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几多时光，雕刻地球（2）: songshuhui 2010-1-25 12:26; Ent 发表于 2010-01-24 7:00 地质时代让我们稍微上溯一点来到1500年。这一年正是末日预言（没错，那时也有末日预言）所喜爱的年份，因为七十士译本按照年代累加大概是公元前五千五百年左右创世，加上一千五百年正好是七千年，和上帝七天创世相对应（看看，象征主义推理方式和Ussher的方法的区别）。但也正是这一时期，多才多艺的达芬奇同学首先提出，化石贝壳表面的纹路说明它们也曾经是生物，后来才被岩石包裹起来的；而非一直保持原样。正是这一发现为后来的地质学奠下基础。时间快进到1819年，伦敦的Kings Bench Prison一所欠债人专用监狱迎来了一位新房客。这个一脸憔悴的中年人有一个平淡无奇的名字：威廉史密斯（William Smith），因欠款无力偿还被判刑11个星期。提前剧透一下，这个可怜虫正是我们地质时代的主人公。 William Smith（1769-1839），有些工程师的架势了话说史密斯这小子1769年出生于一个小农场主家庭，幼时失怙，母亲改嫁，被叔叔抚养长大，自小无人管教、游手好闲。诸位看官要说，怪不得，年少放荡，年老凄凉不过且慢，哪有那么简单的故事。叔叔后来觉得年轻人这样下去是不行滴，发现他比较热衷于收集石头，于是因势利导建议他学习一些几何学、测量学的东西，就一辈子跟土地打交道算了（瞧人家的教育理念啧啧）。这一下可算歪打正着，小史密斯迅速展现出他与大地的亲合力，虽然一切知识皆为自学，但是发挥出来威力不减；很快他就以训练有素的测量员身份跑遍了英伦三岛。 1794年，法国大地人头滚滚血流成河，而在平静的英国，史密斯正受命为一条运河的开掘担当测量指导。正是在这里，他意识到化石的分布并不是散乱的，而是和地层有关。早在1669年，丹麦人尼古拉斯斯丹诺（Nicolas Steno）就在研究鲨鱼牙齿化石时意识到沉积岩石的形成不是上帝一次完工的，而是一层层叠上去，老的在下，新的在上。但是这个原理只适用于完整未受扰动的沉积岩层，而实际上的岩层常常是肝肠寸断体无完肤。可史密斯发现，尽管岩层乱了，其中的化石并不改变，而且每一种化石都有其特定分布的地层，从不越界；就好比我们今天看到霸王龙骨骼就知道这片地层一定是在白垩纪形成（嘿，可不是侏罗纪啊，电影里那是穿越了）。这样，化石不但可以用来推断地层的时代，还可以在破碎的地层之间牵线，从而让不同地区的岩石连为一个整体并且推测这里发生了怎样的破裂。这方法有点耳熟是吧？对，Ussher就是用这个原理把不同文明的历史记载串在一起的，可谓英雄所见略同。传言道，古生物学的祖师级人物居维叶（Cuvier）同学能够用一块脚骨复原出整个生物的形貌，恐怕是夸张了；但是用一块化石推算出整套岩层的年代，在史密斯手中则绝非虚言。所谓一花一世界，一沙一天堂是也~（莫非威廉布莱克也学过地质学？^_^您还别说，伦敦地质学会历任会长中还真有一位叫做威廉布莱克的虽然肯定不是同一人。）等等，眼尖的同学要跳出来说了，别想这么把我们糊弄过去，你这具体年代倒底是如何得出的啊？没错，要问史密斯同学具体的岩石是几万年还是几十万年，他也一样茫然。根据化石建立的尺子（学名叫做生物地层学）只能计算相对值，排出谁老谁新的次序，但是面对绝对的年龄则无能为力了，就像一把尺子没标刻度但是总比没有要强得多；而更重要的，这把尺子让人明确地意识到，人类历史在它的刻度上面只占据短短的一小段，在人类历史之前存在的故事要远为久远、远为丰富。最关键的是，这是第一把根据实物计算出的尺子，而非虚无缥缈不知传了几代的经文。这样，对于历史文献的态度，小史又补充上第二点：发掘出来的东西（石头）胜过一代代传承下来的东西（经文），因为后者可能经过有意无意的改动。好了，这个主意并不复杂吧？也许泛泛如你我之辈盯石头盯久了也能想出来。但是牛人不愧为牛人，史密斯才不满足于这么小儿科的东西，他要根据这个原则把英格兰和威尔士的地质图画出来！根据生物地层学原理画地质图，这种事情说起来容易，做起来哎，个中甘苦，非亲历不能体会啊。就好比福尔摩斯揭晓答案时大家都很爽，天知道他为此抽掉了几袋烟草、拉断了几根琴弦？为了收集数据，史密斯足足跑了14年的野外，时常一年行程上万公里而且不是坐飞机。总之这件事情不但让他倾家荡产，还让他新婚妻子一病不起。而且这个时候他的侄子的双亲又去世了，又得照料侄子终于熬到1815年，一份长2.4米、宽1.8米、注释厚达50页的全彩地质图终于诞生了，第一版只印了5份（不知算不算一项世界纪录）。然而就在此刻，伦敦地质学会会长George Bellas Greenough竟然无耻地给这位自学成才的民科（看见没有，这才叫真正的民间科学家；科学理论都要落到实践之上才有价值。那些光拿出几万字看不懂的文章来吓唬人，却不给出任何验证工作的伪民科们可以歇菜了）背后捅了一刀子。他声称，地质学会马上就会出版类似地质图，价更廉物更美。（点击看大图！）这就是当年他的那份地质图。真的很漂亮挂一幅在家里一定非常拉风^_^ 这一下可让史密斯招架不住了，人家毕竟是正规军。顺便说一句，那时的地质学会风头正劲，已经是仅次于皇家学会的强大科学组织。结果就是，他的地质图销量大受打击，负债累累。苦撑数年，卖掉无数珍爱的化石，最终仍然被判入狱，待他出狱时，发现自己居住了14年的家已经被查封，家产全部没收。然而就在这一年，地质学会的地图出版，仅在部分细节和绘图上略好过史密斯（考虑到地质协会的资源，这不足为奇），而明显在地层界限上大量地参考了史密斯的地图，却不肯承认他的贡献；后来发现，Greenough甚至曾经通过不太光明的手段获得了史密斯的手稿。当然，剽窃他地图的不止学会一家，而地质学会也确实早在1809年就开始筹划绘制地质图，并在1812年给出了一个十分粗糙的草图，但是身为最具影响力的组织，最后的结果完全不提史密斯的名字，未免太发指了。部分原因在于地质学会的势利眼：尽管当时的英国工业革命大大推动了采矿业和土木工程的进步，并产生了对地质学实践知识的强烈需求，学会派仍然坚持地质学是贵族学科，像史密斯这样出身贫贱的人自然不在圈内。按照布莱森的说法，学会建立之初每月碰一次头，一边喝一两杯马德拉白葡萄酒，吃一顿交际饭，一边交换对地质学的看法。这顿饭的价钱故意定在昂贵的15先令，以便使那些只有头脑（而没钱）的人望而却步。实际上史密斯很愿意也绝对有实力加入地质学会，但是从没人给他发邀请这是入会的先决条件，于是他也只能单干并遭受贵族们的歧视。另一方面，学会内部弥漫着传统的培根哲学：纯粹经验观察，不要被理论束缚。史密斯的化石地层学是建立在化石与地层一一对应这条理论上的，让不少人颇为怀疑；像Greenough这种极端怀疑派甚至不太相信地层是真实存在的概念，因此他们很可能是企图和以化石为主要依据的史密斯划清界限。但是正如他们后来被迫认识到的，科学实践不配上理论完全玩不转所以最后不得不违心借鉴史密斯的地图却又不好意思承认。无论如何，科学的进展可以被少数人推迟，却不能被阻止。迟来的荣誉终于在1831年以伦敦地质学会首枚渥拉斯顿奖章（Wollaston Medal，直到今天仍然是伦敦地质学会的最高奖励，也是整个地质学界的顶尖荣誉）的形式降临。时任会长、著名地质学家Adam Sedgwick慷慨陈词：因为我们正使用的语言，是他在科学还处在幼年时教给我们的；当我们合力将自然神殿的塔尖建起时，我们用的图纸是他设计的，基石是他铺下的，坚固的墙壁是他竖起的，这一切都是他独自努力完成的。困扰史密斯半生的财务问题也被国王威廉四世颁发的终生养老金解决。而1865年，学会终于在自己的地质图上加上了史密斯的名字，只不过此时史密斯已经去世26年了。（下期预告：物理学开始走入视野）; 个人分类: 地质|1922 次阅读|0 个评论

象年轻人一样激情工作——缅怀地质学家张文佑院士: dongping2009 2009-12-16 06:41; 林秋雁魏东平石耀霖【科学网首发】我们研究生院自 1978 年 9 月建院开始，张文佑先生便一直投入极大的经历于地学研究生的教育事业，并但任我们地球科学学院（原地学部）的第一届主任。今年是地质学家张文佑院士诞生 100 周年，借此机会，我们满怀深情，追忆这位大师。透过张先生在研究生院的一些工作往事，表达我们对于一代地学大师，象年轻人一样激情工作的崇高敬意。一、开创篇张文佑先生于1909 年 8 月 31 日，出生在河北唐山；由于生病医治无效，于 1985 年 2 月 11 日在北京中日友好医院去世，享年 76 岁。他 1934 年毕业于北京大学地质系。 1945 年 -1947 年去欧美考察，之后一直在研究部门工作，同时兼任多所大学教授， 1955 年当选为中国科学院第一届学部委员。 1978 年，张先生已是一位年届古稀的老人，但是面对当时我国百废待兴的现状，沐浴我国改革开放的春天阳光，他仍象年轻人一样来到研究生院。他激情涌动，大刀阔斧在肖庄（原研究生院校址）的一张白纸上，与我国的其他众多地学界的前辈一起，书写着研究生教育的青春历史。地球科学博大精深，张先生从宏观战略上考虑研究生教育。他担任地学部主任，并和两位副主任：大气科学的叶笃正研究员以及地理科学的吴传钧研究员精诚合作，开创了地球科学研究生教育的华彩序曲篇章。 70 年代末 80 年代初，地球科学包括的范围不同今日，当初是八大一级学科：大气科学、地质学、地球化学、地球物理学、空间物理学、地理学、海洋科学与大地测量学。作为首届的 1978 级研究生，在地球科学领域招收有有四个方向：大气科学、地球物理学、地质学与地理学（包括遥感方向的学生）。针对地球科学的内涵和受教者的研究方向，张主任和二位副主任身体力行，首先把学生入学的课程学习教学工作中的课程设置，作为重中之重加以解决，三位主任还同时亲自走上讲台，亲力亲为地传道、授业与解惑，开创了文革之后，我国已经停顿 10 余年的第一批地学研究生教育。 1978 年，在张先生等人的组织下，首批地学研究生相关的骨干课程被开设出来。这批课程包括：由张先生组织的包括尹赞勋院士（ 76 岁）和研究员叶连俊、谷德振、赵宗博、吴利仁、姜传武、刘承祚与应育浦等 8 人，在地学院开出的 64 学时的地质基础课程；由吴传钧副主任带领 15 人开出的 100 学时的地理概论课程；由叶笃正和李麦村开出的天气动力学专题课，由叶笃正邀请的来自美国芝加哥大学的郭晓岚教授开出的 42 学时的大气动力学课程，由傅承义院士（ 1957 年当选学部委员， 69 岁）带领研究员曾融生、陈运泰与祁贵仲等人开出的 64 学时的地球物理基础课程，以及由陈述彭和杨世仁开出的 90 学时的环境遥感课程，等等。由于张文佑先生的学术威望，并通过他本人强有力的组织协调，地学院共为 1978 级研究生开设了 17 门课程，聘请了 57 位研究员和高校如北京大学与地质大学的教授学者。这些开设的课程，几乎覆盖了地球科学相关研究方向的全部要求。按理说，能够这样平稳地走下去，地学研究生课程教学已经初成体系，教学效果也会很不错，而不需要再花费更多的精力了。但张先生是一位在事业上永不满足的科学家。笔者之一（林秋雁）在和张先生的几次聊天中，便听到他多次谈到，科学家的头脑应该象一匹栓不住的烈马，需要永不停息地向前奔跑。按照张先生的思路，研究生教育的高潮还未到来，后面的路还在继续。。。。。。二、创新篇 1979 年到 1984 年，这五年，是张先生在我们研究生院大展鸿图、紧张工作的 5 年，是张先生倾注极大的热情、对研究生院的地学研究生教育花费毕生精力于生命最后的五年。虽然先生 1951-1980 担任地质所的副所长 29 年，并于 1980 年继前任侯德封手中，接过地质所所长职务，管理所里的科研等一应大小不等、繁杂不一的具体事务而工作繁忙，但他却组织更多的专业人员，为研究生院开出了多门专业课程。 1979-1980 学年的第二学期，他和青年学者马福臣一起开出了 36 学时的中国大地构造和区域构造综合分析专业课； 1982-1983 学年的第一学期，他又与钟嘉猷、钟大赍，从柏林、李荫槐及李继亮等人，继续开设了大地构造与区域构造的专业课。张先生本人是中国地质学界的代表人物之一，并于 1984 年出版了他的代表作《断块构造导论》。但他本人在上课中博采众长。张先生讲课中，不仅阐述自己关于大地构造的学说观点，更是吸收板块学说和国内外地质大家的学说观点。他认为，大地构造学说是在多学科基础上发展的，包括岩矿、古生物地层及地球化学等，以及数学分析、物理模拟、物化勘探与遥感解绎等一系列基础手段与方法。与此同时，张先生在授课中总是强调实际应用，他常忆起 1945 年 -1947 年在欧美实地考察的重要性。 1983 年冬季， 74 岁的张先生，仍到晋中晋北野外一线去察看地下水资源，后又去河南考察中原油田的石油地质。不仅如此，他还强调研究生学地质要为国家的发展和建设服务。时任中国科学院副院长的华罗庚院士，曾对张文佑院士的评价为学而优则用和学而优则创。华老的评价是客观的，也是张先生一生工作历程的真实写照。三、发展篇 1978 级的那届地学研究生，许多是考俄语入学的，当时学英语从 ABC 学起。他们许多人已工作了 10 多年，大部分是年近 30 岁 -40 岁之间的老大学毕业生。同时学地质的在大学里数理学的相对少些，因此数理基础也相对薄弱一些。这些情况反映到了地学部和地质所教育处的张仲奎处长和黄翠珠老师那儿，我们也同时向张先生反映了现状，他激动的说，考上研究生就要接受挑战，学习新的知识，苦点儿累点儿算什么，男子汉大丈夫要严格按学校对研究生的要求去作，从长远考虑以适应地质学发展的要求。许多研究生因而选学数理课，苦学英语。时至今日， 1978 级研究生的刘嘉麒院士，回忆起当年的学习生活，仍然感慨万千，从心里感谢那时对他们严格要求的领导和老师。 1980-1981 学年的第一学期，张文佑院士想到应让研究生掌握地学的科学思想和地学的方法论，他和吴凤鸣老师开出了 54 学时的地质学史课。对于该课，许多学生认为这种课务虚，感到没什么直接作用。虽也属专业课，但不象其他专业课学了有价值。对此，张先生无论在课上与课下都强调，地质学史不仅是人类认识地球的科学史，也是地球本身的发展史，它是科学中的科学，并鼓励不同学科的研究生选学。 1984 年岁末，那是寒冷的冬天，先生当时已住院一段时间了，地学部何铸文和林秋雁两位老师去中日友好医院看望张先生。他那时已经躺在床上，当年他常说的烈马奔跑的雄姿已经不再，病体也使他失去了往日年轻人一样的激情。不过，看到他平静的面容，作者之一仍然能够感受到往日那匹为国家建设发展、为研究生教育披肝沥胆、为真理而永不屈服的烈马精神。今天的研究生，选课与当年相比已不能同日而语。地球科学的方方面面，如今都已迅速地进步与交叉发展。20年过去，今天的研究生院，自 2003 年起，学制上又增设了夏季学期；现在的地学院，自 2004 年分离出资环学院之后，我们开设的课程总数，每学年三个学期也已经超过了 120 门。由张文佑先生等老一辈地球科学家们共同开创的我国地学研究生教育，正在蓬勃地向前。值此张文佑先生诞辰 100 周年之际，仅以这些回忆片段，缅怀先生在绿色校园中，晚年也象年轻人一样激情工作的科学家与教育家之情怀。; 个人分类: 春夏秋冬|5808 次阅读|0 个评论

一个科学流浪汉的思索: 热度 1 dilingjun 2009-3-13 18:06; 地质学是研究地球的科学，研究地球的地质家们常被称戏称为走遍天涯的科学流浪汉。和地球打交道可是一门大学问。俗话说，上天容易，入地难。意思是说，天空中日月星辰都能看到，且遵循各自的轨道有规律的运转，是睁着眼研究的线性理论；而地球表层之下则是看不见摸不到黑箱！是黑暗中研究的非线性理论。搞石油天然气勘探工作和地质学打交道已经四十年了，工作中，常常爲了某一地质现象的多解性和无解而雾锁山中，望题兴叹！爲了想把所学的地学理论彻底弄清楚，从本科到博士，反而越学越觉的所从事的工作像无底洞，深不可测；越学越觉得自己越无知和渺小；越学越觉得自己工作在玩概率，摆八卦！一位已故导师也曾发出这样感叹：每当我们在地学殿堂中徘徊的时候，我常常被地质学这一神秘的研究客体所困惑，翻阅地学前辈们的历史巨著，科学大师们的学术思想曾几度拨开重重迷雾，但随着时光的运行，又陷入到了云雾之中。记得有一次参加学术大会，碰见几个地学大师，当我向他们诉说这种感觉后，他们异口同声的说到，这就对啦！有这种感觉正说明你由量变到质变，又提升了一个层次啦。不然，你还以为教科书上的东西可以解决一切石油地质问题哩。本本主义是不行的。的确，在地质学理论和应用中，无论是石油地质勘探和找矿，在具体的工作实践中总是遇到难以跨越的实践障碍和思维障碍。我们知道，物质与运动的形态有关，如生命现象是蛋白体所特有，化学反应是核外电子的互相作用等。地学既然以固体地球、特别是岩石圈的运动和演化作为自己的研究对象，自然应该有自己的方法学和特点，包括思维方式的特点。与技术科学相比，这些特点或矛盾的特殊性主要表现在以下方面： (1)地质构造跨时空运动的多变性，地质体的多层次性，地壳运动的多阶段性，地质现象的模糊性，地质实践的多解性和地质纪录的不完全性。 (2)研究对象的超巨型，物质结构的不均衡，并带有明显的区域性。在特定的场所和条件下，存在着特定的物体和状态，特别是地质现象出现反复之际，常常呈现难以把握的细微特征。（3）室内根本无法重演和直接模拟研究对象的本质特征，而理想的模拟人为因素太强，其结果只能作为参考，根本无法完全代替。（4）存在的地质现象，只是地质历史的遗迹，破坏严重，支离破碎，留一失万，可供研究的证据十分不完整。（5）地理环境和人的寿命无情的制约着人们地质实践活动的时空，无法经历和直接观察其演化、运动的全过程。（6）传统的研究方法，尤其是人们常常选用的将今论古以点带面线性推理的方法研究非线性的客观事实，本身就潜在着危机和不足。（7）对地下的认识无论多么精密的仪器其解释结果都是间接的。有时由于干扰因素，即使再先进的的仪器设备也无能为力。综上所述，地质工作者所赖以进行工作的既不是文字史料，也不是秦砖汉瓦，而是地壳几十亿年来形成的的各类地质体。这部石头史书史如此的庞大，因为他遍布全球；又如此凌乱，因为它的一些部分已遭侵蚀、变质作用等破坏，一些部分又被深埋地下和水下，剩下的还被叠加上后期变动的烙印。犹如一本书，不仅残缺不全，而且页码散乱，不少部分还被多次涂抹过。除此之外，地质研究分析中常常遇到人类自身思维上的障碍，例如：地球上一些原本就是非线性成因现象，却用简单机械归纳的线性理论加以解释；本来就是同一运动引起的不同现象，却把他们看成毫不相干的多种运动；把各种彼此有内在联系的地质现象，机械的割裂、孤立地进行研究；把运动着的地质现象当作静止僵死的东西。不是用整体地、宏观地、立体地、综合地去揭露这些地质现象的本质，发现它们相互联系的内在规律，而只是停留在各种地质现象简单的描述上。不同地点、不同时代的人们之间几乎无法得到一致的意见。在这个领域内实际上没有哪一种观点是为人们普遍接受的。一代一代的学者把学术上的真理贬为自相矛盾的谬论，或把谬论奉为经典规律。在这个领域内，很多捉摸不定，拿捏不准，互相矛盾的东西，如同瞎子摸象，摸着象尾说像绳子，摸着象腿认为是柱子。因此有很多从事地质学研究工作的人终其一生也没弄清大象是什么样子！近20年动摇科学根基的混沌理论告诉我们：就其地质学而言，尤其是地质找矿、石油勘探中的地学理论，无疑是一个非线性系统，既不是完全理性的，也无法对未来和结果作出百分之百正确的预测，由于地质体中非线性因素太多其变数信息太多太复杂，除非能够掌握全部的变数与信息，否则就存在着不可确定的因素和不可预知性。在其内部环境中的那怕是最小的不确定性，都往往会产生不可逆转的后果，也许仅隔不长时间，预测结果就可能变成一派胡言了。事实上，定性的地质学事实决定了定性的地学理论。理论对事实的抽象和概括，是事实的某种联通集，既然事实是定性的或半定量的，那么理论也只能是定性或半定量的。因此也可以说地质学是一门以想象为主要研究方法的学问。即它的研究对象是客观的，而它的研究方法本质上是思维性的，理论上是猜测性的。不言而喻，地质学在自然科学中仍是一门年轻的科学它的传统观念都是一定历史阶段人们对地球的总得认识，它不断地被后续的地学观念和理论所修改和完善。地质学的本质是可以认识的，但认识它的过程与其它学科比较起来复杂得多，这就需要每一个地质学家的思维方法，不是机械地化繁为简，用单因素的分析法来认识部分地质现象，用简单相加的方法求知整体现象，而是由线性研究转为非线性研究，由单项思维转为多路思维，由封闭思维转向开放性思维由简单类比转向串联思维。通过试验搜集事实，通过假说逼近本质，再通过试验检验假说，把一些看不清，争论不明的东西提高到哲学的高度来认识它。只有有这样，才能做到弃管窥到全貌，上井观到到全天，睁眼摸到全象从而综合地、系统地、连续地、动态地研究地质现象和把握地球运动及演化规律。作为一个地质学家来说，它的哲学素养越高，对人类创造的财富越多。地质学是研究数以亿万年计的问题，更需要具有合乎逻辑的推理和辩征地思考问题。智慧与知识相比，前者更重要，因为智慧属动力学，知识属静力学，一个人只有具备聪明和智慧超人的预见，才能创造出人间奇迹。不然，读书再多知识再丰富，如果没有创造力，充其量只能是个书呆子。至今为止，每一个大大小小的创造发明，都闪耀着发明者能动的创造力，科学工作者的思维是否活跃，其决定因素就是看他是否具有哲学的头脑。; 个人分类: 观点评述|5281 次阅读|15 个评论

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