《人類科學技術史-257》重起的水火之爭（上）

重起的水火之爭（上）
1.新的地質考察

17世紀末18世紀初的早期水火之爭后，水火之爭曾一度處于相對沉寂的狀態，到了18世紀末期，水火之爭又重新爆發。爆發的主要原因，是18世紀中后期采礦業的迅速發展，特別是隨采礦業的發展而發展起來的廣泛地質考察。

在法國，地質學家蓋達爾(1715-1786年）和德馬雷(1725-1815年）進行了最初的地質考察。蓋達爾是醫生，他從醫藥化學的研究中產生了對地質學的興趣，他的地質考察遍及法國各地。他在地質考察中發現，地層中的礦層與巖層總是并列存在，他從這種夾層的走向來斷定地層的走向。他在考察法國的海岸地層時，發現一個夾層因陷入英吉利海峽而消失，他斷言，這一夾層應當在英國重新出現，后來，他在英國南海岸的考察證實了他的這一推斷。在地質考察的基礎上，蓋達爾還在巴黎科學院的贊助下，與化學家拉瓦錫合作，于1780年繪制并出版了第一張大型的法國地質圖。在地質理論上，他傾向于水成論的觀點。他認為，愛爾蘭的"巨人堤道"上的"石柱"型的玄武巖，正是由于水成作用形成的。但由于他對被認為是死火山地區的奧汶地區也進行過考察，因此他也相信火成論的某些觀點。德馬雷在地質理論上傾向于火成論，他在考察中發現，在年代久遠的死火山附近，也有由玄武巖構成的"石柱"。因此他認為這些"石柱"型的玄武巖，是火山熔巖冷卻的結果，即是由火成作用形成的。由于他們兩人的主要注意力在地質考察方面，而且他們在地質理論上傾向于一派時，對另一派的理論也并不完全拒絕。因此，在他們之間雖然已重新發生了水火之爭的思想交鋒，但尚未形成新的水火之爭的激烈論戰。

在德國，柏林大學的地質學教授勒曼(-1767年）和醫生富克澤爾(1722-1773年）曾對哈爾茨山脈產煤區的地層進行過地質考察。他們根據在礦區斷層中發現的巖層的區別，對巖層進行了分類研究，他們認為，所有的巖層，基本上可分為三類：第一類是原始巖層，這種巖層不含化石，是年代最為久遠的古老巖層，它們是構成山巒地層的核心。第二類是沉積巖層，其中含有簡單的海生生物化石，它們在歷史年代上比原始巖層年輕。第三類是堆積巖層，其中含有大量陸生生物化石，在歷史年代上，它們又比沉積巖層年輕。根據地質年代學與巖層分類學的研究，勒曼與富克澤爾兼取了水成論與火成論的觀點。

此外，在英國，在西歐和北歐的一些國家，也有一些地質學家進行了地質考察。

新的地質考察的發展，推動了新的地質理論的研究，而作為當時地質理論的兩大支柱：水成論和火成論，也就隨之相應地重新活躍起來。

2.維爾納和水成論

18世紀末19世紀初，使水成論重新興起于地質界的，是這一時期水成論的新的代表人物，德國地質學家維爾納(1749-1817年）。

維爾納生于一個礦業世家，在萊比錫大學畢業之后，即轉入了地質學研究。1755年，26歲的維爾納即開始在當時德國著名的弗賴堡礦業學院任教授，主講礦物學、采礦學、巖石學和地球構造學等多門課程。在此后的40年左右，他以弗賴堡礦業學院為基地，創立了新的水成學派。

在任教期間，維爾納曾對弗賴堡所在的薩克森和波希米亞地區進行過多次較為深入的地質考察。在考察中，他采集到了大量的巖石與礦物標本，他以這些標本為基礎，對巖石進行分類研究。他認為，就巖石所含的化石的狀況而言，可將所有的巖石分為四類：第一類是原始巖石，這類巖石是在原始海洋中結晶而成的，因此它里面完全沒有化石；第二類是過渡性巖石，如石英、板巖等，這類巖石是在海洋沉淀過程中形成的，因此含有海生生物化石；第三類是沉積巖，它們是在洪水沉積過程中形成的，因此其中含有大量的生物化石；第四類是次積巖與異生巖，即由沙石與粘土組成的巖石，它們是其他巖石風化之后形成的。維爾納對巖石所進行的分類學研究，奠定了早期巖類學的基礎。

由于維爾納所考察過的地質區域有限，他所考察過的薩克森與波西米亞地區是以水成巖為主的地區，因此，在地質理論研究中，他就無條件地接受了水成論學說，并以他的巖石學和礦物學為基礎，進一步發展了水成論學說。

維爾納認為，所有巖石和礦石，最初都是由于原始海洋的沉積作用形成的，因此，水成作用是地質起源與演化中的主要地質作用，至于火山，那不過是煤在地下著了火的結果，由于煤的燃燒，熔化了附近的巖石，因此才有火山的爆發，所以，火成作用是在主要巖層都形成之后才出現的一種非常次要的地質作用。

維爾納的水成論中的地質起源、地質演化以及地質作用等方面的內容，是伍德沃德早期水成論的繼續，所不同的是，維爾納的水成論有巖石學與礦物學這樣新的科學基礎，特別是由于維爾納在巖石學與礦物學上取得了較高的成就，加上維爾納善于教學，這樣弗賴堡礦業學院就吸引了來自歐洲各國的許多有志于地質學的青年學生。而在維爾納周圍，也就逐漸形成了一個新的水成論學派，弗賴堡礦業學院也因此在無形之中成為新的水成論學派的中心，而綜合了最初的巖石學與礦物學成就的維爾納的水成派學說，也就隨弗賴堡礦業學院的學生傳遍歐洲。從18世紀80年代開始，以維爾納為代表的水成論，已躍居為理論地質學中占主導地位的理論。

3.赫頓和火成論

當維爾納的新的水成論在80年代風行地質界時，英國業余地質學家赫頓(1726-1797年）同樣使火成論成為當時地質學中引人注目的理論。

在研究地質學之初，赫頓曾對英國海岸的一些沉積巖進行過地質考察。后來，他又對蘇格蘭山脈的巖層進行過較為廣泛的地質考察。在考察中，他發現，蘇格蘭山脈的巖石是結晶型的。他認為，這些結晶巖顯然是由熔巖冷卻而成的，而不是像維爾納所說的那樣，結晶巖是礦物在水中結晶而成的。

正是在對結晶巖的考察和分析中，赫頓對維爾納的水成論產生了最初的懷疑。通過初步的地質考察，赫頓逐漸形成了地球內熱作用是主要的地質作用這一基本觀點，而地球內熱作用亦即火成作用，這實際上是早期火成論的觀點。這樣，赫頓就在新的歷史條件下，不但使早期火成論得以復興，而且進一步發展了早期的火成論，赫頓本人也就因此成為火成論的新的代表人物。

1785年，55歲的赫頓在英國皇家學會上宣讀了他的第一篇地質學論文，簡要地論述了他的火成論的基本觀點。1795年，赫頓所著的代表新的火成論的奠基性著作——《地質學理論》在愛丁堡出版。

赫頓的火成論有三個明顯的理論特征：①他認為火成作用是主要的地質作用；②他認為水成作用也是一種重要的地質作用；③他認為現在的地質結構是多種自然力長期緩慢作用的結果。

赫頓認為，由于地球的內熱作用，地球內部熔融的巖漿就會時而從地殼的裂縫和缺口中迸發出來，從而形成火山爆發，因此就會不斷產生熔巖的堆積，這樣就會形成不同的巖層。在肯定地球內熱是主要地質作用的同時，赫頓也不完全否認水成作用。他認為，沉積巖的形成，就是地球內熱與海水壓力共同作用的結果。此外，赫頓還認為，地質作用并不是單一的，而是一種多種自然力長期的、連續的和緩慢的作用。由于各種自然力的作用十分緩慢，因此不易為人們所覺察。但是，地質作用又是長期的、連續的，因此人們可以從現在還在起作用的那些力量中來分析地球地質的演化歷史。

赫頓還在當時處于萌芽中的力的守恒思想的啟發下，提出了地質作用力守恒思想。他從這一思想出發，認為各種地質作用力是周而復始的，地質變化過程是一個永恒的過程，它"既沒有一個開始的跡象，也沒有一個結束的前景"。赫頓的新的火成論以英國的一些地質史料為基礎，較為科學地解釋了一些地質現象，并初步地提出了地質漸變論的思想。但是，由于這種思想違背了《圣經》中關于摩西洪水的說法，同時，由于赫頓的火成論不像維爾納的水成論那樣具有礦物學與巖石學的基礎，因此，赫頓的火成論發表后不久，就受到了水成論的猛烈攻擊。