【书  名】深解地球：地球46亿年的成长简史

【作　者】(英)马丁·拉德威克 著 史先涛 译  

【出版者】生活·读书·新知三联书店

【索书号】P311/5025

【阅览室】花津校区自然科学阅览室

作者简介

马丁·拉德威克(Martin J.S. Rudwick)：美国加州大学圣迭戈分校历史学荣休教授，剑桥大学科学史和科学哲学系特聘学者。他著有《突破时间极限》《化石的意义》《泥盆纪大争论》《来自深时的场景》《乔治·居维叶》《亚当之前的世界》等作品。他于2007年荣获国际科学史界的最高荣誉——萨顿奖章。

内容简介

这部精品力作浓缩了作者终身成就的精华，不仅提供了激动人心的广阔图景，还提供了扣人心弦的历史框架，展现了我们是如何站在巨人肩膀上的。

——西蒙·莫里斯(Simon C. Morris)，剑桥大学古生物学家

这本书是凝结着拉德威克毕生心血的学术总结。他以一贯明晰的叙事风格展现了科学演化进程在过去四百年中如何与社会期待相适应和相冲突。如今，这个故事可以说至关重要，因为人类活动很可能已然转变了地球的演化进程。

——理查德·福提（Richard Fortey），剑桥大学

地球自身的历史复杂而漫长：全球冰期多次出现，陆地也经历了碰撞和分离，彗星和小行星曾经灾难性地撞击地表，猛犸象和恐龙繁盛又灭绝，最终才有人类的诞生。人类对地球具有强烈的好奇心，但是这一历史变幻莫测，人们如何发现地球的复杂过往，又如何收集并解释相关证据，是哪些人在不遗余力地重新构建地球史的档案？

萨顿奖章得主马丁·拉德威克是地球科学史家中的泰斗。这部插图丰富、引人入胜的著作凝结了他毕生的心血和其理论的大成。尽管地球史的时间跨度漫长到不可思议，但作者从人类对地球史的早期想象从容地讲到如今的科学发现，证明了这个扣人心弦的故事既永恒又切时。

与猛犸象共处的人类

更新世冰期令相对晚近的地球历史中的其他谜题更加难解。居维叶首次重建了大规模灭绝的猛犸象和其他大型哺乳动物，它们的灭绝是如何与冰期主要的气候变化相关联的？它们是死于不适应冰川环境吗？或者正如猛犸象的皮毛所暗示的那样它们已经很好地适应了寒冷？冰期是如何与人类的起源和其早期的历史相关的？第一批人类跟猛犸象生活在同时代吗？或者他们只是在冰期最终结束、猛犸象已经灭绝之后才出现？从地球历史的更广博的视角来看，冰期或更新世是否标志着人类世界与前人类世界之间的界限？如果是这样的话，那从人类的角度来看，这一时期肯定是整个故事中最具决定性的时刻，也是需要理解的最重要的时期。

图8.2 菲利普-查尔斯·施梅林描绘的人类头骨和下颚碎片的插图（1833年），在这些人类遗骸的发掘现场还发现了打制过的工具，以及经过人类加工的动物骨骼。这些人类遗骨发现于比利时默兹河谷的洞穴下面的沉积物中，和猛犸象以及其他已灭绝动物的骨头与牙齿混在一起。施梅林表示，这清楚地表明人类在洪积期（十年之后，有人重新解释为更新世冰期）与后来灭绝的哺乳动物是共存的，但他的同时代人普遍对此持怀疑态度。

为了给后来的一些轰动性进展提供背景，这里需要简要介绍一下19世纪早期的情况。当时，人类和猛犸象处于同一时代的说法遭到深刻怀疑，这其中居维叶的观点最有影响力，而且他有充分理由怀疑为他所知的所有人类化石的真实性。即使人类的骨头和已灭绝哺乳动物的骨头在一起被发现，他仍然持怀疑态度，因为有很充分的证据（例如“红色女士”）表明，它们来自不同的时代。他确信大型哺乳动物的大规模灭绝不是由任何人类活动引起的，而是由某种自然灾害引起的，这意味着它必定发生在人类出现之前，或者至少在他们成为自然世界的重要因素之前。但是在晚年，面对越来越多的可靠的人类化石的报告，居维叶原本正当的怀疑主义变成了不合理的教条主义。例如，在法国南部的几个洞穴中，年轻的博物学家朱尔·德·克里斯托尔（Jules de Christol）和保罗·图纳尔（Paul Tournal）发现了一些跟大量动物骨骼混合在一起的人类骨骼，这些骨骼保存在相同的沉积物中。他们的报告让科学界形成了对立的两派，而且不仅仅是在法国。

1832年居维叶去世，此后不久最好的此类案例被报告出来。医生菲利普-查尔斯·施梅林（Philippe-Charles Schmerling）表示，他在列日（在当时新近独立的比利时境内）自家附近的默兹河谷的洞穴中，发现了两个人类头骨（其中一个位于一个猛犸象的牙齿附近）和打制过的燧石以及用骨头做的人工制品。它们与多种已灭绝的哺乳动物的骨头混在一起，全部埋藏在洞穴底部深处的沉积物中，并且都以同样的方式保存下来。施梅林清楚地知道居维叶和其他人对早期所发现的证据持怀疑态度，因此，他强调自己极其谨慎地挖掘了关键标本。他坚持认为没有证据表明人类遗骸的埋葬时间比动物骨头埋藏在这里的时间要晚。

然而，即便是这一有力证据也未能说服其他地质学家。例如， 莱伊尔拜访了施梅林，看到了他的标本，并承认该案例“比以往任何一个案例都难以推翻”，但他后来还是推翻了它。他对任何人声称的（尽管施梅林并没有这么说过）用来支持《圣经》真实性的新的“大洪水的见证人”都极为抵触。同样造访过施梅林的巴克兰对具有欺骗性的“红色女士”有着清醒的认识，他也认为这个新案例可能跟以前有问题的证据具有相似性，其中的人类被埋葬的时间要远远晚于那些哺乳动物化石。还有一些地质学家在没有访问发掘现场的情况下仍然持怀疑态度，施梅林痛苦地预测，总有一天这些“只待在博物馆的人”和“空头理论家”会被证明是错误的。正如图纳尔所指出的那样，只有最谨慎的实地调查才能说服他们，但前提是他们首先必须放弃自己坚信不疑的教条——人类与已灭绝的哺乳动物存活的时间没有重叠。可悲的是，施梅林很快就去世了，他的先见之明要等到很久之后才能得到证实。

事实上，克里斯托尔和图纳尔赋予人类遗骸一个至关重要的新研究维度。他们提出他们各自发现的洞穴化石来自有争议的洪积期（人们当时依然使用这一术语）的不同时段。克里斯托尔发现的洞穴（位于蒙彼利埃附近）有许多常见的灭绝物种的骨头。当巴克兰拜访他时，他同意其中一个洞穴是一种已灭绝的鬣狗的巢穴，就像柯克戴尔洞穴那样。相比之下，图纳尔发现的洞穴（位于纳博讷附近）的骨头则包括几个已知的仍然存活的物种。因此，图纳尔提出，这一洞穴中骨头的年代是相对居中的。从一些哺乳动物灭绝的时期开始，人类可能不断地占领了法国南部，而哺乳动物的种群由于某些物种的零星灭绝而逐渐发生变化，这可能是由于狩猎或砍伐森林等人类活动造成的。这种重建没有给任何大洪水之类的事件留下空间。图纳尔放弃了他早期使用的术语“洪积期”。他认为处于地球全部历史末尾的人类时期包括两个不等长的时期：短暂的有文字记载的人类历史时期以及之前时间极为漫长的“史前时期”（他称之为antehistoire）。

史前史的观念并不新鲜。历史学家自18 世纪晚期就开始使用这个词，但实际上，他们只是用它定义那些未知的东西，因为它们超出了最早的书面记录（古埃及和中国王朝的书面记录）。人们默认已知的东西是有文字记载的文明史。图纳尔认为文字出现以前的时期也是可知的，但当时他的这种观点没有什么影响力，因为他当时很年轻，又是巴黎之外的外省人。但从长远来看，他的想法至关重要。正如居维叶希望通过让地球的前人类历史变得可知来“突破时间限制”，文字出现之前的人类历史现在也可以被认识，依据就是人类骨骼和有历史价值的人工制品。成熟的“考古学”实际上主要聚焦古代有文字记载的文明的物质遗存（例如庞贝古城的发掘）， 但是到了19 世纪中期出现了一种新的“史前考古学”，致力于研究有文字记载之前的人类历史。

人们相信任何此类历史都是可知的，可以自信地对其加以重建，这在当时是一种非常新颖的想法。地质学家在过去几十年中取得了越来越多的成功，为这种想法打下了坚实的基础。因此，地质学早先虽然借鉴了人类历史的研究方法，但现在它正在反哺人类历史研究。地质学方法现在已被应用于最早的人类历史研究，新的史前考古学的许多领军人物最初都是地质学家，这点并非巧合。史前史研究开辟了一个新的概念空间，它介于由地质学家新近重建的地球的前人类历史与历史学家描述的传统的有文字记载的人类历史之间。史前史研究有潜力为这两者提供联系，并将它们统一进单一的历史叙事中。

这就是19 世纪中期一次轰动性突破的背景，而这次突破首先确立了漫长的石器时代与已灭绝的更新世哺乳动物所处的时代有重叠。施梅林的悲惨经历表明，如果证据仅仅局限于洞穴中，那么怀疑论者可能永远都不相信人类确实曾和猛犸象生活在同一时代。洞穴沉积物总是可能受到人类墓葬的侵扰（例如，像巴克兰发现的“红色女士”），因为洞穴曾经是生活在周围的人类的理想住所（在19世纪的欧洲，洞穴依然是一些“穴居人”的家园）。只有在发掘洞穴时比以往任何时候都更加谨慎和小心，这类证据才具有决定性的意义。或者说，如果证明人类和猛犸象处在同一时代的证据远离任何洞穴，如果能够在之前被归类为洪积世、现在被重新解释为更新世的河流砾石沉积物中发现它们，则更具说服力。事实证明，这次突破正来自这两种类型的场所。

雅克·布歇·德佩尔特斯绘制的阿布维尔附近一个砾石坑的截面图（1847 年），显示了一个燧石刀（Couteau）和两个燧石斧（Haches）的确切位置。他发现，这些石器嵌入与已灭绝哺乳动物骨骼相同的更新世地层中，位于地表以下数米处。虽然大多数地质学家和考古学家最初对这一发现表示怀疑，但是学者后来认为，此类“人类遗物”证据具有决定性价值。

在距离法国北部海岸不远的索姆河谷中，一些当地的古文物收藏家发现并描述了各种史前石器。它们通常都是发现于河谷表面，因此无法确定年代。但在19世纪40年代，身为公务员的雅克·布歇·德佩尔特斯（Jacques Boucher de Perthes）声称在阿布维尔自家附近的砾石坑深处发现了一些类似的石器。砾石坑中已经发现了大量常见的已灭绝哺乳动物的骨骼化石，所以这显然说明这些动物和石器处于同一时代。然而，布歇在他的《凯尔特人和大洪水之前的遗迹》（Antiquités Celtiqueset Antédiluviennes，1857）中对自己的发现给出的解释必然会被地质学家和考古学家否定。布歇认为，这些石器并非普通人（例如罗马人到来时居住在那里的“凯尔特人”）制作的，它们的制作者是和那些大型哺乳动物一起被《圣经》中记载的大洪水完全灭绝的亚当之前的人类，被他称为大洪水之前的种族。对他的读者来说，这种理论似乎是退回到伍德沃德和佘赫泽生活的时代，而不是他们自己所处的更开明的时代。这让他们很容易将布歇视为一个无知的守旧派。虽然他进行了良好的地质实践，记录了砾石沉积物序列中燧石工具的确切位置，但他的许多古代遗物都很可疑，因为它们不是由他发现的，而是由工人发现的，他们很可能误导了他甚至是故意欺骗了他。最重要的是，在所有的动物骨骼中都没有发现任何人类骨骼。

不出所料，布歇的主张要么被否定，要么被忽视，即使那些对早期人类和已灭绝哺乳动物处在同一时代持开放态度的地质学家对他也是如此。但是，由于在索姆河谷更远的上游发现了类似的证据，一位有声望的怀疑论者改变了看法。马塞尔- 热罗姆·里戈洛（Marcel-Jér?me Rigollot）医生早先曾是居维叶在外省的骨骼化石信息提供者之一，他在位于亚眠市的圣阿舍利（St-Acheul，就在他自家附近）埋有骨头的砾石坑中发现了燧石工具，而且他认为它们一直处于原来的位置，未被移动过。可悲的是，在他去世时，地质学家或考古学家并未充分讨论过他就此发表的著作，他们依然认为这个问题是不确定的，而且没有得到解决。布歇在他的《凯尔特人和大洪水之前的遗迹》的第二卷中吸收了里戈洛的论点，放弃了自己早期许多异想天开的解释，以便他的观点更容易为人接受，但他的新著作也未能撼动诸如巴黎和伦敦等科学中心的权威意见。

这一僵局很快就被打破了。令人惊讶的是，证据竟然来自洞穴。位于英格兰南部海岸的托基附近的布里克瑟姆洞穴于1858年被发现，其中含有丰富的动物骨骼化石。英国地质学家很快发现了它的潜力：可用于弄清楚更新世哺乳动物被现代物种取代的一系列历史事件，而非解决人类遗迹的问题。地质学会专门筹措资金确保能够以空前谨小慎微的方式对其进行发掘，从而保证每一个细节都能精确无误。发掘行动由一个卓越的委员会来监管，成员包括莱伊尔等地质学家、解剖学家理查德·欧文（被称为“英国居维叶”，他定义并命名了恐龙）以及考古学家。在后来沉淀的石笋硬壳下面（就像在柯克戴尔和巴伐利亚的那些洞穴那样），人们提取到了大量的动物骨骼，并在连续的洞穴沉积层中保留了它们位置的精确记录。一个意外收获是发现了一些无可争议的残缺的工具。很显然，它们就在完好无损的石笋外壳下面原封不动地保存着。这些工具的制作者一定与已经灭绝的鬣狗和犀牛生活在同一时期，这一点看起来无可争辩。

然而，布里克瑟姆洞穴仍然不足以消除地质学家长期以来对从洞穴中获取的证据的担忧。因此，在接下来的几个月里，参与发掘布里克瑟姆洞穴的几名学者（包括莱伊尔）从英国赶到法国访问布歇，并亲自探访他和里戈洛在索姆河谷发现的砾石坑。他们在现场考察后，确信法国人的发现是令人信服的。他们看到一个新发现的燧石工具仍然嵌在地表深处的砾石坑中，让人几乎没有怀疑的余地。1859 年，多名学者发起了一场经过协调的运动，旨在改变英国科学界的观点，他们在几次科学会议上向地质学家、考古学家和其他“科学绅士”报告了自己的结论。莱伊尔得出了一个历史性结论：制作石器化石的时代与罗马人入侵高卢（法国）的时代之间有一段漫长的时期。拥有更高超技术（19 世纪的人们依然运用这种技术为燧发枪制作燧石）的人类在更新世冰期或者至少在其较温暖的间冰期曾经生活在欧洲。

在巴黎，有些学者仍然抵制这个结论，例如，法国科学院的强势人物埃利耶·德博蒙。但是，其他法国人越来越多地支持布歇的重建工作及其所暗示的一切。那时尚不清楚到底是什么样的人类制造了这些燧石工具。当在索姆河谷的砾石中发现第一个类似人类的化石时，这个问题变得更加混乱了。1863 年在穆林- 基尼翁（Moulin-Quignon，位于阿布维尔附近）发现的下颌骨引发了极大的争议。大多数相关的法国博物学家声称它是真实的，但大部分英国人都怀疑它是由一位工匠事先埋藏好的。（当时，确实有些工匠四处巡游，参与了有利可图的“复制”燧石工具的产业。）科学家就此展开了一场“下颌骨审判”，两国的主要专家分别陈述了自己的论点，首先是在巴黎，然后是在诺曼底的发掘现场。虽然这场辩论的正式结果是支持其真实性，但怀疑仍然存在，最终穆林- 基尼翁的下颌骨被认为是伪造的。因此，能够制造工具的到底是什么样的人依然无法确定。

提议举办这场国际“审判”的地质学家伊杜阿尔·拉尔泰（Idouard Lartet）认为，需要制定史前史的相关年表，以匹配地质学家为地球历史深远的过去所构建的体系。在图纳尔早期建议的基础上，拉尔泰根据与早期人类共存（至少在西欧）的连续出现的不同哺乳动物种群的概况确定了四个时期的暂定序列。它们分别是洞穴熊时代、大象和犀牛时代、驯鹿时代，以及最后的古代野牛（一种已灭绝的野牛）时代。这个序列显然反映了早期哺乳动物逐渐灭绝的情况，人们强烈怀疑早期的人类活动可能导致了它们的灭绝。

图8.4 1858年，在英格兰南部布里克瑟姆洞穴下面发现的残破的史前燧石工具（图中为两种视角和一个横截面）。被发现时，它们和一些已灭绝哺乳动物的骨头在一起。这幅图取自伦敦地质学家（同时也是富裕的葡萄酒商人）约瑟夫·普雷斯特维奇（Joseph Prestwich）出版的挖掘报告（1873年）。人们空前谨慎地、精确地记录的这些发现，有助于消除人们对人类和更新世动物曾经共处于同一个时代的残存的疑虑。它们证明，人类历史可以很好地延伸到以前被认为是前人类的时代，尽管人类在地球的全部历史中仍然是一个相对较新的登场者。

此前，已经有人提出了类似序列来解释最早的人类文明留下的工具。1837 年，丹麦古文物收藏家克里斯蒂安·汤姆森（Christian Thomsen）认为，人类使用的工具形成了一个序列，反映了从石器时代到青铜器时代再到铁器时代不断提升的技术水平。这种“三个时代的体系”是汤姆森为自己所负责的博物馆分类和展示各种人工制品而制定的原则。它是基于对人类技术进步的合理假设，但即使是以光滑的石头工具或石头武器为特征的石器时代，显然也比制造那些打制燧石工具的时代更晚。因此，伦敦一位年轻的“科学绅士”（同时也是银行家）约翰·卢伯克（John Lubbock）在《史前时代》（Prehistoric Times，1865）中建议，汤姆森提出的最早的时代应该更名为“新石器时代”，而制造带缺口的石头工具的更早时期应该称为“旧石器时代”。布里克瑟姆洞穴和索姆河谷砾石坑后来成为旧石器时代的遗址，它们毫无疑问远比史前古迹（如巨石阵） 更古老。1872 年，旧石器时代被法国考古学家加布里埃尔·德莫尔蒂耶（Gabriel de Mortillet）划分为一系列的阶段，这些阶段的特点是打制技术更加熟练，而且不断进步（最早的技术被称为阿舍利［Acheulian］，得名于里戈洛所在的圣阿舍利地区）。我们可以尝试将依据工具划分的时代与拉尔泰命名的时期相关联，因为拉尔泰命名时期时是基于它与这些制造工具的早期人类共处的哺乳动物种群的变化。

这些所谓的“原始石器”是有打制痕迹的燧石，但没有明确的整体设计，它们都是在含有上新世化石的沉积物中被发现的。对于它们，学者展开了长期而激烈的争论。如果它们真的是人类制造的工具，甚至会将人类遗物的年代推回到更新世之前。但是在现代海滩和现代河流中也发现了类似的带有随意敲打痕迹的燧石，而且它们肯定是天然形成的。最后，大多数地质学家得出结论，原始石器不是人类特意制作的，因此早期人类生命的痕迹被限定在更新世，但这也足以引起轰动。

在19世纪剩余的时间里，至少在西欧，学者在重建更新世的历史时，信心不断增加。这个故事融合了多种元素：冰期和间冰期交替的气候，伴随着一个不断变化的动物群和一系列缓慢发展但明显尚未使用文字的人类文明。当时，莱伊尔的《人类古老性的地质学证据》（Geological Evidences of the Antiquity of Man，1863）融合了地质学家和考古学家之间正在形成的广泛国际共识。他概括了一个历史序列，从第三纪后期的上新世（如果不考虑有争议的原始石器，这可以算作前人类世界）开始，贯穿了生活着现已灭绝的哺乳动物和早期人类的更新世，直到冰期后世界和有文字记载的人类历史时期。到19世纪末，莱伊尔推定的“不同时代之间的漫长时间间隔”已经被填充了一系列人类文明，至少从轮廓上，将已经灭绝的猛犸象的同时代人和铁器时代的人（当罗马人征服北欧并为该地区带来有文字记载的历史时遭遇了他们）之间的空白填补上了。