冰河世纪，又一个差点被抛弃的理论 | 宇宙自然生命简史 63
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从这期开始，我们这个长长的《宇宙自然生命简史》终于进入了最后一个主题——人类简史。感谢大家一年多的陪伴，最后这个主题我要努力讲的精彩、细致而深刻，为大家奉献一个完美的大结局。可能很多人都看过赫拉利的《人类简史》这本书，我也不例外。但是，同样是讲人类简史，比尔·布莱森的切入角度与赫拉利非常的不同。可能令你没想到的是，关于人类的故事，我们要从奇异的冰河世纪开始切入。
1815 年，印尼松巴哇岛上雄伟的坦博拉火山，在休眠了很长一段时期之后，猛烈地喷发了。随后又引发了大海啸，一共有 10 万人死于非命。这是 1 万年内最大规模的一次火山爆发，其能量相当于 6 万颗广岛原子弹，是美国圣海伦斯火山的 150 倍 。
图：描绘那次火山爆发的油画
那个年代消息传递得很慢，事件发生的七个月之后，伦敦的《泰晤士报》上才登了一则短文，实际上就是一个商人的书信内容。然而此时坦博拉火山喷发的影响早已被人们感觉到了。240 立方千米的烟尘分布在大气层中，遮挡了阳光，天气变得越来越冷。黄昏时的晚霞变得很不寻常，呈现出一种朦胧的色彩。这景象让画家特纳（J. M. W. Tuner）很开心，他用画笔记录了下来。不过，在大部分时间中，人们不得不生活在令人窒息的黑暗中。这种死亡般的昏暗激发了诗人拜伦的创作灵感，他为此写了一首叫《Darkness》（黑暗）的诗，里面有这样的诗句：似梦非梦，艳阳退却，星星漫步。（顺便说一下，拜伦的这句诗原文是：I had a dream, which was not all a dream.The bright sun was extinguish'd, and the stars Did wander ... 《万物简史》的原译是：我做了一个梦，实际上也不完全是一个梦。耀眼的太阳熄灭了，而星星仍在无尽的虚空中四处流浪。我还在网上看到了另外一个翻译：我曾有个似梦非梦的梦境，明亮的太阳熄灭，而星星在黯淡的永恒虚空中失所流离。但我觉得这些翻译不像是诗句，我的助理小编建议翻成：似梦非梦，艳阳退却，星星漫步。我觉得这个翻译做到了信达雅，很好。）
这首诗描述出了那种天昏地暗的似梦非梦的感觉。其实，那一年的春天没有如期到来，结果到了夏天，都称不上“暖和”。1816 年成了一个“没有夏天”的年份。世界各地的庄稼都歉收。在爱尔兰，65000 人死于饥荒和斑疹伤寒。在美国的新英格兰地区，那一年被人们称为“19 世纪冻死年”。霜冻一直持续到6月份，植物的种子都没有发芽。由于饲料的缺乏，大量牲畜要么死亡，要么提前被宰杀。无论从哪个角度来看，1816 年都是可怕的一年，几乎可以肯定，这是现代农场主们过得最糟的一年。然而，全球的平均气温其实只下降了不到1摄氏度，根据地区不同，具体为 0.4-0.7 摄氏度 。科学家们从此次事件中学到，地球这个大恒温箱是一部多么精致而脆弱的机器。
十九世纪是一个很冷的时期。我们现在知道，有那么 200 多年，欧洲和北美洲都经历了一个小冰河时代。所以那个时代流行的很多冰上活动现在已经不可能了，比如，以前人们每年都要在泰晤士河上举办冰雪节；在荷兰的运河上举行滑冰大赛。换句话说，那是一个人们对寒冷习以为常的时代。因此，我们不能怪十九世纪的地质学家们迟迟没有意识到，相对于史前世纪，他们所处的世界其实是很温暖的。他们也没有想到，这个世界曾经冷到根本不可能开冰雪节，除非是想找死，那时的冰川碾压过大地，形成了今天在它周围的大多数土地的形状。
图：冰川
但当时的人们已经意识到，过去发生过一些极不寻常的事情，因为在欧洲大陆上随处可见一些无法解释的反常现象。比如，在温暖的法国南部地区发现了北极驯鹿的骨头化石，还有巨大的岩石矗立在它们不该出现的地方。人们常常会提出一些挺有创意的解释，但都很难站得住脚。比如有一个叫吕克（Luc）的法国博物学家，他试图解释为什么巨大的花岗石出现在了侏罗山高高的石灰岩层上。他提出，或许它们是被压缩空气弹上去的，就好像玩具枪中的橡皮子弹。在英语中，有一个词是用来形容在不该出现的地方出现的岩石，本意是“游走的”，但在 19 世纪，这个词似乎更适合用来形容那些解释性理论而不是石头。为了解释那些反常的地质现象，当时的地质学家也可谓是百家争鸣。
伟大的英国地质学家哈莱姆（Arthur Hallam）认为，如果十八世纪的地质学之父赫顿去过瑞士的话，他只要一看到这些意义非凡的画面，比如被切割过的山谷、被抛光过的条纹、倾倒过岩石的海岸指示线等等，赫顿肯定能指出这些都是冰盖划过的痕迹。遗憾的是，赫顿不常出门。但赫顿还是很厉害的，他仅仅看了一些二手资料后，就坚决驳斥了大洪水把巨石带到 1000 米高的山上的观点。他提出的理由很简单，这世界上没有能让巨石飘浮的水。赫顿是首批赞成大规模冰川作用的学者之一。不幸的是，他的观点没有吸引多少注意力，在之后的半个世纪中，大多数博物学家仍然坚持认为，那些岩石上的凿痕，是由路过的大车，甚至是靴子上的平头钉弄出来的。
反倒是当地的一些农民，没有受到过正统科学的影响，反而知道得更多。博物学家夏庞蒂埃讲了这样一个故事：1834 年，他和几个瑞士的伐木工人一起走在一条乡间小道上，他们闲聊起了路边的那些大石块。伐木工人心直口快地告诉他，这些巨石来自离这里很远的格里姆瑟尔地区。当他问工人，对这些巨石的来源是怎么看的时，那些工人毫不犹豫地回答说：'格里姆瑟尔的冰川沿着山谷把它们运到了这里，因为冰川曾经一度延伸到了伯尔尼镇。”
夏庞蒂埃听了很开心，因为他自己也是这样的观点。但是他在科学集会上抛出这种观点后，却遭受了冷遇。他有一个很要好的朋友，也是一位瑞士的博物学家，名叫阿加西斯（Louis Agassiz）。起初，阿加西斯对夏庞蒂埃的理论将信将疑，接着又开始逐步接受，最后，又全力支持。
图：阿加西斯
实际上，“冰河时代”这个说法最早是由阿加西斯的朋友希姆帕尔（Karl Schimper）在1837年创造的。他提出，很多有力的证据表明，厚厚的冰川不仅仅覆盖了瑞士境内的阿尔卑斯山，还覆盖了欧洲、亚洲和北美洲的大片地区。谁知阿加西斯借了希姆帕尔的笔记之后，就提出了相同的理论，这让希姆帕尔懊悔不已。阿加西斯还有一个朋友叫洪堡（Humboldt），他说科学发现往往分成三个阶段：
1.人们拒绝承认真实性。
2.人们拒绝承认重要性。
3.人们把功劳归给别人。
我估计洪堡这么说的时候，脑子里想到的就是阿加西斯。
话虽如此，阿加西斯也是相当努力的。为了弄明白冰川的运动，他满世界地跑，钻进危险的裂缝深处，爬上陡峭的阿尔卑斯山峰。他常常忘了他带队攀爬的是从未有人爬过的山峰。然而，基本上无论阿加西斯跑到哪里，人们对他的理论都是持怀疑态度。
洪堡曾经强烈建议他停止这种对冰川近乎狂热的考察，重新回到他所擅长的鱼类化石研究上来。但是，阿加西斯跟着了魔似的，就是不听。
阿加西斯的理论即使是在英国也得不到多少支持，因为大多数博物学家从来没见过冰川长啥样子，也就无法理解冰川的巨大作用力。“难道说，岩石上的擦痕和磨痕是'冰’弄出来的？”在一次会议上，默奇生（Roderick Murchison）用一种嘲讽的口吻反问道。很明显，他把冰川想象成一种又轻又滑的冰霜，覆盖在岩石上。直到临死，他都对那些把什么结果都归因于冰川的“冰川狂”地质学家表示出强烈的不屑。地质学会的另一位重要成员，剑桥大学的威廉·霍普金斯教授（William Hopkins），也支持默奇生的观点。他认为冰川搬运巨石的理论“从机械力学的角度来看是明显荒谬的”。所以，他觉得这种理论不值得学会费神。
但是，狂人阿加西斯依然不知疲倦地四处推销他的理论。1840 年，在格拉斯哥召开的一次英国科学促进会的会议上，他宣读了一篇自己的论文，却遭到了伟大的莱伊尔的当众批驳。又过了一年，爱丁堡的地质学会通过了一项决议，虽然承认阿加西斯的理论有一些可取之处，但肯定不能适用于苏格兰地区。
莱伊尔最终改变了立场。他在苏格兰的住处附近，有一溜的大岩石（现在叫冰碛石），他几百次路过它们。有一天，他突然顿悟，这些巨石来到这里的唯一合理解释，只能是冰川作用。但是，即使他内心已转变，却又没有勇气公开支持有关地球冰川纪的理论。此时正是阿加西斯的艰难时期。他的婚姻破裂了，希姆帕尔强烈谴责他偷窃了自己的理论，夏庞蒂埃也不同他说话了。而莱伊尔这位在世的最伟大的地质学家，尽管支持他的理论，但用的都是不冷不热、游移不定的语调。
到了 1846 年，阿加西斯跑到美国做了一系列的讲座，终于获得了他渴望已久的认同和荣誉。哈佛大学聘请他为教授，并为他建立了一流的比较动物学馆。他在新英格兰地区住了下来，那里气候寒冷，冬季漫长。这对他的理论有帮助，因为他的理论正是关于漫长寒冬的理论。毫无疑问，那里的人们更容易产生共鸣。6 年之后，阿加西斯对格陵兰做了第一次科学考察，这对他的理论也很有帮助，因为他们发现，几乎整个格陵兰陆地上都覆盖着一层冰盖，这就是阿加西斯理论中所设想的远古大陆。终于，他的理论开始有了第一批真正的支持者。但是，这个理论有一个最核心的弱点，这就是它无法解释冰河时代的成因。不过，帮忙的人从一个意想不到的地方出现了。
十九世纪六十年代，英国的一些学术期刊和出版物收到一些论文，作者是格拉斯哥安德森大学的克罗尔（James Croll），内容涉及流体静力学、电力学等不同的学科。其中有一篇论文提出，地球轨道的变化有可能导致冰河时代。这篇论文刊登在了 1864 年的《哲学杂志》（Philosophical Magazine）上，并且立即被评为高水准的论文。哪知，当人们惊讶地发现克罗尔其实并不是大学里的研究人员，而只是那个大学的一名门卫时，都不免还有一丝尴尬。我觉得这个故事可以是对某些民间科学爱好者的启发，下次给学术期刊投稿之前，先到清华或者北大某一个差事，哪怕是清洁工也行，然后落款的时候就可以写某某大学某某某了。
图：克罗尔
你可能会对这个在大学当门卫的民间科学爱好者克罗尔感到好奇，确实，在 100 多年前，科学研究还没有像今天一样成为一个如此专业而狭窄的领域，是可以诞生很多民间的科学家。例如这个克罗尔，他生于 1821 年，家境贫寒，13 岁便辍学了。他当过木匠、保险销售、旅店管理员，最后在格拉斯哥大学找了份门卫的工作。他经常说服弟弟替自己当差，从而能有时间在大学图书馆中度过许多个安静的夜晚。他自学了物理、流体力学、天文学、热力学以及其它一些当时新兴的学科。逐渐地，他开始撰写一系列的论文，重点放在了地球的运动以及由此造成的气候影响上。
克罗尔率先提出，地球轨道的变化，也就是从椭圆到近似圆形，再回复椭圆的这种变化，是导致地球上冰河期产生和消退的原因。在他之前，没人想到过地球气候的变迁可以用天文学来解释。多亏了克罗尔很有说服力的理论，英国人开始接受，在某个史前时期，地球的一部分地区处在冰川的控制下。
我希望你记住的是这个故事中他在大学图书馆自学教科书的这段，你看，即便是在 100 多年前，要想成为真正的科学家，那也必须去认真学习教科书。有些话我不知道重复说过了多少遍，但我还是得重复说，因为很可能有些听众恰好只听到我这一期节目。这句话就是：听听科普节目，看看科普书是不能成为真正的科学家的。我的节目仅仅是帮助你打开好奇心的大门和指出一条正确的道路，而不是教会你什么具体的科学知识。你可以在走上专业学习的道路后，把我讲过的东西统统忘记掉，肯定不会有什么太大损失的。同学，在今天这个世界，想当科学家，考上一所好大学是唯一的方法。
图：现代化的图书馆
遗憾的是，就在阿加西斯的理论终于在欧洲开始获得认同时，他却忙于在美洲探索更多鲜为人知的地方。在他探索过的每一处地方，都找到了冰川的遗迹，甚至包括在赤道附近。最后，他越来越相信冰川曾经覆盖了整个地球的表面，并且毁灭了所有的生命，然后上帝又重新创造了生命。不过他所引用的证据没有一个能证明这个观点。尽管如此，他在美国的地位不断地提高，直到被大家当作仅次于神的地位，我想用今天的话来讲，就是大神级别的人物吧。1873 年他去世后，哈佛大学认为有必要指定三位教授来取代他的位置。
没想到的是，阿加西斯一死，他的理论很快就失宠了。这种情况在科学史上时有发生。仅仅不到 10 年后，接任的哈佛地质系主任写道：“所谓的冰河世纪，……前几年在冰川地质学家中一度很吃香，但现在已经被毫不犹豫地抛弃了。”
这其中有一部分原因在于，克罗尔的计算表明，地球上最近一次冰河时代出现在 8 万年前。但是地质学方面的证据却显示冰河时代如果存在的话，也就是距今 1 万多年前的事情。如果对最近一次冰河时代的成因无法作出一个合理的解释，那么整个理论就站不住脚。还好有一个人横空出世，否则这个问题还将存在很长一段时间。这个人叫米洛柯维奇（Milutin Milankovitch），是一位塞尔维亚学者。他原本只是一名训练有素的机械工程师，根本没有天体物理学方面的背景。但是他在 20 世纪初突然对这个问题产生了强烈的兴趣。米洛柯维奇到底是怎么解决这个难题的呢，这又将是一个民间科学爱好者的精彩励志故事？科学有故事咱们下期接着说。
这期节目说了那么多冰河，于是呢，我就给大家找了一个真实再现 13000 年前冰河时期美国密苏里河景象的视频。视频的前半段是冰天雪地的美景，后面有一小段是冰坝融化了的景象。科学有故事，咱们下期接着聊 。
说明：
《宇宙自然生命简史》是我重译、改编的《万物简史》。
1、修正了原书中不准确的知识点。
2、更新了最近这 10 年来的科学进展。
3、补充新增大量相关知识点。
4、直接翻译自英文原著，没有使用原译。
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