計算地球的年齡
只有考慮到地球的形成過程，才能解決地質學上許多的根本問題。
——亞瑟·霍姆茲（Arthur Holmes），
《地球的年齡》（The Age of the Earth，1913年）
賴爾對災變論的激烈反對一度取得了巨大的勝利。
但實際上，《地質學原理》出版近百年後，由於地質學家無法通過現狀去從理論上解釋地球過去的事件，這本書一直未能獲得應有的地位。這些推測讓人不免想起17世紀的神學探究、《聖經》的創世論以及地質學成為科學之前的年代。
問題在於，嚴格的地質均變論沒有回答地質學中的一個最重要的問題。
如同虛構的人物特裡梅德，查爾斯·賴爾曾試圖將地球的起源歸因於宗教而非地質學，以此來逃避這一問題。「也許有一個開端——」他對一位早期《地質學原理》評論家寫道，「但這是一個形而上學的問題，值得引起神學家的注意——也許還會有一個終點。」但他的理解僅限於此。地質均變論使他不可能去思考任何關於起源的理論，因為開始（和結束）的存在就意味著過去（和未來）的確不同於現狀。
賴爾無法接受地球起初是一個熔化的球體並在無限漫長的時間中冷卻下來的觀點，正如他無法接受在諾亞時代，上帝讓天空裂開，給地球帶來了大洪水。關於起源的理論有可能會避開培根主義推理，另辟一條簡單的蹊徑，通過引入新的、費解的原因來取代真正的理解。「我要求的，」在《地質學原理》出版前夕賴爾寫道，「是在面對過去的任何時期時，不要停止探索，即便是遇到『起源』的問題而逃避並感到迷惑不解時……在任何情況下，我們都要問問：『雖然我對於現存原因可能引起的結果一無所知，但是目前來說可能性最大的是什麼？』或者，『起源』是導致這令人困惑的現象的原因嗎？」1
但是，我們要研究的地球是非常複雜的客體。不同於物理學定律或化學定律；地球是一個場所，是一個有歷史的客體。地球表面上遺留了漫長歷史的痕跡。過了一段時間後，它成了一個物種的家園。「約翰·赫登（John Heddon），31歲，」一篇典型的英國19世紀新聞稿開頭寫道，「托馬斯·蓋登（Thomas Gaydon），68歲，從腳手架上摔了下來。」兩個人的年齡似乎與各自的事件沒有什麼聯繫，但是某人（或某物）已經存在的時間長短會改變人類對他的理解方式。要漠視歷史是不容易的。2
因此，賴爾之後，之所以許多思想家試圖協調均質論的主要原則與人類估計地球年齡的慾望之間的關係，也就不令人感到吃驚了。
《地質學原理》出版30年後，出生於貝爾法斯特（Belfast）的數學家威廉·湯姆森（William Thomson）——後來被稱為開爾文勳爵（Lord Kelvin）——將一條普遍適用的法則應用於太陽系，並得出了一個終點和一個可能的起點。這條普遍適用的法則就是熱力學第二定律（the Second Law of Thermodynamics）：當能量從一種形式轉化為另一種形式時，在這個過程中，總會有一部分能量被損耗。[1]太陽是一台自然引擎，將能量轉化為熱能。因此，每次轉化的時候，太陽總會失去一些能量。因此在過去，太陽一定比現在更熱；而在未來，太陽則會持續降溫。
換句話說，均質論並不是指靜止，也不是指停止發展。湯姆森寫道，如果我們接受「已知的目前客觀世界中仍在繼續的進程」是唯一有可能曾作用於過去的進程，那麼結論就很簡單了：「在過去一段有限的時間裡，地球一定曾經不適合人類居住；在未來一段有限的時間內，地球還會再次不適合人類居住。」均質論意味著地球隨時間推移發生了急劇的變化。太陽的存在不可能超過5億年（1億年比較可能）；因此地球也不可能永遠地環繞太陽旋轉，總有一天，地球會再度停止繞日旋轉。3
兩年後，愛爾蘭物理學家約翰·喬利（John Joly）根據從陸地滲入海水（這是一個持續存在的、可觀察的過程）的鈉的含量估算出海洋大約存在了1億年。他的努力和湯姆森一樣，都尊重了賴爾的原理。
1億年是一個漫長的時間段，5億年就更漫長了。但是這兩個時間段還滿足不了賴爾嚴謹的均質論的要求。緩慢而漸進的變化需要更多的時間。
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20世紀前25年，一種新的年代測定法出現在地質學研究領域的視野內。
1895年，德國物理學家威廉·倫琴（Wilhelm Roentgen）在他的實驗室中觀察了「神秘的射線」，即可以穿透固體物質的能量粒子流；因為尚無其他的命名方式，他將其稱為「X射線」。第二年，另一位物理學家，來自巴黎的安東尼-亨利·貝克勒爾（Antoine-Henri Becquerel）發現了從鈾鹽中發射出來的相似的「射線」。1898年，瑪麗·S.居裡（Marie S.Curie）和皮埃爾·居裡（Pierre Curie）觀察到了同樣的現象，這次是從釷中發射出來的。居裡夫婦將這一射線命名為「放射性」，並提出，從釷和其他元素中發射出來的粒子流並不是來自分子，而是來自一個個原子。[2]
四年後，物理學家歐內斯特·盧瑟福（Ernest Rutherford）和化學家弗雷德裡克·索迪（Frederick Soddy）斷定，這些原子實際上是在進行分裂。它們是不穩定的（也許是因為它們的原子量太大，或能量太高），因此它們不斷拋出粒子以保持平衡。它們分裂的速度是可度量的、恆定的、可預測的。4
歐內斯特·盧瑟福提出，這意味著可以通過測量衰變的時間來測定含有不穩定元素的礦物的年代。「這是計算它們年代的最有效的方法。」他於1906年寫道，「的確，很有可能，這最終會成為確定各種地質學形成物年代的最可靠的方法。」儘管他無法做出準確的測量，但是心中至少有一個時間範圍。「許多主要的放射性礦物，」他斷定，「無疑是在1億到10億年前沉積在地球表面的。」5
盧瑟福的讀者並不會對1億年感到驚訝。但是10億年——則是另一個完全不同的時間框架。
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1906年，亞瑟·霍姆茲16歲。他從小就被培養成了一名虔誠的衛理公會派信徒，那一年他正準備進入大學學習物理學；他對《聖經》註解的內容感到困惑。「我至今還記得，創世日期——公元前4004年的魔力深深吸引了我，它出現在《創世記》第一頁的頁邊空白處，」他長大後寫道，「多出來的『4』使我非常困惑，為什麼不能剛好是4000年呢？為什麼又是如此近的一個日期？他們怎麼知道的呢？」在皇家科學院學習物理學的同時，他對盧瑟福的新的年代測定法也愈發感興趣；學位剛剛修了一半，亞瑟·霍姆茲就從物理學領域轉到了地質學領域。6
那時地質學領域中有一些輕微的騷動。威廉·湯姆森（1892年成為凱爾文男爵）那時剛剛逝世，享年83歲。他對地球年齡的估計不斷減小。他最初估計地球年齡的上限為5億年，後來不斷地反覆計算，最終縮減至約2000萬年。盧瑟福的「放射性年代測定法」產生了各種迥然不同的結果；那時人們對放射性元素的分解仍舊所知甚少，測量剩下的衰敗物也是一項複雜而多變的任務。亞瑟·霍姆茲在本科生和博士生階段都投身於嶄新的、非常不穩定的放射性領域。
霍姆茲堅信通過放射性年代測定法可以得到更加精確的結果。「每一種放射性礦物，」剛剛拿到博士學位的他寫道，「都可被視為一種計時器，極其準確地記錄了自己出現的年代。」7
不過，要想達到極度的精確尚需時日。在霍姆茲早期的一個實驗中，他利用盧瑟福和索迪的衰變速度測定了一塊挪威岩石層的年代，測定結果是3.7億年。隨後不久，他計算了另一塊岩石樣本的年代，大約是16億年。23歲時，他寫了第一部書，書的很大一部分都在解釋為何放射性方法計算出的年代範圍如此之廣。8
《地球的年齡》（The Age of the Earth）出版於1913年，至今仍舊是地質學領域的標準——但這並非是因為它回答了書名所指的那個問題。（事實上，在書中，霍姆茲從未真正指出地球的年齡可能是多少，之後又過了相當長一段時間後他才做到了。）
而是因為《地球的年齡》輕微扭轉了正處於發展時期的科學的軌跡，使其偏離了賴爾嚴格的地質均變論。
霍姆茲並不認為均質論有什麼問題。事實上，他認為赫頓和賴爾都促進了地質學的發展，因為二人都使得地質學放棄了原有的地球起源的理論。他寫道：
關於地球起源的推測，是許多早期文章的主題，並且，從人類知識發展的整個歷史階段來看，這個問題是人們最感興趣的。然而，直到最近，理性的推測才取代了想像……起初，地質學的科學地位確立後，地質學絕不肯嚴肅地考慮當時熱門的宇宙進化論。是赫頓首先將地質學從一場無法避免的爭論中解救出來，這場爭論源於對萬物起源的過早的探討。此外，赫頓還提出要對自然進行直接的觀察，以此代替傳統的學究式的辯論。
但是，我們無法永遠忽略這個問題：
然而今天，我們仍舊無法僅憑地質學事實就信心十足地推測出地球開端時的細節，但是，完全的不確定性也消失了。不確定性曾經是赫頓對自己完全無視地球起源的辯解。天文學、物理學和化學都已經……做了很多，將我們現代的觀點從推測的危險流沙中拯救出來。9
霍姆茲斷定，開爾文勳爵對地質學做出了很大的貢獻，因為他重新提出了地球年齡的問題：「他侵入了地質學領域……他認為均質論的原理被過度使用了，並對此提出了抗議。」
但是放射性理論，而非熱力學第二定律，將會解鎖地球年齡的秘密。霍姆茲斷定，放射性礦物是「從起源時就上了發條的時鐘」，並且「我們現在很有信心，我們掌握了讀出這些計時器的方法」。
這份信心也許有些為時尚早，因為放射性年代測定法當時所能測定的年代區間僅是從3.7億年到12億年。其中包含了非常複雜的因素；許多因素還未知，許多工作還沒有做。儘管如此，霍姆茲還是有信心。「問題已經從定性的階段進步到了定量的階段，」他斷定，「在嚴謹的實驗基礎之上，精確的測量成為可能，這在地質學歷史上還是首次。」10
在1913年，他的這番話聽起來更像是預言，而不是在陳述事實。但是在接下來的10年中，放射性衰變研究得出了越來越多、越來越準確的數據，對地球年齡的估計也開始局限於一個更為清晰的範圍之內。在後來出版的書中，霍姆茲的立場又發生了改變，從30億年到16億年，再到30多億年；到1930年，歐內斯特·盧瑟福繼續霍姆茲的研究，計算出地球形成於「大約4 × 109年前」：40億年。11
不到30年的時間裡，幾乎整個科學界都轉向了霍姆茲帶來的新的科學軌跡。
「地質均變論是一個偉大的進步，」霍姆茲寫道，「但是細究起來，如果將其奉為絕對信條，它很可能將我們引入歧途。」地質均變論仍舊是地質學的基本推測，但是人類理解地球的歷史——一個有起點、有方向並且（極有可能）有終點的歷史——的需要使得均變論不那麼突出了。12
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亞瑟·霍姆茲
《地球的年齡》
（1913年）
《地球的年齡》原稿可以在網上找到（https://susanwisebauer.com/story-of-science），其PDF格式的版本也可以從福高騰圖書（Forgotten Books）中下載（通俗易懂，但是轉化成下載的格式會改變書的格局，並重置標題，由於機器操作，因而常常使標題出現在頁中部）。Harper』s Library的原版，其中包括了霍姆茲的插圖和圖表，在許多高校圖書館以及大型公共圖書館中都有收藏。謹慎購買二手印刷本，因為市場上許多印刷本的印刷質量都很差，是電子版的按需打印版。可以選擇歐內斯特·本尼（Ernest Benn）和納爾遜（Nelson & Sons）的印刷本。
Arthur Holmes, The Age of the Earth, Harper & Brothers (hardcover and e-book, 1913, no ISBN).
亞瑟·霍姆茲，《地球的年齡》，Harper & Brothers（精裝，電子書，1913年，無ISBN）。
[1] 熱力學第二定律更為人所知的，也許是與其相關的更簡單的表述：宇宙中的熵不斷增加。（能量持續不斷地損耗是導致宇宙的自然引擎最終停止運轉的原因。）
[2] 本書第26章對原子理論的公式進行了簡要的探討。