附录 地质学现代革命的伟大奠基者——纪念A.魏格纳诞辰一百周年

彭立红 刘平宇

目标与勇气—质朴的人——学者与战争—大陆飘移学说——一首伟大的地质之歌—长眠在格陵兰。

附录 地质学现代革命的伟大奠基者——纪念A.魏格纳诞辰一百周年 - 图1

格陵兰岛。

今年11月1日是伟大的德国地质学家阿尔弗雷德·洛萨尔·魏格纳(Alfred lothar Wegener,1880—1930年)诞辰一百周年。世界地质学界最大的合作组织——联合国地科联国际动力学十年计划(1970—1980年)委员会决定,将在这一天召开总结大会。魏格纳既是地质学家,又是天文学家、气象学家、地球物理学家和极地探险家。他提出的大陆漂移假说,已经发展成为当代最盛行的大地构造理论——板块构造学说,又叫新全球构造理论。而现代地质学正在经历着的一场巨大革命正是在这个理论的指导下进行的。

目标与勇气

魏格纳1880年11月1日出生在德国柏林一个孤儿院院长的家庭里,父亲是神学博士。魏格纳在青少年时并不是神童,也谈不上出类拔萃。他先后在好几个大学学习,他在柏林的因斯布鲁克大学提交的关于天文学的一篇毕业论文水平也较一般。

魏格纳学生时代的密友、后来成为天文学家的冯特写过许多关于魏格纳的文章,谈到了魏格纳的天赋才能及品质特征。他曾经精辟地指出,尽管“魏格纳的数学、物理学和其他自然科学的天赋能力是很一般的”,然而他却有能力充分运用这些知识去达到自己所追求的目标。另一方面,“就是他对事物敏锐的洞察力”和非凡的预见性,“还有严谨的逻辑判断能力,使他能把与他思想有关的每一件事正确地组合起来”。尤其突出的是魏格纳具有任何一个后来成为科学上的伟大人物的那一类人中司空见惯的自信心和进取心,勤奋和勇气。正如德意志民族的一个谚语所说:一个人丢了金钱并不可怕,还可以挣;一个人失去了朋友,当然可悲;而一个人若失去了勇气,便一切都完了。魏格纳一生中都保持着一种非凡的勇气。这种杰出气质早在他学生时代就充分显露出来了。

魏格纳从小就不够健壮,尤其是耐久力较差。为了克服这个弱点,他自觉进行近乎残酷的斯巴达式训练。整个冬天他每天都去雪地练习滑雪,执行自己制定的去极地探险的预备训练计划,连刮暴风雪的日子也不例外。21岁那年,他利用暑假,约上哥哥库尔特,怀着巨大的热情在一座小的山上搞了整整一个假期的登山活动,每天兴趣不减。大学毕业前两年的冬天,他常去拜访住在附近山顶上一所小型气象观测站的朋友。魏格纳每次都是滑雪前往,路线一旦确定,就不管路上是多么崎岖不平、树丛密布,他总是奋力前往,摔倒了再爬起来,直至达到目的地,方才罢休。所有这些都展示出魏格纳的抱负和目的感。具备上述品质是难得的,它往往预示着巨大的成功。

大学毕业,魏格纳在他未来的岳父柯本教授指导下,从事高空气象学新技术的研究。柯本,一个威严的外籍学者,当时是气象学权威,指导着汉堡北边的格罗斯博斯特尔的一个有很大影响的探空气球试验站。

英俊年轻的魏格纳奋不顾身地投入高空探测气球活动,从实验室准备到林登伯登天文观测台,每个数据,每项工艺,他都认真对待。探空气球技术在20世纪初是世界上最现代化、最困难的气象学手段。

魏格纳和他的哥哥库尔特参加了1906年4月举行的戈登·贝内特探空气球比赛。当时持续飞行时间的世界纪录是35小时,魏格纳兄弟却飞行了52小时,一举打破世界纪录。飞行高度达3,700米,在他们之前还没有人到达这样的高度。他们战胜了高空的寒冷和两个黑夜,并准确地测得高空的气温、气压、风向和风力,完满地达到了预期目的。一着陆,便被记者围住了。

“啊,上帝!真是棒极了”,一个记者热情地说,“热烈祝贺你们打破了法国人杰·良·沃伯爵保持的世界纪录。请谈谈你们的感想”。

魏格纳兄弟愣住了。他们并不曾有过想要打破世界纪录的念头。“我们只是热心于这项工作”,弟弟阿尔弗雷德回答说,“这项工作十分有趣,几乎每小时都有新发现,我们总想再多飞一会儿,再飞高一点儿。就是这样”。

显然,站在人们面前的是一个潜心致力于科学的人,他的目标是探求科学真理。在探求真理的道路上,他具有一往无前的勇气。同时,他又是谦虚的、质朴的。这些品格,随着他的名声日益增大,表现得愈加突出。这些品格,是科学家能洁身慎独,保持锐气和对新事物敏感所不可缺少的。

质朴的人

1908—1912年,魏格纳在马堡物理学院任教。当时他刚刚从格陵兰第一次探险平安返回,一边整理从格陵兰收集的大量资料,一边进行天文学和气象学的讲授和研究。

魏格纳还经常以非国家聘请的私人大学讲师的身份,作一些有关气象学的讲演。无论是在课堂,还是在小小的观测站里,这位年轻的辅导老师,总是那样的热情、生气蓬勃,并很快以他的刚毅赢得学生的崇敬。而他又很谦虚,总是对学生循循善诱,启发学生去掌握基础知识,而决不要求学生死记硬背。在一些偶然的场合,这个看来十分温顺的人,竟像狮子一般勇猛战斗。那是当他在批判一种认为必须在极地实际气候条件下工作才能作出预测的说法时,魏格纳认为这种说法简直是自杀。

这一时期魏格纳完成了题为“大气圈热力学”的讲稿,在这篇讲稿中他第一次试图从近几十年大量的自由大气测量中找到普遍的物理规律,以便能解释各种现象,诸如不同的大气层(自从平流层被发现以来,仅仅过了8年!)和各种类型的云图。这是一个相当难的课题。那些天,凡有机会登台讲演的学者,都赞成将最高学位授予那时还不具有教授头衔的魏格纳讲师。然而魏格纳却不这样,他仍把自己当做听众。与此同时他又用讲稿的题目写下了一本具有时代意义的著作。而魏格纳对自己工作的评语是:“这些推导不是我的,你们会发现这是物理书上写过的,根据……在……页上……”。这件小小的轶事不仅反映出这样一个事实:魏格纳确实不具有数学天赋,而且充分显示出他的质朴。

在当年给柯本教授的一封信中,魏格纳曾经坦率地说:“我本人持有这样的观点——或许有点儿走极端或是偏见,我认为数学与我无缘分,我弄不懂我究竟是对还是不对。即是说,我除了硬套数学公式之外,简直无法在数学领域内工作。”尽管魏格纳的才能在这方面显得不足,但他总是从下列两个方面加以弥补:第一,他总是尽最大努力做到文章通俗易懂,不以专家看懂为满足,甚至在他的专业性最强的著作中也是如此;第二,他最突出的一个性格特点是坦率,在学生面前也是如此。他为人做事非常光明正大,从不弄虛作假。这是某些人所难以做到的。他从一般人的俗气中超脱出来,因为这种俗气往往使人对自己的真实情况多少表现出一定程度的夸大或缩小。

当时的青年学生实际上都感受到了他的质朴。他的演讲和论证的质朴性,显然是基于他的丰富的经验和已取得的成就,正是这些使他赢得了听众的心。在马堡的那些讲演的最后,他总是拿出大量的照片给大家看,来说明他要论述的东西。通常拿出来的有云图,还有贴近地面的光的反射、由于光在冰晶里的反射和折射而产生的大气光学现象,以及海雾的形成、迁移和翻卷的各种图片。大多数照片都是人们从未见过的。这些图片在他的讲演中用做例证,真是被用得恰到好处。他还作出改革,让学生能看到那些以前只让有助教级别以上的学者才能看到的实验,比如K.施图克特教授和魏格纳一起亲自释放几个高空气球去探测光线。魏格纳甘当教授的忠实助手,从不计较荣誉,甚至去听一个年轻教师所做的这类讲演。魏格纳把照相当做是一种研究方法,并给予很高的评价。

下午,魏格纳总喜欢在学校小吃店喝茶,款待朋友和学生,给他们讲自己旅行中的故事。大多数人当时并不知道魏格纳已经是著名的学者,是魏格纳特有的质朴和诚恳的风度吸引住了青年人。一个学生在回忆魏格纳时写道:“他点燃了青年人心里的火焰,假如有任何人要向魏格纳提出和证实的理论提出挑战的话,我们将会毫不迟疑地第一个站出来和他辩论。”

1910年春天的一个傍晚,魏格纳带着他新写成的“大气圈热力学”讲稿,来到汉堡市郊柯本教授的家。门开了,出来一位体态匀称、美丽的姑娘,一双明亮的眼睛看着客人,问道:

“您找我父亲吗?”

她便是埃尔斯,柯本教授的幼女。她带着魏格纳走进柯本的书房。魏格纳着迷了,他从一个书架走到另一个书架,默诵着各种书名。他还在墙上见到一幅不寻常的大地图。这幅图上画着一根根闭合的表示高压高温气团和低压低温气团的实线和虚线。他看着看着,竟全然不知道姑娘什么时候去叫来了父亲。父亲示意女儿不要打扰魏格纳,直到魏格纳走到他父女俩跟前,才想起自己是来拜访柯本教授的。

接着,他俩便围绕着大气圈热力学这个题目热烈地讨论起来。天已经很晚了,似乎话匣子才刚打开。柯本教授也为这位青年教师具有的火一样的热情所感动,便把客人留下住了。他们整整谈了四天。最后,柯本教授对《大气圈热力学》一书的稿子给予很高的评价:“这样好的书从来没人写过!”

魏格纳充满幸福感离开柯本家。使他高兴的另一个原因,就是他与埃尔斯之间,短暂几天已经建立起亲密的友谊。

在临别时,魏格纳答应埃尔斯一定常常给她写信。可事实如何呢?他确实写了,不过信写得并不勤。写的也只是只言片语。埃尔斯明白,他太忙了,因为她在父亲书房堆放的杂志中经常见到魏格纳发表的文章。

1912年早春的一天,柯本教授在家里宣布:“今天魏格纳要来我们家,他是一个我非常喜欢的人。”魏格纳一进家门,埃尔斯就恨不得把心里话立即对他倾吐,可是没有机会。父亲与魏格纳一谈上,就越谈越有兴致。他们一直谈到晚上,大气圈、格陵兰、气象学……姑娘在偷偷地听着,学者们的谈话真是没完没了。好不容易等到阿尔弗雷德走出书房,突然他碰到埃尔斯,真叫他一愣,仿佛他才想起她似的。

“啊,埃尔斯,我这次来汉堡正是为了您。嗯,不过我们还剩下一个问题要谈,糟糕,时间也只剩下一点儿了。”

然而惊慌失措永远不会在魏格纳身上出现了,他立即补充说:

“我们的话明天早上谈吧。”

“明天早上,您忘了,我听见您不是说,明天一早您就要和库尔特一起乘探空气球去飞行吗?”

“啊,对啦!库尔特要我这次帮他飞行,可是为什么您不可以与我们一起飞行呢?这次飞行时间很短,也并不危险。”

这样,他们三人飞上了天空。以往她乘气球时,总是向地面看,当找到她家的房子时,特别高兴。可今天,她眼睛在望着阿尔弗雷德,听到的都是他兄弟俩的话音:“温度,风速,气压,……”而姑娘在想自己的心事:“我干吗要来呢?为什么要来飞呢?阿尔弗雷德会说出口吗?他也许又忘记了,……”

突然,阿尔弗雷德朝向姑娘说:

“埃尔斯,我要娶你做妻子,你同意吗?”

她深情地望着阿尔弗雷德,很久没有说一句话,仅仅是点了一下头。阿尔弗雷德从两只小盒子里取出订婚戒指,把其中的一只戴在埃尔斯的手指上。……

可是,就在订婚后不几天,就在魏格纳的学生被他著名的气象学讲座鼓动起来,准备为这门当时欧洲只有几所大学开设的新学科去献身的时候,魏格纳开始了他一生中第二次格陵兰探险。一去就是一年。这是埃尔斯难熬的一年。等到魏格纳平安归来时,他们便结婚了。

学者与战争

魏格纳刚刚结婚,打算把家安在汉堡,不幸1914年夏天第一次世界大战爆发了。尽管魏格纳是一个世界和平主义者,但他仍然作为预备役大尉被征召入伍。他的团队奉命立即开赴前线。然而在那战争年代,他——一个科学工作者能为科学,为人类做些什么呢?

魏格纳所在的团队进入前沿阵地。

……战争。大炮轰鸣,弹片横飞,子弹在头顶上呼啸而过。冲锋——那是在弹雨下没命地奔跑。退却——没有道路,泥泞,靴子湿透了,还是没完没了地走呀走呀。然而经常在魏格纳眼前浮现的却是蔚蓝色的条带——那是大西洋,还有条带两侧的大陆,欧洲、非洲大陆和南北美洲大陆,这些大陆围绕大西洋到达北极……

埃尔斯的来信多么叫人牵肠挂肚啊。但他心神稍稍安定下来,便用军大衣垫住地底下的湿露,折上一根小棍在地上画了起来,他在画非洲和美洲,仿佛他又看见巴西恰好从非洲裂散开来。

他的手部和颈部受伤了,被送入野战医院。伤口一阵阵剧疼,魏格纳咬着牙,从未发出过一声呻吟,而整个脑子填满的依然是同一念头——非洲与美洲,欧洲与美洲,以及夹在它们中间的大西洋……

魏格纳的伤势在恶化。他终于被送进国内一所大后方医院。当埃尔斯来探望他的时候,令她惊讶不止的,是丈夫请她设法弄许多书来。他开列了一大串书目,涉及许多与他的气象专业无关的学科,如地质学、古生物学、生物学、地球物理学、地理学、生态学、大地测量学,以及古气候学……

魏格纳受重伤后,便获准请了长假。医生和亲友们都劝他好好静心养病。

也多亏了这次伤病,魏格纳才得以离开战场,立即投入了著述学术专著的工作。过去他曾经想过,他可能死于战场,而不能把自己的想法公诸于世,那将遗恨终生。于是他忘我地工作起来了。他又重新坐在真正的写字台边了,那高兴的心情就甭提啦。

一幅不寻常的大陆漂移模式图,终于在学者的脑海里诞生了。不仅现在的欧洲和非洲是从南北美洲脱离开来的,而且过去所有大陆曾是一个整体,是从这个整体脱裂开来的。若把澳洲看做曾一度与南亚联在一起、南极与非洲连在一起的话,那何尝不可以认为南美、非洲与亚洲过去也是连在一起的呢?澳洲不是从印度半岛脱离开来的吗?而印度半岛不又是从马达加斯加岛脱离开来与喜马拉雅碰撞在一起的吗?引人注目的是,格陵兰的西岸不是正好可以与它对面的北美洲海岸轮廓相吻合吗?但是这幅图被描绘得越明白具体,魏格纳就越清醒地认识到,如果要把这幅模式图加工成科学的假说,还需要许许多多的事实和论据。否则传统观念不是那么容易打得破的。

假期一晃就过去了,魏格纳又奉命重返前线,改做野战气象观察服务。而他依然如故地研究着有关大陆漂移假说的各个问题。

1915年,在第一次世界大战的炮火中,划时代的地质文献——魏格纳的《海陆的起源》问世。用战争术语来形容,一枚重型炸弹爆炸了。

这就是作为科学家的魏格纳用他的行动对战争作出的最庄严的回答。正如他的一位挚友贝多夫教授对他的这一行为的评价那样:“他已经从可怕的战争景象中培育起来的狭隘民族主义中完全解放出来了。”

应该指出的是,魏格纳写成《海陆的起源》、提出大陆漂移科学假说,并非一时心血来潮的产物,而是多年思索研究的结果。早在1910年,当他最初产生这一想法时,柯本教授曾一再劝这位未来女婿,不要把时光消耗在大西洋两岸何以具有相似性问题上:“不知有多少人都曾研究过它,结果是枉费心血,你应该把功夫花在气象学研究上!”尽管魏格纳对德高望重的柯本教授始终充满了敬意,但他并不因此而放弃自己的学术方向。一旦思想成熟,他就坚决地从气象学转向地质学,写出了自己最重要的学术著作。1924年,《海陆的起源》第三版中,魏格纳谈到他的这一假说酝酿过程:

“大陆漂移的想法是著者于1910年最初得到的。有一次我在阅读世界地图时,曾被大西洋两岸的相似性所吸引,但是当时我也随手丢开,并不认为具有什么重大意义。1911年秋,在一个偶然的机会里我从一个论文集中看到了这样的话:根据古生物的论据,巴西和非洲曾经有过陆地连接。这是我过去所不知道的。这段文字记载促使我对这个问题在大地测量学与古生物学的范围内为着这个目标从事仓促的研究,并得出重要的肯定的论证,由此就深信我的想法是基本正确的。我第一次把这个想法发表出来是1912年1月6日我在莱茵河上的法兰克福城的地质协会上作的讲演,题目叫《从地球物理学的基础上论地壳轮廓(大陆与海洋)的生成》。后来又在1月10日的马堡科学协会上作了第二次讲演,题目叫《大陆的水平移位》。同年,这两篇讲稿都刊出了……后来因兵役之阻,我未能对这个学说作进一步工作。到了1915年,我终于能利用一个较长的病假期,对这个学说作了比较详细的论述,写成本书,收入《弗威希丛书》而出版。”

魏格纳还十分恳切和谦虚地指出:在查考文献时,“我发现好几个先辈学者的见解是和我是一致的。……泰勒则从另一条道路走近了大陆漂移学说的领域。……前面已经说过,在我读到上述著作时,我的大陆漂移学说已经大体上形成。其他著作则知道得更晚。前人著作中某些与大陆漂移学说相类似的论点,今后被更多地发掘出来,并不是不可能的。”

大陆漂移学说——一首伟大的地质之歌

魏格纳的大陆漂移假说的提出,影响着20世纪地质学的现代革命。因此,有必要简略地介绍一下它的科学内容。

作为一个气象学家,魏格纳正是从地球物理—气象学领域开始自己的科学研究工作的:他研究大气圈上层热力学,研究了极地冷气团的运动。在对陆地高度与海洋深度的平面分布曲线对照分析之后,魏格纳第一次揭示出两个阶梯的成因性质,一个阶梯是大陆平均高度,另一个是全球洋底的平均深度。他推断,组成洋底的岩石与组成大陆的岩石原则上是各不相同的,前者重,以硅镁为主,又叫“硅镁层”,后者轻,以硅铝为主,又叫“硅铝层”。这种看法,在20世纪初叶具有非常大胆的创造性,它从地质学角度对洋壳和陆壳的不同成因给出了一个重要解释。然而,关于物质的地质运动形式及其层壳性,魏格纳的概念过于模糊,关于两类地壳结构的概念,他又看得过于简单。按照魏格纳大陆漂移模式,轻而硬的硅铝陆壳会像“冰山”那样在具有塑性而又致密的硅镁层上进行漂移。

尽管在细节上很不完善,但大陆漂移假说的成功是不可避免的。魏格纳从地貌学、地质学、地球物理学、古生物和生物学、古气候学、大地测量学等各个不同的学科的角度,对他的大陆漂移假说作了严密的论证。

最简单最明显的证据,同时也是最有力的证据,便是大西洋两岸大陆海岸线的相似性。魏格纳将诸大陆的外形轮廓线进行比较,发现各海岸线能很好地拼合起来(近几年有人取大陆架的轮廓线用电子计算机作出了最佳拟合,偏差真是微乎其微),于是他推测在古生代末期,所有大陆曾是一个统一的联合古陆。联合古陆包括两部分:北方劳亚古陆,由现代的北美,欧洲和亚洲(不包括印度)组成;南方冈瓦纳古陆,包括南美洲,非洲,南极洲,澳洲和印度。由于任何一个大陆的古生代和早中生代的地层剖面,在两大古陆相邻部位都能一一对上,因而便能够得出一幅大陆块拼合结构图。这些大陆第一次分离发生在中生代,通常只能给出一个平均年限,甚至是上限,即距今1亿—1.8亿年左右。在分裂时,发生了大规模的碱性玄武岩浆喷出,从而形成一些独具特色的金属成矿带,譬如非洲的安哥拉与南美的巴西的成矿带,按现代大陆拼合后都在一个个条带上。

古气候的资料,始终是魏格纳的有利论据。当时,就在澳洲、印度、南非和南美,发现了2.5亿—3亿年前的古冰川遗迹。这些地质时期的冰川泥砾,后来在20世纪60年代居然在南极洲亦被发现。把这些古冰川遗迹放在联合古陆拼合图上,发现竟然集中在一个不大的地区,即当时的极区;冰盖的规模比现代南极洲面积略大。这段时间在欧洲,沉积的却是富含珊瑚礁(暖海标志)的石灰岩。距今2亿多年前,在二迭海中,标志暖海的珊瑚礁和巨厚盐层,现在也在北极圈(北乌拉尔附近)找到了它们的踪迹。这样大规模的古气候反常事件,在气象学上是不好解释的,若从大陆漂移的假说来看便是自然而然的事件了。

古生物学和生物学上也有很多证据。在南半球的南极、非洲、印度、南美洲和澳洲,到处都发现早古生代的同一种属动植物化石,显然这种同一的动植物群都曾经生活在同一大陆——即过去的南方冈瓦纳古陆上。典型例子,动物有水龙兽,植物有同一门类的裸子植物。尤其是这些裸子植物,分布是那样地广泛,它们的种子不可能靠风的搬运远涉重洋。在现代南半球的每一块大陆上,特有的动植物种属的形成是从中生代开始的,这就证明联合古陆的分离正是从中生代开始的。更为有趣的是,魏格纳旁征博引,根据某一特定时间段的一些主要古生物学上的论证,通过形象思维加工出一幅幅古大陆聚合与离散的演化模式图,适用于距今6亿多年,包括了整个显生宙。这件事会令数学家目瞪口呆,高度的想象力竟如此深刻地把握住了物质运动的地质形式,模式竟是如此之精确。难怪现代有人惊叹魏格纳是一位伟大的地质诗人,他的大陆漂移学说是震撼世界的伟大的地质之歌。

魏格纳还提出了其他革命的思想,譬如岩石圈在冰盖重压下会发生挠曲的思想,离散的陆块边缘在原始块体作用下将再度绽裂的思想。

一个学说的诞生、发展不会是一帆风顺的,而总是克服艰难险阻曲折前进的。《海陆的起源》发表后,魏格纳在很长一段时间并没有获得相应的学术地位。他的朋友写道:“我们许多魏格纳的同事纷纷为这位伟大的学者鸣不平,为什么德国没有授予他正式教授头衔?”直到1924年魏格纳才接受了邻国奥地利格拉茨大学授予他的气象学和地球物理学正式教授头衔。

长眠在格陵兰

魏格纳一生的理论、实践以及精力,都与格陵兰探险联系在一起。他注视格陵兰,先是从气象学角度开始的。因为自从人类出现以来的全球气候事件,最有趣的莫过于格陵兰了。北欧流传下来的民间传说和历史记载,总是少不了以这些事件作背景。它们一代又一代地强烈吸引青少年,这对魏格纳从小在这方面立下大志,不能不说是一个重要影响因素。这类文献又确实比现代气象观测记录早几百年。早在公元前2350—公元前650年间,北欧曾是一个相当温暖而平坦辽阔的草原,甚至在公元7世纪格陵兰还住有一万多欧洲移民。可是到公元14世纪,北欧气候越渐变冷,格陵兰冰川扩展到17世纪已经淹没了几个世纪以来一直繁茂昌盛的冰岛牧场。到了魏格纳时代,格陵兰已经是一个神秘而又恐怖的冰雪覆盖的极地世界了。冰期扩大与欧洲人生活至关重要,探索它的秘密来为人类服务,曾经激励着多少有志青年。魏格纳一生共四次去格陵兰探险。

第一次于1906—1908年,魏格纳以官方气象学家身份参加由迈里斯领导的一支著名的丹麦探险队。他们第一次穿过冰帽,行程1100千米,首次获得了丰富的极地冷气团的第一手珍贵资料。

第二次是1912—1913年。他参加科赫船长(一位丹麦上校)领导的探险队,重点已经转移到冰川学和古气候学上。他在这次探险中收获很大,学术上除了大气热动力外,还在极光、云的光学、海市蜃楼等方面有所发现和建树。他在漫长的极地冬夜对大陆漂移作了苦苦的思索,终于下决心从气象学转向地质学,这是他学术生涯中的伟大转移。此外,这次探险使他积累了组织和领导极地探险队的必备经验。从这以后,他事实上成了德国极地考察界公推的领袖,他出版了描述这次探险的两厚本巨著(1930年)。

第三次于1929年初春至深秋,是一次试探性的考察,目的在陡峭冰壁间选择搬送重型设备(如人工爆破地震仪)的登岸地点。

第四次是1930年。他是1927年底领受这次任务的,在魏玛共和国已经失败而希特勒纳粹政权即将上台的前夜,国家哪有精力来真心支持魏格纳制定的庞大探险计划呢?为此从筹备那天起就几乎消耗了他的全部心血,直到最后在格陵兰牺牲。

魏格纳和他的探险队于1930年4月抵达格陵兰。他们试图重复测量格陵兰的经度,以便从大地测量方面进一步论证大陆漂移。在严酷的条件下,魏格纳教授从事气象观测,还利用地震勘探法对格陵兰冰盖的厚度作了探测。当时,在格陵兰中部爱斯米特临时基地里,有两名探险队员准备在那里渡过整个冬季以便观测天气。然而冰雪和风暴使给养运输一再耽搁。9月21日魏格纳决定把装备给养从海岸基地运送到爱斯米特去。魏格纳一行15人乘雪橇在风雪严寒中艰难跋涉了一百英里。在极端险恶的环境里,大多数人失去了勇气,但魏格纳决不回头。在零下65℃的严寒里,最后剩下两个人追随他。他们终于到达爱斯米特。这时,有一个同伴的双脚已经严重冻伤。

爱斯米特基地留有的粮食和给养亦很紧张,魏格纳担心,如果他仍留在这里,意味着有人将会断粮,每人定量已经是很少了。魏格纳决定返回海岸基地。

11月1日,人们给他庆祝了50岁生日,他与他忠诚的向导,一个爱斯基摩人维鲁姆森一块愉快合影,这是他生前最后一张照片。当天晚上,他请求维鲁姆森留下来:“我想您应该留在这里,您还年轻,正是生命兴旺时期。”

维鲁姆森坚定地表示他愿跟随学者。

第二天,他们乘坐两辆狗拉雪橇动身返回西海岸基地。他们共带了17只狗,135千克旅途用品和盛满煤油的大白铁皮桶。出发那天气温是零下39℃,而前一天的气温是零下65℃。

谁曾料想到,这是魏格纳的最后一次进军……

通过无线电联络,迟迟不见魏格纳和维鲁姆森归来的踪影。人们多次出动四处寻找,毫无结果,与附近英国极地高空气团探测基地联系,由他们派出了两架飞机搜索,亦毫无结果。无情的格陵兰冬季极夜漫天冰雪,使一切搜索工作不得不停止下来,这场大风雪直到次年4月,才略变得晴朗一些。于是一支庞大的搜索队伍于1931年4月23日出发了……

搜索队在285千米处,找到了他们喂狗的干粮箱子。说明干粮已经不多了,因此可以扔掉盛干粮的箱子了。甚至连喂狗的干粮也不多了。到了255千米处,找到了魏格纳的雪橇,显然,由于严寒,途中有许多狗不断倒毙。很快又找到了另一架雪橇。现在魏格纳和维鲁姆森在255千米处两人仅仅保留下一付雪橇了。再往前找到的东西越来越多,许多小物件都展示了他们在前进,每前进一步都要付出很大的代价,他们要在同风雪搏斗,同严寒搏斗,同死亡搏斗中前进。

到了189千米处,找到了滑雪板。大家都认识,这是魏格纳的。离滑雪板约三米处找到了掩埋在雪堆里的滑雪杖。这意味着什么?魏格纳下一步该怎么前进呢?人们在掩埋滑雪板一带的冰雪中挖掘起来。先是挖出一些鹿毛,然后掘出了鹿毛皮,往下是魏格纳穿的鹿毛皮袄,再下是他的一个睡袋。先见到他戴着手套的两只手,下面还有一张鹿皮和睡袋,魏格纳的遗体便静卧在中间。

他是那样安详,仿佛刚刚睡去,只是眼睛微微有些张开。他的面容甚至显得比活着时还年轻一些,只是在一级冻伤处留下了几个斑点。再看他的遗骸——无论衣着,上衣和绒衣,盔形帽和靴子,都整整齐齐。只是身边的烟斗、烟袋不见了。

大家在对魏格纳的尸体和遗物作了认真观察后得出结论,魏格纳这个人的特点是一旦行动绝不回头,他在经过几天连续的奔驰,拼死前进后因疲惫过度造成心力衰竭而死亡。

同伴们久久垂头静立在这位卓越的领导者和亲密战友的遗体面前,心潮起伏。然后,大家挖掘一个墓穴,重新埋葬了魏格纳的遗体,上面堆砌坚硬结实的大冰块,再放上他使用过的雪橇。有人把魏格纳使用过的滑雪杖劈开做成十字架,插在他的墓穴旁,还插入另一根滑雪杖,上面撑起一面黑旗。

魏格纳的命运查清了,他忠实的伙伴维鲁姆森呢?人们终于明白,他们之所以能很快的找到魏格纳,是因为维鲁姆森按爱斯基摩人的风俗,隆重地掩埋了魏格纳,构筑墓穴并标记清晰。然后是他拿走了魏格纳的烟斗和烟袋,还有魏格纳的日记——这是唯一与魏格纳并肩战斗生活的物证了,维鲁姆森在将这些东西严密而精细地埋藏好之后,似乎又继续进发了,依然沿着魏格纳要去的方向。

人们在155千米处,似乎已经找到了尽头,自此维鲁姆森的踪迹再也找不到什么了。饥饿的狗倒毙了,维鲁姆森在此迷了路,可能也精疲力竭而死了,他年仅22岁……魏格纳的哥哥库尔特,立即接续了弟弟的格陵兰探险事业。格陵兰岛的爱斯基摩人中流传着:魏格纳还活在人间!

魏格纳是科学史上极地探险的勇士。当他第四次前住格陵兰时,已经是举世闻名的学者了。名誉和成就没有成为他的精神包袱,舒适和享受也不能诱惑他。他一如既往,怀着真正的科学家所具有的追求真理的赤子之心,又一次踏上了冰天雪地的格陵兰,终于以身殉职。在他以后,极地探险科学考察事业日益兴旺。直到目前为止这些活动的核心手段仍然是魏格纳十分倡导的地震波的折射,核心思想仍然没有离开魏格纳的大陆漂移学说。

大陆漂移学说的复兴

魏格纳去世以后,大陆漂移学说便进入冷落时期,以至当时在美国,一个地质学教授倘若要演讲魏格纳的大陆漂移学说,他将被解聘,受到失业的威胁。问题在于,早期的魏格纳活动论拥护者,是将大陆漂移的动力主要归于离心力(再派生出的离极力)和潮汐引力,这些力是由于地球自转和太阳—月亮对地球的引力所产生的。对这个运转机制的定量评价,是英国数学家兼地球物理学家G.德热弗里斯作出的。他计算出这种机制产生的力,要比大陆发生漂移所必需的力小若干个数量级。此外,用魏格纳的大陆漂移模式,学者们没法解释深源地震带。地质学家们以后才明白,大陆壳的形成,在岛弧区是在很大的深度上开始的,并与地幔的演化过程有机地联系在一起。所有这些,使得在魏格纳死后的20世纪30年代至40年代,活动论的拥护者寥寥无几。但是在对那些显然不能令人满意的大陆漂移机制进行如此批判之后,仍然没有一个人能够推翻魏格纳所提出的任何一个地质论据。

在20世纪50年代末和60年代,获得了大量的很有分量的地球物理资料。这些资料只有采纳魏格纳的活动论才能作出科学的解释,只要将魏格纳的活动论稍作修正就行了,这就是现代的著名的板块构造学说。

首先打破僵局走在最前面的是古地磁学家。他们进行了一系列研究和测定后指出:现代洋壳相当年轻,洋壳是在大洋中脊处,并且仅仅是此处向两侧作海底扩张才得以形成的。最古老的洋壳,在北大西洋,形成时间在1.8亿—l.9亿年前,在南大西洋,是1.0亿—1.1亿年前左右。尽管洋盆的外形轮廓边界在不断变迁,尽管洋盆已经存在若干亿年了,然而岩石圈的洋壳,总是不断从大洋中脊处产生出新的,然后像“传送带”一样被带向岛弧,在那一带向坚硬的陆壳底下俯冲。这样,深源地震带(实为毕乌夫震源带)便得到了最合理的解释。俯冲结果是旧洋壳的消亡和新陆壳的诞生,加入新陈代谢行列。关于海底扩张,20世纪70年代人们借助于小行星上类地幔结晶玄武岩的模式已经获得令人满意的定量解释;人们还对全球地震活动带,采用板块构造学说作了重新认识,得出重要的结论——沿岩石圈板块边界地震释放能量占了总地震释放能量的99%以上。今天,板块构造理论已经成为最盛行的新全球构造学说。目前关于转换断层和大陆裂谷的研究,标志着板块构造在大地构造学说中取得极大成功,可以预言20世纪80年代在运用于大陆板块研究方面将可能获得巨大突破。断层不再是僵死的,而是转换变化着的。裂谷本质不是指地貌形态上的地堑,而是指地壳上地幔之间的“反根”(anti-root)构造和浅源地震带相结合。这是板块构造20年研究的累累硕果,把错综复杂地质现象的本质多么美妙而清晰地展现在我们面前,原来事情的本来面目竟是如此简朴。

一个普通的孩子成了一个震撼世界的科学伟人,一个普通的气象学家完成了地质学上作为里程碑的伟大发现,影响着20世纪地质科学的现代革命,绝非偶然。回顾一下魏格纳的学术研究的某些特点是很有启发意义的。我们发现,魏格纳的特点在于,他踏进了各个学科接壤的空白领域。他是气象学家,但绝不把自己的视野局限于狭小的学科范围之内,而是吸取了看来是各不相干学科的丰富养料,加以升华、结晶。指出魏格纳获得成就的这一特色是十分重要的。20世纪的每一项带有革命性的科学观念的提出,都和这个特点有关。现代控制论的创始人维纳,对边缘学科取得了自觉认识,并在《控制论》一书导言中作了如下精辟的论述:“在科学发展上可以得到最大的收获的领域是各种已经建立起来的部门之间的被人忽视的无人区。……正是这些科学的边缘区域,给有修养的研究者提供了最丰富的机会。”

如果说一个物理学家,他的语言离不开数学公式的话,那么一个地质学家,他的语言则离不开图像——平面图和剖面图。形象思维,特别是具有丰富想象力和预见性的形象思维,弥补了魏格纳在数理方面的某些欠缺。他从气象学上瞬息万变的云图转到大西洋两岸惊人的相似性,比较自然地克服了地质学家常常带有的大陆固定论的偏见,从而获得巨大的成功。爱因斯坦对想象在科学发现中的作用非常重视。他曾经说过:想象力比知识更重要,因为知识是有限的,而想象力概括世界上的一切,推动着进步。

除了这两个特点之外,魏格纳所具有的献身于追求科学真理的崇高品格,对于他的成功也起了重要作用。他的崇高品格又是来自于一种坚定的信念和原则。在他第四次探险时,曾给好友乔治写了一封信。其中谈到他在极地探险活动中的信念和原则。我们不妨把这些话看做他一生追求科学真理的总结。信中,他说:“无论发生什么事,必须首先考虑不要让事业受到损失。这是我们神圣的职责,是它把我们结合在一起,在任何情况下都必须继续下去,哪怕是要付出最大的牺牲。如果你喜欢,这就是我在探险时的‘宗教信仰’,它已经被证明是正确的,只有它才能保证人们在探险中不互相抱怨而同舟共济。”

(本文原发表于《自然辨证法通讯》1980年第5期)

敬告作者:

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附录 地质学现代革命的伟大奠基者——纪念A.魏格纳诞辰一百周年 - 图2