一条大河在奔腾过程中不断从支流汇聚水量以壮大其声势，学科的发展亦是如此，需经常融入不同观点来增强力量、范畴和深度。若想真正弄明白一门学科的发展，必须解析现代科学结构理念与事实的错综复杂的历史脉络，并追溯它们的灵感及来源。每门学科都是以理论为引线编织起来的事实画面，强调思想，通过重建为之做出重要贡献的科学家的思想与生活可更好地理解。奥地利精神分析学家弗洛伊德（Sigmund Freud）曾经说过：主流科学都对人类思想的构筑做出了重大贡献——在这一痛苦进程中，每一步都粉碎了人类自身在宇宙中超然重要的原始希望的另一面。两次伟大“科学暴行”亲自用科学之手阉割了上帝旨意，影响深远。第一次，哥白尼发表了《天体运行论》创立了“日心说”，使得人类居住的地球不再是宇宙的中心，只是世界体系中的一个不起眼的点。第二次，达尔文出版了《物种起源》提出了“进化论”，剥夺了人类特别创造的权利，将之贬为动物的后裔。但弗洛伊德似乎忽略了一伟大步骤，即空间限制与自然进化之间的桥梁——时间。长期以来，人类一直坚信根据宗教教义《创世纪》推断而来地球只有六千年的历史，直到赫顿“深时”概念的提出才悄然改变了这一切，正如古生物学家古尔德（Stephen Jay Gould）所言：“他打破了时间的界限，确立了地质学对人类思想最独特、最具革命性的贡献——深时。”但奇怪地是，就是这样一位功勋卓著的学者却没有得到像哥白尼、达尔文一样的声名，这是不公平的，原因也是多方面的，今天请君侧耳倾听“现代地质学之父”赫顿及其理论诞生的故事。

                                                                                     James Hutton（1726-1797，来自网络）

赫顿1726年6月3日出生于苏格兰首都爱丁堡一个商人家庭，有三个姐妹，他的父亲正直善良，曾经担任过一段时间市财务主管，但可惜在赫顿3岁时就因病离开了人间，生活重任完全落在了坚强的母亲身上。爱丁堡坐落于火山与冰川共舞形成的鼻尾丘之上，若划过天际彗星留下的尾巴，在这逼仄拥挤的空间里，房屋依偎簇立，邻里招手可见，垃圾常从窗口急急倒下，黑烟多从烟囱缕缕冒出。但这座城市不同寻常的布局迫使所有居民，不论名誉地位如何都住得很近且有包容精神，这直接影响了后来的苏格兰启蒙运动。在接受了自由的家庭教育与严格的中学教育后，赫顿于14岁进入爱丁堡大学，学习人文科学。爱丁堡大学始建于1583年，是长老会宗教改革初期的一所神学院，至十八世纪中叶开始走向辉煌。学校主要教授拉丁语、希腊语、逻辑学、哲学等课程，两位老师给赫顿留下了深刻印象。一位是数学家麦克劳林（Colin Maclaurin），今天他以“麦克劳林公式”为学生铭记，是牛顿的忠实信徒，“曾蒙牛顿推荐”来到了爱丁堡大学，教授数学与哲学，并把牛顿的万有引力、微积分等理论思想传授给学生，传播给大众。另一位是逻辑学家史蒂文森（John Stevenson），在哲学课上他提到王水可以溶解黄金的化学知识，深深吸引了赫顿的注意力，从此化学成为他的依恋。

爱丁堡城堡岩及爱丁堡大学（李天恩提供）

1743年离开大学后，赫顿进入了一家律师事务所当学徒，然而坐在黑暗的屋子，借着微弱的烛光抄写枯燥的法律文书实非心中所愿，在本应工作时他竟然用化学实验娱乐自己及其他学徒，他被解雇了！一个有才能的人可以从事任何有益的职业，然而一个天才只有在大自然指引的方向上才能有所作为。1744年赫顿又回到了爱丁堡大学，改学医学，目的是想学习化学，因为那时化学还没有成为一门学科，只有医学中有化学内容。1745年邦尼王子查理（Bonnie Prince Charlie）领导的叛乱中断了赫顿原本平静的学习生活，也深深震颤了每一位爱丁堡公民。再是当时的苏格兰医学还处于起步阶段，要学习先进的医学知识只有去到欧洲大陆，1747年底，赫顿到了巴黎—学习解剖学与外科学最好的地方。当时的巴黎文化艺术氛围浓厚，花园、咖啡馆、林荫大道随处可见，孟德斯鸠、狄德罗、伏尔泰、卢梭等启蒙巨擎闪亮登场。赫顿如饥似渴地学习知识，吸收文化，也可能在这里他第一次真正接触到矿物等相关地质知识。两年后，他去了荷兰莱登，在久负盛名的莱登大学获得了医学博士学位，论文题目《人体血液及循环》，运用了牛顿天体循环概念，这也深深影响了他以后的地球理论。

1749年底，赫顿学成归来，开始认真思考他的未来，行医看来是最切合实际的选择，因为他已具备了当医生的资格，但出乎意料地是，他并没有这样做，也许就像最初他学医的目的只是想学习化学而不是成为一名医生。他和戴维（James Davie）大学期间就因为共同的兴趣爱好成为要好的朋友，他们发明了一种从煤烟中提炼卤砂（氯化铵）的简单经济方法，准备建立一座化工厂大规模生产，奇怪地是赫顿也没有与之共同经营生产，尽管他与之合作有利润分享。最终他令人大跌眼镜地决定去当农民，事后看来这一决定并非完全自愿，甚至有些迫于无奈。当时的苏格兰农业还比较落后，需要不断改良土壤，引进现代农业技术，从事农业也是一种时代的呼唤。赫顿的父亲为他在爱丁堡东南留有两片农场，其中一处为Slighhouses，但地处偏远，土壤贫瘠。毗邻的英格兰Norfolk地区在农业改进方面处于全国领先地位，是一个学习的好地方，赫顿一去就是两年（1752-1754），他大部分时间只是观察并与农民交谈，而不是自己耕种土地，以“即使不是最有用的方式，也是最愉快的方式”消磨时间。正是这段时间点燃了他对地质的热情，闲暇之余，或骑马或步行，逛遍了英格兰东南部，甚至到了欧洲大陆，带着急切的好奇心探究每一处挡住他去路的凹坑、沟渠或河床，农业与地质在他心中齐头并进，相互激荡。两年后，他回到了Slighhouses，这里河流弯弯，小路曲曲，三两城镇，有数人家，一呆就是十余年（1754-1767），尽管他对农业知识了如指掌，但真正投身其中，那份艰辛与酸楚绝非外人所能深刻体会。改良土壤、浇水灌溉、作物轮作、引进铁犁、养殖牛羊、制作黄油……春种秋收，夏耘冬藏，他忙得不亦乐乎，把农场改造得有模有样，令人艳羡，此外他还观察阳光、气候、肥料、疾病等对农作物的影响。但一个人生活所带来的孤独寂寞常常袭上心头，他感觉自己活得像只被阉割了的公鸡，对女人的评价也有些刻薄，“如果女人们能拿出像我精心照料小牛付出的情感的一半来爱男人，那这个世界将是多么美好啊！”他似乎心有所怨，又无勇气大胆明言。就是在这种疲惫与痛苦的交织中，他注意到每当倾盆大雨，雨水都会将田地里的土壤冲走，如果长此以往，岂非土壤殆尽，变得贫瘠，但世界好像并非如此，一直适于植物生长，动物人类生存，一定有一个自然法则在背地里支撑这一切。他还观察到许多岩石都是由碎屑组成，这些碎屑显然是更古老岩石风化的产物，那岂非时光不老，岂止六千年所能承载？他似乎洞察了地球的奥秘，看到了时间的深渊，这大胆而新颖的见解就在当农民的日子里慢慢酝酿开来，等他决定结束这段生活，地质在他心中已悄然胜过了农业。

Slighhouses农场及引进的铁犁（来自网络）

1767年底，赫顿决定离开农场回到爱丁堡，此时的爱丁堡已今非昔比，发生了翻天覆地的变化，经济繁荣，思想活跃，新城也在大张旗鼓建设中，短短数载已变肮脏守旧之所为繁华形胜之地，人物辐辏，更添风流，轰轰烈烈的苏格兰启蒙运动正在熙熙攘攘地进行中。以良好法律、国际贸易和男女友谊为基础的崭新秩序取代了以英勇、忠诚、宗教和匕首为特征的古老世界。苏格兰启蒙运动是一场思想盛宴，是天才的温床，目的是将科学应用于社会，崇尚理性、科学与自由。爱丁堡被称为“北方的雅典”，大卫·休谟（David Hume）、亚当·斯密（Adam Smith）等都生活在这里，他们是现代世界最早的知识分子名人，以大胆的思想、怪异的习惯和一尘不染的道德品质而闻名。赫顿来得恰逢其时，很快就融于其中，他白天在家中读书做实验，晚上去俱乐部喝茶聊天，社交俱乐部是知识分子集会的场所，他们来自各个阶层，无拘无束，自由畅谈。他和三个“老姑娘”姐妹住在一起，投资运河、开办工厂、出租农场，赚得盆满钵盈，无财务之忧，无家室之累，可以全副身心地投入研究之中，不断完善他的见解。他的书房里摆满了各种矿物岩石与化学仪器，几乎没有落脚之地，他每天睡得很晚，但一起床就直奔书房而去，午饭后再学习几小时，然后去附近的山岗散步。化学家布莱克（Joseph Black）是他最要好的朋友，以煅烧石灰发现了二氧化碳，提出潜热、比热概念而闻名，通过多次密切交流，赫顿学到了不少化学知识。他从瓦特（James Watt）改良的蒸汽机上也受到启发，也许地球本身就是一个巨大的“热机”。在各种思想碰撞交流中，无疑使赫顿极大开阔了视野，提升了认知，总之苏格兰启蒙运动成为赫顿初生思想的孵化器，并为其提供了必要的支持和保护，使其发展为一个完全实现的、严谨的、健全的理论。

苏格兰启蒙运动主要人物（来自网络）

赫顿自知他的思想认识与当时对地质的普遍看法相差深远，所以他并没有急着去发表，甚至除了布莱克极个别的亲朋好友外，也很少与人谈起。他不是大学老师，也不在政府部门工作，他没有名誉没有地位只是一个普通地质业余爱好者，他还只是苏格兰启蒙运动的一个不起眼的小人物，但这一切将随着爱丁堡皇家学会（Royal Society of Edinburgh）的成立而改变。爱丁堡皇家学会成立于1783年，目的是鼓励传播科学、哲学、历史和文学方面的杰出成就。赫顿是成立会员之一，他被邀请做报告，这一邀请将驱使赫顿综合他过去三十年来对地球理论的观察与研究，最终引发了一场智力革命，导致了现代地质学、演化生物学以及对地球年龄的真实理解。1785年3月7日与4月4日，赫顿分两次将他的地球理论以口头报告的形式公之于众，但第一次赫顿病得很厉害没有出席，由布莱克代为传达。圣经将陆地不断遭受风化侵蚀看作上帝惩罚人类罪愆的手段，而赫顿敏锐地注意到土壤由岩石风化形成同时又被雨水河流不断冲走，土地变得贫瘠就无法供应动植物与人类生活，这不符合上帝的旨意，上帝用智慧创造这样一个井然有序的世界最终目的就是维持生命延续。他观察了大量沉积岩，发现它们多由泥砂砾组成，说明在这些岩石形成之前存在更古老的陆地，这些古老的陆地侵蚀所形成的碎屑成为沉积岩的物质来源。那这些碎屑是如何固结成岩的呢？他没有求助于水的作用，因为水的溶解能力有限，不能溶解有些矿物质，他求助于热，认为热可以塑造一切。碎屑在河流的作用下被带到了海底，在上覆沉积物压力及深部热的作用下，这些沉积物熔融最终固结变成了岩石。那这些形成于海底的岩石又是如何变成陆地的呢？他再次求助于热，认为在热的作用下，这些沉积岩被抬升最终形成了陆地，证据就是各种脉岩，然后又不断遭受侵蚀，再次形成了碎屑物，又带到海底形成了岩石……由此地球经历了侵蚀为屑→运移到海→沉积成岩→抬升变陆的持续不断的循环过程，而要实现这一伟大过程则需要漫长的时间，在人类的尺度上无法感知，因此这个世界“既没有开始的痕迹，也没有结束的迹象”。

可能人们一时之间还没有深刻领悟他的观点，以至于在随后几年内听不到赞美或反对的声音，仿若石沉大海，杳无声息。赫顿也意识到他的理论许多还基于猜想，他必须深入大自然寻找确凿证据。在接下来的几年里，赫顿开始了他一生中最紧张、最忙碌、也是最多产的时期。他首先瞄准了花岗岩，当时普遍的看法花岗岩是原始海洋中最初沉淀的产物，属于地球上最古老的岩石，按照赫顿的理论，既然沉积岩抬升是地下热作用的结果，就必然存在熔融的物质上升，而花岗岩在他心目中就是这样的物质，因此花岗岩不是比周围岩石古老而是年轻。如果花岗岩古老则会在围岩中包含花岗岩碎块，反之亦然，他需要找到两者之间的接触部位一探究竟。苏格兰各处地质概况尽在赫顿帷幄之中，他知道去到哪里寻找这样的地方，向北去到高地，那里有些地方花岗岩与沉积岩纠缠在一起，河水流淌的山谷里裸露了岩石，堆满了碎石，无疑是最佳发现之地。1785年他与朋友克拉克（John Clerk of Eldin，有地质经验且擅长绘画）在一条被称为Glen Tilt的小河里发现红色的花岗岩侵入黑色的云母片岩中，他高兴得像个孩子，好像发现了一条金银矿脉。激情过后容易疲软，但科学好奇心满足后带来的却是新的欲望的膨胀。1786年他们又一起出发去了西南部的Galloway，穿过灌木与荆棘，就在海边他们再一次见证了花岗岩与片岩的交织，一条花岗岩脉侵入片岩中，越来越细，就像一根线直至消失不见。1787年，他与克拉克的儿子一起去了西海岸的Arran岛，再次寻找侵入围岩的花岗岩脉，几天的寻找无果后最终发现了一个巨大的花岗岩体，花岗岩脉像一条条灵蛇侵入周围的片岩中。

Glen Tilt（上）与Arran（下）花岗岩侵入围岩现象（来自网络）

赫顿理论中还有一个革命性的观点，即地球的自我循环，花岗岩的发现并没有证实这一点，需要寻找新的证据。海底岩石在抬升变陆过程中发生了不同程度的褶皱断裂，遭受风化侵蚀后，又为后来沉积物覆盖，两者之间必然存在一个上下岩层角度显著差异的不整合（unconformity）。同样是在Arran岛，赫顿第一次看到了不整合，花岗岩旁侧的沉积岩上下两层明显呈不同角度倾斜。离开Arran岛赫顿准备去拜访一位居住在Jedburgh的朋友，马车在河谷里穿行，他偶一抬头发现旁侧的峭壁上部地层水平状，下部地层垂直状，赫然又是一个不整合，正应了那句古话：心有所想，目有所见，心有所思，行亦随之。1788年6月一天，赫顿在John Playfair和James Hall陪伴下划着小船沿着海岸向南漫有目的寻找，天朗气清，惠风和畅，大海浩森，万里无波，不知不觉他们来到了一个叫Siccar Point的地方，等他们登上海岸，眼前的一幕令他们目瞪口呆，上部砂岩近水平如玉体横陈，下部片岩近垂直似剑戟林立，轮廓清晰，层次分明，没有比这更完美无瑕的不整合了！“凝望时间的深渊，心神似乎变得头晕目眩”，Playfair如是描写到，听着赫顿讲述地球古老的故事，两位年轻人面朝大海，如痴如醉，内心强烈感觉到：理性有时真的会比想象走得更远！

Jedburgh（上）与Siccar Point（下）不整合（来自网络）

1788年，赫顿以长篇论文的形式正式发表了他的地球理论，但其内没有提及他在Glen Tilt与Siccar Point等地的发现。一种新理论的诞生往往开始遭受到的多是批评之词，而非赞美之言，赫顿的理论亦是如此。赫顿最初对那些批评不置可否，淡然处之，但是来自爱尔兰著名化学家柯万（Richard Kirwan）的批评让他如坐针毡，他抨击赫顿的循环理论违背了理性与宗教历史的主旨，是一个彻头彻尾的无神论者和亵渎神明者。赫顿决定起而反之，但他患有严重的膀胱结石疾病，身体变得虚弱不堪，他再也不能像几年前一样去到野外，只能拘囿于自己的房子内。虽抱病在身，已呈风烛残年，但依然生命不屈，绽放余光，忍受着极大的痛苦，写就了《地球的理论》，他本计划写四卷，但最终只完成了两卷半。除此之外，他还以极大的毅力写了有关自然哲学、农学等长篇巨著。1797年3月26日，星期六，他感到一阵剧痛，尽管如此，他还是没有放下手中的笔，到了晚上，他浑身打了个寒颤，医生来了，他伸出了手，死了！赫顿的理论与当时盛行的水成论大相径庭且不符合圣经的旨意，因此在他死后遭受了越来越多的批评。John Playfair与James Hall这两位最忠实的信徒不忍心他们朋友的作品泯然于众，消失于河，决定予以反击。Playfair在整理赫顿的材料准备为他写一传记时，注意到《地球的理论》篇幅冗长，逻辑混乱，大段引用法语，读来聱牙佶屈，晦涩难懂，很大程度上影响了阅读理解与理论传播，他结合赫顿的认知与自己的见解最终写就了《赫顿地球理论说明》，后人理解赫顿的理论大多通过此书。James Hall是“现代实验地质学”奠基者，他通过大量实验证实了赫顿理论中关键论点的正确，譬如石灰岩在深部高压条件下通过热的作用可以形成以及玄武岩火成的观点。“水火之争”是现代地质学历史进程中的大事件，双方兵来将挡，水来土掩，争得不亦乐乎，今天看来，无论是水成论还是火成论，都没有必要过分强调它们的正确与错误，在相互的争斗与交融中共同发展了地质理论，使地质走上了科学之路，成为一门令人敬畏的学科，他们都应该受到人们的赞扬与尊敬。

回溯地质历史，我们可以更为客观地看待赫顿本人及其理论。第一，整个十八世纪，科学还没有完全从宗教中解脱出来，宗教还占主导地位，地质更多处于婢女为宗教服务的从属位置，地球理论中充斥着猜想、观察与宗教想法。赫顿不是传统的基督教徒（最初是），但也不是一个无神论者，他是一个自然神论者，地球是上帝用无限的智慧特别设计出来的，目的只是为各种形式的生命提供一个可以居住的世界。第二，赫顿理论的根源并非来自岩石矿物，而是土壤，土壤的悖论让他深刻思考地球的运行。一种猜想是通过观察、经验，还是错误类比、神学假设得到的根本无关紧要，紧要的是要验证它。赫顿是一个好警察，知道寻找什么，去哪里寻找，他更为深刻地理解了风化侵蚀、岩石成层的真正内涵，将它们置于地球循环的宏观尺度上。一种理论正确与否主要看它有没有预测功能，赫顿理论成功预测到花岗岩侵入与不整合的存在，并为野外事实所证明。因此赫顿理论虽然有一些非科学因素，但总体是建立在自然规律及观察之上的。第三，赫顿吸收了其他学科的进步思想将其嫁接于地质之上，使用这种“移花接木”功夫最终创造了一个与前人完全不同的地球理论。借鉴牛顿天体运行规律他把地球看做一台特定机器，循环理念更多来自他对血液循环的认识。固结海底岩石的深部热的想法是一个大胆的推断，是他理论的核心，也是别人攻击的目标，他只是关注其作用而没有深究其来源，这与从布莱克处学到的化学知识以及从瓦特处所了解的蒸汽机结构原理分不开的。赫顿认为古今地质作用相同，因此可以“将今论古”，使得“现代是了解过去的一把钥匙”成为可能，这正是均变论的关键所在，也是地质成为一门科学最重要的哲学思想。他否认灾变论，认为均变论积少成多，在漫长的时间里也可以产生巨大的变化，背后映射的恰恰是微积分理念。第四，虽然赫顿理论在与维尔纳理论较量中最终取得了胜利，但并不代表他的理论完全无懈可击，恰恰相反，有些认知是完全错误的，譬如白垩中的燧石，煤炭中的黄铁矿，硅化木他都认为是火成作用的产物，热的提出灵感更多来自一块龟甲结核手标本，而不是花岗岩，其实当时他只在野外匆匆看过一次花岗岩。还有就是他只把化石看做它们来自远古海洋的证据，而没有认识到它们代表了生命的进化，忽略了时间之箭。但无论如何赫顿的理论是恢宏而壮阔的，伟大而深远的，独创而新颖的，系统而全面的，是现代观察研究的产物，而非凭空臆断的妄想，它经受住了时间的考虑，至今影响着重地质过程轻地质产物的科研思路。他不是一个严格意义上的现代地质学家，他的思想中还流露着燃素、哲人石等陈旧观念，但谁也不能否认他的伟大，正是他的理论影响了后来的莱伊尔以至达尔文，才有了生物进化论的问世。他只所以没有成为家喻户晓的人物，当与地质学天生自卑不显眼，地质人不注重宣传创始人，当时被美国独立战争、法国大革命重大事件所遮掩以及他作品的冗余风格等因素相关。

就在赫顿死后几周，一个也叫赫顿的五十岁左右的中年人来到了爱丁堡说他是老赫顿的儿子，这令还没有从悲伤走出来的赫顿的朋友们极度震惊，就连他最亲密的朋友布莱克也不知道他有这样一个私生子，似乎他去巴黎学习，他去当农民……

主要参考文献

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