這一篇寫科學界對大陸漂移學說長時間的爭議,更重要的是討論一個新的學說是如何被接受的, 並討論常識在科學中的糾錯作用與桎梏弊端。 這一篇寫了很長時間。 原因是我對書裏寫的的推理與論據不是很滿意, 又去讀了另一篇文章(文獻1)。 加上我不太熟悉這個領域需要逐個核對事實, 所以花了不少時間, 希望整合在一起的文字能把這個複雜的爭議說清楚。
大陸漂移學說指: 地球在一億七千五百萬年前形成了一個板塊泛大陸(Pangea), 後來分裂,逐漸形成我們現在所看到的各大州板塊。 在現在看來, 這是我們中學地理的基本知識。 然而在提出的初期卻引起了很大的爭議。
大陸漂移學說可以說最早由第一個繪製世界地圖的荷蘭地理學家Ortelius在1596年提出的猜想, 由德國地質學家Alfred Wegener(稱魏格納)綜合各家證據,1912年總結成完整的理論。一般認為大陸漂移學說是Wegener提出的。 1915年正式出版《大陸與大洋起源》一書。 1920到1930年之間不斷積累證據, 改進大陸漂移但一直沒得到承認。 1930年11月,他在第四次去格陵蘭島探險的過程中遇難, 享年50歲, 臨終也沒看到自己的學說被科學界承認。 下圖是Alfred Wegener。
一 魏格納掌握著豐富的證據。
大陸漂移學說從1912年一直爭論到1960年。 關於為什麽需要爭論這麽久,哲學與史學家有過諸多的解釋。 作為科學家,最容易想到的也很容易被人們接受的就是證據的積累逐漸說服了整個科學界。 連現在還在課本網上宣傳的是一個理論是1960年發現的大陸板塊學說為大陸漂移學說提供了確鑿的證據,從而是漂移學說得到了科學界的承認。 然而我們在具體分析了科學證據與科學史證據之後,是很難接受這是漂移學說爭論了這麽久的接受。魏格納為大陸漂移提供的證據。 為了以後討論方便, 我把證據分為A 組證據與 B組證據。
A 組證據
- 跨大陸古的生物化石: 一種叫中龍的古生物的化石在遠隔大西洋的南美和非洲兩岸都存在。 類似的還有犬頜獸, 舌羊齒植物和鏟子蜥蜴。 另外在南極州發現了煤礦, 暗示南極洲曾經是有過熱帶, 也許南極洲也許不是從來都在南極。
B 組證據
- 地形相似性: 從地形上看各大陸, 我們可以象拚圖一樣把各大洲的地圖拚在一起。
- 地質學證據: 在熱帶的南非和南美發現了冰川劃痕。 並且南美的冰川痕跡與南極的冰川痕跡吻合。
- 地質構造: 例如北美的阿巴拉契亞山脈與北非的山脈走向吻合。
關於漂移學說的爭論表麵上看是關於地質學兩個理論派係的爭論: 一種是大陸固有理論, 另一種是包括大陸漂移學說的大陸移動理論。以上固有理論是可以勉強解釋A組證據, 但卻難以解釋B組證據的。 並且對於每一個證據, 都有可能能有諸多解釋, 但是這麽豐富的證據都指向同一個結論, 如此巧合是如果用固有理論是解釋部疼痛的。
二.固有與演變的思想之爭。
有關大陸漂移學說的爭議反映了科學發現的複雜性。 魏格納被譽為大陸漂移學說之父, 而事實上最早提出這個學說的至少可以追述1596到法國科學家奧特柳斯。 而與魏格納同時代的諸位科學家至少從原則上也認同大陸是在移動的理論。 魏格納做的工作主要是匯總了前任與今人的證據與理論。 所以大陸漂移學說在魏格納1912年提出時並不是一個嶄新的理論, 也不是匱乏證據。
與其說這個爭論是單單地質學的爭論不如說是固有和演變這兩種思維方式的衝突: 固有理論與變化說是理論不如定義為思想或思維的模式 (paradigm). 不僅在大陸的形成這一個問題上有所體現,並且在其他問題上也引起了爭論。 另一個典型就是關於進化論的爭論。 固有派認為, 新物種都是上帝創造的;而進化論認為物種是不斷在演變的。 所以可以說兩種思維模式的衝突是這個具體科學上的爭議的原因之一。
三. 歸納與演繹方法之爭。
上一篇曾經談到, 科學研究的各種方法。 雖然地質科學家在當時沒有刻意地分門別派, 但很多科學家,特別是美國科學家不是反對大陸漂移學說本身和相關證據, 而是否認大陸漂移學說是因為他們認為魏格納的方法是錯誤的。 他們認為魏格納采用的是屬於理性主義(Rationalist)的推理法,他們不滿Wegener用假說演繹法提出了假說,推理出理論,再搜集證據的這個程序。 美國科學界當時崇尚的是歸納法(Induction). 即采用完全開放的態度,就是不停地搜集證據, 自下而上地構建學說的理論。 這也反映了當時美國科學界對歐洲科學界整體方法的不滿。 而美國科學界對歐洲科學界的偏見也是不容忽視的。 美國科學界自認是自由民主的象征而歐洲科學界更獨裁更畏懼權威。 大陸漂移成了 權威與獨裁的產物, 所以更難以接受。
四.井底之蛙的常識
常識是日常生活中的需要的基本知識。 常識在科學界也是很有必要的。 在科學發展的過程中, 科學家總要有一個固定的出發點, 作為往前推進的基地。 如果一個實驗結果違反了常識, 科學家就需要非常謹慎, 嚴格檢驗自己的基本假設,實驗過程以及對數據的分析與闡釋。 可以說常識是一個糾錯的基本機製。
但是,常識作為日常生活用於實踐的知識是受現有知識的限製的, 可以說是一個井。這個井保護著我們但是又限製了我們。 這在大陸漂移這個科學理論的爭議上表現得很突出。 正如我們看著地平線 容易產生地球是平的這個“常識”,, 我們日常生活中都已大地做參照係而產生了大地是不動的這個“常識“, 這種”常識“與感覺常常在我們腦後潛移默化地作用, 讓我們無視證據的積累。
而科學的性質之一是突破現有知識的, 所以不能因某個科學結論違反常識而斷然否定。 在科學史上,太陽中心說違反當時的常識,相對論違反經典力學的常識, 量子力學的統計解釋違反決定論的常識, 現在多個宇宙的宇宙觀違反我們一個宇宙的常識。 我現在雖然知道一個宇宙的觀念也許就是一個井口, 在感情上還是很難接受對於多個甚至無限個宇宙這種井外之天從心理上很難接受。但是它可以用量子力學解釋實驗結果並有可能解釋相對論, 成為解釋宇宙所有現象的統一理論, 所以我盡力要對這個奇談怪論抱著一個寬容開放的態度, 用佛學的道理講,就是不要執著, 保持一種空的狀態。
五 總結
二十世紀上半段的科學界並不是完全從證據出發, 而是以固有的常識為背景,有意識或無意識地以用形而上學,用自己篤信的方法圍成的井口遮掩數據與事實。 我們很容易馬後炮地教訓當時科學家,應該以開放的形態來對待事實與數據。 但是我們必須同時認識到自身的缺陷, 要認識到科學家也都是人,我們每個人要麵對自己的井口。 過去科學家犯的錯誤, 我們也會犯。 解決的方案之一,是認識到科學界與科學家也是具有社會性的,符合社會科學的規律。 我們無法避免個人的偏見,卻可以通過增加科學界的多樣性(Diversity),來達到更有效的自我糾偏與突破的目的。
文獻
1. Pellegrini, P.A. Styles of Thought on the Continental Drift Debate. J Gen Philos Sci 50, 85–102 (2019). https://doi.org/10.1007/s10838-018-9439-7