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《科学发现与科学方法》——假说和理论

时间:2010-07-11 11:18:44  来源:  作者:

绝不是巧合

1910年的一天,年青的德国气象学家魏格纳(A·L·Wegener)正躺在病床上,目光转向墙上挂的一幅世界地图,无意中发现:非洲西海岸线同南美东海岸线如此吻合,以致像一张撕碎了的纸,可以把它们重新拼合起来。这难道是偶然的巧合吗?不!魏格纳脑海里闪现出一个念头:两块大陆原是一整块,从前它们之间并没有大西洋,只是到后来才破裂、漂移而分开,形成现在的位置。

  问题在于把这种朴素、粗略的观念变成严密的理论系统。为此,魏格纳毅然决然地把自己的专业与兴趣从天文学、气象学领域转到地学方面来,并开始穷搜博览,决心揭开大陆漂移的奥秘。经过紧张的探究,1912年,他发表了第一篇关于大陆漂移的论文——《大陆漂移说》,从此以后,研究工作向纵深为展,虽因第一次世界大战的扰乱而始终没有中断。到1915年,他终于搜集到了地层构造、古生物地理、古气候等方面的证据,从而写成一度风靡全球的代表作——《海陆的起源》。此书的发表,标志着完整的大陆漂移假说的正式诞生。

  大陆漂移说认为,地壳的硅铝层是漂浮在硅镁层之上,二、三亿年以前,地球上的大陆是一个统一的整体,叫泛大陆,它周围全是海洋,叫泛大洋。中生代以来,由于地球的自转及在自转过程中受到日、月的吸引力(潮汐力),泛大陆发生分裂,最后它的碎片发生水平运动,漂移到目前所在的位置,这就是现在世界上的各大洲。由于泛大陆分裂、漂移,产生了大西洋和印度洋,同时,泛大洋缩小而形成现在的太平洋。这是一次多么壮观的沧桑巨变!

  大陆漂移说的问世,不仅给“上帝创世说”以沉重的打击,而且打破了当时地质学界居统治地位的“海陆固定论”和地壳“唯垂直运动论”的形而上学传统观念,为地学研究开出了新生面,因而引起了世界学者的极大关注和剧烈论争。尽管褒贬兼有、贬斥居多,但魏格纳对自己的主张深信不疑,并且百折不回,勇往直前,直至生命之最后一息。1920年,随着研究的深入,他把《海陆的起源》专著修订再版,1922年修订三版,1929年修订四版。为了从大地测量方面获得精确的佐证,1930年,他不畏严寒险阻,第三次踏上冰天雪地的格陵兰岛进行实地考察。可是,皇天负人,该年10月30巳,正值他五十诞辰,年富力强,大有作为之时,由于心脏病碎发,在狗拖的雪橇上以身殉职了。此地此时的气温是零下650C!

  因为当时魏格纳掌握的证明资料尚不足,特别是大陆漂移的驱动力问题没有得到满意的解答——如此偌大的陆地一漂数千里,经验算,光凭地球自转的离心力和日月的潮汐力是不足以实现的;由于魏格纳本人中年早丧;更由于传统的保守势力还甚嚣尘上,大陆漂移说被斥责为“大诗人的梦”而消沉了。

  但是,“凡是合理的都是现实的”。到了本世纪六十年代初期,沉默了近三十年之久的大陆漂移说又焕发了青春,重新活跃在科坛上。第二次世界大战以后,由于海洋科学和地球物理探测手段的发展,相继出现了“海底扩张说”和“板块构造说”。它们继承了大陆漂移说的思路和成果,又是建立在更加科学的基础上,较之大陆漂移说更加丰满和完善。尤其是1968年美国学着伊萨克斯等把大陆漂移说、海底扩张说、板块构造说三者结合起来。建立了“新全球构造论”,宣布了一场新的地学革命的到来。许多科学史家认为,这场革命同哥白尼建立太阳中心说、达尔文建立生物进化论同样重要。1974年,国际大陆测量地球物理协会莫斯科年会接受了以板块构造为基础的大陆漂移说。时至今天,固守旧论,反对新说者有亦无多了。进入七十年代以来,这一地学革命的新理论又不断经受住实践的考验并得到进一步的发展。

  这是有关假说和理论问题的一个典型事例。它具体而生动地说明:所谓假说究竟是怎么一回事?它是怎样建立起来,又如何发展成科学理论的?在人们认识真理的征途中,假说居于何种地位、起着什么样的作用?弄清这些问题,无疑是大有裨益的。

  “我用不着那个假设”

据说法国伟大的数学家十天文学家拉普拉斯曾把他论述星云说的著作《宇宙体系论》奉献给拿破仑。拿破仑阅后问他:你写了这样一部大著作,为什么从不提到宇宙体系的创造者(上帝)?拉普拉斯立刻豪迈地回答说:“我用不着那个假设”。

  历史上最大的胡说莫过于假设“上帝创造世界”。的确,任何一个正直的科学家都是“用不着那个假设”的。尽管有的人在科学范围以外是虔诚的宗教徒,但在科学研究中,他们决不会让上帝插手,否则,他所搞的就不成其为科学。

  科学假说同胡说风马牛不相及。科学假说是根据已知的客观事实和科学知识,对未知的客观对象及其规律作出的假定性说明。它的第一个显著特点是以一定的事实为根据,它产生的最深厚的根源是社会实践。没有事实作根据,随心所欲地瞎编一气,则是地地道道的胡说八道。

  人们在实践中发现了新的事实,而这些事实却是已有理论或假说所无法解释的,这时,新的假说就会应运而生,这是形成假说的最通常情况。如上面提到的“海底扩张说”就是如此。近几十年来,社会实践向深海远洋进军,人们在浩翰的海洋里进行地质、地貌等方面的考察,发现了一些前所未知的新事实。如世界大洋洋底岩石的年龄都很年青,最老者不超过二亿二千万年(而地球的原始地壳年龄却达四十亿年)!在全世界各大洋的中部有一条连绵六万多公里、宽数百公里的海脊!海脊顶部被一条很深的裂谷劈开,有的裂谷宽达三十至五十公里,构成海脊的,主要是火成岩,而岩石的年龄,海脊中央最年青,由中央向东西两侧延伸,距离越远年代越老,东西两侧是对称的,等等。这些事实,不仅过去见所未见,闻所未闻,而且靠“地壳均衡论”、“唯垂直运动论”、“海陆固定论”等传统理论也显然解释不了。根据这些新的事实,美国普林斯顿大学地质系主任赫斯、美国海岸和大地测量局学者迪茨几乎同时于六十年代初提出了“海底扩张假说”。他们认为,海脊是新地壳的诞生地,地幔中的熔岩物质不断从海脊中部的裂谷中溢出,形成海洋地壳。由于这一过程不断进行,新的海洋地壳不断产生,不断向外扩张。海底扩张说补充了大陆漂移说,进一步说明地壳是以水平运动为主。再如,我国著名的地质学家李四光所以能创立别具一格的新学科--地质力学,在于他运用力学和地质学的理论,特别是魏格纳的大陆漂移说中地壳水平运动的思想,又细心地考察了国内外地质实践的经验,特别是我国地质构造发育的生动材料。总之,新事实与旧理论的矛盾,是假说构成的前提。因此,勤奋搜集资料,特别是以敏锐的眼光善于捕捉新事实或抓住有意义的材料,是提出科学假说的必要条件。

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