八
地質突發劇變的假說
居維葉的“災變論”
在科學史上經常出現這樣的情景：相同時代的科學家麵對同樣的客觀事實，卻擁有完全相反的學術觀點。在關注地球未來命運的問題上，突出的就有法國居維葉(1769～1832)的災變論。
居維葉是法國動物學家、古生物學家，比較解剖學和古生物學的開創者。他本不是地質學家。他提出的反對地質演化的“災變論”隻是他古生物學上類型論的副產品而已。
反地質演化 提出“災變論”
居維葉“災變論”的提出主要源於地質學的發展。
10世紀初，英國的史密斯(W?Smith，1769～1839年)設想，含有相同種類化石的岩層屬於同一地質時代。他在1815年出版了橫貫整個英國的地質圖，1817年又出版了英國地質縱切麵順序圖表，後來居維葉等人發掘和研究了巴黎盆地的地質結構。
在當時的地質考察中，人們逐漸認識到：地殼在縱向上是由許多界線分明的地層疊加組成的；在這些地層中存有一些已經滅絕的動植物化石；在不同的地層中，存在不同種類的已滅絕的化石；這些已滅絕的動植物化石在地層中出現得越早，其結構越簡單，與現今仍生存著的種類差別越大，相反，結構比較複雜、進步的動植物化石，則差別也越小，直到最上層的化石完全屬於現今仍存活的種類。
由於認識的片麵性，居維葉重視地層的不連續性，看重不同地層化石的差別性，因此，他提出地質變化不是現今還在起作用的力量引起的緩慢變化造成的，而是由一種特殊的強大動力造成的革命性劇變，並且是全球性的大災變。隻有這種由特殊巨大力量造成的劇變，才能說明地層之間界線分明而不連續，才能說明全球到處都存在的舊地層的斷裂和扭曲。這種大災變造成了地球上幾乎全部舊物種的絕滅，災變後再創造出全新的物種。後來的又一次災變，它們又全部滅絕了，然後再創造出又一批新物種。因此，我們才看到，不同的地層中存在完全不同的化石，沒有發現從一個物種向另一物種演化的過渡性生物化石。這就是居維葉的“災變論”假說的依據。
居維葉認為，造成這種大災變的直接原因可能是一次又一次全球性的大洪水，而造成這種大洪水的原因是什麼，一次又一次地創造新物種的又是誰，他沒有說明也不可能說明，那種現今地球上所沒有的特殊的強大動力是什麼，他也沒有說明。很多關鍵性實質性環節居維葉一概沒有給世人一個明確答複，很多年以來一直是懸而未決的問題。
災變論的思想是居維葉在1812年發表的《論地球表麵的革命》中係統闡述的。在這裏，居維葉用了“災變”和“革命”這樣的術語來解釋生物界發生的變化。從下麵的一段話中，可以了解他的基本態度。他寫道：“我們現在打算調查那些仍然在我們地球上發生的變化，研究繼續在地球表麵起作用的原因……地球曆史的這一部分是那樣重要，因為借助這些仍然存在的原因來解釋地球表麵的更古老的變革長期以來被認為是可能的……但是我們不久將看到不幸的是自然史的情況並非如此；作用的線團在這裏斷裂了，自然的進程發生了變化，它所用的力沒有一種足以產生它在那古遠時代所能達到的結果。”這段話讀起來，像是哲學家的語言。為了說明居維葉提出的災變論這一觀點，我們有必要先了解他在地質生物方麵的研究貢獻。居維葉在地質學上的一個重要貢獻，是對巴黎盆地沉積地層的研究。經過四年的不間斷的考察，居維葉發現不同的地層中含有不同的生物化石，而且地層愈深，年代愈老，所含化石和現代活著的生物種屬愈不相同，其中有許多是滅絕了的種屬。相反，地層愈新，其中的化石與現代的生物愈接近。此外，他還發現了地層與地層之間存在著巨大的間斷，海相地層與湖相地層之間出現多次交替。這些事實實際上已為揭示生物進化、確立地層相對年代奠定了基礎。
居維葉提出災變論，正是以他所取得的一係列科學成果為基礎。同時，還與他的一個推斷有關。從當時在西伯利亞永凍土岩層中發現猛獁象的殘體，推斷它們突然死亡的原因。他認為，地層係列中很多斷層是由於地殼運動的激烈變化所引起的。因為他發現連續的動物區係可能先是海洋區係，後是陸地區係。然後又是海洋區係，再是陸地區係；顯然海水是反複入侵的，而且海洋的這種反複進退不是緩慢的，也不是逐漸的，大多數是劇變，是突然發生的變動。他認為，現在發現的皮毛、肉都保存完好的四足動物化石，說明原來地球的大氣候是溫和的，後來由於突然的變化，氣候變冷，巨大的四足動物被埋藏在冰天雪地之中，西伯利亞發現的猛瑪象就是一個很好的例證。總之，引起地球表麵的巨大變化是突然發生的。而它的原因是什麼?居維葉說：“地球表麵仍然起作用的各種力中間，我們尋找在地殼中表現出大量痕跡的那些革命和災禍產生的充足原因將是徒然，而且如果我們一直依靠迄今為止已經熟悉的外部原因，我們不會有更大的成果。”居維葉沒有給出十分明確的答案，但是他並沒有借助過聖經。他曾含蓄地表示“災變”的原因很可能是大洪水、氣候驟變、火山爆發、地震、造山運動等一類自然現象。
居維葉災變說在當時產生了很大影響，特別是一些地質學家，都是災變論的擁護者。1836年，阿加西茲考察了阿爾卑斯山，在他寫給巴克蘭的信中說：“自從我看見冰川，我就產生了一種非常心情，而且認為整個地球表麵都曾被冰覆蓋，在這整個時期內生物全被凍死。”
杜賓尼則把居維葉提出的災變論推向極端，他提出自生命產生以來，曾經曆了27次大的災變；每次災變地球上所有的生物都被消滅，然後又重新創造出一批新的生物。災變論這種思想，突出了生物物種之間在種群上的不連續性，而且把它歸結為災變，從而否認物種的漸變式的演化。為此，1830年2月，居維葉與法國生物學家聖提雷爾(1772～1844)爆發了一場辯論。居維葉對聖提雷爾的“試圖證明軟體動物的頭足類與脊椎動物有統一的結構圖案”觀點進行了反駁。在反對聖提雷爾的物種可變性觀點時，居維葉提出五點理由。第一，在化石動物中，找不到它們的過渡類型；第二，外界條件隻能引起表麵的變化；第三，屬於不同物種的動物互相排斥，因此對形成雜種產生阻礙；第四，不同家畜骨骼的變異的微弱程度和骨骼關節與臼齒有固定聯係；第五，在埃及塔碑上描繪的動物和現有的動物類似。他的結論是，物種並不存在著可變異性，現存在生物並不起源於上一地質年代的生物。辯論激烈而且持續了較長時間，最後的結果是居維葉獲勝。有人評論這場辯論說，在法國把生物進化的思想消滅了數十年之久。
唯心理論 片麵假說
但是在地質學發展到今天，至今仍沒有找到支持大災變論的證據，局部的災變論是常有發生的，地震、火山爆發、洪水、小行星碰撞……但是，沒有任何全球性突發劇變的征兆證據。
當然，可以肯定，居維葉的“災變論”是根據當時的某些科學事實推測出來的，是一種科學假說。當時，發現的化石種類還很稀少，連接兩個物種之間的中間類型的化石很少發現，還缺乏可以認清生物連續進化的化石證據，所以，居維葉提出的災變論，是根據他認為是某種“特殊強大的力量”突發的4次劇變所引起的，這種劇變隻是同一模式的4次複製，沒有任何演化存在，否認地質和生物自身不斷累進的進化。
“災變論”終歸隻具有某種片麵的真理性。大自然是全麵的，是多側麵既對立又統一的集合。居維葉隻看到一個方麵，提出了“災變論”。究其原因，除了這種思想上的片麵性之外，更深層次上是哲學思想的錯誤，就是他信奉唯心主義的理念論。正是這種理念論導致了居維葉在進化論(生物學的和地質學)門前發生的悲劇。災變論所涉及到的突變現象也同樣具有一定的客觀性。
“將今論古”的現實主義方法論
賴爾的漸變論學說
漸變論的主要代表人物是英國地質學家賴爾(1797～1875年)。賴爾的青少年時代正是“水成論
”與“火成論”兩個學派激烈爭論的時期，他受火成論的代表赫頓的影響很大。關於這點，我們將在下部分內容中做詳細介紹。
地質學時代 多學派紛爭
賴爾生活在“地質學英雄時代”。地質學形成一門科學，是歐洲工業革命以後的事情。地質學是從礦物學中逐漸脫胎出來的。18世紀中葉以後，隨著工業的發展，尤其是機器製造業的發展，對於金屬和燃料的需求不斷加大，采礦業大大發展起來，人們研究地質現象的興趣也日益濃厚。許多科學家和學者紛紛進行地質考察活動。這一時期，發現了地層，出版了有重要價值的地質地層圖。地質學家們在考察岩層順序，進行岩層分類和發現岩層所含的動物化石方麵做了大量工作，提出了岩石成因和地殼變動的種種學說。學術界英雄人物輩出，學派林立，學術爭論此起彼伏，構成了這一時代的特點。
以德國魏爾納為首的水成派認為地球最初是一片混沌水，所有的岩層都是在海水中通過沉澱、結晶而形成的。以意大利的莫羅為代表的火成派則認為岩層都是由一係列的火山爆發的熔岩流所形成的。水火兩派爭論多年，有一次甚至在英國愛丁堡發生了武鬥。兩派的學說都有一定的合理性。相對而言，火成派包含的真理成分多一些。如在固體地球內部有無變化的問題上，魏爾納的回答是否定的，認為地球是僵硬的，阿爾卑斯山原本就有的；火成派則認為地球內部的火改變了地球的麵貌，這種認為地球內部有變化的觀點是可取的。
蘇格蘭學者赫頓對水成說進行過批評，盡管他承認水的作用，但他更強調地球內熱的作用。他認為自然界的力是守恒的，地質變化是各種力量長期緩慢作用的結果，並且認為人們隻能用現在還在起作用的地質力量來解釋岩石的成因。他不像許多水成論者和火成論者那樣把自己的觀點同聖經扯在一起。由於教會與水成派的反對，他的極有價值的思想被埋沒多年。少年時的賴爾對此印象深刻，這為他以後形成的學說埋下了伏筆。更令人關注的是法國古生物學和比較解剖學權威居維葉繼承了18世紀前期布米提出的地球起源的災變假說，並把它推上了曆史的頂峰，使其成為19世紀初期最有影響的科學假設。居維葉對巴黎盆地的地層進行考察，發現不同地層有不同類型的生物化石。他認為不同地質時代有不同的動物群，而每一動物群中的動物種類也不相同，並隨著地層年代變新而不斷增多。居維葉繼而係統地提出了災變論。災變論認為，地球曾經發生過多次災變，每次災變都使大批生物死亡，這就造成了一些生物群的永遠滅絕。地球上所發生的變化是突然的、瞬時的，而不是緩慢的、漸變的，正如居維葉指出的那樣：“幹燥的陸地並不是由於水體廣泛地逐漸低落而形成。這裏發生了突然上升和一次接一次的反複，最後造成水麵降低。但必須注意，這樣幾度發生水麵上升和下降不是緩慢的，而是突然的。”災變論認為，引起災變的原因是超自然力，不能以迄今已經熟悉的外部原因來加以解釋。
居維葉的災變論反映了生物學向地質學滲透的趨勢。他的學說以豐富的資料揭示了地質過程中的突變和飛躍，有著積極意義。災變論有著廣泛影響，得到了一些知名學者的讚同。然而它忽視了事物量的變化和漸進過程，甚至把超自然力說成是引起災變的根本原因，這就蒙上了一層神秘色彩。對居維葉的觀點，賴爾發起了針鋒相對的強有力的挑戰。
首創原理 倡導漸變
水成派和火成派的激烈論戰也吸引了賴爾。他認為正確的態度是全麵地吸取兩派的合理因素。赫頓關於地質地層緩慢變化的思想深刻地影響了他。他這樣來讚美赫頓的著述：“這是宣布地質學與萬物的起源問題完全無關的第一篇論文；也是放棄臆測的原因而絕對改用自然作用來解釋地殼過去變遷的第一篇論文。赫頓也想像牛頓成功地為天文學確定原理一樣，努力為地質學定出原理。”賴爾繼承了赫頓的思想，提出了與居維葉的災變論截然相反的觀點。
在《地質學原理》裏，賴爾開宗明義地指出：“地質學是研究自然界有機物和有機物連續變化的科學；同時也探討這些變化在改變地球表麵和外部構造所發生的影響。”他明確了地質學是研究連續變化的科學，這是其地質學思想的核心。他的地質漸變思想主要包括地質曆史的漫長性、地質過程和作用力的古今一致性等內容。
賴爾指出地球具有漫長的曆史，他從當時地質學家已確認的大部分含有化石的岩石原來都是疏鬆的沉積物，後來逐漸被壓實固結才形成致密的岩石這一事實出發，並進行了論證。認為這種在自然條件下發生的成岩過程，必須有充足的時間才能完成；並且根據地層中的化石由簡單到複雜、由低級到高級的進化序列，也可以得到同樣的結論。賴爾接著又對一切低估過去時間長度的錯誤觀點做了剖析。他指出如果“過分低估過去時間長度”，就會誤以為“毫無關係的事件似乎同時發生，或者在任何條件下沒有機會同時發生的稀有事件似乎同時發生。”賴爾在《地質學原理》中寫道“從我們可以追溯到最早時代到現在，除了那些現在起作用的原因以外，再沒有任何其他的原因在起作用了。這些起作用的原因在能量程度上與現今從來沒有差別。”這就是“古今一致”和“將今論古”的原則與方法。賴爾的這一思想，被概括為“現在是認識過去的鑰匙”，成為地質學家的一句格言。從這一角度來說，漸變論既是一個與災變論相對立的體係，也是一種方法。賴爾認為，引起地球表麵變化的不是突如其來的災難，更不是什麼超自然力，它就是人們現在所能看到的並天天都起著作用的地質力量。
古今一致是漸變的核心，也是賴爾分析問題的出發點。他認為，地質學所揭示的地球的過去變化，其性質和程度與現時每天正在變化的相同，因為自然法則始終是一致的，各種地質作用力的種類和強度也是不變的。他把作用於地球的力分為水成作用和火成作用兩類。水成作用包括雨、河流、泉水、洋流、冰雪等；火成作用則包括火山和地震。這些作用力古代存在，現代依然存在。他反對某些地質學家動輒以過去的大自然不惜消耗自己而肆虐的主張。例如對於火山活動，他說：“如果我們貿然做出一種假定，說古代某一特殊時期所噴溢的熔融物比近代噴出的多，那就未免過於輕率而成為不合乎哲理的推論。”幾乎在每一代甚至許多紀的地層中都可以發現暗色岩，這顯然是火山多次噴發而形成的，人們可以確信當時的火山活動與現在的火山爆發沒什麼不同。賴爾由衷地深信，隻要堅持用現在還在起作用的自然法則和自然力來說明過去的地質現象，就根本用不著什麼超自然的力量和巨大的災變這類怪誕的說法。
賴爾把地球的曆史理解為在過去和現在一直起作用的各種力量作用下不斷變化的曆史過程，這一思想確實產生了不可低估的影響。體現這種思想影響的就是達爾文的生物進化論。達爾文把賴爾的《地質學原理》視為工作的指南，他深感賴爾的思想與方法對他的考察實踐幫助太大了，他說賴爾的方法“決不是我隨身攜帶的任何一本著作中提到的方法所能比擬的”。
劃時代學說 地質學基礎
傑出理論的提出，必然有與之相適應的方法論。堅持以現今還在起作用的自然法則和自然力來說明過去的地質事件，是賴爾“將今論古”的現實主義方法論的精華所在。它啟發人們，盡管地質史是那麼漫長，其變化又是如此緩慢，但人類還是能夠認識它的。