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这些小行星是和地球在同一工夫变成的

2019-07-28 15:36 网络整理 地市新闻 编辑:谭闫妮 浏览数:草根网

 “地球的年龄是多少?”在400年前的欧洲,爱尔兰人詹姆斯?乌雪是这个问题的公认权威。...

科学史话

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本原:科技日报

地球的年龄是众少?”在400年前的欧洲,爱尔兰人詹姆斯?乌雪是这个题层次公认威望。有趣的是,他并非是一位科学家,而是一名大主教。由于在科学革命之前,“地球的年龄”标题是与创世神话关系在一同的,因此,“地球的年龄是众少?”最劈头是一个神学标题而非科学标题。

詹姆斯?乌雪担任过全爱尔兰天主教会的大主教,但对科学充满趣味。他采用圣经年谱学的方式,把圣经上记录的重大历史事变按照工夫程序依次分列出来,同时他还查阅了很众非基督教古代历史文件,将与圣经上记录雷同的事变逐一标志年份。经过重复的比对和清算,乌雪在他1645年出版的著作《乌雪年表》中,凭据当时流行的儒略历推算,觉得整个天下被上帝创造于公元前4004年10月22日下昼6时。

在启蒙活动之后,基督教的威望已经风雨飘摇了,后来的学者们纷纷采用越发科学的方式来推算地球的年龄。法国博物学家布丰网络到了很众史前古生物化石,凭据这些化石的年份,布丰推测地球的年龄超越7万5000年。英国地质学家赫顿则提出了“均变论”,觉得地球演化是一个繁杂漫长的进程,而我们只能解释和分析每个地质时代的具体革新,可是无法推测起点和终点。这种地质渐变论的观念后来被赖尔弘扬光大,成为了当时的主流观念。同为博物学家的达尔文推测一些地质革新的进程至少要经过三亿年,而地球的真实年龄说不定庞大于此。

当博物学家和地质学家们一筹莫展的时候,解答这个题层次重担落到了物理学家身上。19世纪50年代,由德国物理学家克劳建斯与英国物理学家开尔文勋爵分别提出的热力学第二定律已经成为了学界的共识。凭据热力学第二定律,地球、太阳以致整个宇宙都处在一种热量耗散的进程中。按照这个表面,地球在降生之初是一个高热量的岩浆球,其温度跟着工夫不断降低,直到将热量齐全耗散掉变得彻底冰冷死寂。如许一来,只要我们知道了地球的初始温度(也就是岩浆的温度)、岩层的导热系数以及地温梯度,我们就能凭据公式盘算出地球的年龄。

开尔文在1862年发表了一篇名为《论地球的缓慢冷却》的文章,他将岩浆的温度设定为3870℃(实践上应该是700℃—1200℃),然后估算了导热系数与地温梯度的均匀值。开尔文最终盘算了局是9800万年,思考到估算带来的误差,他提出地球的年龄大致在2000万年到4亿年之间。通过不断精确参数,开尔文在之后的几十年中不断地建订自己的盘算了局,在1897年,他最终确定地球的年龄应该是2400万年。

按照当时已知的物理学表面,开尔文的盘算方式是不可晃悠的。不但地质学家们无法辩驳开尔文的观念,就连像达尔文如许伟大的博物学家也一度疑心自己提出的物种演化表面。可是,开尔文的盘算方式是修立在两个底子假设之上的。第一,地球内部没有其他热量本原。第二,地球内部是一个均质的固体。只要这两个假设是成立的,那么开尔文的盘算方式就是无懈可击的。

科学史上很众伟大的发现都来自于不测。1896年,法国物理学家贝克勒尔不测地发现铀盐可以让包在厚黑纸中的底片感光,证明铀能发射出一种有穿透性的射线,这是人类第一次观测到了放射性征象。在两年之后,著名的皮埃尔?居里和玛丽?居里配偶从沥青铀矿提炼出了两种新的放射性的元素钋和镭,而在1903年,居里配偶进一步检测到了镭元素在放射进程中会不断产生热量。与此同时,进入20世纪之后,科学家们通过研究地震波折射征象发现了地球内部并非均质的固体,而是分成地壳、地幔和地心。至此,开尔文盘算地球年龄的两个假设全局被证伪了。

历史性的转折发生在1904年。年逾八旬的开尔文勋爵参与了一场由英国皇家学会举办的物理学集会,早已成为物理学界威望的他受到了一位年青物理学者的寻衅,而这位寻衅者恰是开尔文晚景最自大的学生——当时年仅33岁的卢瑟福。卢瑟福在集会上作了关于放射性增温对估算地球年龄影响的报告,觉得地球内部的放射性元素所产生的热量可以平衡地球自身的冷却。这一对师生代表了世纪之初发生的两种范式之间的交接,卢瑟福的研究从学理上颠覆了开尔文的盘算方式,为后来者们开发了一种新的方式,即通过测定放射性元素的衰变进程来确定地球的年龄。在1907年,美国化学家博尔特伍德觉得铅是铀放射衰变的最终产物,提出了“铀—铅测定方式”。在同位素被发现之后,这种方式被科学家们进一步优化,由于铀235和铀238会分别衰变为铅207和铅206,所以在表面上,只要我们知道一块岩石中铅和铀的比例,我们就能够盘算出岩石的年龄。

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