上下古今人間世

地老天荒問幾何(一)

地球今年幾歲?要回答這問題,得先認識到它確實是個問題。
幾世紀的問與答之間,成了一樁糾結宗教、博物、地質、物理、化學的歷史公案。

撰文/趙丰

上下古今人間世

地老天荒問幾何(一)

地球今年幾歲?要回答這問題,得先認識到它確實是個問題。
幾世紀的問與答之間,成了一樁糾結宗教、博物、地質、物理、化學的歷史公案。

撰文/趙丰

剛慶祝過民國百年。想像回溯這漫漫百年100倍,我們來到一萬年前的石器時代。再乘100倍,差不多是地球準備進行上一次磁場倒轉之時;再100倍,則來到恐龍稱霸地球的時代。至此還只回溯了地球年齡的2%而已。地球有夠老,老得令人咋舌──地球今年46億歲。

這個數字我們是怎麼知道的?「地球的年齡」恐怕是地球科學進展史上最重要、影響最深遠的科學公案。幾世紀來各方先知異士輪番上陣,從宗教、博物、地質、物理、化學等角度演繹了對此議題的高見,眾說紛紜、各持己見,往復攻防,精采不下三國演義,卻全落得個謬以千里。最終勝出的,是一支不相干的物理異軍,從斜刺裡殺來,揪出個完全出人意表的答案。

話說古早的東、西方文明,除了中國的盤古和西方基督教的《創世記》是持有「開天闢地」起始點概念的特例以外,大抵都視時間為循環流轉,無始無終(人生的輪迴、輪番的大洪水、馬雅長曆的換頁都是案例),「地球今年幾歲?」根本不成為問題,也無從回答。

隨著地理大發現和天文知識的進步,15~16世紀民智漸開,對地球在宇宙中的空間概念逐漸形成,然而對時間的概念依舊不甚了解。1650年,愛爾蘭主教鄂雪爾(James Ussher)根據聖經的字面記述,認定地球誕生於公元前4004年。這番現代人視為笑談之論,一方面不幸造成了相當深遠的誤導,一方面也將「地球年齡」這議題正式端上檯面,一樁歷史公案如是開始。


有著這種地貌的地球,一定相當老吧!圖為美國大峽谷,厚達兩公里的岩層記錄了千百種古生物(化石)的興衰,因被流水切割而呈現出來。

躲不掉的當頭棒喝是在世界各處普遍可見的「化石」──這些千奇百怪的往古生物遺骸是哪來的?挾帶著它們的一層層岩石是怎麼回事?17世紀的丹麥人史坦森(Niels Steensen)可能是第一個有系統地觀察、推理,而正確認識沉積岩層裡化石的人。然而化石的存在,見證的只是地球短短6000年的歲月嗎?儘管隱隱作痛,當時的人仍舊抱持著簡單一句「上帝的作為」就大事底定的心態。

百年後,蘇格蘭人赫頓(James Hutton)這位被譽為現代地質學之父的偉大科學家,才真正參透了地形地貌背後的地質作用和變化,人類也才意識到:化石和沉積岩層竟是地球以它既獨特又極富創意的方式,撰寫成的一頁頁偉大史書!也必得從地球6000歲的那聖經式認定中完全跳脫出來,才有可能理解地質變化的滄海桑田、海枯石爛,和那必須經歷的天長地久、地老天荒。

當時工業革命正夯,到處有礦山、鐵道、運河在開挖,人們開始看到更多前所未見的地層,「地球有年齡」的信念於是加速深植人心。赫頓倒沒有對之追根究柢,也沒有預見化石上下分層、類聚的漸變,及其普世分佈的規律性。參透後者所代表的意義的,是「英國地質學之父」史密斯(William Smith)和法國人居維葉(Georges Cuvier),他們利用沉積岩層和其間古生物(化石)興衰做為指標,建立了地層相對時序的邏輯(見下方〈地科教室〉)。然而,相對的時序雖然能夠確認「甲比乙老」,卻無法確知它們的絕對年齡。當時最有「見地」的地質學家,恐怕也只能虛心(或是心虛?)地說:地球總有幾千萬到幾億歲吧。

從地質古生物的時序可以清楚看出,生物體的複雜度隨時間而增加,而某生物一旦滅絕就不再重現,在在表明時間是單向不循環的。這些無疑曾給予達爾文的物種演化論極關鍵的啟示。達爾文堅信物種演化的過程需要天長地久,絕不是短短6000年可以對付的。他抱憾以終,並不知曉地球的實際年齡對他要求的天長地久而言,其實是綽綽有餘的。

【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人2012年第127期9月號】