大陸漂移
要確定「真相」……（就是）找到將所有已知事實以最有序的形式陳列出來的圖景，因此才有最大的可能性。
——阿爾弗雷德·魏格納（Alfred Wegener），
《海陸的起源》（The Origin of Continents and Oceans，1915年）
放射性元素的衰變將時間重新引入了賴爾嚴謹的地質均變論中。
現在，地球曾有一個開端（儘管還沒人準確知道開端的時間），這似乎已是不可否認的事實了。因此，賴爾所提出的漫長、緩慢、可預測、大多數情況下一致的一系列變化也都有了一個開端。
這也引發了一系列其他問題：地球在開始時是什麼樣的？這些緩慢的變化是怎麼改變了地球的最初形態？此外（與賴爾的原理相一致），在今天我們還能檢測這些緩慢的變化嗎？它們還隨著時間在進行嗎？
奧地利地質學家愛德華·休斯（Eduard Suess）的「熱收縮」理論擁有大批追隨者，這一理論退回到了牛頓的熔化地球逐漸冷卻的理論，並與賴爾的侵蝕沉積循環相結合。根據熱收縮理論，當新生的超高溫地球開始冷卻為一個固態球體時，地殼收縮並褶皺，就像一顆正在風乾的蘋果。地殼的一部分向內褶皺，形成了海盆，坍塌的海盆互相擠壓，使中間的地殼上升直達大陸。隨後，地球繼續降溫（根據放射性元素的測量，這個過程大約有幾百萬年），並進一步收縮，然後大陸又向內坍塌將海盆抬高。這是一個反覆的循環過程，「海陸不斷交替」將山頂的化石推到了海洋底部，然後再推回到山頂，如此循環——這就可以解釋為什麼海洋生物化石出現在了山體中，為什麼同種化石遺跡會在不同的、彼此分割的大陸中找到。1
其他的地質學家接受了熱收縮理論的基本模型，但是反駁說陸地和海洋的位置一直都是沒有變化的（「大陸固定」理論）。侵蝕和淤積，或者可能是地震帶來的火山活動，形成或毀壞了大陸之間的陸橋。動物，最終是人類，在陸橋上生存，陸橋後來斷裂了。
但是，熱收縮理論也有許多問題。
一方面，「陸橋升降」〔內奧米·奧利斯克斯（Naomi Oreskes）的表述〕的觀點看起來是權宜之計。放射理論還帶來了另一個問題：現在看來一些原子隨著時間推移會產生越來越多的熱量，這完全不符合均質論中炎熱的地球正在降溫的說法。2
此外，不止一位物理學家曾通過計算得出，地球的密度太大，不可能通過收縮產生高山和洞穴般的海盆。回溯1881年，物理學家奧斯曼德·費捨爾（Osmand Fisher）曾提出，也許地球曾經並非是固體；也許地球上曾存在「流體基底」，即最深處的、柔軟的、易變形的地層，上層的地表變動、破裂和漂移。與費捨爾同時代的美國地質學家C.E.道頓（C.E.Dutton）曾指出，冰川運動是一個例子，證明了固體地層是怎樣上下「漂移」的。但是無法證明流體基底的存在，也沒有證據證明地球乾燥的固體表面曾經如同一塊薄冰。3
阿爾弗雷德·魏格納是一位德國天文學家，對天氣尤為感興趣，他給出了一個不同的答案。
「在地球儀上，將南美洲和非洲相對的海岸進行對比，」他於1915年寫道，「你一定會因為兩條海岸線的契合而感到驚訝。」這一拼圖般的貼合使他想到，各個大陸曾經也許是一整塊，一塊巨大的超級大陸，他稱之為「泛古陸」（Pangea）；很久很久以前，泛古陸分裂了，分裂的部分四處漂移。4
圖17.1 泛古陸與大陸漂移
這一理論要求他進一步解釋，固態的地球是如何「漂移」的。因此，他提出，地球可能並不完全是固體。相反，它有一個液態的內核，內核周邊環繞的是一系列地殼，越接近地表的地殼密度就越大。
這個解釋簡單且明確，幾乎可以解釋所有困惑著地質學家的問題：相距甚遠的化石不可思議的相似，大陸海岸線明顯的契合，山體的存在（當漂移的版塊碰撞併疊加，山體就會形成）。但在地質學領域，該解釋面對的則是尖聲嘲笑。
這種反應的出現並非沒有原因。儘管大陸漂移學說有助於我們理解地圖，但魏格納在構建該學說時，並沒有其他的實實在在的證據。這一重大的理論遵循了亞里士多德學派的傳統；首先提出了這一重要的解釋，然後僅僅憑借該理論內部的一致性來捍衛它。這並不特別「科學」，美國地質學家哈里·菲爾丁·裡德（Harry Fielding Reid）在一篇評論中抨擊道：「科學之所以能發展至今，靠的是煞費苦心地比照觀察結果，並通過嚴謹的歸納，跨一小步推出原因；而不是首先猜測原因，然後演繹出現象。」古生物學家查爾斯·舒克特（Charles Schuchert）也不滿地說：「魏格納假說和方法的所有問題在於……他簡單地從其他歸納中歸納出了自己的結論。」舒克特的同事愛德華·貝裡（Edward Berry）任教於約翰·霍普金斯大學，他也同意舒克特的觀點。貝裡寫道：
我之所以反對魏格納的假說，主要是反對他的實驗方法，在我看來，這不符合科學性，先選擇一個觀點，然後有選擇性地閱讀文獻，尋找有利於自己的證據，忽視那些反對觀點，最終陷入一種自我麻痺的狀態，主觀的觀點就會被當成客觀的事實。5
另一方面，魏格納沒有經過大量專注細心的觀察，也沒有具體的事實來支撐熱收縮原理，更別提消失了的陸橋了。
魏格納直覺性的跳躍遭到了強烈的反對，反對之聲也許與領域的自我保護有關係；魏格納既不是地質學家，也不是古生物學家，他是氣象學方面的生手；他是一位冒險家——一次他在冰冷的格陵蘭島紮營，為了生存下來，他不得不吃掉自己的馬；他是一個德國人，曾在第一次世界大戰期間為同盟國戰鬥。但是，他的漂移理論的確存在無法否認的不足之處。魏格納無法解釋該理論的機制，他也無法解釋為什麼泛古陸不能就那樣停留在那個超級大陸的階段。大陸漂移說也是極度反直覺的。人們幾乎不可能想像出來巨大的陸地深入深海，讓海水分開，就好像是斯塔騰島渡輪（Staten Island Ferry）那樣。這個理論需要一個概念上的跳躍，這與400年前的那個理論不無相似之處；根據那個理論，看似明顯處於靜止的地球被送到太空中高速運轉。
魏格納本人也意識到了問題所在，但他相信，他的理論具有的解釋力足以克服具體證據的不足。他辯駁道，畢竟地球「沒有提供任何直接的信息」，即關於其構造的證據：
我們就像法官一樣，面對的是一個拒不回答問題的被告人，我們就必須通過間接證據來確定真相。而我們可以找到的所有證據都一定會有誤導性的特徵……只有通過將所有地球科學的信息聯繫起來，我們才有希望確定「真相」，也就是說，找到將所有已知的事實以最有序的形式陳列出來的圖景，因此才有最大的可能性。6
魏格納繼續研究自己的理論，並加入新的論點，修訂並重新出版了《海陸的起源》（The Origin of Continents and Oceans）。這本書陸續還出了第二版、第三版。在歐洲和北美的講座與研討會上，他總結了自己關於大陸漂移說的觀點。「這一理論提供了答案……為許多顯然無法解決的問題提供了答案。」他於1922年寫道。7
大多數地質學家仍舊持反對態度。1928年，海軍天文學家F.B.利特爾（F.B.Littell）和J.C.哈蒙德（J.C.Hammond）比較了華盛頓和巴黎在1913年和1927年的經度。數據結果無可置疑，顯示這兩個城市之間的距離增加了4.35米——每年都會緩慢移動0.32米。
鑒於巴黎與華盛頓相隔6000千米，那麼兩個城市可能用了1800萬年才分隔如此之遠。毫無疑問，漂移是可以測量的了。1929年，魏格納出版《海陸的起源》第四版，也就是最終版本的時候，他將利特爾和哈蒙德的測量數據放在了最後的附錄中。「這個變化的方向和程度，」他斷定，「與大陸漂移說的推理極其吻合。」8
魏格納去世前，他的理論沒有引起什麼反響。當第四版出版時，他正在籌備第四次去格陵蘭島考察。他於1930年春天到達格陵蘭島，並在名為伊斯米特（Eismitte）的研究站搭建了考察營地，營地基本上位於島的中心。但所有可能發生的壞事都發生了：冰層比他想像的要厚，天氣不穩定且極度惡劣，他僱用的探險隊向他索要更多的佣金，沒有得到補給，狗拉雪橇隊失蹤。「這是一場大災難。」8月末，他在給一位同事的回信中寫道。9
11月初，食物短缺，氣溫遠遠低於零度，魏格納和一個夥伴拋棄了營地，開始向250英里之外的有供給的謝恩戴克（Scheideck）營地出發。但他們沒有到達。1931年春天，人們在伊斯米特和謝恩戴克之間發現了魏格納的遺體，而他的同事則屍骨無存。
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失去了捍衛者，大陸漂移說本可能會輕易衰敗，但是它的解釋力的確太強大了。
亞瑟·霍姆茲認為這個理論非常有趣，並提出大陸的移動可能是熱的對流造成的，即地幔的緩慢移動，地幔是地殼之下的發熱地層。他總結說，這一地層可能非常靈活，可以在遲緩的洋流中迴旋流動，就像沸騰著的燉鍋，每次翻滾時都會使得上層的地殼移動。
這最終證明是一個正確的解釋，但霍姆茲同魏格納一樣，無法窺探到地殼以下來尋找證據。地質學需要通過人造儀器來延伸人的感官，這些儀器對地質學家的作用就如同顯微鏡和熔爐對化學家所起的作用一樣。
這些儀器最終從戰爭中誕生了。
聲吶技術起初發展起來是為了幫助船隻搜尋伺機攻擊的潛艇，20世紀50年代被應用於海盆地圖的繪製。地質學家第一次看到了海洋的特徵：大陸架、深海平原、洋中脊和海溝，完整的水下地形。哈雷·赫斯（Harry Hess）是海盆地圖的繪製者之一。第二次世界大戰前他在普林斯頓大學教授地質學；第二次世界大戰期間，他指揮了一支配備了聲吶的艦隊。1962年，他發表了一篇論文，提出最新繪製的海盆地圖的特徵可以證明熱對流的存在；洋中脊就是地幔中緩慢流動的物質將熱物質向上推動到海底形成的新的地殼。在海溝所在的位置，地殼下陷入地幔，融化並重新融入熔岩流。霍姆茲是對的。「大陸並不是受到未知的力的推動而衝破海洋地殼，」赫斯寫道，「而是，當地幔物質從洋中脊湧到表面，並側向移動遠離洋中脊時，大陸就被動地漂浮在地幔物質之上。」10
赫斯〔以及後來兩位劍橋大學的研究人員F.J.萬恩（F.J.Vine）和德拉蒙德·馬修斯（Drummond Matthews）〕為板塊構造學提供了基礎——這一理論（最終形成於20世紀60年代）認為地殼是由彼此分離的、不停移動的碎片或板塊組成的，它們「漂浮」在地球的地幔層之上。這就是魏格納一直沒能找到的機制。這一偉大的理論最終得以證明——半個世紀後。
圖17.2 熱對流
閱讀魏格納於1922年寫的對自己觀點的簡短提要，
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阿爾弗雷德·魏格納
《海陸的起源》
（1915、1929年）
約翰·比萊姆1966年的譯本（翻譯了1929年的第四版）已由多佛出版社印刷出版，讀者可以找到印刷本和數字版。
Alfred Wegener, The Origin of Continents and Oceans, trans.John Biram, Dover Publications (paperback and e-book, 1966, ISBN 978- 0486143897).
阿爾弗雷德·魏格納，《海陸的起源》，譯者約翰·比萊姆，多佛出版社（平裝，電子書，1966年，ISBN 978-0486143897）。