悖論：地球比太陽還要古老？！
2024-10-09 11:40:19
作者： （美）霍格蘭
如果「地外文明假說」是真的，那麼，顯然我們對火星歷史的某些理解是不正確的。看來我們應該以此為切入點。
確定一顆行星的歷史，需要從判斷行星的年齡開始，然後推算該行星歷史上各種事件的時間。弄清行星歷史上曾發生的各種事件有許多種方法。首先是根據地層沉積岩及其內部所含化石的情況測年，然後用放射性同位素測定火山岩年齡的方法進行驗證。
然而因為在地球上有生命存在，所以另一種測年技術應運而生。地球上的淤泥或熔岩層中的化石與死亡的有機體都存在聯繫，不同地區的動植物化石在不同地層中都按照特定的順序排列。這些順序成為確定現代地質學的「年代」「時期」「時代」的依據。
在此基礎上，古生物學及其地質學應用——古生物地質學產生了。
如我解釋過的那樣，迄今為止，地層的年齡測定都是相對的。我們現在沒有辦法確認，這些「地質記錄」所體現的地質活動及其帶來的古生物地質學影響是否都出現在《聖經》記載的「六千年前」，或者更晚。但是，有的地質學家懷疑，距地面數英里深的沉積地層的年齡至少要比尤色大主教提出的所謂公元前4004年早一些。問題在於如何用科學來證明它。
詹姆斯·赫頓在1875年首次提出了「均變原則」，通過理解整個自然周期的循環過程以推知過去。例如，你可以估計某一次暴雨過後被沖刷掉的淤泥數量，測量這些地質事件的出現頻率，然後用該比率估算需要多少時間才能形成某個厚度的沉積層——同時考慮到由不規則的侵蝕作用引起的誤差。1830年，科學家使用上述方法推測出「地球的年齡」接近10億歲。
地質學家與生物學家為上述研究打下基礎，而物理學家則從另一個完全不同的角度研究地球的年齡問題。
19世紀時，熱力學領域的領軍人物赫爾曼·馮·赫姆霍茲開始對一個明顯的悖論產生了興趣：地球比太陽還要古老！
因為從累積的地質學證據來看，以令人震驚的方式排列起來的地球岩層——例如美國大峽谷暴露出來的地層——的年齡估計至少有7500萬年。但是，根據19世紀著名的科學哲學家伊曼紐爾·康德計算，如果太陽發光的原因是19世紀所認為的「燃燒導致」的話，那麼太陽的存在歷史應該不超過1000年！
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這與根據地質事件推斷出的地球與太陽的年齡顯然是矛盾的。因此馮·赫姆霍茲為這個悖論想出一個巧妙的解釋，他引用了一個著名的物理概念——重力勢能，認為這就是太陽的能量來源。赫姆霍茲估計，如果太陽的外層每年縮小約2英尺，就能解釋得通。
地質學家們暫時鬆了一口氣……直到實際運算結果出來。根據赫姆霍茲的計算，就算太陽的重力勢能相當大，也僅能保證它發光發熱4億年，連美國大峽谷年齡的一半都不到。
如果按這樣推算，地球的年齡還是比太陽老！
現在讀者恐怕要問，為什麼這個問題如此重要？就算地球比太陽老，甚至年齡相當，又有什麼大不了？答案很簡單：如果地球比太陽老，那麼太陽誕生之前的數百萬年，地球是從哪裡得到能量以留存其表面的液態水的？
因為，液態水——例如雨水——是地質循環作用的背後推手：沒有海水的蒸發，沒有水蒸氣凝結成雨，陸地就不會被侵蝕；沒有雨水沖刷，沉積物就不會流到海洋與陸地邊緣的淺灘中，因此它們也就不會分層沉澱，最後變成沉積岩。簡言之，沒有陽光，地球上的所有地質作用，以及生物活動都會停止。
那麼，究竟應該如何解釋這條悖論呢？
1899年，對問題的討論達到高潮：19世紀的物理學巨擘、英國的開爾文爵士通過美國科學促進會宣布了他的看法。開爾文的觀點比赫爾姆茲有說服力，因為他的計算結果數字更大。開爾文堅信，地球的年齡不超過20億歲。
有人提出了反對意見。當時剛剛成立的芝加哥大學地質系主任T. C.張伯倫認為，太陽也許是以當時的物理學界不知道的方式產生能量的，例如物質內部的粒子可以成為能量源，無需通過燃燒或者收縮就能發熱……
1905年，爭論出現了關鍵的概念性突破，所有分散的線索聯繫到一起，悖論終於解決了。
物理學家恩內斯特·盧瑟福永遠改變了現代世界：他發現了原子內部結構和質子——這是一種元素不同於另一種元素的原因。盧瑟福指出，放射性元素可以用來測定岩石年齡。
就像隱藏在固態熔岩中的原子「鐘錶」一樣！
貝克勒爾發現放射現象後18年，亞瑟·赫爾姆斯出版了經典著作《地球的年齡》（The Age of the Earth）。赫爾姆斯是個年輕的地質學家，剛獲得博士學位，他先確定沉積岩層年齡與火山熔岩層年齡的關係，然後將同位素測年結果與地層時序進行比較，令人驚訝的是，一個半世紀前，在剛被發明出來的同位素測年領域，赫爾姆斯的放射性同位素法測得的岩層年齡與化石確定的年份雖然有細微的偏差，但結果基本一致。
地質學界與生物學界大為震驚。
含有化石的最早的沉積岩層，包括前面提到的「三葉蟲」，距今有大約6億年歷史，然而，在這種複雜的生命形式戲劇化地出現之前，地球的地質史似乎早在幾十億年前就已經拉開帷幕，數個世代前結晶在火山熔岩中的放射性物質已經忠實地揭示了這一點。
出於技術原因，同位素測年測試的對象越古老，結論越不準確。因此，岩石形成的時間越接近地球誕生的時刻（大約45億年前），對其測年的誤差就越大，約在1億年左右，幾乎等於目前地球生物史的一半，所以在地球上採集到可測年的樣品是沒有問題的（令我們頭疼的是，在火星上卻有困難）。
隨著放射現象的發現，整個宇宙的核反應順序之謎也隨之揭開，從地球內部微量元素的衰變到另一種類型的核反應——聚變。
20世紀30年代的天體物理學家漢斯·貝特最後發現太陽的能量源：輕質量元素聚變為質量較重的元素的過程中，會釋放出一些原始能量。
計算證明，核聚變可以釋放出數量級以百萬計的能量，如同化學反應那樣，少量的元素也可引起巨大的反應。所以，太陽的壽命將是人類想像中的幾百萬倍。因此，原來認為太陽壽命不會超過1000年的猜測要再擴大100萬倍——10億年，如果再考慮到誤差，太陽的壽命可以達到約100億年，根據我們對地球、太陽系各大行星及其衛星的形成的研究，現在的太陽已經走過它生命的一半。
「地球年齡比太陽大」的悖論就這樣得到了解決，人類對太陽系有了全新的認識：所有圍繞太陽旋轉的行星都是在數個世代之前從同一片「原始星雲」中形成的。