用曼特爾體弱多病的狀態，著手系統地從檔案中勾銷他的貢獻，重新命名曼特爾多年以前已經命名過的物種，把他發現這些物種的功勞佔為己有。曼特爾還想搞一些創新的研究工作，但歐文利用自己在皇家學會的影響，確保曼特爾的大部分論文被拒絕採用。1852年，曼特爾再也無法忍受疼痛或迫害，結束了自己的生命。他那根變了形的脊椎被取出來送到皇家外科學院——這又是一件很有諷刺意味的事——由該學院的亨特博物館館長理查德?歐文保管。

但是，污辱沒有完全結束。曼特爾死後不久，《文學》雜誌刊登了一篇極其無情的悼文。在那篇文章里，曼特爾被描述成一名二流的解剖學家，他對古生物學的一點兒貢獻「由於缺乏過硬的知識」而受到限制。悼文甚至抹去了他發現禽龍的功勞，把這個功勞歸於居維葉和歐文等人。悼文沒有署名，但其風格是歐文的，自然科學界誰也不會懷疑作者是誰。

不過，到這個時候，歐文的壞事快乾到頭了。他的垮台之日到來了。英國皇家學會的一個委員會——歐文恰好是該委員會的主席——決定授予他最高的榮譽：英國皇家勳章，表彰他寫的一篇關於一種名叫箭石的、已經絕種的軟體動物的論文。「然而，」德博拉?卡德伯里在《可怕的蜥蜴》里對那段歷史有絕好的記述，「這項成就並不像看起來那麼有創意。」結果發現，箭石已經於4年前由一位名叫查寧?皮爾斯的業餘博物學家發現，而且在地質學會的一次會議上已經充分發表。歐文出席了那次會議，但他向皇家學會提交自己的報告的時候沒有提及這個情況。在那份報告里，他把那種動物重新命名為「歐文的軟體動物」以紀念他自己，這不是偶然的。儘管歐文被允許保留英國皇家勳章，但這件事使得他永遠名聲掃地，即使在他剩下的為數不多的支持者中間也同樣如此。

最後，赫胥黎以其人之道還治其人之身：他通過投票使歐文在動物學會和皇家學會的許多委員會裡落選。最後，赫胥黎成為英國皇家外科學院亨特博物館的新一任教授，結束了對歐文的懲罰。

歐文再也沒有從事重要的研究，但在後半生致力於一件非同尋常的事，我們對此表示感激。1856年，他成為大英博物館自然史部主任，在那個崗位上推動了倫敦自然史博物館的創建。那棟位於南肯辛頓的宏偉而可愛的哥特式建築物於1880年向公眾開放，幾乎完全成了他遠見卓識的見證。

第二篇地球有多大第六章科學的勢不兩立（3）

歐文之前，博物館主要供少數精英使用和陶冶情操，連他們也很難進門。大英博物館建立之初，想參觀的人不得不寫一份申請書，經過一個簡單的面試，才能決定他們是否適合進場。然後，他們還得回來取票——那就是說，假如他們的面試獲得通過的話——最後再次回來觀看博物館裡的寶貝。即使到了那個時刻，他們也只能集體參觀，被趕著快速往前走，不得隨便停留。歐文的計劃是人人都受歡迎，甚至鼓勵工人們利用晚上時間來參觀。他把博物館絕大部分的地方用來陳列公開展品。他甚至很激進地提出為每件展品安放說明，以便讓人們欣賞自己眼前的東西。他在這個問題上遭到了T．H．赫胥黎的反對，這是有點兒沒有想到的。赫胥黎認為，博物館主要應當是研究機構。通過把自然史博物館變成人人可去的地方，歐文改變了我們原先建博物館的目的。

不過，他對人類的無私精神並沒有使他忘記自己的對手。他最後一個正式舉動是到處遊說，反對一項關於修建紀念查爾斯?達爾文的雕像的建議。他的這次努力沒有成功——雖然他無意之中為自己贏得了一個勝利，只是晚了一些。今天，他自己的雕像從自然史博物館大廳的樓梯上像主人般地俯瞰著下面，而達爾文和赫胥黎的雕像卻不大顯著地放在博物館的咖啡店裡，以嚴肅的目光凝視著人們喝茶，吃果醬炸麵包圈。

有理由認為，理查德?歐文那心胸狹窄的對抗行為，標誌著19世紀的地質學進入低谷，但更嚴重的對抗即又發生，這一次來自海外。在那個世紀的最後幾十年里，美國也發生了一次對抗，其程度要惡毒得多，儘管破壞力沒有那麼大。這場對抗發生在兩個古怪而又冷酷的人之間：愛德華?德林克?柯普和奧斯尼爾?查爾斯?馬什。

他們有許多共同之處。兩個人都已被寵壞，有緊迫感，以自我為中心，動輒吵架，妒忌心強，不信任別人，老是鬱鬱不樂。他倆一起改變了古生物學界。

他們一開始是朋友和互相崇拜者，甚至互相用對方的名字來命名化石種類，1868年還愉快地在一起工作了一個星期。後來，兩人的關係出了問題——誰也搞不清出了什麼問題——到了第二年，他們之間已經成為一種敵對關係；那種關係在隨後的30年里發展為強烈的仇恨。可以有把握地說，自然科學領域裡再也找不出另外兩個人比他們更互相鄙視對方的了。

馬什比對方大8歲。他是個離群索居的書獃子，衣冠楚楚，留著整齊的鬍子，極少去野外工作，去了也很不善於發現東西。有一次他去懷俄明州參觀著名的科摩崖恐龍地帶，卻沒有注意到——用一位歷史學家的話來說——恐龍骨頭簡直「像木頭那樣滿地都是」。但是，他有的是錢，差不多可以想買什麼就買什麼。雖然他來自一個不大富裕的家庭——他的父親是紐約州北部的一名農場主——但他的叔叔卻是那位富得冒油、極其寬容的金融家喬治?皮博迪。當馬什流露出對自然史感興趣的時候，皮博迪為他在耶魯大學蓋了個博物館，並給了他足夠的資金來裝滿他看得中的差不多任何東西。

柯普生於一個特權家庭——他的父親是費城一位有錢的商人——比馬什更富有冒險精神，1876年夏天，在蒙大拿州，當喬治?阿姆斯特朗?卡斯特和他的部隊在小比格角被消滅的時候，柯普還在附近找骨頭。有人提醒他，這時候來印第安人領地取寶，很可能是很不明智的。他想了片刻，決定繼續往下干。他的收穫太大了。有一次，他遇上了幾個疑心重重的克勞族印第安人，但他不停地取下和裝上他的假牙，贏得了他們的信任。

有10年左右的時間，馬什和柯普之間的敵對關係主要以暗鬥的形式出現，但到了1877年，暗鬥突然變成了大規模的衝突。那年，一位名叫阿瑟?萊克斯的科羅拉多州小學老師和他的一位朋友出門徒步旅行，在莫里森附近發現了幾根骨頭。萊克斯認為那些骨頭屬於一條「巨蜥」；他想得很周到，把一些樣品寄給了馬什和柯普兩個人。柯普很高興，給萊克斯寄了100美元作為報酬，吩咐他不要把他的發現告訴任何人，尤其不要告訴馬什。萊克斯不大明白，便請馬什把骨頭轉交給柯普。馬什這麼做了，但遭到了一番他永生難忘的羞辱。

這事兒也標誌著兩人間一場對抗的開始。對抗變得越來越激烈，越來越骯髒，而且還很可笑。有時候，竟然卑鄙到一方的發掘人員向另一方的發掘人員投擲石塊的程度。有一次，有人發現柯普在撬開馬什的箱子。他們在文章中互相污辱對方，瞧不起對方取得的成果。科學很少——也許從來沒有——在對抗之中發展得這麼快、這麼有成果。在隨後的幾年裡，通過兩個人的共同努力，美國已知的恐龍種類數量從9種增加到將近150種。普通人說得出的每一種恐龍——劍龍、雷龍、梁龍、三角龍——差不多都是他們兩人中的一位發現的。不幸的是，他們幹得過於拚命，過於草率，往往把已經知道的當做一項新的發現。他倆「發現」一個名叫「尤因他獸」的物種不下22次。他們亂七八糟的分類，別人花了幾年時間才整理出來，而有的至今還沒有整理清楚。

兩人當中，柯普的科學成果要多得多。在他極其勤奮的一生中，他寫出了大約1400篇學術論文，描述了近1300種新的化石（各種各樣的化石，不僅僅是恐龍的化石）——在這兩方面都是馬什成果的兩倍以上。柯普本來可作出更大的貢獻，但不幸的是，他在後來的幾年中急速走下坡路。他在1875年繼承了一筆財產，不大明智地把錢投資於金融業，結果全部泡湯。他最後住在費城一家寄居宿舍的單人房間里，身邊堆滿了書、文獻和骨頭。而馬什的晚年是在紐黑文一棟富麗堂皇的房子里度過的。柯普死於1897年，兩年後馬什也與世長辭。

在最後的幾年裡，柯普產生了另一個有意思的念頭。他殷切希望自己被宣布為「智人」的模式標本——即，把他的骨頭作為人類的正式樣板。在一般情況下，一個物種的模式標本就是被發現的第一副骨頭，但由於「智人」的第一副骨頭並不存在，就產生了一個空缺。柯普希望填補這個空缺。這是一個古怪而又很自負的願望，但誰也想不出理由來加以反對。為此，柯普立下遺囑，把自己的骨頭捐獻給費城的威斯塔研究所。那是個學術團體，是由好像無處不在的卡斯珀?威斯塔的後裔捐資成立的。不幸的是，經過處理和裝配以後，人們發現他的骨頭顯示出患了早期梅毒的癥狀，誰也不願意把這種特徵保留在代表人類本身的模式標本上。於是，柯普的請求和他的骨頭就不了了之。直到現在，現代人類仍然沒有模式標本。

至於這個舞台上的其他人物，歐文於1892年去世，比柯普或馬什早幾年。巴克蘭最後精神失常，成了個話都說不清的廢人，在克萊翰的一家精神病院里度過了最後的歲月，恰好就在離造成曼特爾終生殘疾的出事地點不太遠的地方。曼特爾那變了形的脊椎在亨特博物館展出了將近一個世紀，後來在閃電戰中大慈大悲地被一枚德國炸彈擊中，不見了蹤影。曼特爾死後，剩下的收藏品傳給了他的子女，其中許多被他的兒子沃爾特帶到了紐西蘭，他於1840年移居到那個國家。沃爾特成為一名傑出的紐西蘭人，最後官至土著居民事務部部長。1865年，他把他父親收藏品中的主要標本，包括那顆著名的禽龍牙齒，捐贈給了惠靈頓的殖民博物館（就是現在的紐西蘭博物館），此後一直存放在那裡。而那顆引發這一切的禽龍牙齒——很可能是古生物學裡最重要的牙齒——現在不再對外展出。

當然，尋找恐龍的工作，沒有隨著19世紀偉大的化石搜尋家的去世而結束。實際上，在某種出人意料的程度上，這項工作才剛剛開始。1898年，也就是柯普和馬什兩人相繼去世的中間一年，發現了——其實是注意到——一件比以前發現過的任何東西都要了不起的寶貝，地點是在「骨屋採石場」，離馬什的主要搜尋場所——懷俄明州的科摩崖只有幾公里。人們發現成百上千塊骨頭化石露在山體外面任憑風吹雨打。骨頭的數量如此之多，竟有人用骨頭蓋起一間小屋——採石場的名字由此而來。僅僅在最初的兩個季節里，發掘出來的古代骨頭就達5萬千克之多；在之後的6年里，每年又挖出成千上萬千克。

結果，進入20世紀的時候，古生物學家實際上有著幾噸重的古骨來供他們選擇。問題在於，他們仍然搞不清這些骨頭的年齡。更糟糕的是，大家公認的地球的年齡，與過去的歲月所顯然包含的時期、年代和時代的數量不大吻合。要是地球真的只有2000萬年曆史，就像開爾文勛爵堅持認為的那樣，那麼各種古代生物都會在同一地質年代產生和消亡。這根本說不通。

除開爾文以外，別的科學家也把注意力轉向這個問題，得出的結果只是加深了那種不確定性。都柏林的三一學院有一位受人尊敬的地質學家，名叫塞繆爾?霍頓。他宣稱，地球的年齡約為23億年——大大超出了任何人的看法。他注意到了這個情況，用同樣的數據重新算了一遍，得出的數字是1．53億年。也是三一學院的約翰?喬利決定試一試埃德蒙?哈雷提出的海鹽測演算法，但這種方法是以許多不完善的假設為基礎的，他只好順水推舟地幹了一下。他得出的結果是：地球的年齡是8900萬年——這個年齡與開爾文的假設完全吻合，不幸的是與現實根本不符。

情況如此混亂，到19世紀末，你可以獲知——取決於你查的是哪種資料——我們距離開始出現複雜生命的寒武紀的年數是300萬年、1800萬年、6億年、7．94億年或24億年——或者是這個範圍里其他數量的年。直到1910年，美國人喬治?貝克爾還作出了一個最受人尊重的估計，他認為地球的年齡也許不超過5500萬年。

正當事情似乎亂作一團的時候，出了另一位傑出人物，有了一種嶄新的方法。他是個直率而又聰明的紐西蘭農家孩子，名叫歐內斯特?盧瑟福。他拿出了無可辯駁的證據：地球至少已經存在許多億年，很可能還更古老。

值得注意的是，他的證據是以鍊金術為基礎的——天然，自發，科學上信得過，毫不神秘，儘管是鍊金術。結果證明，牛頓畢竟沒有大錯。那種方法到底是怎麼知道的，當然要等下一章來敘述。

第二篇地球有多大第七章話說基本物質（1）

人們常說，化學作為一門嚴肅而受人尊敬的科學始於1661年。當時，牛津大學的羅伯特?玻義耳發表了「懷疑的化學家」——這是第一篇區分化學家和鍊金術士的論文——但這一轉變是緩慢的，常常是不確定的。進入18世紀以後，兩大陣營的學者們都覺得適得其所——比如，德國人約翰?貝歇爾寫出了一篇關於礦物學的嚴肅而又不同凡響的作品，題目叫做《地下物理學》，但他也很有把握，只要有合適的材料，他可以把自己變成隱身人。

早年，最能體現化學那奇特而往往又很偶然的性質的，要算是德國人亨內希?布蘭德在1675年的一次發現。布蘭德確信，人尿可以以某種方法蒸餾出黃金。（類似的顏色似乎是他得出這個結論的一個因素。）他收集了50桶人尿，在地窖里存放了幾個月。通過各種奧妙的過程，他先把尿變成了一種有毒的糊狀物，然後再把糊狀物變成一種半透明的蠟狀物。當然，他沒有得到黃金，但一件奇怪而有趣的事情發生了。過了一段時間，那東西開始發光。而且，當暴露在空氣里的時候，它常常突然自燃起來。

它很快被稱之為磷，這個名字源自希臘文和拉丁文，意思是「會發光的」。有眼光的實業界人士看到了這種物質的潛在商業價值，但生產的難度很大，成本太高，不好開發。一盎司（約28．35克）磷的零售價高達6幾尼——很可能相當於今天的300英鎊——換句話說，比黃金還要貴。

起先，人們號召士兵們提供原料，但這樣的做法對工業規模的生產幾乎無濟於事。18世紀50年代，一位名叫卡爾?金勒的瑞典化學家發明了一種方法，不用又臟又臭的尿就能大量生產磷。很大程度上就是因為掌握了這種生產磷的方法，瑞典才成為——而且現在還是——火柴的一個主要生產國。

金勒既是個非同尋常的，又是個極其倒霉的人。他是個地位低下的藥劑師，幾乎在沒有先進儀器的情況下發現了8種元素——氯、氟、錳、鋇、鉬、鎢、氮和氧——但什麼功勞也沒有得到。每一次，他的發現要麼不受人注意，要麼在別人獨立做出同樣的發現以後才加以發表。他還發現了許多有用的化合物，其中有氨、甘油和單寧酸；他還認為氯可以用做漂白劑——具有潛在商業價值的第一人——這些重大的成就都使別人發了大財。

金勒有個明顯的缺點，他對做試驗用的什麼東西都感到好奇，堅持要嘗一點兒，包括一些又難聞又有毒的物質，比如汞、氫氰酸（這也是他的一項發現）和甲腈。甲腈是一種有名的有毒化合物，150年以後，歐文?薛定諤在一次著名的思維實驗中選它作為最佳毒素。金勒魯莽的工作方法最後斷送了他的性命。1786年，才43歲的他被發現死在工作台旁，身邊堆滿了有毒的化學品，其中任何一種都可以造成他臉上那目瞪口呆的最後一個表情。

要是這世界是公正的話，要是大家都會說瑞典語的話，金勒本來會在全世界享有盛譽。實際上，讚揚聲往往都給了更有名的化學家，其中大多數是英語國家的化學家。金勒在1772年發現了氧，但由於種種辛酸而複雜的原因，無法及時發表他的論文。功勞最終歸給了約瑟夫?普里斯特利，他獨立發現了同一個元素，但時間要晚，是在1774年的夏天。更令人矚目的是，金勒沒有得到發現氯的功勞。幾乎所有的教科書現在仍把氯的發現歸功於漢弗萊?戴維。他確實發現了，但要比金勒晚36年。

從牛頓和玻義耳，到金勒、普里斯特利和亨利?卡文迪許，中間隔著一個世紀。在這個世紀里，化學得到了長足的發展，但還有很長的路要走。直到18世紀的最後幾年（就普里斯特利而言，還要晚一點），各地的科學家們還在尋找——有時候認為真的已經發現——完全不存在的東西：變質的氣體、沒有燃素的海洋酸、福祿考、氧化鈣石灰、水陸氣味，尤其是燃素。當時，燃素被認為是燃燒的原動力。他們認為，在這一切的中間，還存在一種神秘的生命力，即能賦予無生命物體生命的力。誰也不知道這種難以捉摸的東西在哪裡，但有兩點是可信的：其一，你可以用電把它激活（瑪麗?雪萊在她的小說《弗蘭肯斯坦》里充分利用了這種認識）；其二，它存在於某種物質，而不存在於別的物質。這就是化學最後分成兩大部分的原因：有機的（指被認為有那種東西的物質）和無機的（指被認為沒有那種東西的物質）。

這時候，需要有個目光敏銳的人來把化學推進到現代。法國出了這麼個人。他的名字叫安托萬?洛朗?拉瓦錫。拉瓦錫生於1743年，是一個小貴族家族的成員（他的父親為這個家族出錢買了一個頭銜）。1768年，他在一家深受人們討厭的機構里買了個開業股。那個機構叫做「稅務總公司」，代表政府負責收取稅金和費用。根據各種說法，拉瓦錫本人又溫和，又公正，但他工作的那家公司兩方面都不具備。一方面，它只向窮人徵稅，不向富人徵稅；另一方面，它往往很武斷。對拉瓦錫來說，那家機構之所以很有吸引力，是因為它為他提供了大量的錢來從事他的主要工作，那就是科學。最多的時候，他每年掙的錢多達15萬里弗赫——差不多相當於今天的1200萬英鎊。

走上這條賺錢很多的職業道路3年之後，他娶了他的老闆的一個14歲的女兒。這是一樁心和腦都很匹配的婚事。拉瓦錫太太有著機靈的頭腦和出眾的才華，很快在她的丈夫身邊作出了許多成績。儘管工作有壓力，社交生活很繁忙，在大多數日子裡他們都要用5個小時——清晨2個小時，晚上3個小時——以及整個星期天（他們稱其為「快活的日子」）來從事科學工作。不知怎的，拉瓦錫還擠得出時間來擔任火藥專員，監督修建巴黎的一段城牆來防範走私分子，協助建立米制，還和別人合著了一本名叫《化學命名法》的手冊。這本書成了統一元素名字的「聖經」。

作為英國皇家科學院的一名主要成員，無論時下有什麼值得關注的事，他還都得知道，積极參与——催眠術研究呀，監獄改革呀，昆蟲的呼吸呀，巴黎的水供應呀，等等。1870年，一位很有前途的年輕科學家向科學院提交一篇論文，闡述一種新的燃燒理論；就是在那個崗位上，拉瓦錫說了幾句輕蔑的話。這種理論的確是錯的，但那位科學家再也沒有原諒他。他的名字叫讓一保羅?馬拉。

只有一件事拉瓦錫從來沒有做過，那就是發現一種元素。在一個彷彿任何手拿燒杯、火焰和什麼有意思的粉末的人都能發現新東西的時代——還要特別說一句，是一個大約有三分之二的元素還沒有被發現的時代里——拉瓦錫沒有發現一種元素。原因當然不是由於缺少燒杯。他有著天底下最好的私人實驗室，好到了差不多荒謬的程度，裡面竟有13000隻燒杯。

恰恰相反，他把別人的發現拿過來，說明這些發現的意義。他擯棄了燃素和有害氣體。他確定了氧和氫到底是什麼，並且給二者起了現今的名字。簡而言之，他為化學的嚴格化、明晰化和條理化出了力。

他的想像力實際上是得來全不費工夫的。多年來，他和拉瓦錫太太一直在忙於艱苦的研究工作，那些研究要求最精密的計算。比如，他們確定，生鏽的物體不會像大家長期以來認為的那樣變輕，而會變重——這是一項了不起的發現。物體在生鏽的過程中以某種方式從空氣中吸引基本粒子。認識到物質只會變形，不會消失，這還是第一次。假如你現在把這本書燒了，它的物質會變成灰和煙，但物質在宇宙中的總量不會改變。後來，這被稱之為物質不滅，是一個革命性的理念。不幸的是，它恰好與另一場革命——法國大革命——同時發生，而在這場革命中，拉瓦錫完全站錯了隊。

他不但是稅務總公司的一名成員，而且勁頭十足地修建過巴黎的城牆——起義的市民們對該建築物厭惡之極，首先攻打的就是這東西。1791年，這時候已經是國民議會中一位重要人物的馬拉利用了這一點，對拉瓦錫進行譴責，認為他早該被絞死。過不多久，稅務總公司關了門。又過不多久，馬拉在洗澡時被一名受迫害的年輕女子殺害，她的名字叫夏洛特?科黛，但這對拉瓦錫來說已經為時太晚。

1793年，已經很緊張的「恐怖統治」達到了一個新的高度。10月，瑪麗?安托瓦妮特被送上斷頭台。11月，正當拉瓦錫和他的妻子在拖拖拉拉地制訂計劃準備逃往蘇格蘭的時候，他被捕了。次年5月，他和31名稅務總公司的同事一起被送上了革命法庭（在一個放著馬拉半身像的審判室里）。其中8人被無罪釋放，但拉瓦錫和其他幾人被直接帶到革命廣場（現在的協和廣場），也就是設置法國那個最忙碌的斷頭台的地方。拉瓦錫望著他的岳父腦袋落地，然後走上前去接受同樣的命運。不到3個月，7月27日，羅伯斯庇爾被以同樣的方式、在同一地點送上了西天。恐怖統治很快結束了。

他去世100年以後，一座拉瓦錫的雕像在巴黎落成，受到很多人的瞻仰，直到有人指出它看上去根本不像他。在盤問之下，雕刻師承認，他用了數學家和哲學家孔多塞的頭像——他顯然備了一個——希望誰也不會注意到，或者即使注意到也不會在乎。他的後一種想法是正確的。拉瓦錫兼孔多塞的雕像被准許留在原地，又留了半個世紀，直到第二次世界大戰爆發。一天早晨，有人把它取走，當做廢鐵熔化了。

19世紀初，英國開始風行吸入一氧化二氮，或稱笑氣，因為有人發現，使用這種氣體會「給人一種高度的快感和刺激」。在隨後的半個世紀里，它成了年輕人使用的一種高檔毒品。有個名叫阿斯克協會的學術團體一度不再致力於別的事情，專場舉辦「笑氣晚會」，志願者可以在那裡狠狠吸上一口，提提精神，然後以搖搖擺擺的滑稽姿態逗樂觀眾。

直到1846年，才有人有時間為一氧化二氮找到了一條實用途徑：用做麻醉藥。事情是明擺著的，過去怎麼誰也沒有想到，害得天知道有多少萬人在外科醫生的刀下吃了不必要的苦頭。

我提這一點是為了說明，在18世紀得到如此發展的化學，在19世紀的頭幾十年里有點兒失去方向，就像地質學在20世紀頭幾十年里的情況一樣。部分原因跟儀器的局限性有關係——比如，直到那個世紀末葉才有了離心機，極大地限制了許多種類的實驗工作。還有部分原因是社會。總的來說，化學是商人的科學，是與煤炭、鉀鹼和染料打交道的人的科學，不是紳士的科學。紳士階層往往對地質學、自然史和物理學感興趣。（與英國相比，歐洲大陸的情況有點兒不一樣，但僅僅是有點兒。）有一件事興許能說明問題。那個世紀最重要的一次觀察，即確定分子運動性質的布朗運動，不是化學家做的，而是蘇格蘭植物學家羅伯特?布朗做的。（布朗在1827年注意到，懸在水裡的花粉微粒永遠處於運動狀態，無論時間持續多久。這樣不停運動的原因——即看不見的分子的作用——在很長時間裡是個謎。）

要不是出了個名叫倫福德伯爵的傑出人物，情況或許還要糟糕。儘管有個高貴的頭銜，他本是普普通通的本傑明?湯普森，1753年生於美國馬薩諸塞州的沃本。湯普森英俊漂亮，精力充沛，雄心勃勃，偶爾還非常勇敢，聰明過人，而又毫無顧忌。19歲那年，他娶了一位比他大14歲的有錢寡婦。但是，當殖民地爆發革命的時候，他愚蠢地站在保皇派一邊，一度還為他們做間諜工作。在災難性的1776年，他面臨以「對自由事業不夠熱心」的罪名而被捕的危險，搶在一夥手提幾桶熱柏油和幾袋雞毛，打算用那兩樣東西把他打扮一下的反保皇派分子前面，他拋棄了老婆孩子倉皇出逃。

第二篇地球有多大第七章話說基本物質（2）

他先逃到英國，然後來到德國，在那裡擔任巴伐利亞政府的軍事顧問。他深深打動了當局，1791年被授予「神聖羅馬帝國倫福德伯爵」的稱號。在慕尼黑期間，他還設計和籌建了那個名叫英國花園的著名公園。

在此期間，他擠出時間搞了大量純科學工作。他成為世界上最著名的熱力學權威，成為闡述液體對流和洋流循環原理的第一人。他還發明了幾樣有用的東西，包括滴濾咖啡壺、保暖內衣和一種現在仍叫做倫福德火爐的爐灶。1805年在法國逗留期間，他向安托萬?洛朗?拉瓦錫的遺孀拉瓦錫太太求愛，娶她當了夫人。這樁婚事並不成功，他們很快就分道揚鑣。倫福德繼續留在法國，直到1814年去世。他受到法國人的普遍尊敬，除了他的幾位前妻。

我們之所以在這裡提到他，是因為1799年他在倫敦的短暫停留期間創建了皇家科學研究所。18世紀末和19世紀初，英國各地湧現了許多學術團體，它成了其中的又一名成員。在一段時間裡，它幾乎是惟一的一所旨在積極發展化學這門新興科學的有名望的機構，而這幾乎完全要歸功於一位名叫漢弗萊?戴維的傑出的年輕人。這個機構成立之後不久，戴維被任命為該研究所的化學教授，很快就名噪一時，成為一位卓越的授課者和多產的實驗師。

上任不久，戴維開始宣布發現一種又一種新的元素：鉀、鈉、錳、鈣、鍶和鋁。他發現那麼多種元素，與其說是因為他搞清了元素的排列，不如說是因為他發明了一項巧妙的技術：把電流通過一種熔融狀態的物質——就是現在所謂的電解。他總共發現了12種元素，占他那個時代已知總數的五分之一。戴維本來會作出更大的成績，但不幸的是，他是個年輕人，漸漸沉迷於一氧化二氮所帶來的那種心曠神怡的樂趣。他簡直離不開那種氣體，一天要吸入三四次。最後，在1829年，據認為就是這種氣體斷送了他的性命。

幸虧別處還有別的嚴肅的人在從事這項工作。1808年，一位名叫約翰?道爾頓的年輕而頑強的貴格會教徒，成為宣布原子性質的第一人（過一會兒我們將更加充分地討論這個進展）；1811年，一個有著歌劇似的漂亮名字——洛倫佐?羅馬諾?馬德奧?卡洛?阿伏伽德羅——的義大利人取得了一項從長遠來看將證明是具有重大意義的發現——即體積相等的任何兩種氣體，在壓力相等和溫度相等的情況下，擁有的原子數量相等。

它後來被稱做阿伏伽德羅定律。這個簡單而有趣的定律在兩個方面值得注意。第一，它為更精確地測定原子的大小和重量奠定了基礎。化學家們利用阿伏伽德羅數最終測出，比如，一個典型的原子的直徑是0．00000008厘米。這個數字確實很小。第二，差不多有50年時間，幾乎誰也不知道這件事。

一方面，是因為阿伏伽德羅是個離群索居的人——他一個人搞研究，從來不參加會議；另一方面，也是因為沒有會議可以參加，很少有幾家化學雜誌可以發表文章。這是一件很怪的事。工業革命的動力在很大程度上來自化學的發展，而在幾十年的時間裡化學卻幾乎沒有作為一門系統的科學獨立存在。

直到1841年，才成立了倫敦化學學會；直到1848年，那個學會才定期出版一份雜誌。而到那個時候，英國的大多數學術團體——地質學會、地理學會、動物學學會、園藝學學會和（由博物學家和植物學家組成的）林奈學會——至少已經存在20年，有的還要長得多。它的競爭對手化學研究所直到1877年才問世，那是在美國化學學會成立一年之後。由於化學界的組織工作如此緩慢，有關阿伏伽德羅1811年的重大發現的消息，直到1860年在卡爾斯魯厄召開第一次國際化學代表大會才開始傳開。

由於化學家們長期在隔絕的環境里工作，形成統一用語的速度很慢。直到19世紀末葉，H2O2對一個化學家來說意為水，對另一個化學家來說意為過氧化氫。C2H2可以指乙烯，也可以指沼氣。幾乎沒有哪種分子符號在各地是統一的。

化學家們還使用各種令人困惑的符號和縮寫，常常是自己發明的。瑞典的J．J．伯采留斯發明了一種非常急需的排列方法，規定元素應當依照其希臘文或拉丁文名字加以縮寫。這就是為什麼鐵的縮寫是Fe（源自拉丁文ferrum），銀的縮寫是Ag（源自拉丁文argentum）。許多別的縮寫與英文名字一致（氮是N，氧是O，氫是H等等），這反映了英語的拉丁語支性質，並不是因為它的地位高。為了表示分子里的原子數量，伯采留斯使用了一種上標方法，如H20。後來，也沒有特別的理由，大家流行把數字改為下標，如H20。

儘管偶爾有人整理一番，直到19世紀末葉，化學在一定程度上仍處於混亂狀態。因此，當俄羅斯聖彼得堡大學的一位模樣古怪而又不修邊幅的教授躋身於顯赫地位的時候，人人都感到很高興。那位教授的名字叫德米特里?伊凡諾維奇?門捷列夫。

1834年，在遙遠的俄羅斯西伯利亞西部的托博爾斯克，門捷列夫生於一個受過良好教育的、比較富裕的大家庭。這個家庭如此之大，史書上已經搞不清究竟有多少個姓門捷列夫的人：有的資料說是有14個孩子，有的說是17個。不過，反正大家都認為德米特里是其中最小的一個。門捷列夫一家並不總是福星高照。德米特里很小的時候，他的父親——當地一所小學的校長——就雙目失明，母親不得不出門工作。她無疑是一位傑出的女性，最後成為一家很成功的玻璃廠的經理。一切都很順利，直到1848年一場大火把工廠燒為灰燼，一家人陷於貧困。堅強的門捷列夫太太決心要讓自己的小兒子接受教育，帶著小德米特里搭便車跋涉6000多公里（相當於倫敦到赤道幾內亞的距離）來到聖彼得堡把他送進教育學院。她筋疲力盡，過不多久就死了。

門捷列夫兢兢業業地完成了學業，最後任職於當地的一所大學。他在那裡是個稱職的而又不很突出的化學家，更以他亂蓬蓬的頭髮和鬍子而不是以他在實驗室里的才華知名。他的頭髮和鬍子每年只修剪一次。

然而，1869年，在他35歲的那一年，他開始琢磨元素的排列方法。當時，元素通常以兩種方法排列——要麼按照原子量（使用阿伏伽德羅定律），要麼按照普通的性質（比如，是金屬還是氣體）。門捷列夫的創新在於，他發現二者可以合在一張表上。

實際上，門捷列夫的方法，3年以前一位名叫約翰?紐蘭茲的英格蘭業餘化學家已經提出過，這是科學上常有的事。紐蘭茲認為，如果元素按照原子量來進行排列，它們似乎依次每隔8個位置重複某些特點——從某種意義上說，和諧一致。有點不大聰明的是——因為這麼做時間還不成熟——紐蘭茲將其命名為「八度定律」，把這種安排比做鋼琴鍵盤上的八度音階。紐蘭茲的說法也許有點道理，但這種做法被認為是完全荒謬的，受到了眾人的嘲笑。在集會上，有的愛開玩笑的聽眾有時候會問他，他能不能用他的元素來彈個小曲子。紐蘭茲灰心喪氣，沒有再研究下去，不久就銷聲匿跡了。

門捷列夫採用了一種稍稍不同的方法，把每七個元素分成一組，但使用了完全相同的前提。突然之間，這方法似乎很出色，視角很清晰。由於那些特點周期性地重複出現，所以這項發明就被叫做「周期表」。

據說，門捷列夫是從北美洲的單人牌戲獲得了靈感，從別處獲得了耐心。在那種牌戲裡，紙牌按花色排成橫列，按點數排成縱行。他利用一種十分相似的概念，把橫列叫做周期，縱行叫做族。上下看，馬上可以看出一組關係；左右看，看出另一組關係。具體來說，縱列把性質類似的元素放在一起。因此，銅的位置在銀的上面，銀的位置在金的上面，因為它們都具有金屬的化學親和性；而氦、氖和氬處於同一縱行，因為它們都是氣體。（決定排列順序的，實際上是它們的電子價。若要搞懂電子價，你非得去報名上夜校。）與此同時，元素按照它們核里的質子數——叫做原子序數——從少到多地排成橫列。

有關原子的結構和質子的意義，我們將在下一章加以敘述。眼下，我們只來認識一下那個排列原則：氫只有一個質子，因此它的原子序數是1，排在表上第一位；鈾有92個質子，因此快要排到末尾，它的原子序數是92。在這個意義上，正如菲利普?鮑爾指出的，化學實際上只是個數數的問題。（順便說一句，不要把原子序數和原子量混在一起。原子量是某個元素的質子數加中子數之和。）

還有大量的東西人們不知道或不懂得。宇宙中最常見的元素是氫；然而，在後來的30年里，對它的認識到此為止。氦是第二多的元素，是在此之前一年才發現的——以前誰也沒有想到它的存在——而即使發現，也不是在地球上，而是在太陽里。它是在一次日食時用分光鏡發現的，因此以希臘太陽神赫利奧斯命名。直到1895年，氦才被分離出來。即使那樣，還是多虧了門捷列夫的發明，化學現在才站穩了腳跟。

對我們大多數人來說，周期表是一件美麗而抽象的東西，而對化學家來說，它頓時使化學變得有條有理，明明白白，怎麼說也不會過分。「毫無疑問，化學元素周期表是人類發明出來的最優美、最系統的圖表。」羅伯特?E．克雷布斯在《我們地球上的化學元素：歷史與應用》一書中寫道——實際上，你在每一部化學史里都可以看到類似的評價。

今天，已知的元素有「120種左右」——92種是天然存在的，還有20多種是實驗室里製造出來的。實際的數目稍有爭議，那些合成的重元素只能存在百萬分之幾秒，是不是真的測到了，化學家們有時候意見不一。在門捷列夫時代，已知的元素只有63種。之所以說他聰明，在一定程度上是因為他意識到當時已知的還不是全部元素，許多元素還沒有發現。他的周期表準確地預言，新的元素一旦發現就可以各就各位。

順便說一句，沒有人知道元素的數目最多會達到多少，雖然原子量超過168的任何東西都被認為是「純粹的推測」；但是，可以肯定，凡是找到的元素都可以利索地納入門捷列夫那張偉大的圖表。

19世紀給了化學家們最後一個重要的驚喜。這件事始於1896年。亨利?貝克勒爾在巴黎不慎把一包鈾鹽忘在抽屜里包著的感光板上。過一些時候以後，當他取出感光板的時候，他吃驚地發現鈾鹽在上面燒了個印子，猶如感光板曝過了光。鈾鹽在釋放某種射線。

考慮到這項發現的重要性，貝克勒爾幹了一件很古怪的事：他把這事兒交給一名研究生來調查。說來運氣，這位學生恰好是一位新來的波蘭移民，名叫瑪麗?居里。居里和她的新丈夫皮埃爾合作，發現有的岩石源源不斷地釋放出大量能量，而體積又沒有變小，也沒有發生可以測到的變化。她和她的丈夫不可能知道的是——下個世紀愛因斯坦作出解釋之前誰也不可能知道的是——岩石在極其有效地把質量轉變成能量。瑪麗?居里把它稱之為「放射作用」。在合作過程中，居里夫婦還發現兩種新的元素——釙和鈾。釙以她的祖國波蘭命名。1903年，居里夫婦和貝克勒爾一起獲得了諾貝爾物理學獎。（1911年，瑪麗?居里又獲得了諾貝爾化學獎；她是既獲化學獎又獲物理學獎的惟一一人。）

在蒙特利爾的麥克吉爾大學，紐西蘭出生的年輕人歐內斯特?盧瑟福對新的放射性材料產生了興趣。他與一位名叫弗雷德里克?索迪的同事一起，發現很少量的物質里就儲備著巨大的能量，地球的大部分熱量都來自這種儲備的放射衰變。他們還發現放射性元素衰變成別的元素——比如，今天你手裡有一個鈾原子，明天它就成了一個鉛原子。這的確是非同尋常的。這是地地道道的鍊金術；過去誰也沒有想到這樣的事兒會自然而自發地發生。

盧瑟福向來是個實用主義者，第一個從中看到了寶貴的實用價值。他注意到，無論哪种放射物質，其一半衰變成其他元素的時間總是一樣的——著名的半衰期——這種穩定而可靠的衰變速度可以用做一種時鐘。只要計算出一種物質現在有多少放射量，在以多快的速度衰變，你就可以推算出它的年齡。他測試了一塊瀝青鈾礦石——鈾的主要礦石——發現它已經有7億年——比大多數人認為的地球的年齡還要古老。

1904年春，盧瑟福來到倫敦給英國皇家科學研究所開了一個講座——該研究所是倫福德伯爵創建的，只有150年歷史，雖然在那些捲起袖子準備大幹一場的維多利亞時代末期的人看來，那個搽白粉、戴假髮的時代已經顯得那麼遙遠。盧瑟福準備講的是關於他新發現的放射現象的蛻變理論；作為講課內容的一部分，他拿出了那塊瀝青鈾礦石。盧瑟福很機靈地指出——因為年邁的開爾文在場，雖然不總是全醒著——開爾文本人曾經說過，要是發現某種別的熱源，他的計算結果會被推翻。盧瑟福已經發現那種別的熱源。多虧了放射現象，可以算出地球很可能——不言而喻就是——要比開爾文最終計算出的結果2400萬年古老得多。

聽到盧瑟福懷著敬意的陳述，開爾文面露喜色，但實際上無動於衷。他拒不接受那個修改的數字，直到臨終那天還認為自己算出的地球年齡是對科學最有眼光、最重要的貢獻——要比他在熱力學方面的成果重要得多。

與大多數科學革命一樣，盧瑟福的新發現沒有受到普遍歡迎。都柏林的約翰?喬利到20世紀30年代還竭力認為地球的年齡不超過8900萬年，堅持到死也沒有改變。別的人開始擔心，盧瑟福現在說的時間是不是太長了點。但是，即使利用放射性測定年代法，即後來所謂的衰變計演算法，也要等幾十年以後我們才得出地球的真正年齡大約是在10億年以內。科學已經走上正軌，但仍然任重而道遠。

開爾文死於1907年。德米特里?門捷列夫也在那年去世。和開爾文一樣，他的累累成果將流芳百世，但他的晚年生活顯然不大平靜。隨著人越來越老，門捷列夫變得越來越古怪——他拒不承認放射現象、電子以及許多別的新鮮東西的存在——也越來越難以相處。在最後的幾十年里，無論在歐洲什麼地方，他大多怒氣沖沖地退出實驗室和課堂。1955年，第101號元素被命名為鍆，作為對他的紀念。「非常恰當，」保羅?斯特拉森認為，「它是一種不穩定的元素。」

當然，放射現象實際上在不停地發生，以誰也估計不到的方式發生。20世紀初，皮埃爾?居里開始出現放射病的明顯癥狀——骨頭裡隱隱作痛，經常有不舒服的感覺——那些癥狀本來肯定會不斷加劇。但是，我們永遠也無法確切知道，因為他1906年在巴黎過馬路時被馬車撞死了。

瑪麗?居里在餘生幹得很出色，1914年幫助建立了著名的巴黎大學鈾研究所。儘管她兩次獲得諾貝爾獎，但她從來沒有當選過科學院院士。在很大程度上，這是因為皮埃爾死了以後，她跟一位有妻室的物理學家發生了暖昧關係。她的行為如此不檢點，連法國人都覺得很丟臉——至少掌管科學院的老頭兒們覺得很丟臉。當然，這件事也許跟本書不相干了。

在很長時間裡，人們認為，任何像放射性這樣擁有很大能量的現象肯定是可以派上用場的。有好幾年時間，牙膏和通便劑的製造商在自己的產品里放入了有放射作用的釷；至少到20世紀20年代，紐約州芬格湖地區的格倫泉賓館（肯定還有別的賓館）還驕傲地以其「放射性礦泉」的療效作為自己的特色。直到1938年，才禁止在消費品里放入放射性物質。到這個時候，對居里夫人來說已經為時太晚。她1934年死於白血病。事實上，放射性危害性極大，持續的時間極長，即使到了現在，動她的文獻——甚至她的烹飪書——還是很危險的。她實驗室的圖書保存在鉛皮襯裡的箱子里，誰想看這些書都得穿上保護服。

多虧第一代原子科學家的獻身精神和不懼高度危險的工作，20世紀初的人們越來越清楚，地球毫無疑問是很古老的，雖然科學界還要付出半個世紀的努力才能很有把握地說它有多麼古老。與此同時，科學很快要進入一個新時代——原子時代。