《昔日的世界：地质学家眼中的美洲大陆》是一本普利策获奖图书。书中记录了一次跨越 20 年的旅行。作者约翰·麦克菲偕同不同的地质学家在美国北纬 40 度附近取一个横截面，来回穿行，描述这个截面里的一个个地质地貌，解读一个个地质故事，挖掘一篇篇历史。作者游览了一个个风貌各异的地理省区，描写所见景点的景色，写陪同他旅行的地质学家，穿插着写了这些地质学家的人生历史，地质学的历史，乃至地球的历史。通过这些历史的解读，他看到了高尔夫球场和冰川地貌的密切联系，理解了摩门教为什么终选择在盐湖城栖身，明细了标新立异的美国风景画派为什么被称为哈得逊河画派，而且，他还在地质学家的指导下，从沿途所见的一块块岩石中，解读出北美洲大陆在几亿年前甚至几十亿年前的昔日世界。
有人想去浓缩深时。有这样一些说法，比如，说抬升盆岭省那些山脉的断层 800 万年前“才”开始活动；中新世晚期“只不过是”在 800 万年前。落基山脉在 7000 万年前形成，阿巴拉契亚山脉在 4 亿年前褶皱，但这些说法都不能让 800 万年变得短暂。要避免用这样的方式去浓缩深时，这是在给本来已经模糊不清的世界再罩上一层面纱。白垩纪的 8000 万年，泥盆纪的 4600 万年，这些“纪”的时间都够长的了，每一个纪都已经在内部划分出了不同层次的时间间隔，结构复杂，命名精细。我不想去复制这个令人惊讶的名单，而只是想展示一下它的乏味。所谓的“阶”和“期”是“统”和“世”的次级单位，它们的名字读起来就像亚美尼亚某个地区议会在点名。由下向上是，巴利阿斯期、凡兰吟期、欧特里夫期、巴列姆期、贝多尔期、加尔加斯期、阿普蒂世、阿尔布期、西诺曼期、土伦期、康纳克期、桑顿期、康潘期和马斯特里克特期，这些是白垩纪时代大厦内分隔的小屋。实际上，白垩纪被划分得比这个还细，现在有大约 50 条清晰的地层年代界线，对它 8000 万年历史进行了一级又一级的划分。三叠纪由赛特期、安尼西期、拉丁期、卡尼期、诺利期和瑞替期组成，平均每期 800 万年。在瑞替期幸存下来的生物进了里阿斯世，它紧随在三叠纪之后，是侏罗纪的早期。此外还有很多名字：卡赞期、库维期、科帕尼期、启莫里期、特马豆克期、杜内期、鞑靼期、蒂芬尼期……地质学家有时候也不用这些名字，而去使用让你难以琢磨的简单术语。举个典型的例子，如果在 3 亿 4127 万年前一个洪水频发的夏天发生了一个地质事件，他们会说是发生在“晚一中密西西比世早期”。说“中密西西比世”可能也行，但“中密西西比世”有好几百万年，那显然会感觉自己说得太不精确了。说时间的时候总是用“晚”和“早”，说岩石地层的时候总是用“上”和“下”。“上泥盆统”和“下侏罗统”是用岩石表达的一个时间片段。
在中密西西比世，有一个叫“梅拉梅克”的时期，大约有 800 万年。正是在梅拉梅克时期，内华达州卡林峡谷角度不整合面底下的通卡岩组沿着一个岛屿的海岸沉积下来。酒红色的砂岩和其中的鹅卵石可能曾经是沙滩上的砂子和鹅卵石。这个岛的面积显然很大，屹立在北美洲海岸外，很像现在的中国台湾依偎在大陆的海岸边。在有沼泽的地方，到处都是笨乎乎的两栖动物，从外观看，它们一点也不像会演化成人类。它们依靠又短又粗的腿挣扎着前进。分隔梅拉梅克岛和北美洲大陆的海峡约有 640 公里宽，里面生活着总鳍鱼类，从中演化出了两栖动物。海峡中还生活着被称为“贝壳粉碎机”的翼柱头鲨、角珊瑚、大片大片的海百合。螺旋形的苔藓虫看起来像螺丝钉。海峡温暖，靠近赤道。赤道穿过现在的圣迭戈，向北穿过科罗拉多州和内布拉斯加州，再穿过苏必利尔湖的位置。这个湖是在近 3.4 亿年之后才会形成。如果是在梅拉梅克时期，你沿着现在 80 号州际公路经过的地方一路向东，你会在怀俄明州边界附近登上北美洲的海岸，漫步在一片红色的海滩上。地势慢慢地增高，你在穿过生长在红土地上的赤道蕨类森林后，会到达拉勒米附近的一个高点，从那里开始，你进入低矮的山丘，走过一段又长又缓的下坡路后，到达内布拉斯加州的大岛，来到一个海湾。对面的海岸在东面 640 公里处，就是今天密西西比河所在的位置，海岸边是低矮潮湿的平坦海滨平原，到处长满了蕨和树蕨，伊利诺伊州、印第安纳州和俄亥俄州都在这块平原上。走到俄亥俄州中间，你会来到第二个地表海，对岸在宾夕法尼亚州中部。在新泽西州，你开始爬山，山越来越高，山顶被冰雪环绕，和今天的肯尼亚山没什么不同，和现在的新几内亚和厄瓜多尔的山峰也很像。它们是分布在赤道热带地区的雪原和冰川。今天乔治·华盛顿大桥的位置已经处于相当高的海拔高度，站在高处，你会看到，眼前群山巍峨，远处重峦叠嶂。这个山的王国就是未来的非洲。
如果你在一百万年后再回到内华达州，这时仍然在梅拉梅克时期内，沿途几乎没有什么能注意到的变化。西海岸向东移动了一点，只是一点点，仍然在怀俄明州的西部边界附近。然而，岛屿相对于海峡的位置有了明显变化。如果一年移动 5 厘米多，它可能已经向东移动了大约 64 公里，推挤着海峡的海底，海底被推向高处，形成高山，就像现在的帝汶山脉，它就是用这种方式上升的，屹立在班达海面上，有 3048 米高。通卡岩组的酒红色砾质砂岩从海里抬升了，成为梅拉梅克时期内华达山脉的一部分。
这个山的王国就是未来的非洲。
从那时起再过 4000 万年，通卡山脉已经被夷平了，斯特拉森灰岩正在它残存的山根上形成，美国呈现出另一番景象。这时是晚宾夕法尼亚世的密苏里期（大约三亿年前），阿巴拉契亚山脉仍然很高，但不再有尖峰峭壁了。向西走，从宾夕法尼亚州杜博伊斯周围的山上下来，你就进入了植物繁茂的沼泽地。这是宾夕法尼亚纪时的宾夕法尼亚州，“那时，地球上植被繁茂，大树成了国王”。以我们的标准来看，它们并不巨大，但它们是大树，有些树皮上长着菱形图案。它们树干的质地致密，大约有 30 米高。其他的树，有的树皮像铁杉树的皮，叶子像扁平的带子，有的树长着柏树那样有沟槽的肿胀根座。成群的蜻蜓在树干间飞来飞去，翅膀有大雕鸮的翅膀那么大。两栖动物不仅能轻松地走动，而且其中一些已经变成了爬行动物。高大的树冠枝叶茂盛，没有多少光线能透过来。树下的植物群密集地交织在一起，有像灯芯草那样的木本植物，也有种子蕨那样的植物。那里有长势茂盛的树蕨，能长到 15 米高。这一场景很像是热带雨林，但更像是埃弗格莱兹大沼泽、迪斯默尔沼泽、阿查法拉亚盆地那样的湿地，地势低缓起伏，到处像海绵一样松软吸水，一直延伸到弯弯曲曲的海岸线处。在整个宾夕法尼亚纪时代，冰川一直在南部大陆上移动，前进了再后退，冷冻了再融化，使海平面下降了再升高。当海平面上升时，杜博伊斯附近的沼泽会被原地埋藏，先是埋在沙滩砂下面，然后随着海水的加深被埋在石灰泥底下。经过一定时间的埋藏后，石灰泥变成了石灰岩，沙滩砂变成了砂岩，植被变成了煤。当海平面下降时，这些被埋藏的东西有一部分会被侵蚀掉，但随后海平面又会上升，把新一代的蕨类植物和树木埋在一层又一层岩石底下。这种周期性沉积叫“旋回层”，含有宾夕法尼亚州的煤，类似的旋回层还含有艾奥瓦州和伊利诺伊州的煤。浅海一直延伸到宾夕法尼亚州西部和俄亥俄州东部，在宾夕法尼亚纪的密苏里期时有 160 公里宽。穿过这片水域后，你会到达对岸的海滩和另一个成煤沼泽，然后，是一片生长在浅灰色土壤中的低矮茂盛的热带森林。这片森林覆盖了印第安纳州，一直延伸到伊利诺伊州东部，终止于另一片成煤沼泽边上，然后又是一片海域。海域的对岸是密西西比河今天所在的地方，更远处是一片赤道雨林，延伸到艾奥瓦州中部，终止在另一片沼泽旁，然后是另一片海域。这里的海水清澈明净，波光粼粼，水中几乎没有陆源沉积物沉积，只有纯净的石灰质生物骨骼微粒在海底成层堆积着。在宽达 800 公里的水面上，你可以看到怀俄明州东部玫瑰色的海滩。南面群山耸立，那是落基山脉的祖先，时间会把它们肢解成为残桩。在宾夕法尼亚纪的怀俄明州，当你绕过这片山地，会穿过一片像撒哈拉沙漠那样的沙海，沙丘一个接着一个，像起伏的排排波浪，800 公里的沙海里满是玫瑰色和琥珀色的彩色砂。沙漠终止在北美洲的西海岸，今天的盐湖城。当宾夕法尼亚纪海平面在这里上下升降时，留下了交替沉积的石灰层和砂层，这些沉积物在经过了两个地质“代”之后，新生的奥基尔山脉将会被抬升到视野中。海岸向外 320 公里是今天卡林峡谷的所在地，那里纯净的石灰泥正在沉积。斯特拉森组是卡林不整合面上下两个地层组中较年轻的那个组，是一套几乎纯净的石灰岩。
根据目前的理论，这两套紧挨在一起的地层是在早三叠世地壳板块的碰撞中挤上来的。结果便形成了一条新的山脉，那里奇峰兀立、怪石嶙峋。这条山脉在侏罗纪末之前被侵蚀掉了，但这条山脉诉说的故事却留在了卡林峡谷。凝视着卡林不整合面，德菲耶斯说：“尽管建造和摧毁这些山脉所需要的时间是很长久的，但这只是盆岭省历史上的一场独幕剧，是一个小土豆，一杯淡啤酒，一小点儿时间，一次小行动，在整个地球纷纭复杂的历史中不过是沧海一粟。”就在这同一个地方，在地球历史四十分之一长的时间内，曾经有过两个完整的“侵蚀一沉积一造山”周期。这正是 1788 年约翰·普莱费尔在詹姆斯·赫顿带领下看到西卡角不整合面时感到头晕目眩的原因。特别幸运的是，普莱费尔在现场；特别幸运的是，普莱费尔对赫顿和赫顿的地质学都了解得很透彻。说幸运，是因为当赫顿最终写完他的著作时，绝大多数读者都被他那乏味的文风折磨死了。赫顿充其量是一个写作蹩脚的作家。他有好见解，却没好文笔。当跟着赫顿和普莱费尔一起去西卡角时，詹姆斯·霍尔只有 27 岁。多年后，他在谈到赫顿时说：“我必须承认，在刚开始阅读赫顿博士的第一本地质出版物时，引起我的第一个念头就是把他的书扔掉，估计世界上绝大多数人都认为我应该继续这样做。但是，我和作者的关系太亲密了，深知他平日讲话语言活泼、简明睿智，和他作品的晦涩形成了极鲜明的对比。”顺便提一下，霍尔曾经在坩埚里熔化岩石，并观察在熔浆冷却时是怎么形成晶体的。他被认为是实验地质学的奠基人。约翰·普莱费尔对赫顿的写作风格有同样的评价，认为其中包含着“一定程度的晦涩，这让熟知他的人感到吃惊，尤其是那些每天听他讲话的人，他的讲话是那样清晰和准确，那样生动活泼，富有感染力”。人们可以想象到，当普莱费尔在赫顿的两卷本《地球的理论》里读到第一篇下面这些文字时，他会有什么感想：
如果在考察我们的陆地时，我们发现一团物质，有证据表明它曾经是以正常的成层方式正常形成的，但现在它的结构已经极度扭曲，位置已经移动了，并且它整体已经极度固结，成分也发生了种种变化，它的原始标志或海洋成分的痕迹因此而被完全抹去，并且与许多随后矿物熔化形成的脉体相互交织，那么，我们有理由假设，这团物质，尽管它们的来源和那些在海底逐渐沉积的物质没有什么不同，已经更多地受到地下热量和膨胀力的作用，也就是说，已经通过在矿物层面上的作用而在极大程度上受到了改变。
这是赫顿在讲述发现变质岩时写下的一个长长的句子。正如变质作用会把页岩变成板岩，把砂岩变成石英岩，把花岗岩变成片麻岩，赫顿却把他的语句变成了“浮岩”。读着这样的句子，再想到他的见解并没有立即传播开来，这丝毫也不会让人吃惊。追随者甚少，诘难者甚多。攻击主要是神学上的，但是不用说，也包括地质学上的，特别是他关于时间长度无限延伸的观念。即使当人们开始同意地球的年龄一定要比 6000 年大得多的时候，计算仍然是保守的，没有达到赫顿理论的要求。开尔文勋爵在 1899 年时还在坚持认为，地球的大致年龄是 2500 万年。开尔文是当时科学界最有威望的人物，没有人敢站出来同他争辩。赫顿在 1795 年发表了他的《地球的理论》，当时几乎没有人怀疑诺亚大洪水的历史真实性，人们认为地球上所有物种都是单独创造的，每个物种在被创造出来时看上去几乎都和它现在一模一样。赫顿对这些看法也是不认同的。在写一篇关于农业的论文时，他提到了动物的多样性问题，并且指出：
在品种的无限变化中，那些物种赖以生存的本能技艺最适合的表现形式肯定会在这些物种的繁殖中继承下来，并且总是倾向于通过持续进行的自然变化使自己越来越完善。因此，举例来说，在狗依靠敏捷的腿脚和锐利的视觉生活的地方，最确定的是最适合这一目的的形态将被保留，而那些不太适应这种追逐方式的形态将最先消亡；而且，对于物种的所有其他形态和能力，也是如此。本能技艺获取的实质性方法是可以获取的。
当赫顿于 1797 年去世时，他正在写那本手稿，其中任何一部分在那之后的 150 年中都没有出版。
仰慕赫顿地球理论的人被称为“火成论”者，因为他的理论强调火成作用，以及熔融的玄武岩和侵入的花岗岩。他们很快成为维尔纳派“水成论”的高智商敌对势力，他们还被那些相信上帝通过诺亚大洪水等一系列灾难创造了世界的人视为敌人。这两个阵营的分立一直持续到 19 世纪，甚至 20 世纪，而两个阵营的人数比例逐渐逆转。1800 年，“火成论”的赫顿派敌众我寡，人数比例至少是敌十我一。事实上，一位“水成论”的维尔纳派人士接任了爱丁堡大学博物专业的讲席，即使在赫顿自己的家乡城市里，“水成论”多年来也一直是官方理论。
所有这些都在激励着约翰·普莱费尔这位长相英俊、热爱生活、慷慨大方的年轻人，他正如一位同时代的人描述的那样，“带有一点威严，对人体贴、热情”。不要介意，写下这种描述的那个“同时代人”就是他的侄子。一边是“水成论”者和神学信奉者，另一边是他朋友对“火成论”乏味的论述，这场战争对普莱费尔一定是很不公平的，他要奋起改变局面。在他众多的语言天赋中，最不足为道的是一种慢慢平静下来的清醒的能力，一种对揭示真相的措辞的把握，他在 1802 年出版了《关于赫顿地球理论的说明》，第一次对“火成论”的理论内容进行了极其清晰和有说服力的阐述。反对派的进攻更猛烈了，这恰恰表明了普莱费尔工作的成效。“根据赫顿博士和许多其他地质学家的结论，我们的大陆无限古老，我们不知道陆地上是怎么住满人的，人类完全不了解他们的起源，”信奉加尔文教的地质学家让·安德烈·德吕克在 1809 年写道，“根据我从同一来源得出的结论，事实上，我们的大陆并没有那么古老，人们一定保留着对孕育他们生命的那场革命的记忆。因此，我们被引导着在《创世记》一书中寻找人类从起源开始的历史记录。在整个自然科学界能找到比这更重要的东西吗？”
随着地质学家建立起地质年代表，他们研究和积累的数据使赫顿的理论日益光彩夺目。在 19 世纪 30 年代早期，查尔斯·莱伊尔滔滔不绝地说，他在地质学上的使命是“把科学从摩西手里解放出来”，他极大地推进了赫顿的理论和他对深时的理解，提升了它们的普适性。他出版了一部三卷本著作，全名叫《地质学原理—尝试通过参照今天正在起作用的因由对地球表面以前的变化进行解释》。莱伊尔强烈地反对“水成论”，反对“灾变论”，他甚至在方法和形式上都比赫顿还赫顿。他不仅赞成均变论的过程，而且苛求所有进程，包括地球地貌的形成、破坏和重建，在所有时代都以完全相同的速率进行。《地质学原理》注定会成为有史以来出版的最经久不衰、影响力最广泛的地质学著作。第一卷出版 18 个月后，“贝格尔”号考察船载着查尔斯·达尔文从德文港起航了。他后来写道：“我随身带着莱伊尔《地质学原理》的第一卷，我用心地学习着；这本书在许多方面对我都是最有帮助的。我所考察的第一个地方就是佛得角群岛的圣加戈，那里清楚地向我展示了莱伊尔研究地质学的方法是多么高超，这是任何我身边其他书籍乃至后来读到的其他书籍的作者都无法比肩的。”当达尔文第一次学习地质学时，他在爱丁堡听过关于维尔纳派“水成论”的讲座，这些讲座几乎让他睡着了。不过，他后来在剑桥大学获得的学位是地质学。他自称是地质学家。他对旅行中收集的岩石和岩石中矿物的实地鉴定结果基本上没有错误。这些岩石标本保存在剑桥大学，同时期的地质学家通过对这些岩石薄片的观察，确证了达尔文的岩石学功底。他在“贝格尔”号上航行，手里拿着莱伊尔的书，脑子里装着赫顿的理论，增强了他对地球缓慢而重复的周期和令人眩晕的时间深度的感觉。6000 年，你不能让一个爬行动物长出翅膀。然而，6000 万年，你自己也可能长出羽毛来。
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