阿尔弗雷德·魏格纳

大陆漂移学说之父

阿尔弗雷德·魏格纳(Alfred Lothar Wegener),男,1880年11月1日生于 柏林 , 德国 气象学家、 地球物理学 ,1930年11月在归途中于格陵兰遇难身亡。被称为"大陆漂移学说之父"。

人物生平

早年经历

出生于柏林,毕业于 柏林 柏林洪堡大学 。

工作经历

1905~1906年在林登堡航空气象台工作。

1906~1908年参加丹麦探险队。

在 第一次世界大战 时曾参军并两度负伤。他留意到非洲大陆西岸和 南美洲 东岸的海岸线很相似,因此推测大陆原本是相连的,1915年出版《大陆与大洋的起源》(又译《大陆和海洋的形成》)一书。

1912~1917年参加科赫-格林贝格探险队,去格陵兰考察。

1919年任汉堡海洋气象台理论气象学部主任兼汉堡大学教授。

1924年任 格拉茨 大学教授。

1929年率领探险队第三次去 格陵兰 考察,并在该岛三千米的高地上建立了科学考察站,并曾在北纬77度的冰上连续渡过两个冬天。

1930年11月在格陵兰考察冰原时遇难。

主要成就

研究方向

主要研究 大气 热力学 、 古 气象学 以及 地壳运动和大洋大洲分布。

1912年提出关于 地壳运动 和大洋大洲分布的假说——“大陆漂移说”。他根据 大西洋 两岸,特别是非洲和 南美洲 海岸轮郭非常相似等资料,认为 地壳 的 硅铝层 是漂浮于 硅镁层 之上的,并设想全世界的大陆在 古生代 石炭纪 以前是一个统一的整体( 盘古大陆 ),在它的周围是辽阔的海洋。后来,特别是在中生代末期,盘古大陆在 天体 引潮力和 地球自转 所产生的 离心力 的作用下,破裂成若干块,在硅镁层上分离 漂移 ,逐渐形成了今日世界上大洲和大洋的分布情况。但这一假说却难以解释某些大问题,如大陆移动的原动力、 深源地震 、造山构造等。

研究理论

魏格纳以倡导大陆漂移学说闻名于世,他在《 大陆和海洋的形成 》这部不朽的著作中努力恢复 地球物理学 、 地理学 、 气象学 及 地质学 之间的联系——这种联系因各学科的专门化发展被割断——用综合的方法来论证大陆漂移。魏格纳的研究表明科学是一项精美的人类活动,并不是机械地收集客观信息。在人们习惯用流行的理论解释事实时,只有少数杰出的人有勇气打破旧框架提出新理论。但由于当时科学发展水平的限制,大陆漂移由于缺乏合理的 动力学 机制遭到正统学者的非议。魏格纳的学说成了超越时代的理念。

魏格纳去世30年后, 板块构造学说 席卷全球,人们终于承认了大陆漂移学说的正确性。由此可见到:一种正确的理论在其初期阶段常常被当做错误抛弃或是被当做与宗教对立的观点被否定,后期阶段则被当做信条来接受。但无论如何,人们至今还纪念魏格纳的,不是他生前冷遇与死后热闹,而是他毕生寻求真理、正视事实、勇于探索和不惜献身的科学精神。

早期预测

早在1620年的时候, 英国 的 哲学家 、政治家 弗朗西斯·培根 就在地图上观察到, 南美洲 东岸和 非洲 西岸可以很完美地衔接在一起。虽然 培根 喊出了著名的言语“知识就是力量”,但他不是真正的科学家,他只是将自己关于两块大陆的想法说了出来,而没有试图去寻找证据,来证实两岸曾经是相连的。在培根之前的人们没有想到这一点是有情可原的,因为 克里斯托弗·哥伦布 在1492年才发现了 美洲 ,当时的地图错误百出,只是到了培根的时代, 大西洋 两岸的海岸线才绘制得像模像样。但是 培根 之后将近300年的时间里,竟然没有一个科学家认真思考过,为什么大洋两岸的陆地竟可以严丝合缝地拼在一起。许多人也许在心里有过疑问,但是却都没有去行动。最终,历史将荣誉授予了一位德国人。

产生想法

1910年的一天,年轻的德国气象学家魏格纳身体欠佳,躺在病床上。百无聊赖中,他的目光落在墙上的一幅 世界地图 上,他意外地发现, 大西洋 两岸的轮廓竟是如此相对应,特别是巴西东端的直角突出部分,与 非洲 西岸凹入大陆的 几内亚湾 非常吻合。自此往南,巴西海岸每一个突出部分,恰好对应非洲西岸同样形状的 海湾 ;相反,巴西海岸每一个海湾,在非洲西岸就有一个突出部分与之对应。这难道是偶然的巧合?这位青年学家的脑海里突然掠过这样一个念头:非洲大陆与 南美洲 大陆是不是曾经贴合在一起,也就是说,从前它们之间没有 大西洋 ,是由于 地球自转 的分力使 原始大陆 分裂、漂移,才形成如今的海陆分布情况的?

验证假设

第二年,魏格纳开始搜集资料,验证自己的设想。他首先追踪了大西洋两岸的 山系 和 地层 ,结果令人振奋: 北美洲 纽芬兰与拉布拉多省 一带的 褶皱山系 与 欧洲 北部的 斯堪的纳维亚半岛 的褶皱山系遥相呼应,暗示了 北美洲 与欧洲以前曾经“亲密接触”;美国阿巴拉契亚山的褶皱带,其 东北地区 端没入 大西洋 ,延至对岸,在 英国 西部和中欧一带复又出现; 非洲 西部的古老岩石分布区(老于20亿年)可以与巴西的古老岩石区相衔接,而且二者之间的 岩石结构 、构造也彼此吻合;与非洲南端的开普勒山脉的地层相对应的,是南美的 阿根廷 首都 布宜诺斯艾利斯 附近的山脉中的岩石。

阿尔弗雷德·魏格纳的 大陆漂移说 对此,魏格纳作了一个很浅显的比喻。他说,如果两片撕碎了的报纸按其参差的毛边可以拼接起来,且其上的印刷文字也可以相互连接,我们就不得不承认,这两片破报纸是由完整的一张撕开得来的。除了 大西洋 两岸的证据,魏格纳甚至在非洲和 印度 、 澳大利亚 等大陆之间,也发现有 地层 构造之间的联系,而这种联系都限于中生代之前即2.5亿年以前的地层和构造。看来,报纸的版面规模巨大。

沉浸在喜悦中的魏格纳又考察了岩石中的化石。在他之前,古生物学家就已发现,在目前远隔重洋的一些大陆之间,古生物面貌有着密切的亲缘关系。例如, 中龙属 是一种小型 爬行纲 ,生活在远古时期的陆地淡水中,它既可以在巴西 石炭纪 到 二叠纪 形成的地层中找到,也出现在 南非 的石炭纪、二叠纪的同类地层中。而迄今为止,世界上其它大陆上,都未曾找到过这种动物化石。淡水生活的 中龙 ,是如何游过由咸水组成的 大西洋 的?

更有趣的是,有一种园庭蜗牛,既发现于 德国 和 英国 等地,也分布于大西洋对岸的 北美洲 。 蜗牛素 以步履缓慢著称,居然有本事跨过大西洋的千重波澜,从一岸传播到另一岸?当时没有人类发明的飞机和舰艇,甚至连鸟类还没有在地球上出现, 蜗牛 是怎么过去的?

再来看一看植物化石—— 舌羊齿属 ,这是一种古代的 蕨类植物门 ,广布于 澳大利亚 、 印度 、南美、 非洲 等地的晚 古生代 地层 中,即现代版图中比较靠南方的大陆上。植物没有腿,也不会游泳,如何漂洋过海的?

为解释这些现象,魏格纳之前的古生物学家曾提出“ 陆桥说 ”,他们设想在这些大陆之间的大洋中,一度有狭长的陆地或一系列岛屿把遥远的大陆连接起来,植物与动物通过 陆桥 远涉千万里,到达另外的大陆;后来这些陆桥沉没消失了,各大陆被大洋完全分隔开来。这种观点被称为“固定论”,即大陆与海洋是固定不动的。而魏格纳的解释则是“活动论”的,各大陆之间古生物面貌的相似性,并不是因为它们之间曾有什么陆桥相连,而是由于这些大陆本来就是直接连在一起的,到后来才分裂漂移,各奔东西。固定论与活动论的争论,与 火成论 与 水成论 的争论、 渐变论 与 灾变论 的争论一道,被人们称为 地质学 三大论战。作为活动论的先驱,魏格纳一开始几乎是孤军奋战。

古代 冰川 的分布也支持魏格纳的想法。距今约3亿年前后的晚 古生代 ,在 南美洲 、 非洲 、 澳大利亚 、 印度 和 南极洲 ,都曾发生过广泛的冰川作用,有的地区还可以从冰川的擦痕判断出古冰川的流动方向。从冰川遗迹分布的规模与特征判断,当时的冰川类型是在 极地 附近产生的 冰盖 。

而且南美、印度和澳大利亚的古 冰川 遗迹 残留在 大陆边缘 地区,冰川的运动方向是从海岸指向内陆,显然冰川是不会登陆向高处运动的,这说明这些大陆上的古冰川不是源于本地。面对这种古冰川的分布及流向特征,过去的地质学家一筹莫展。然而正是这些特征,却为大陆漂移说提供了强有力的证据。

阿尔弗雷德·魏格纳在魏格纳看来,上述出现古冰川的大陆在当时曾是连接在一起的,整个大陆位于 南极洲 附近。 冰川 中心处于 非洲 南部,古 冰盖 由中心向四方呈放射状流动,这就很合理地解释了古冰川的分布与流动特征。我们现在看到的冰川向陆地 内部运动 的 表象 ,其实是因为原来巨大的大陆分裂开来,原来的内陆变成了沿海的缘故。

除古冰川遗迹外,蒸发盐、 珊瑚礁 等古气候标志,也可用来推断它们形成时的 古 纬度 。古纬度与现在大陆的位置是冲突的,这也说明以前的大陆不在今天所处的地方。

证据似乎已经很充分了。在严谨的科学研究的基础上,魏格纳的代表作《 海陆的起源 》于1915年问世了。在这本书里,魏格纳阐述了古代大陆原来是联合在一起、而后由于大陆漂移而分开,分开的大陆之间出现了海洋的观点。魏格纳认为,大陆由较轻的含硅铝质的岩石如 玄武岩 组成,它们像一座座块状 冰山 一样,漂浮在较重的含硅镁质的岩石如 花岗石 之上(洋底就是由硅镁质组成的),并在其上发生 漂移 。在 二叠纪 时,全球只有一个巨大的陆地,他称之为 泛大陆 (或联合古陆)。风平浪静的二叠纪过后,风起云涌的中生代开始了,泛大陆首先一分为二,形成北方的 劳亚大陆 和南方的冈瓦纳大陆,并逐步分裂成几块小一点的陆地,四散漂移,有的陆地又重新拼合,最后形成了今天的海陆格局。

震撼科学界

魏格纳这一“石破天惊”的观点立刻震撼了当时的科学界,招致的攻击远远大于支持。一方面这个假说涉及的问题太宏大了,如若成立,整个 地球科学 的理论就要重写。必须要有足够的证据,假说的每个环节都要经得起检验;另一方面,魏格纳在大学中获得的是 天文学 博士学位,主要研究气象,他并非地质学家、 地球物理学 或古生物学家。在不是自己的研究领域发表看法,人们对其假说的科学性难免会产生怀疑。

魏格纳理论最主要的弱点是:巨大的大陆是在什么上漂移的?驱动大陆漂移的力量来自何方?魏格纳认为硅铝质的大陆漂浮在 地球 的 硅镁层 上,即固体在固体上漂浮、移动。对于推动大陆的力量,魏格纳猜测是海洋中的 潮汐 ,拍打大陆的岸边,引起微小的运动,日积月累使巨大的陆地漂到远方;还有可能是太阳和月亮的 引力 。根据魏格纳的说法,当时的物理学家立刻开始计算,利用大陆的体积、密度计算陆地的质量。再根据硅铝质岩石与硅镁质岩石 摩擦力 的状况,算出要让大陆运动,需要多么大的力量。物理学家发现,日月引力和 潮汐力 实在是太小了,根本无法推动广袤的大陆。

大陆漂移学说以 轰动效应 问世,却很快在嘲笑中销声匿迹。虽然魏格纳找到的证据很多,但是如果别人找出一个反对这个 科学理论 的证据,比如大陆漂移的动力不足,这个学说只能叫做假说,而不是真正的理论。当人们解释 中龙 、 舌羊齿属 等古生物的分布时,依然用陆桥说来搪塞,虽然陆桥说显得很荒唐,但是当时人们认为,还有一种理论更加荒唐,那就是魏格纳的大陆漂移学说。有人开玩笑说,大陆漂移学说只是一个“大诗人的梦”而已。

个人生活

健康状况

逝世情况

只有魏格纳还孤独地吟唱着自己的诗篇。1930年魏格纳第三次深入 格陵兰岛 考察气象时,不幸长眠于冰天雪地之中,年仅50岁,他的遗体在第二年夏天才被发现。

他离去的早了一点儿,因为 德国 的一艘科学考察船刚刚从 大西洋 回国,带来了一个消息,在大西洋中间存在一条很长的 洋中脊 ,那里有巨大的裂谷。凭着魏格纳广博的学识,他将有可能找到解决大陆漂移动力问题的方案,洋底的移动会提供大陆漂移的线索。可惜他与这个消息永远地隔绝了。

同许多超越时代的科学家一样,他又出生得早了一点,未能等到他的学说被世人接受的一天。也许,只有人迹罕至的冰雪大陆,才能理解魏格纳生前的孤独吧。魏格纳的灵魂被冰封在 格陵兰 的积雪中,大陆漂移学说则被尘封在图书馆的书架上,无人问津。

参考资料

  1. 历史上的今天 | 德国地质学家魏格纳诞辰,被称为“大陆漂移学说之父”_理论 搜狐 2021-12-03