大陆漂移理论:革命性和重大意义

大陆漂移是一种革命性的科学理论,由德国气象学家、气候学家和地球物理学家阿尔弗雷德·韦格纳(1880-1930)在1908-1912年间提出,这就提出了一个假设,即大约2.4亿年前,大陆在分裂并漂移到当前位置之前,都是一块巨大陆地或超级大陆的一部分。韦格纳根据先前的科学家的工作,他们在不同的地质时期对地球表面的大陆水平运动进行了理论推导,并根据他自己从不同科学领域得出的观察结果,他假设大约2亿年前,...

大陆漂移是一种革命性的科学理论,由德国气象学家、气候学家和地球物理学家阿尔弗雷德·韦格纳(1880-1930)在1908-1912年间提出,这就提出了一个假设,即大约2.4亿年前,大陆在分裂并漂移到当前位置之前,都是一块巨大陆地或超级大陆的一部分。韦格纳根据先前的科学家的工作,他们在不同的地质时期对地球表面的大陆水平运动进行了理论推导,并根据他自己从不同科学领域得出的观察结果,他假设大约2亿年前,有一个超级大陆,他称之为泛古陆(在希腊语中是“所有的土地”的意思)开始分裂。经过数百万年的时间,这些板块首先在侏罗纪时期分裂成两个较小的超大陆,即劳拉西亚和冈瓦纳大陆,然后在白垩纪末期分裂成我们今天所知的大陆。

tectonic plates.

韦格纳首先在1912年提出了他的观点,然后在1915年出版了他颇具争议的著作《大陆和海洋的起源》,这本书受到了极大的怀疑甚至敌意。他在1920年、1922年和1929年修订并出版了他的书的后续版本。这本书(1929年第四版德文版的多佛译本)今天仍然可以在亚马逊和其他地方买到。

韦格纳的理论虽然不完全正确,但他自己也承认是不完整的,试图解释为什么类似的动植物物种、化石遗骸和岩层存在于相距遥远的不同陆地上。这是一个重要而有影响力的步骤,最终导致了板块构造理论的发展,这是科学家理解地壳结构、历史和动力学的方式。

反对大陆漂移理论

有很多人反对韦格纳的理论,原因有几个。一方面,他不是科学领域的专家,他在该领域提出了一个假设,另一方面,他的激进理论威胁到了当时的传统和公认的观念。此外,由于他所做的观察是多学科的,因此有更多的科学家对其进行指责。

也有其他理论来反驳韦格纳的大陆漂移理论。一个普遍持有的解释不同陆地上化石存在的理论是,曾经有一个陆地桥梁网络连接着沉入海洋的大陆,这是地球总体冷却和收缩的一部分。然而,韦格纳驳斥了这一理论,他认为大陆是由密度低于深海海底的岩石构成的,因此一旦把它们压下去的力被释放,它们就会再次浮到水面上。根据韦格纳的说法,由于这种情况没有发生,唯一合乎逻辑的选择是各大洲本身已经连接在一起,并从那时起开始分离。

另一种理论是,在北极地区发现的温带物种化石是由暖流携带到那里的。科学家们揭穿了这些理论,但当时他们阻止了韦格纳的理论被接受。

此外,与韦格纳同时代的许多地质学家都是收缩主义者。他们相信地球正在冷却和收缩,他们用这个想法来解释山脉的形成,就像修剪上的皱纹一样。然而,韦格纳指出,如果这是真的,山脉将均匀地散布在地球表面,而不是像通常在大陆边缘那样以狭窄的带状排列。他还对山脉提出了更合理的解释。他说,它们形成于漂流大陆边缘的皱缩和折叠——就像印度撞击亚洲并形成喜马拉雅山脉一样。

韦格纳大陆漂移理论的最大缺陷之一是他没有一个可行的解释来解释大陆漂移是如何发生的。他提出了两种不同的机制,但每一种机制都很弱,可以被推翻。一种是基于地球自转产生的离心力,另一种是基于太阳和月球的潮汐引力。

虽然韦格纳的理论大部分是正确的,但少数几件错误的事情却对他不利,使他在有生之年无法看到自己的理论被科学界所接受。然而,他所做的一切为板块构造理论铺平了道路。

支持大陆漂移理论的数据

大相径庭的大陆上类似生物的化石遗迹支持大陆漂移和板块构造理论。类似的化石遗迹,如三叠纪陆生爬行动物Lystrosaurus和化石植物Glossopteris,存在于南美洲、非洲、印度、南极洲和澳大利亚,这些大陆包括冈瓦纳大陆,约2亿年前从盘古大陆分裂出来的超大陆之一。另一种化石类型,即古代爬行动物中龙化石,仅在南部非洲和南美洲发现。中龙是一种淡水爬行动物,只有一米长,不可能游过大西洋,这表明曾经有一块毗连的陆地为它提供了淡水湖泊和河流的栖息地。

韦格纳在北极附近寒冷的北极地区发现了热带植物化石和煤炭沉积的证据,也在非洲平原发现了冰川作用的证据,这表明大陆的形态和位置与现在不同。

韦格纳观察到,大陆及其岩层像拼图一样拼合在一起,特别是南美洲东海岸和非洲西海岸,特别是南非的卡鲁岩层和巴西的圣卡塔里纳岩层。然而,南美洲和非洲并不是唯一地质相似的大陆。例如,韦格纳发现美国东部的阿巴拉契亚山脉在地质学上与苏格兰的喀里多尼亚山脉有关。

韦格纳对科学真理的探索

韦格纳认为,科学家似乎仍然没有充分理解所有地球科学都必须提供证据,以便在早期揭示我们星球的状态,而只有通过梳理所有这些证据才能得出问题的真相。只有通过梳理所有地球科学提供的信息,才有希望确定“真理”,也就是说,找到以最佳安排列出所有已知事实并因此具有最高概率的图片。此外,韦格纳认为,科学家总是需要为一种可能性做好准备,即一项新的发现,无论科学提供了什么,都可能改变我们得出的结论。

韦格纳对他的理论有信心,并坚持使用跨学科方法,借鉴地质学、地理学、生物学和古生物学领域的知识,认为这是加强其案例并继续讨论其理论的方法。他的书《大陆和海洋的起源》在1922年以多种语言出版时也发挥了作用,这本书引起了全世界和科学界的持续关注。当韦格纳获得新信息时,他补充或修订了他的理论,并出版了新版本。他一直在讨论大陆漂移理论的合理性,直到1930年他在格陵兰岛的一次气象考察中不合时宜地去世。

大陆漂移理论的故事及其对科学真理的贡献是科学过程如何运作以及科学理论如何发展的一个迷人的例子。科学是建立在假设、理论、检验和数据解释的基础上的,但解释可能会因科学家及其专业领域的观点或完全否认事实而发生偏差。与任何新的理论或发现一样,有人会抵制它,也有人会接受它。但由于韦格纳的坚持、毅力和对他人贡献的开放态度,大陆漂移理论演变成了今天被广泛接受的板块构造理论。任何重大发现都是通过筛选多个科学来源提供的数据和事实,并不断完善理论,科学真理才得以显现。

大陆漂移理论的接受

韦格纳去世后,关于大陆漂移的讨论和他一起停止了一段时间。然而,随着20世纪50年代和60年代地震学的研究和对洋底的进一步探索,它又重新复活了。这些研究显示了大洋中脊、海底地球磁场变化的证据以及海底扩张和地幔对流的证据,从而形成了板块构造理论。这就是韦格纳最初的大陆漂移理论中缺失的机制。到20世纪60年代末,地质学家普遍认为板块构造是精确的。

但海底扩张的发现推翻了韦格纳理论的一部分,因为正如他最初所认为的,不仅仅是大陆在静止的海洋中移动,而是整个构造板块,包括大陆、洋底和部分上地幔。在一个类似于传送带的过程中,热岩从大洋中脊升起,然后随着冷却而下沉,并变得更加致密,从而产生对流,导致板块运动。

大陆漂移和板块构造理论是现代地质学的基础。科学家们相信,在地球45亿年的寿命中,有几个超大陆像盘古大陆一样形成和分裂。科学家们现在也认识到,地球在不断变化,即使在今天,大陆仍在移动和变化。例如,由印度板块和欧亚板块碰撞形成的喜马拉雅山脉仍在增长,因为板块构造仍在将印度板块推入欧亚板块。由于构造板块的持续运动,我们甚至可能在7500-8000万年后创造另一个超级大陆。

但科学家们也意识到,板块构造不仅仅是一个机械过程,而是一个复杂的反馈系统,甚至气候等因素也会影响板块的运动,从而在板块构造理论中创造了另一场安静的革命,这场革命在我们对复杂星球的理解中不断变化。

  • 发表于 2021-09-23 17:36
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  • 分类:科学

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