古往今来，在科学界，谁都想搞个大新闻来震惊同行。但是，如果只想着搞个大新闻，而疏忽了治学的严谨，就容易弄巧成拙，闹出大乌龙。

科学史上的乌龙事件

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你听过月亮上的大象的故事吗？

17世纪，科学界正为月球是否适合人类生存而争论不休。当时一位颇有声望的天文学家尼尔（Sir Paul Neal） ，某天通过望远镜观察月球模糊的细节时，竟然在月球表面看到了大象！

“作为一名备受尊敬的皇家学会会员，我必然要向世人宣告我的重大发现！”于是“Elephant on the Moon”成功刷爆了科学界的头版头条。谁知道，尼尔看到的“大象”其实是悄悄钻进望远镜的一只老鼠，他以为的“大象”象鼻，其实是老鼠的尾巴。

这个乌龙发现，不但让尼尔名誉扫地，还极大影响了皇家学会的公信力。

尼尔的虚假大象提醒了每个科学家，当我们在验证我们支持的理论时，要仔细检查是否使用了正确的方法、考量了完备的数据。

虽然科学家们吸取了尼尔的教训，但是皇家学会树立威信的路上并非从此畅通无阻。前有不懂事的天文学家搞出“elephant on the moon”，两个世纪后，就连学会未来的主席——大名鼎鼎的开尔文勋爵，也闹出了大乌龙。

开尔文开启了一场物理学家与地质学家长达半个世纪的论战，在这半个世纪的绝大部分时间，地质学家均处于劣势。

月亮大骗局（Great Moon Hoax）

我们从未停止对地外生命的想象：1835年8月纽约报刊《The Sun》上发表了6篇关于月球生命和文明的系列文章。这些文章描述了月球上的动物，包括野牛、山羊、独角兽、两足无尾海狸和像蝙蝠一样有翼的类人动物(“Vespertilio-homo”)，它们还建造了寺庙。那里有树木、海洋和海滩。这些发现被认为是通过“一台具有全新原理的巨大望远镜”得出的。

地球无限古老？

19世纪地图“四方且静止的”地球

Our ‘Square and Stationary’ Earth

1893, Ferguson, of Hot Springs, South Dakota

均变论的影响很大，甚至影响到了生物学界——达尔文（Charles Robert Darwin，1809—1882）1831年12月27日乘坐H.M.S.贝格尔号开始环球旅行时，随身带有一本查尔斯·莱伊尔男爵（Sir Charles Lyell, 1797－1875）的著作《地质学原理（Principles of Geology）》。

达尔文后来在思考进化论时，也将这一过程放在了一个足够长的时间轴上，使得自然选择能够发生。

不过，在莱伊尔的著作中，非常小心地没有讨论地球的精确年龄。但是，达尔文在撰写《物种起源》时，没有回避时间这个问题。《物种起源》第一版中，达尔文举例说：风化英国南部维尔德地区的白垩纪沉积物，大约需要三亿年。

达尔文估计的3亿年，只是这些沉积物被风化的时间，没有包括它们沉积需要的时间，以及维尔德地区存在的时间。如果把这些都列入考虑，那么地球几乎可以看作无限古老。

达尔文这个论断遭到了很多质疑。质疑的人中有一位叫做威廉·汤普森的年轻的物理学家。日后他会成为鼎鼎有名的开尔文勋爵，并被认为是那个时代最好的物理学家。

许多最杰出的英国地质学家所持的地质学均变论认为，在数百万年的时间里，地球表面和上地壳在温度以及其他物理性质方面几乎和现在一致。但通过观察，我们知道，现在地球每年耗散的热量是很多的，如果这个过程均匀地进行200亿年 ，地球失去的热量会使相当于将地球体积100倍的地表岩石温度上升100°C。这些热量熔化整个地球体积的地表岩石也绰绰有余。关于化学作用，内部流动性，深部压力的影响，或地球内部物质的可能特征的任何假设，都不能证明地球上地壳几乎保持原样的假设是合理的，因为从地球整体或从任何部分来看，都有如此大量的热散失了。 

——开尔文

The Doctrine of Uniformity in Geology, as held by many of the most eminent of British geologists, assumes that the earth's surface and upper crust have been nearly as they are at present in temperature and other physical qualities during millions of millions of years. But the heat which we know, by observation, to be now conducted out of the earth yearly is so great, that if this action had been going on with any approach to uniformity for 20,000 million years, the amount of heat lost out of the earth would have been about as much as would heat, by 100° Cent., a quantity of ordinary surface rock of 100 times the earth's bulk. This would be more than enough to melt a mass of surface rock equal to the bulk of the whole earth. No hypothesis as to chemical action, internal fluidity, effects of pressure at great depth, or possible character of substances in the interior of the earth, possessing the smallest vestige of probability, can justify the supposition that the earth's upper crust has remained nearly as it is, while from the whole, or from any part, of the earth, so great a quantity of heat has been lost.

(Thomson, 1866, pp. 512–513)

《开尔文勋爵和地球的年龄》

by Joe D. Burchfield

尽管不认同他的观点，莱伊尔和达尔文等人在当时没有足够的能力反驳。只能根据开尔文的结果来修改自己的理论。

不过最终，反对声开始占据主流，反对者中包括约翰·佩里（John Perry，1850-1920），一位卓有成就的数学家，同时也是开尔文的前助手。佩里对开尔文的假设进行了抨击，他认为部分地幔是液态的，因此传导——开尔文模型的核心——对热量传递的作用要小于对流。（开尔文的模型基于热传导，但是现在我们知道，对流在地球内部热传递中也不可忽视。）

开尔文被迫做出了回应，并在1897年根据对岩石熔点新的测量结果，将他的估计的地球年龄下调至0.2亿年。这一结果使得很多本来支持开尔文的人开始提出反对意见，甚至对他计算过程中的假设提出质疑。

地球内部温度随深度的变化（目前的估计）

可见这个值并不是均匀的

错误的假设

著名的冰川地质学家T.C.张伯伦（T.C. Chamberlain，1843–1928）强烈反对开尔文的最新估计。他认为地球从来就不是一个熔化的球体；相反，地球是由像小行星一样的固体物质缓慢积累而成的。

最重要的是，他质疑“地球是一个不断散失初始热量的封闭系统”的假设，并提出了一种可能性，即原子内部结构可能包含大量的势能（当时科学界还不知道）。

张伯伦无意中预言了放射性和原子物理学的到来 。后来，科学家发现岩石中确实富含放射性同位素，放射性衰变能释放出大量热量。再后来，科学家们又证明了对流在地球内部热量传递中的作用也不可忽略。至此，开尔文的计算终被证明是错误的。

放射性的发现动摇了开尔文测定地球年龄理论的根基，不过，开尔文从未发表过收回他的全部理论的文章——他从未真正承认放射性是地球内部热量的主要来源。（只要不承认，我就没输！）

QUOTE · Mark Twain

启示录

虽然开尔文并没有成功地计算地球的年龄，但他是第一个将物理学用于地球年龄的定量计算的人。开尔文将新的思想带进了地质学，使得地质学从一门很不精确的描述性学科，变得更加精密。

地球是一个十分复杂的系统，开尔文的故事表明：物理学家不能轻易拿简单的物理模型来解决复杂的地球科学问题，但是，合适的物理模型确实能在我们的研究中发挥强有力的作用。地质学VS物理学的结果，是学科的交叉与融合。

直到20世纪中期，我们今天所知的地球年龄（45.4 ± 0.5亿年）才被地球化学家精确测定。（这就是另一个非常曲折的故事了。）

虽然地球的年龄只是一个简单的数字，但是就像人类的每一个科学发现一样，它的获得要经历无数波折。在人类寻找地球年龄的旅途中，科学脱离了神学的束缚；达尔文提出了进化论；开尔文开创用数学和物理描述地球；二十世纪最大的环境危机之一铅污染被科学家制止……

……地球科学也从19世纪英国贵族乡绅的业余爱好发展成一门基础学科。

【根据联合国教科文组织(1974)的学科分类,基础学科包括数学、逻辑学、天文学、地球科学和空间科学、物理学、化学、生命科学。】

虽然，有时候科学家想搞个大新闻，反而闹出大乌龙，但是这并不是什么稀奇事儿，毕竟，大名鼎鼎的开尔文勋爵也曾算错过地球年龄呢。

QUOTE · Paul Ackerman