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蝸牛是法國的哪個物理學家發明的

發布時間:2023-07-09 13:36:43

1. 蝸牛的形態特徵是什麼

蝸牛屬腹足綱大蝸牛科的軟體動物。其殼呈圓形,右旋或左旋。

頭部顯著,上有2對觸角,後1對觸角的上方有眼。腹面有扁平寬大的足,但肉眼不易察覺。其外套腔頂壁殼中的外膜,有很多很細的血管,稱為「肺」,能呼吸空氣。

無厴,在乾燥或冬眠時能分泌粘液,以堵塞殼口。嗅覺很靈敏。

2. 蝸牛是物理學家誰發現的

渦流(Eddy Current,又稱為傅科電流)現象,在1851年被法國物理學家萊昂·傅科所發現

3. 像斯帕拉捷的科學家的故事

斯帕拉捷
開放分類: 科學家、名人、義大利人

拉扎羅·斯帕拉捷(Lazzaro Spallanzani,1729—1799)是義大利著名的博物學家、生理學家和實驗生理學家。

生平簡介

斯帕拉捷於1729年1月12日出生於義大利斯坎迪亞諾鎮,他的父親是一位有名的律師,母親出身富裕之家。斯帕拉捷15歲中學畢業後進入勒佐——艾米里亞耶穌神學院,在那裡他學習了五年,受到很好的語言學和哲學等方面的教育。1749年,他轉入著名的波倫亞大學學習法律。他的堂姐芭西是一位傑出的婦女,在波倫亞大學任物理學和數學教授,在她的引導下,斯帕拉捷對自然科學發生了濃厚興趣,從而轉學自然科學,1753年取得博士學位。此後不久,教會任命他為牧師,1760年成為神父。教會的經濟支持,保證了他科學事業的順利進行。

1761年,他首次外出進行科學考察。他通過研究多重相互聯系的因素證明,山間泉水不像笛卡兒所說的那樣是由海水變來的,而是如瓦里斯納里所指出的那樣,是雨(雪)水滲入地下後流出來的。這充分展示了斯帕拉捷嚴謹的治學態度和邏輯思維能力。就在這一年,瓦里斯納里把布豐和尼達姆關於自然發生的思想和著作介紹給他,引起了他極大的注意。從1762年開始,他對自然發生問題進行了深入研究,並取得很大的成功。

自然發生說是一種從古代就已流傳的關於生物起源的假說,認為生物是由非生命物質發展起來的。從人類文明的最早期直到17世紀,自然發生學說在人們的心目中幾乎是普遍存在且又是毫無疑問的信念。亞里士多德是自然發生說的代表人物,他認為晨露同粘液或糞土相結合就會產生螢火蟲、蠕蟲、蜂類等的幼蟲……。赫爾蒙特甚至還提出產生老鼠的方法。1668年義大利醫生雷迪(Redi)證明,腐肉所生的蛆蟲是由蒼蠅產下的卵孵化而來的,從而駁倒了上述荒唐的認識。斯帕拉捷通過上百次對比實驗,發現將浸液放在密封的長頸瓶中煮1小時,就不會再有微生物發生。他指出,浸液中的微生物是由於消毒不徹底或由於來自空氣的污染造成的。斯帕拉捷對自然發生問題的研究具有雙重意義:首先,他早於巴斯德近一個世紀,用科學實驗批駁微生物自然發生說,並且實驗構思相當巧妙,對此巴斯德極為欽佩,他特地請人畫了一幅斯帕拉捷的畫像,懸掛在餐廳中,以便天天瞻仰。他由此發明了高溫消毒法。第一罐罐頭食品就是依據這種方法製成的。當然,由於歷史條件,他沒能徹底駁倒微生物的自然發生說,也沒有回答生命最初的起源問題。斯帕拉捷於1765年發表了《用顯微鏡進行觀察的實驗》論文,總結了他關於自然發生問題的研究。瑞士博物學家博內特(C.Bonnet)看到該論文後非常高興,開始同斯帕拉捷建立友誼,並很快成為好朋友。

1765年,斯帕拉捷開始了動物再生能力的研究。他用蚯蚓做了數千次實驗,認識到有利於蚯蚓再生的一些切口的准確位置。他在研究了蛞蝓的觸角,蝸牛的頭、觸角和足,蠑螈的尾巴、四肢和上顎,以及青蛙、蟾蜍的四肢的再生後發現:動物的再生能力,低等動物比高等動物強、年幼動物比成年動物強、體表組織比內部器官強等事實。此外,他還用蝸牛作過異體頭部的移植實驗獲得成功。他將研究成果收集在《略論動物的再生》和《關於陸生蝸牛頭部再生的實驗結果》兩部著作中。

在這一時期,斯帕拉捷還對動物的血液循環系統進行系統研究。關於血液循環,哈維已將血液循環途徑基本研究清楚了。斯帕拉捷觀察了心臟有節律的跳動,從而推動血液流動,他發現,血液在大的動脈血管中同樣有節律的跳動式流動,到了小動脈,才開始變得均勻。他還觀察到單個紅細胞有時會變形,以便通過捲曲的毛細血管。他還首先發現,在恆溫動物中,存在著動靜脈交織在一起的結構。提出動脈的跳動除心臟產生的壓力外,還有血管壁的彈性作用。1768年,他發表了《論心臟的運動》一文,總結了這方面的成果。同年,斯帕拉捷當選為英國倫敦皇家學會會員。

1777年,斯帕拉捷開始研究動物的消化生理。當時人們普遍認為動物的胃只能將食物磨碎,不能將食物中的有機物分解,也就是說動物的胃只有物理性消化,沒有化學性消化。

1783年,斯帕拉捷將食物裝在打有小孔的金屬管或小球中,並讓動物吞下裝有肉塊的小球,這樣食物就不受物理性消化的影響,而胃中的液體卻可以進入小球中。過一段時間,他把小球取出來,發現球內的肉塊消失了,所以,他推斷胃中的液體一定有某種物質可以消化食物。他首先引入「消化液」一詞,認為消化液中含有某種能分解食物的化學成分,所謂消化就是消化液對食物的分解過程。這同腐敗現象有本質區別,他指出消化液是強烈防腐的。他用實驗證明消化速度不但同食物的性質和消化液的多少有關,而且還與溫度的高低有關,而體溫是最適宜的溫度。他還指出,小腸的分泌物或許能完成全部消化過程。由於當時的實驗條件和實驗方法較落後,斯帕拉捷並沒有弄清楚胃液中究竟是什麼物質將食物消化了,直到五十多年後,也就是1836年,德國的生理學家施旺從胃液中提取出了消化蛋白質的物質,後來稱為「胃蛋白酶」,從而才解開了胃的消化之謎。

1771—1780年,斯帕拉捷還進行了受精問題的研究。現在我們知道,進行有性繁殖的生物,其子代個體是通過精子和卵細胞的結合,即受精作用,產生受精卵,而後由受精卵發育形成的。但在18世紀,對於受精過程的認識還相當模糊。1677年,人們發現了精子,而卵子則是人們早已熟知的,但在受精過程中,這兩者有什麼關系呢?

一種觀點認為精子在受精時起重要作用,忽視卵細胞的作用。1677年8月,哈姆(J.Ham)第一個觀察到了精子,並得到列文·虎克的認同。後來有的學者認為,在人的精子中包含有非常小的人,在其他的動物的精子中也有極度縮小的該動物,這是精源論者的觀點。另一種是卵源論者的觀點,他們輕視精子的作用。布豐等人認為精子只不過是精液中的寄生物,即使有的學者承認精液作用,但當時也不清楚到底是精液中的哪一部分起作用。斯帕拉捷是一名卵源論者,他認為卵中含有極度縮小的該生物個體,如青蛙的卵中已存在著蛙,這樣,在卵還沒有排出體外時,蝌蚪就已存在於卵中——以某種方式蜷曲和緊密地集聚著,只要有雄性的能使之受精的液體的存在,隨時准備展開自身。

盡管斯帕拉捷的有些觀點不正確,但他在受精問題的研究上成績不斐,他設計了許多精彩的實驗,否定了一些錯誤認識。他在觀察青蛙、蠑螈等兩棲動物的繁殖時發現了它們是體外受精,從而否認了動物只能體內受精,不可能進行體外受精的錯誤觀點。具體的做法是:他為雄蛙設計了一種特殊的緊緊貼身的塔夫綢「褲子」,穿著這些獨特服裝的蛙像平時一樣企圖交配,交配後,雖然雌蛙產下許多卵,但沒有一個卵能發育。而當一些卵與保留在褲子上的精液接觸後,正常的發育便開始了。後來,他直接從精囊中收集精液並把它小心地「塗」在卵上,這些處理過的卵都能正常地發育成蝌蚪,而沒有與精液接觸過的卵則解體。這樣,斯帕拉捷就發明了一種人工授精方法。

斯帕拉捷還利用人工受精的方法,進一步探究了精液中哪些部分具有受精功能,非精液物質到底有沒有受精作用問題。他又設計了一系列精巧的實驗,他用血液、血液提取物、電流、醋、酒、尿、檸檬汁、油等物質與青蛙卵接觸,結果都不能使卵受精和發育,而青蛙精液,即使稀釋到原濃度的1/8000,仍然具有受精能力。那麼究竟精液中哪種成分具有受精能力呢?有人說是氣味,為了檢驗這個觀點,他先把幾滴青蛙精液放在一片玻璃上,再將麵筋粘在另一片玻璃罩上,麵筋上粘著26枚青蛙卵,而後將玻璃罩倒扣在精液上面,使精子和卵細胞不接觸。過一段時間,裝置中已有一半精液蒸發掉了,此時卵也濕潤了,但把卵放入水中後,它們並未發育。為了檢查剩餘的精液是否有效,他把一些卵與此精液接觸,這些卵受精了,並且能發育。通過這個實驗,斯帕拉捷證明了精液的氣味不能使卵受精。後來,他又將精液進行過濾,通過過濾把精液分成兩部分,沒有精子的粘液和含有精子的粘稠物,然後分別用來進行人工授精實驗,發現前者沒有受精能力,而後者用水稀釋後仍有受精能力。事實是顯而易見的,但由於斯帕拉捷原有的知識和信仰,使他認為完成受精作用的是殘留在過濾紙上的液體,而不是精子。

另外,斯帕拉捷還對電鰻的放電現象,蝙蝠飛翔時的定向問題等進行研究。同時,他還是一位不知疲倦的旅行家和無畏的探險者,他使帕維亞自然博物館成為義大利最著名的博物館。他還是火山學的奠基者之一。

斯帕拉捷患有前列腺肥大症和慢性膀胱炎,最後導致無尿症。1799年2月11日與世長辭,終年70歲。斯帕拉捷把他的一生連同一部分遺體都獻給了科學事業,根據他的遺囑,他有病的膀胱獻給了帕維亞自然博物館。

斯帕拉捷的蝙蝠實驗

1793年夏季的一個夜晚,義大利科學家斯帕拉捷走出家門,放飛了關在籠子里做實驗用的幾只蝙蝠。只見蝙蝠們抖動著帶有薄膜的肢翼,輕盈地飛向夜空,並發出自由自在的「吱吱」叫聲..斯帕拉捷見狀,感到百思不得其解,因為在放飛蝙蝠之前,他已用小針刺瞎了蝙蝠的雙眼,「瞎了眼的蝙蝠怎麼能如此敏捷地飛翔呢?」他下決心一定要解開這個謎。
在進行這項實驗之前,斯帕拉捷一直認為:蝙蝠之所以能在夜空中自由自在地飛翔,能在非常黑暗的條件下靈巧地躲過各種障礙物去捕捉飛蟲,一定是由於長了一雙非常敏銳的眼睛。他之所以要刺瞎蝙蝠的雙眼,正是想證明這一點。事實卻完全出乎他的意料之外。
意外的情況更激發了他的好奇心。「不用眼睛,那蝙蝠又是依靠什麼來辨別障礙物,捕捉食物的呢?」於是,他又把蝙蝠的鼻子堵住,放了出去,結果,蝙蝠還是照樣飛得輕松自如。「奧秘會不會在翅膀上呢?」斯帕拉捷這次在蝙蝠的翅膀上塗了一層油漆。然而,這也絲毫沒有影響到它們的飛行。
最後,斯帕拉捷又把蝙蝠的耳朵塞住..這一次,飛上天的蝙蝠東碰西撞的,很快就跌了下來。斯帕拉捷這才弄清楚,原來,蝙蝠是靠聽覺來確定方向,捕捉目標的。
斯帕拉捷的新發現引起了人們的震動。從此,許多科學家進一步研究了這個課題。最後,人們終於弄清楚:蝙蝠是利用「超聲波」在夜間導航的。它的喉頭發出一種超過人的耳朵所能聽到的高頻聲波,這種聲波沿著直線傳播,一碰到物體就迅速返回來,它們用耳朵接收了這種返回來的超聲波,使它門能作出准確的判斷,引導它們飛行。
「超聲波」的科學原理,現已廣泛地運用到航海探測、導航和醫學中去1793年的夏天,一個炎熱的下午,斯帕拉捷來到了郊外的一所舊房子里,捉到了幾只蝙蝠,他把捉來的幾只蝙蝠放在籠子里,高高興興地回家了。他想:今天,我一定要弄清楚,蝙蝠到底靠什麼能使它在夜晚自由飛行呢?
晚上,他匆匆吃完晚飯後,就把准備好的黒油漆拿出來,在一隻蝙蝠的身上塗上油漆,1隻,2隻,3隻,4隻······終於幫這些小精靈們穿上了「黑大衣」。於是,它就把塗上油漆的蝙蝠全放了出去。結果蝙蝠還是在夜空中飛行的那麼敏捷,那麼輕松,在他們身上塗上油漆,絲毫沒有影響它們的飛行。斯帕拉捷弄不懂了,他抓了抓自己的頭,有點灰心,但是他沒有放棄一絲機會,應為他相信自己肯定會成功。
斯帕拉捷看著這些在天空中自由飛翔地小東西們,決定明天再到外面去捉蝙蝠來做實驗,一定要弄清楚:蝙蝠到底靠啥特殊地本領在天空中自由地飛行。了。

4. 蝸牛是法國物理學家誰發現

蝸牛的發現是法國物理學家赫茲在戶外進行電學實驗時發現的。
所以這只是一種新的動物,發現而已,並不代表著什麼特殊的。

5. 蝸牛有沒有慣性

不管是靜止的還是運動的物體都有慣性。
物體保持靜止狀態或勻速直線運動狀態的性質,稱為慣性。慣性是物體的一種固有屬性,表現為物體對其運動狀態變化的一種阻抗程度,質量是對物體慣性大小的量度。當作用在物體上的外力為零時,慣性表現為物體保持其運動狀態不變,即保持靜止或勻速直線運動;當作用在物體上的外力不為零時,慣性表現為外力改變物體運動狀態的難易程度。在同樣的外力作用下,加速度較小的物體質量大慣性較大,加速度較大的物體質量小慣性較小。所以物體的慣性,在任何時候(受外力作用或不受外力作用),任何情況下(靜止或運動),都不會改變,更不會消失。慣性是物質自身的一種屬性。
在物理學里,慣性(inertia)是物體抵抗其運動狀態被改變的性質。物體的慣性可以用其質量來衡量,質量越大,慣性也越大。艾薩克·牛頓在巨著《自然哲學的數學原理》里定義慣性為:

慣性,是物質固有的屬性,是一種抵抗的現象,它存在於每一物體當中,大小與該物體的質量成正比,並盡量使其保持現有的狀態,不論是靜止狀態,或是勻速直線運動狀態。

更具體而言,牛頓第一定律表明,存在某些參考系,在其中,不受外力的物體都保持靜止或勻速直線運動。也就是說,從某些參考系觀察,假若施加於物體的合外力為零,則物體運動速度的大小與方向恆定。慣性定義為,牛頓第一定律中的物體具有保持原來運動狀態的性質。滿足牛頓第一定律的參考系,稱為慣性參考系。稍後會有關於慣性參考系的更詳細論述。

慣性原理是經典力學的基礎原理。很多學者認為慣性原理就是牛頓第一定律。遵守這原理,物體會持續地以現有速度移動,除非有外力迫使改變其速度。

在地球表面,慣性時常會被摩擦力、空氣阻力等等效應掩蔽,從而促使物體的移動速度變得越來越慢(通常最後會變成靜止狀態)。這現象誤導了許多古代學者,例如,亞里士多德認為,在宇宙里,所有物體都有其"自然位置"──處於完美狀態的位置,物體會固定不動於其自然位置,只有當外力施加時,物體才會移動。

定義
慣性是一切物體的固有屬性,無論是固體、液體或氣體,無論物體是運動還是靜止,都具有慣性。一切物體都具有慣性。

慣性定義:我們把物體保持運動狀態不變的屬性叫做慣性。慣性代表了物體運動狀態改變的難易程度。慣性的大小隻與物體的質量有關。質量大的物體運動狀態相對難於改變,也就是慣性大;質量小的物體運動狀態相對容易改變,也就是慣性小。

當你踢到球時,球就開始運動,這時,因為這個球自身具有慣性,它將不停的滾動,直到被外力所制止。 任何物體在任何時候都是有慣性的,它要保持原有的運動狀態。

注意

1、慣性不等同於慣性定律。慣性是物體本身的性質,而慣性定律講的是運動和力的關系(力不是維持物體運動的原因,力是改變物體運動的原因)。

2、慣性是物體固有的一種屬性,不能說"由於慣性的作用""獲得慣性"。正確的是"具有慣性"。
常說"某物體受到慣性(力)的作用"或"由於慣性的作用",這一說法是錯誤的。應該說是由於物體具有慣性(或由於慣性)。科學家也曾經把慣性作為假想力而存在。

一切物體都有慣性,與它是否運動,是否受力無關,它是物體的一種屬性。物體具有保持原來運動(或靜止)狀態的屬性,這種屬性稱為慣性。所有物體都具有慣性。(可以理解為靜止也是一種慣性)

轉動慣量
轉動慣量是慣性的另外一種形式,指的是剛體在旋轉時維持其勻速旋轉運動的傾向。除非有外力矩施加,剛體的角動量不會改變。這理論稱為角動量守恆定律。由於陀螺儀的轉動慣量,它可以抵抗任何對於旋轉軸方向的改變。

6. 有關魏格納的作品,我很著急

魏格納是德國氣象學家、地球物理學家、天文學家,大陸漂移說的創始人。1880年11月1日生於柏林,1930年11月在格陵蘭考察冰原時遇難。1910年提出「大陸漂移說」,1912年得到證實。他在《海陸起源》一書中提出了著名的「大陸漂移說」。
主要研究大氣熱力學和古氣象學。1912年提出關於地殼運動和大洋大洲分布的假說——「大陸漂移說」。他根據大西洋兩岸,特別是非洲和南美洲海岸輪廓非常相似等資料,認為地殼的硅鋁層是漂浮於硅鎂層之上的,並設想全世界的大陸在古生代石炭紀以前是一個統一的整體(盤古大陸),在它的周圍是遼闊的海洋。後來,特別是在中生代末期,盤古大陸在天體引潮力和地球自轉所產生的離心力的作用下,破裂成若干塊,在硅鎂層上分離漂移,逐漸形成了今日世界上大洲和大洋的分布情況。但這一假說卻難以解釋某些大問題,如大陸移動的原動力、深源地震、造山構造等。[2]

大陸漂移學說理論
主要的證據:泛大陸存在及大陸破裂
漂移的證據主要有﹕
①大西洋兩岸的海岸線相互對應
特別是巴西東端的直角突出部分與非洲西岸呈直角凹進的幾內亞灣非常吻合。
②大西洋兩岸構造呼應
美洲和非洲﹑歐洲在地層﹑岩石﹑構造上遙相呼應。例如北美紐芬蘭一帶的褶皺山系與西北歐斯堪的納維亞半島的褶皺山系相對應﹐都屬早古生代造山帶﹔非洲南端和南美阿根廷南部晚古生代構造方向﹑岩石層序和所含化石相一致。
③相鄰大陸
特別是大西洋兩岸古生物群具有親緣關系。如巴西和南非石炭-二疊系的地層中均含一種生活在淡水或微鹹水中的爬行類──中龍化石﹐而迄今為止世界上其他地區都未曾發現。又如主要生長於寒冷氣候條件下的舌羊齒植物化石廣泛分布於非洲﹑南美﹑印度﹑澳大利亞﹑南極洲等諸大陸的石炭-二疊系中。而這些大陸所在的氣候帶卻不相同。
④石炭紀-二疊紀時
在南美洲﹑非洲中部和南部﹑印度﹑澳大利亞都發生過廣泛的冰川作用。這些地區除南美洲和南極洲外﹐都處於熱帶或溫帶地區。與此同時﹐在北半球除印度以外的廣大地區並未找到確切的晚古生代冰川遺跡﹐相反卻見到許多暖熱氣候的生物化石。這表明上列出現古冰川的諸大陸在當時曾相連接﹐為一個統一的大陸。
⑤現代科學的發展
為大陸漂移提供更直接的證據﹕精確的大地測量的數據證實大陸仍在緩慢地持續水平運動﹔古地磁的資料表明許多大陸塊所處的位置並不代表它初始位置﹐而是經過了或長或短的運移。
大陸漂移思想是一種活動論﹐它的提出是對固定論的挑戰﹐並為板塊構造學的建立和發展奠定了基礎﹐對地球科學的發展起了很大的推動作用。但大陸漂移的機制問題至今依然沒有解決。

大陸漂移學說形成
發展歷程
大陸漂移說是阿爾弗雷德·魏格納(1880—1930)在1912年一篇重要的學術論文中提出來的,並且在幾年後(1915)出版的一部專著中加以發展和完善。人們幾乎立刻就意識到了這個假說潛在的革命性質,因為它要求對地理學的全部基礎進行重新修訂。20世紀20-30年代間,地理學家對大陸運動的觀念進行了廣泛的討論,結果,反對意見幾乎是同聲一片。因此,魏格納提出的地球漂移說長期以來處於我所說的理論革命階段,直到50年代中期,不斷發現的新證據才越來越對大陸可能運動的假說有利。但直到本世紀(20世紀)60年代,一場地球科學革命才真正發生。
歷史分析
歷史分析表明,這場地球科學革命結束了長達半個世紀之久的理論革命狀態外僅僅是因為人們勉強接受了一整套已處休眠狀態或早先被摒棄的觀念或理論。這場科學革命伴隨著研究地球的新手段和傳播知識的新技術的產生而產生。不僅許多地球科學家沿著非傳統的路線思考,而且,有不少物理學家也投入了地球科學的研究之中,並做出了偉大的發現。因此,最終發生的地球科學革命並不僅僅是長期受到抵制的、作為傳統觀念的一次根本性轉變的大陸漂移說的簡單復活,而且還創立了新的板塊構造理論來描述大陸的漂移。從某種意義上說,魏格納的原始理論並未導致一場科學革命,但是,最終的科學革命確實體現了魏格納理論中大陸運動這一中心思想和把地表分成兩類地域(陸地和海底)的觀念。
主要特點
這場革命的一個最突出的特點就是,處在學科工作中的地理學家普遍意識到他們正在經歷一場地球科學革命。許多科學家撰寫文章或專論都強調了考察大陸和地球的思維方式所發生變化的革命性質;他們寫出了標題醒目的著作,如《地球科學中的革命:從大陸漂移說到板塊構造說》(哈拉姆1973)或《地球科學革命的嚴峻年代》(格倫1982)。強調革命性不僅是後來歷史性或評論性文章和書籍的特點,也是地球科學革命年代中學術論文的特點。例如,《科學》雜志中的一篇頗具新意的學術論文(奧普代克1966)的標題是「南海深海岩心的古磁研究」,它的副標題是「確定地球歷史事件發生時間的革命方法」。1970年,在討論「新的一類錯誤」期間,J.T.威爾遜聲稱關於地磁逆轉的發現構成了地球科學中的「革命」。在(國際科學聯合會理事會的)「上地幔計劃」(U.M.P.)的最終報告(1972)中,「U.M.P.實施期間提出的板塊構造的統一概念」被說成是地球科學中的一場「革命」(舒利文1974,343)。
詳細經過
魏格納以倡導大陸漂移學說聞名於世,他在《大陸和海洋的形成》這部不朽的著作中努力恢復地球物理、地理學、氣象學及地質學之間的聯系——這種聯系因各學科的專門化發展被割斷——用綜合的方法來論證大陸漂移。魏格納的研究表明科學是一項精美的人類活動,並不是機械地收集客觀信息。在人們習慣用流行的理論解釋事實時,只有少數傑出的人有勇氣打破舊框架提出新理論。但由於當時科學發展水平的限制,大陸漂移由於缺乏合理的動力學機制遭到正統學者的非議。魏格納的學說成了超越時代的理念。
早在1620年的時候,英國的哲學家、政治家弗朗西斯·培根就在地圖上觀察到,南美洲東岸和非洲西岸可以很完美地銜接在一起。雖然培根喊出了著名的言語「知識就是力量」,但他不是真正的科學家,他只是將自己關於兩塊大陸的想法說了出來,而沒有試圖去尋找證據,來證實兩岸曾經是相連的。在培根之前的人們沒有想到這一點是有情可原的,因為哥倫布在1492年才發現了美洲,當時的地圖錯誤百出,只是到了培根的時代,大西洋兩岸的海岸線才繪製得像模像樣。但是培根之後將近300年的時間里,竟然沒有一個科學家認真思考過,為什麼大洋兩岸的陸地竟可以嚴絲合縫地拼在一起。許多人也許在心裡有過疑問,但是卻都沒有去行動。最終,歷史將榮譽授予了一位德國人。
1910年的一天,年輕的德國氣象學家魏格納身體欠佳,躺在病床上。百無聊賴中,他的目光落在牆上的一幅世界地圖上,他意外地發現,大西洋兩岸的輪廓竟是如此相對應,特別是巴西東端的直角突出部分,與非洲西岸凹入大陸的幾內亞灣非常吻合。自此往南,巴西海岸每一個突出部分,恰好對應非洲西岸同樣形狀的海灣;相反,巴西海岸每一個海灣,在非洲西岸就有一個突出部分與之對應。這難道是偶然的巧合?這位青年學家的腦海里突然掠過這樣一個念頭:非洲大陸與南美洲大陸是不是曾經貼合在一起,也就是說,從前它們之間沒有大西洋,是由於地球自轉的分力使原始大陸分裂、漂移,才形成如今的海陸分布情況的?
第二年,魏格納開始搜集資料,驗證自己的設想。他首先追蹤了大西洋兩岸的山系和地層,結果令人振奮:北美洲紐芬蘭一帶的褶皺山系與歐洲北部的斯堪的納維亞半島的褶皺山系遙相呼應,暗示了北美洲與歐洲以前曾經「親密接觸」;美國阿巴拉契亞山的褶皺帶,其東北端沒入大西洋,延至對岸,在英國西部和中歐一帶復又出現;非洲西部的古老岩石分布區(老於20億年)可以與巴西的古老岩石區相銜接,而且二者之間的岩石結構、構造也彼此吻合;與非洲南端的開普勒山脈的地層相對應的,是南美的阿根廷首都布宜諾斯艾利斯附近的山脈中的岩石。
阿爾弗雷德·魏格納對此作了一個很淺顯的比喻。他說,如果兩片撕碎了的報紙按其參差的毛邊可以拼接起來,且其上的印刷文字也可以相互連接,我們就不得不承認,這兩片破報紙是由完整的一張撕開得來的。除了大西洋兩岸的證據,魏格納甚至在非洲和印度、澳大利亞等大陸之間,也發現有地層構造之間的聯系,而這種聯系都限於中生代之前即2.5億年以前的地層和構造。看來,報紙的版面規模巨大。
沉浸在喜悅中的魏格納又考察了岩石中的化石。在他之前,古生物學家就已發現,在遠隔重洋的一些大陸之間,古生物面貌有著密切的親緣關系。例如,中龍是一種小型爬行動物,生活在遠古時期的陸地淡水中,它既可以在巴西石炭紀到二疊紀形成的地層中找到,也出現在南非的石炭紀、二疊紀的同類地層中。而迄今為止,世界上其它大陸上,都未曾找到過這種動物化石。淡水生活的中龍,是如何游過由鹹水組成的大西洋的?
更有趣的是,有一種園庭蝸牛,既發現於德國和英國等地,也分布於大西洋對岸的北美洲。蝸牛素以步履緩慢著稱,居然有本事跨過大西洋的千重波瀾,從一岸傳播到另一岸?當時沒有人類發明的飛機和艦艇,甚至連鳥類還沒有在地球上出現,蝸牛是怎麼過去的?
再來看一看植物化石——舌羊齒,這是一種古代的蕨類植物,廣布於澳大利亞、印度、南美、非洲等地的晚古生代地層中,即現代版圖中比較靠南方的大陸上。植物沒有腿,也不會游泳,如何漂洋過海的?
為解釋這些現象,魏格納之前的古生物學家曾提出「陸橋說」,他們設想在這些大陸之間的大洋中,一度有狹長的陸地或一系列島嶼把遙遠的大陸連接起來,植物與動物通過陸橋遠涉千萬里,到達另外的大陸;後來這些陸橋沉沒消失了,各大陸被大洋完全分隔開來。這種觀點被稱為「固定論」,即大陸與海洋是固定不動的。而魏格納的解釋則是「活動論」的,各大陸之間古生物面貌的相似性,並不是因為它們之間曾有什麼陸橋相連,而是由於這些大陸本來就是直接連在一起的,到後來才分裂漂移,各奔東西。固定論與活動論的爭論,與火成論與水成論的爭論、漸變論與災變論的爭論一道,被人們稱為地質學三大論戰。作為活動論的先驅,魏格納一開始幾乎是孤軍奮戰。
古代冰川的分布也支持魏格納的想法。距今約3億年前後的晚古生代,在南美洲、非洲、澳大利亞、印度和南極洲,都曾發生過廣泛的冰川作用,有的地區還可以從冰川的擦痕判斷出古冰川的流動方向。從冰川遺跡分布的規模與特徵判斷,當時的冰川類型是在極地附近產生的大陸冰川。而且南美、印度和澳大利亞的古冰川遺跡殘留在大陸邊緣地區,冰川的運動方向是從海岸指向內陸,顯然冰川是不會登陸向高處運動的,這說明這些大陸上的古冰川不是源於本地。面對這種古冰川的分布及流向特徵,過去的地質學家一籌莫展。然而正是這些特徵,卻為大陸漂移說提供了強有力的證據。
在魏格納看來,上述出現古冰川的大陸在當時曾是連接在一起的,整個大陸位於南極附近。冰川中心處於非洲南部,古大陸冰川由中心向四方呈放射狀流動,這就很合理地解釋了古冰川的分布與流動特徵。我們看到的冰川向陸地內部運動的表象,其實是因為原來巨大的大陸分裂開來,原來的內陸變成了沿海的緣故。
除古冰川遺跡外,蒸發鹽、珊瑚礁等古氣候標志,也可用來推斷它們形成時的古緯度。古緯度與大陸的位置是沖突的,這也說明以前的大陸不在今天所處的地方。
證據似乎已經很充分了。在嚴謹的科學研究的基礎上,魏格納的代表作《海陸的起源》於1915年問世了。在這本書里,魏格納闡述了古代大陸原來是聯合在一起、而後由於大陸漂移而分開,分開的大陸之間出現了海洋的觀點。魏格納認為,大陸由較輕的含硅鋁質的岩石如玄武岩組成,它們像一座座塊狀冰山一樣,漂浮在較重的含硅鎂質的岩石如花崗岩之上(洋底就是由硅鎂質組成的),並在其上發生漂移。在二疊紀時,全球只有一個巨大的陸地,他稱之為泛大陸(或聯合古陸)。風平浪靜的二疊紀過後,風起雲涌的中生代開始了,泛大陸首先一分為二,形成北方的勞亞大陸和南方的岡瓦納大陸,並逐步分裂成幾塊小一點的陸地,四散漂移,有的陸地又重新拼合,最後形成了今天的海陸格局。
魏格納這一「石破天驚」的觀點立刻震撼了當時的科學界,招致的攻擊遠遠大於支持。一方面這個假說涉及的問題太宏大了,如若成立,整個地球科學的理論就要重寫。必須要有足夠的證據,假說的每個環節都要經得起檢驗;另一方面,魏格納在大學中獲得的是天文學博士學位,主要研究氣象,他並非地質學家、地球物理學家或古生物學家。在不是自己的研究領域發表看法,人們對其假說的科學性難免會產生懷疑。
1912年-1913年冬天在格陵蘭島
魏格納理論最主要的弱點是:巨大的大陸是在什麼上漂移的?驅動大陸漂移的力量來自何方?魏格納認為硅鋁質的大陸漂浮在地球的硅鎂層上,即固體在固體上漂浮、移動。對於推動大陸的力量,魏格納猜測是海洋中的潮汐,拍打大陸的岸邊,引起微小的運動,日積月累使巨大的陸地漂到遠方;還有可能是太陽和月亮的引力。根據魏格納的說法,當時的物理學家立刻開始計算,利用大陸的體積、密度計算陸地的質量。再根據硅鋁質岩石與硅鎂質岩石摩擦力的狀況,算出要讓大陸運動,需要多麼大的力量。物理學家發現,日月引力和潮汐力實在是太小了,根本無法推動廣袤的大陸。
大陸漂移學說以轟動效應問世,卻很快在嘲笑中銷聲匿跡。雖然魏格納找到的證據很多,但是如果別人找出一個反對這個科學理論的證據,比如大陸漂移的動力不足,這個學說只能叫做假說,而不是真正的理論。當人們解釋中龍、舌羊齒等古生物的分布時,依然用陸橋說來搪塞,雖然陸橋說顯得很荒唐,但是當時人們認為,還有一種理論更加荒唐,那就是魏格納的大陸漂移學說。有人開玩笑說,大陸漂移學說只是一個「大詩人的夢」而已。
只有魏格納還孤獨地吟唱著自己的詩篇。1930年魏格納第四次深入格陵蘭島考察氣象時,不幸長眠於冰天雪地之中,年僅50歲,他的遺體在第二年夏天才被發現。他離去的早了一點兒,因為德國的一艘科學考察船剛剛從大西洋回國,帶來了一個消息,在大西洋中間存在一條很長的洋中脊,那裡有巨大的裂谷。憑著魏格納廣博的學識,他將有可能找到解決大陸漂移動力問題的方案,洋底的移動會提供大陸漂移的線索。可惜他與這個消息永遠地隔絕了。同許多超越時代的科學家一樣,他又出生得早了一點,未能等到他的學說被世人接受的一天。也許,只有人跡罕至的冰雪大陸,才能理解魏格納生前的孤獨吧。魏格納的靈魂被冰封在格陵蘭的積雪中,大陸漂移學說則被塵封在圖書館的書架上,無人問津。
1912年1月6日,魏格納在法蘭克福地質學會上做了題為「大陸與海洋的起源」的演講,提出了大陸漂移的假說。此後,由於研究冰川學和古氣候學第二次去了格陵蘭。在隨後的第一次世界大戰中,他的研究工作中斷了,在戰場上身負重傷,養病期間他於1915年出版了《海陸的起源》一書,系統地闡述了大陸漂移說。
大陸漂移說一提出,就在地質學界引起軒然大波。年輕一代為此理論歡呼,認為開創了地質學的新時代,但老一代均不承認這一新學說。魏格納在反對聲中繼續為他的理論搜集證據,為此他又兩次去格陵蘭考察,發現格陵蘭島相對於歐洲大陸依然有漂移運動,他測出的漂移速度是每年約1米。1930年4月,魏格納率領一支探險隊,迎著北極的暴風雪,第4次登上格陵蘭島進行考察,在零下65℃的嚴寒下,大多數人失去了勇氣,只有他和另外兩個追隨者繼續前進,終於勝利地到達了中部的愛斯密特基地。11月1 日,他在慶祝自己50歲的生日後冒險返回西海岸基地。1930年11月2日,魏格納在第4次考察格陵蘭時遭到暴風雪的襲擊,倒在茫茫的雪原上。在白茫茫的冰天雪地里,他失去了蹤跡。直至第二年4月才發現他的屍體。他凍得像石頭一樣與冰河渾然一體了。

六大板塊
1968年,法國地質學家勒比雄在前人研究的基礎上提出6大板塊的主張,它們是——歐亞板塊、非洲板塊、美洲板塊、印度板塊、南極板塊和太平洋板塊。板塊學說很好地解決了魏格納生前一直沒有解決的漂移動力問題,使地質學在一個新的高度上獲得了全面的綜合。隨著板塊運動被確立為地球地質運動的基本形式,地學也進入了一個新的發展階段。大陸分久必合、合久必分,海洋時而擴張、時而封閉,已成為人們接受的地殼構造圖景。到了20世紀80年代,人們確實相信,從大陸漂移說的提出到板塊學說的確立,構成了一次名副其實的現代地學領域的偉大的革命

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