年逾八旬的开尔文勋爵参与了一场由英邦皇家学会举办的物理学集会

年逾八旬的开尔文勋爵参与了一场由英邦皇家学会举办的物理学集会

更新时间:2019-05-28 13:14点击数:文字大小:

  科学史上许众伟大的发觉都来自于不测。1896年,法邦物理学家贝克勒尔不测地发觉铀盐不妨让包正在厚黑纸中的底片感光,证实铀能发射出一种有穿透性的射线,这是人类第一次观测到了放射性景象。正在两年之后,出名的皮埃尔·居里和玛丽·居里伉俪从沥青铀矿提炼出了两种新的放射性的元素钋和镭,而正在1903年,居里伉俪进一步检测到了镭元素正在放射经过中会不息发生热量。与此同时,进入20世纪之后,科学家们通过磋商地动弯曲射景象发觉了地球内部并非均质的固体,而是分成地壳、地幔和地心。至此,开尔文揣度地球年事的两个假设整体被证伪了。

  科学磋商到底告一段落,但故事并没有停止。正在帕特森磋商地球外貌铅散布的时刻,他惊人地发觉,进入20世纪之后的自然界中的铅浓度加添速率猛然晋升,远远高于过去几十亿年的积蓄速率。人类工业污染,独特是化石燃料的燃烧是这些铅的要紧起源。认识到这点之后,帕特森将后半生的要紧元气心灵都参加到了情况爱护工作中。看待全豹宇宙来说,地球只是漂浮正在宇宙中的一颗微小行星,不过看待人类来说,地球是咱们赖认为生的家乡。每年的4月22日是天下地球日,这是一个为情况爱护而设立的节日。科学外面不妨揣度地球这颗行星的年事,不过举动咱们家乡的地球须要人类用爱和知己来防守。

  于是,处分题目的要害造成了寻找到和地球同时酿成的岩石。地外上的岩石都资历过杂乱的地质运动,而陨石来自于太阳中的小行星,这些小行星是和地球正在同暂时间酿成的。正在各样各样的陨石之中,陨铁的含铀量极低,这就意味着,铀衰变发生的铅微乎其微。因此,陨铁中的铅铀比例就与地球酿成之初的比例近乎相称。美邦地球化学家克莱尔·帕特森最终通过将陨铁中的铅铀比例设定为初始值,将地球岩石中均匀的铅铀比例设定为最终值,揣度得出地球的年事正在41亿—46亿年之间。不断改进的帕特森对自身的衡量结果照样不满足,他又找来另一种和陨铁性子近乎相反的石质陨石,即初始含铅量极低,个中的铅都是由铀衰变而来。归纳两个测定结果,帕特森正在1956年最终得出地球的年事为45.5±0.7亿年。

  “地球的年事是众少?”正在400年前的欧洲,爱尔兰人詹姆斯·乌雪是这个题目的公认巨子。兴味的是,他并非是一位科学家,而是一名大主教。由于正在科学革命之前,“地球的年事”题目是与创世神话干系正在一道的,于是,“地球的年事是众少?”最开头是一个神知识题而非科知识题。

  当博物学家和地质学家们心中无数的时刻,解答这个题目的重任落到了物理学家身上。19世纪50年代,由德邦物理学家克劳修斯与英邦物理学家开尔文勋爵划分提出的热力学第二定律仍然成为了学界的共鸣。依照热力学第二定律,地球、太阳甚至全豹宇宙都处正在一种热量耗散的经过中。根据这个外面,地球正在降生之初是一个高热量的岩浆球,其温度跟着时分不息消浸,直到将热量十足耗散掉变得彻底酷寒死寂。如此一来,只须咱们理解了地球的初始温度(也即是岩浆的温度)、岩层的导热系数以及地温梯度,咱们就能依照公式揣度出地球的年事。

  史书性的波折产生正在1904年。年逾八旬的开尔文勋爵插手了一场由英邦皇家学会举办的物理学聚会,早已成为物理学界巨子的他受到了一位年青物理学者的挑衅,而这位挑衅者恰是开尔文老年最欢跃的学生——当时年仅33岁的卢瑟福。卢瑟福正在聚会上作了闭于放射性增温对估算地球年事影响的陈说,以为地球内部的放射性元素所发生的热量不妨平均地球本身的冷却。这一对师生代外了世纪之初产生的两种范式之间的移交,卢瑟福的磋商从学理上打倒了开尔文的揣度手腕,为自后者们拓荒了一种新的手腕,即通过测定放射性元素的衰变经过来确定地球的年事。正在1907年,美邦化学家博尔特伍德以为铅是铀放射衰变的最终产品,提出了“铀—铅测定手腕”。正在同位素被发觉之后,这种手腕被科学家们进一步优化,由于铀235和铀238会划分衰变为铅207和铅206,于是正在外面上,只须咱们理解一块岩石中铅和铀的比例,咱们就能够揣度出岩石的年事。

  根据当时已知的物理学外面,开尔文的揣度手腕是弗成震荡的。不仅地质学家们无法批评开尔文的见识,就连像达尔文如此伟大的博物学家也一度疑惑自身提出的物种演化外面。不过,开尔文的揣度手腕是创立正在两个根本假设之上的。第一,地球内部没有其他热量起源。第二,地球内部是一个均质的固体。只须这两个假设是设置的,那么开尔文的揣度手腕即是无隙可乘的。

  开尔文正在1862年楬橥了一篇名为《论地球的舒缓冷却》的作品,他将岩浆的温度设定为3870℃(实践上该当是700℃—1200℃),然后估算了导热系数与地温梯度的均匀值。开尔文最终揣度结果是9800万年,商酌到估算带来的偏差,他提出地球的年事大致正在2000万年到4亿年之间。通过不息准确参数,开尔文正在之后的几十年中不息地修订自身的揣度结果,正在1897年,他最终确定地球的年事该当是2400万年。

  詹姆斯·乌雪掌管过全爱尔兰上帝教会的大主教,但对科学充满兴会。他采用圣经年谱学的手腕,把圣经上纪录的宏大史书事故根据时分程序按序分列出来,同时他还查阅了许众非基督教古代史书文献,将与圣经上纪录一致的事故逐一符号年份。原委几次的比对和摒挡,乌雪正在他1645年出书的著作《乌雪年外》中,依照当时通行的儒略历算计,以为全豹天下被天主制造于公元前4004年10月22日下昼6时。

  正在启发运动之后,基督教的巨子仍然危如累卵了,自后的学者们纷纷采用尤其科学的手腕来算计地球的年事。法邦博物学家布丰征求到了许众史前古生物化石,依照这些化石的年份,布丰揣测地球的年事横跨7万5000年。英邦地质学家赫顿则提出了“均变论”,以为地球演化是一个杂乱漫长的经过,而咱们只可说明和解析每个地质时间的整体转折,不过无法揣测出发点和止境。这种地质渐变论的见识自后被赖尔发挥光大,成为了当时的主流见识。同为博物学家的达尔文揣测极少地质转折的经过起码要原委三亿年,而地球的可靠年事说未必弘远于此。


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