上文书说到地球板块理论是如何一点一滴的被构建出来的。如果说魏格纳的大陆漂移学说是1.0版本，海斯的海底扩张学说是2.0版本，那么板块理论就是3.0版本。
这个理论在地球科学领域是具有框架作用的，就像达尔文的生物演化理论一样。这个理论一出现，过去那些支离破碎的知识就可以整合起来，变成一个相对完整，能够自洽的统一的理论。这种框架理论是非常重要的。因此板块理论的提出，就是一场“地学革命”。这些事儿都发生在上世纪的60年代。
但是，当时并不是只有板块构造理论一种，还有一种比较古老的理论叫地球膨胀学说。达尔文就曾经秉持这样的理论。曾经有些人是非常认可这种理论的。在上世纪60年代，这个理论又一次兴起。说白了还是为了解释海底扩张现象。板块构造理论只是说，地球表面的岩石圈是破碎的，变成了一个个的板块，这些板块都在不断的移动，碰撞。但是为什么会移动和碰撞呢？动力来自于何方？这个问题是很难回答的。笼统的讲，地球内部是具有热量的，地幔之中有一层软流层，是可以流动的，是在不断的对流，这种对流扯动漂浮在顶部的岩石板块不断的移动。要是仅仅简单的说说，那倒是可以这么解释，但是一牵扯到建立数学模型，那就很麻烦。况且有太多的情况是不符合这个模型的。物理学为什么那么美，那么精确，为什么牛顿定律和麦克斯韦定律那么的简洁，那是因为物理学研究的东西太单纯了。在其他领域内，都不可能像物理学那么漂亮。甚至有些理论还非常的难看。但是没办法，科学家们只有先忍着。地球科学就是这样，你要找反常的东西，那真的比比皆是。
研究地球科学的人，面临的是一个纷繁复杂的局面，他们必须通晓地质学、地震学、古生物学、气象学、海洋学等等一大堆学科，还要文武双全，一方面你进实验室能做实验，去野外能敲石头。偶尔穿越个无人区，顺便抓几只狗熊。如今流行大数据分析，您还必须客串一把程序员。扯远了，反正地球科学是一个非常复杂的东西，跨学科是家常便饭。1962年11月，在《自然》杂志上，威尔斯发表了一篇后来被广泛引用的论文，那就是《珊瑚生长和地质年代学》。这篇论文不仅仅是引起了古生物学家的注意，也引起了地质学和天文学家的注意。珊瑚虫和天文学，貌似八竿子打不着嘛。怎么天文学也掺和进来了呢？威尔斯究竟发现了什么？
威尔斯在大堡礁考察了好长时间，他特别关注珊瑚的生长，他发现，现代珊瑚年复一年的生长，每年都会留下大约360条生长线，大家是不是看着360这个数字有点眼熟。没错，威尔斯看着也眼熟。这不就是每年的天数嘛。白天黑夜影响到了珊瑚的生长速度，因此留下了一条条的生长纹理。每条纹理大约就代表一昼夜。当然春夏秋冬也会影响珊瑚的生长，也会留下长周期的痕迹。对比一下泥盆纪和石炭纪的珊瑚标本。威尔斯发现，3亿年前的石炭纪的珊瑚每年留下385条条纹。3.6~4亿年前的泥盆纪珊瑚会每年留下400条痕迹。这说明什么？我们姑且认为每一年的时间长度是相等的，起码是大差不差。那么石炭纪的时候，难道当时一年有400天？地球自转400圈？根据这条线索，用其他的生物化石的数据来对照，发现地球的自转的转速并不是恒定的。在漫长的地质年代里，地球的转速起起伏伏，但是总趋势是不断的变慢。你说这事儿，天文学家能不关心吗？当然关心啦。他们也想尽办法去找天文学方面的证据。比如去翻古代文献资料。古人记录了一些天文现象的精确时间。比如说彗星之类的。天上出扫帚星啦，当然是大事。我们现在是可以反推当年彗星的轨道，在和古人的记录作对比，就能知道地球的旋转是不是均匀的，到底速度有什么变化。还有一个办法也可以验证这一点，那就是观察月亮的公转。当年埃德蒙·哈雷就发现，月亮正在加速公转。其实不是月亮变快了，而是地球的自转在变慢。古生物学和天文学的数据还真的的可以互相印证的。地球果然曾经自转的很快，后来逐渐变慢了。那么下一个问题又来了，为什么会变慢？给个理由先！
月球和地球距离的比例
后来是乔治·霍华德·达尔文第一个系统性的考虑了地月之间的关系，提出了潮汐理论。他就是大名鼎鼎的查尔斯·达尔文的儿子，他是个天文学家。他提出的理论也就顺便解释了为什么月亮只有一面朝着地球。地球的自转比月球公转角速度要快，地球又不是一个完全均匀的球体，比如当年英属印度大地测量局就发现，在喜马拉雅山脚下，铅垂线并不是完全指向地心的，那是当然了，旁边有这么大一座山，好大一坨石头，当然也会产生万有引力，会把重锤略略拉偏嘛。其实地球上各个地方的重力加速度都有有细微的区别。海水和岩石圈在月球引力的作用下也是会产生变形的。对着月亮的一边是会被吸得鼓起来，这也就导致了潮涨潮落。地球自转的角动量在源源不断的传给月球，月亮公转的角动量在不断的增加。因此，月亮也就被甩出去了，月亮在逐渐的远离地球。70年代美国人登月的时候在月球表面安装了反射镜，用激光测量，的确如此。现在，月亮以大约每年3~4厘米的速度在远离地球。
地月系潮汐作用
一方面地球在不断的把自己的自传角动量传给月球。另一方面潮汐变形也会引起地球消耗转动的动能。你想啊，一个球，在你手里揉搓变形，这个过程是会释放热量的。最终羊毛出在羊身上，最后是地球的自传动能来埋单。月球也是一样的，自转的动能也在不断消耗，最后直到自转周期和公转周期相同了，月亮也就一个面对着地球，这个状态是不存在揉搓变形的，也就不会消耗能量，于是这个转速就不变了。一直锁定到现在。潮汐锁定在宇宙里是常见现象。冥王星和冥卫一这二位就是互相锁定的，说白了就是永远脸对脸，好多亿年了，还没看腻呢！用这一套潮汐理论是可以解释地球自转变慢的，但是有人对这个理论不满意。这个人就是约旦，物理学大牛之一，20世纪量子革命的中起到过重要作用。就是他和玻恩两个人对海森堡的论文做了大改造，引入了标准的矩阵写法。他认为，地球转速的减慢跟地球重力加速度变小有关系，提出重力加速度减小的不是约旦，是另外一位量子物理的大牛狄拉克。狄拉克认为地球的重力加速度不是个常数，而是会随着时间逐渐变小的。啥意思？引力小了，那么天体就开始膨胀了嘛，好理解吧，地球就这么慢慢变大了。我们看到过滑冰运动员原地转圈圈。手臂伸开的时候，转得慢。等到抱紧手臂的时候，转速就上去了。这个过程就是所谓的角动量守恒。
角动量守恒
那么地球变胖了，就相当于滑冰运动员张开了手臂，转速就下降了，明白这个过程吗？用这个方法，也可以解释地球转速的变慢。不仅仅是狄拉克这么想的，特斯拉也是这么想的，这个家伙在这儿也掺和了一腿。但是真的把这个想法写成论文发表的是约旦，他用德文写出来，后来就发掉了，但是没引起什么注意。因为正碰上二战。约旦是个狂热的纳粹分子，当时哪有时间考虑地球变大变小啊！约旦他们这一派的理论之中，地球的质量是不会变的，只是因为地球重力加速度减小，地球变蓬松了。但是，另外一派则认为地球的膨胀不是因为这个，而是因为宇宙尘埃不断的降落到地球上，每年时不时掉几块陨石，因此地球在年复一年的变大。这一派的代表人物是奥特，一位工程师。要说这位奥特还真是有点民科气质。他的本行跟地球科学完全不沾边儿，但是他却对这事儿非常痴迷。他认为为什么恐龙那么大呢？为什么现在大象就长不到那么大呢？那是因为当年白垩纪地球还很小，没这么大。引力小，重量轻，所以恐龙长大一点也不要紧，其实没多大份量。现在也还有一些人支持这个理论，比如澳大利亚的沃伦·凯里和詹姆斯·马克斯洛。他们甚至认为，当年地球的表面积就是大陆这么大，全世界的大陆都可以拼成一个完整的球面。后来地球慢慢变大了，球面包不住了，裂了，于是海洋就露出来了，看起来就是海底扩张。狄拉克和约旦那一派的支持者主要是在我国，有一些院士和教授是支持这一派的。
Klaus Vogel（左）和James Maxlow（右）
那新问题又来了，既然过去地球体积变大，密度变小，对大气也是有影响的，大气层的还会那么浓密吗？地球表面积变大，大气层也不得不摊得更稀薄，反推古代的大气密度一定比现在大。似乎有些考察数据还是支持这种理论的。远古时期，的确是氧气浓度比较大。当然地球膨胀论者还有很多的证据，比如说地幔之中常见的岩石是橄榄岩，但是这种石头在实验室里测试的时候是非常难以破裂的，可是地球的岩石圈却是破裂的，到底是怎么弄破的，谁弄破的？现在有人提出了一种观点，那就是做实验用的橄榄岩和地幔之中的橄榄岩是不一样的。那种橄榄岩比较容易破裂，这是给原来的理论打了个补丁。但是在膨胀论看来，这是秃子头上的虱子——明摆着的。地球膨胀了，岩石圈这一层皮自然就被涨裂了嘛。
印度次大陆曾经大幅度运动过
还有一个问题用板块理论来描述显得有点别扭。那就是其他板块移动起来速度不过是几公分罢了。但是印度次大陆板块当年是以每年20厘米的速度一路飞奔而来，跨过半个地球撞上了亚欧板块，才挤出了一个喜马拉雅山。这也有点太反常了吧。按照地球膨胀理论，地球外表皮破了。地球在逐渐膨胀，但是这些破壳都聚集在了北半球。南半球就像吹大的气球。所以南半球陆地少，北半球陆地多。印度次大陆根本就没跑那么远。本来就跟亚欧大陆是一体的，那么喜马拉雅山是怎么来的呢？膨胀学派认为这是因为球小的时候，表面比较弯曲。现在球变大了。板块的曲率就变小了，说白了就是给掰直了。弯的板块被掰直，有的地方就鼓起来了，就是喜马拉雅山。
看上去地球膨胀学派似乎讲的也有道理。但是早在60年代就有人不服气。比如勒皮雄，我们是上次讲过，他对地震带的张量分析表明，膨胀学说是不对的。对地球本身的测量发现，地球根本就没有膨胀，或者说小的可以忽略不计，最近NASA做过测量，每年地球直径增加了1根头发丝的粗细，这是个直接证据。要想推翻是很难的。但是，凡是跟时间相关的证据，都是存在先天缺陷的。这几乎是个哲学问题，你怎么知道现在的地球没有膨胀就代表过去没有过膨胀？你上哪儿知道去啊？我们其实在研究问题的时候是有个默认的设定的，那就是一个客观规律是不会随着时间而变化的。但是，这只是个设定。便于我们研究问题。而且这个设定工作的不错，我们依据这个设定推导的结论是比较准的。但是，谁也不敢打包票，这个设定就一定是对的。但是我们还是必须接受这个设定，否则这个世界就一点准谱儿都没有了。
到现在为止，接受地球膨胀学说的人是极少数，是个偏门。但是他们也是言之有据的，也不能轻易说是伪科学。地球科学门槛太高，一般的民科进不来。但是，目前看来，膨胀学说是被奥卡姆剃刀无情斩落的一个理论。在上世纪60年代，随着大洋考察的一系列的发现，急需一个纲领性的理论才把这一切都串起来。板块漂移学说就是一个最好的选择。因为这个理论只有球面上的二维运动，没有三维运动。膨胀学说是需要三维运动的。如果引入了三维运动，那么事情就变得非常复杂。要回答的问题就会多出一个维度，完全犯不上。如无必要勿增实体。于是，膨胀学说就被咔嚓了。尽管到现在为止，板块理论也并不是一个完美的理论，总是有例外被发现。但是到现在，经过不断修补表现仍然很好。这就是科学研究常见的过程，假如一个理论比较简洁，而且修修补补还能用，那就不需要替换成新的理论。直到积累的补丁太多了，补丁摞补丁了，理论太难看了，这才有范式转换的必要性，生物进化论也是如此，宇宙大爆炸理论也是如此。所以，存在主流的理论，支持者占大多数，但是也会存在小众的偏门理论，支持者很少。这都是并存的，说不定哪一天需要范式转换，备胎也许就转正了。不过，我自己感觉，我国支持小众理论的人比例似乎偏多了一点。在膨胀学说上是如此，在人类起源上也是如此。但愿我是孤陋寡闻吧。板块理论也吸收了一部分膨胀学说的思想，考虑到一部分三维运动，比如地幔之柱。你可能会奇怪，夏威夷群岛根本就不在板块的边缘，而是在板块的中间，这里怎么会有火山岛呢？
