古语说:「天长地久」。地球到底有多老?这是个又有趣又切身的问题。研究宇宙与人类起源的科学家都不得不要面对这个问题。生活在这物质的世界,人类始终仍不能摆脱时间的限制。地球的历史自然影响我们对这太空的绿洲,蓝色的星球,有不同的看法。
每年都有的「地球日」在提倡保护我们这独一无二的小天地。它是如何形成?它存在有多久?地球上的证据、地质上的形态、埋藏在地里的化石、冰封在两极中的古代生物、高山峻岭、深渊峡谷等;这一切能给我们什么启迪呢?
年龄的计算
事实上,年龄的计算,要用科学的方法求证,实在不简单。譬如:我问你几岁?你说「卅五」。我问:「你怎知道?」回答自然是用出生纸证明了,这是用历史目击证人的方法。因为当时有你父母、有医生、接生妇等作证记载下来。但是如果没有目击证人,比如警方找到不知名之尸骨,就难以肯定死者之年龄了。但另外一个办法是根据我们所观察到的正常人类成长过程的里程碑,用以比较在尸骨上所可以观察到的现象去判断。这第二个办法假设了我们已经观察过同样生物的成长过程,确定了比较的标准。
推算地球的年龄在应用上述两种方法,都有实际的困难。
一.从人类的观点,地球产生之时,并没有人类,所以没有目击证人。
二.人类不能也从来没有,观察过一个同样的星体,从产生至消灭的过程,所以并没有一个绝对的标准,可以让我们作比较。
有四十五亿年老吗?
这样像四十五亿年的数字却是如何产生的呢?有些科学家提供了一些计算方法,其中值得一提的是:
辐射性元素衰退的所谓绝对计算法(Radiometric Dating or
Absolute Dating Method):
这名听起来高深,但其中原理是大家都可以瞭解的。地上的物件多含有少量的辐射性元素。这些「母元素」会变成另外一种元素「子元素」,这是所谓「衰退了」(Decay)。科学家观察到这衰退的现象就计算了这衰退的速度,称之谓「半衰期」,意即在一段时间内,有一半的「母元素」已变成「子元素」。一个常用的放射元素就是「铀」238,原子弹的原料。「铀」238(母元素)衰退后变成「铅」。它的半衰期估计是40亿年,意即一块石头从地出来40亿年之后,它的含铀238即有一半变成了铅。
要瞭解「绝对计算法」,或者可以用一个简单的比方。假设我一个人在一间房子里看书,诸位进来时作了一些观察。一.你们进来时,我正看完了第一千页。二.你们进来后观察到我看书的速度是一分钟看一页。从这两个观察,你们要计算在你们没有进来以前,我在这房间里看了书多久。如果你的答案是「一千分钟」的话,这基本上就是类似以「放射元素半衰期」的「绝对计算」的结果。
我们不须是专家也可以观察到这计算法的问题在那里,这种计算法起码有三个假定是无从肯定的:
1. 「一千分钟」的答案假定了我是从第一页看起的。但是你们既然不在,又怎能知道呢?若我是从第九九九页开始,我可能只在房间里看书一分钟。应用在「放射元素半衰退期」上就是假定在鉴定的石头从地心出来时,只有铀没有铅。这自然不是我们实际上观察到的,因为我们无从知道地里刚出来的石头,是不含铅的。
2. 「一千分钟」的答案假定了你们未进来之先,我看书的速度一直都是一分钟一页,这自然也是不能肯定的。应用在「放射元素计算法」上:我们知道科学家发现「辐射」是从居礼夫人(Madam
Currie)开始,才一百多年前。几亿年前铀的衰退速度如何,我们怎能肯定?何况有些科学家相信连光的速度都在变动。
3. 「一千分钟」的答案假定了没有外来的因素。应用在「放射元素计算法」上,是假定并没有外来的铀或铅渗进被鉴定的石头里;石头里的铀和铅也没有流失。但是石头经过数亿年的风吹雨打,水浸火焚,地层的变动,我们怎能知道它是保持「封闭」呢?
基于上述的三个未知数,「放射元素」的「绝对计算法」曾经在同一块石头上计算出「零」至「三百万年」七个不同的答案,而正确的答案却是二百年;因为这石头是夏威夷一个火山在历史上二百年前喷出的岩浆。
所以有人收集了六十几个实验结果,都是根据以同样三个假设来计算地球的年龄,其答案从「零」到「四十五亿年」。例一:以地球人口计算,目前每150年倍增,追朔回到只有一对人是约四千年。例二:以地球目前磁场衰退的速度计算,追朔回到地球上磁力强如磁星(magnetic
star)是一万年。
有关以上所谓「绝对计算法」有多绝对呢?为什么一定要挑选漫长的年代呢?下回我们讨论第二种计算方法。