第七章 达尔文主义:科学界的争论-2
完全无限来解释生命的历史。这种设想很关键,因为他坚持认为进化是很缓慢的过程。通过选择造成的微小变异的积累,要经过几亿年,甚至几十亿年,才能产生出我们今天所看到的生命多样性。根据赖尔的地质学,生命可以这样地发展,但是这时的均一论要面对新的反对意见。有人作出了新的尝试来改变地球历史的时间尺度,其意图是向达尔文的进化论发出了挑战。
挑战者是物理学家威廉·汤姆森,即开尔文勋爵(Burchfield,1975)。开尔文的基本观点是,赖尔所倡导的稳态地质学不符合物理学定律。这个论据从一开始就是显而易见的,之所以在19世纪30年代这个论据没有用来反对赖尔,是因为那时的热力学动力学还不成熟。这时开尔文则可以将本质上出于常识性的论据与已经确立的科学框架结合起来。所有地质学家承认,事实上是由于地球内部的高温造成了火山的活动。但是如果地球是热的,那么它会像所有热的物体一样也会冷却下来,而且热量会传到地表,并辐射到空间中。化学反应会产生热量,以抵销地球的冷却,但是开尔文表明对于最后的结果来说,化学反应的抵销作用微不足道。如果现在的地球是热的,那么它过去会更热,并且通过逐渐冷却才达到现在的状态。如果我们根据冷却的程度一直追溯下去的话,我们会发现地球这颗行星曾经是巨大的熔化状岩石,就像人们根据星云假说所预料的地球开始时的状态一样。1868年,开尔文根据细致的计算指出,地球存在的时间远远短于根据地质学均一论方法所预测的时间。于是他宣称,我们没有理由设想早期的地质变化过程的速度像现在变化的速度一样。剧变论者是对的,不仅因为他们在地球历史的看法上采用了方向论的哲学,而且因为他们设想过去起作用的因素要比现在起作用的因素剧烈得多。
开尔文的立场之所以很坚定,是因为他根据的是物理学基本定律,对于多数科学家来说,物理学定律远比地质学家脆弱的理论更靠得住。如果地球是热的,那么根据热力学定律就可以发现,地球经过一定的时间会冷却下来。除非有某种因素可以保证地球释放到空间中的能量得到补充,否则地球这颗行星不可能无限地保持着稳定的状态。开尔文知道不存在这种因素,所以他简单地认为他的基本理论框架很合理,多数他的同代人也这样认为。即使他承认他对地球内部温度和地球冷却速度的估计方面有一些缺点,但是他还是相信整个地球的年龄不可能超过上亿年,远远低于达尔文式进化所需要的时间。由于开尔文很有名气,而且他的论据显得很有说服力,所以多数地质学家都开始修改他们的理论,以符合比赖尔的设想要快得多的变化速度。
地质学家的退缩将达尔文置于困难的境地,因为他根本就不能接受开尔文所估计的地球的年龄只有一亿年(Burchfield,1974)。针对来自物理学的观点,他无法作出积极的反映,但是他坚持认为他和赖尔所作出的估计在量级上没有错误。达尔文相信开尔文的计算有误,但是他拿不出什么依据来支持他的这种信念。甚至有些进化论者,比如华莱士和赫胥黎,也开始相信进化一定发生的更迅速,而不是像他们当初认为的那样。他们认为生物学的时间尺度来自于地质学,所以假如地质学家相信开尔文的估计,进化一定是以同样的时间尺度发生的。到了这个世纪结束时,人们提出了各式各样的进化机制,至少其中有一些机制表明,进化过程如何以比自然选择造成的进化过程要快的速度进行。开尔文的论据并没有遏止进化论的发展,但是这些论据对于19世纪后期自然选择机制的不再流行的确起到了很大的作用。
最后,由于发生于1900年的物理学革命,开尔文对地球年龄的估计成了牺牲品。放射性的发现引入了全新的因素,导致开尔文的计算无法再成立。皮埃