文/杜豆豆
解读《万物简史》系列4-2：一切都是不确定，我们并不真的懂
一切都是不确定，我们并不真的懂
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时间从18世纪走到20世纪，眼看两百年过去了。从宇宙大世界到量子小世界，周游了一圈，可人类还是不知道地球年龄到底有多大。
不过，这个问题马上就要揭晓了。它不是物理学家解决的，而是年轻的地质学家克莱尔·彼得森，他正在用铅同位素测定法对地球年龄进行最后确定。
可是，令他不快的是，他发现自己所用的铅岩石材料被严重污染了，超标200倍。而这个罪魁祸首是一个叫做小托马斯·米奇利的人。
小托马斯·米奇利是通用汽车研究公司的一名工程师。1921年，他发现四乙铅化合物能减少发动机爆震，尽管他知道铅这种神经毒素会对人体造成巨大危害，但他还是将它商用化并推向了市场。
因为利益的驱动，四乙公司成立了，开始大批量生产四乙铅汽油。一线工人很快出现了中毒症状，甚至在1924年的几天里，一个通风不良的场所就有5人死亡、35人终生残疾。可发明者米奇利还在隐瞒事实，并在记者面前表演，往自己身上泼含铅汽油来证明产品的安全。
后来，米奇利又发明了氯氟烃这种稳定、不易燃且吸入安全的气体，试图解决冰箱泄露的问题。没想到这种东西用途很大，能用到生活的各个方面，比如除臭、空调等等，结果也大卖特卖。直到半个世纪后，人们才发现，氯氟烃会吞噬平流层里的臭氧，加剧温室效应，带来的是更加持久的危害。
就是这么一个钻到钱眼儿里的发明者，惹火了正在测地球年龄的克莱尔·彼得森。
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可是克莱尔·彼得森又是怎么想到用铅同位素测定法，来确定地球年龄的呢？
这还要从1940年代的威拉德·利比说起。
威拉德·利比发明了放射性碳年代测定法，通过生物内部碳-14的衰变规律，他可以测出古代化石的年龄。虽然方法可行，但由于公式本身的衰变常数有误差，样品很容易被别的碳所污染，加上大气中本身碳-14含量的不稳定，计算结果并不准确。
后来，科学家们又发明了更多的方法，比如发热光测定法、电子自旋共振测定法等等，都没有很大的突破。
直到阿瑟·霍姆斯出现，探索才终于有了转机。
阿瑟·霍姆斯是一位英国教授，他受欧内斯特·卢瑟福启发，采用测定铀衰变成铅的比率来测定岩石的年代，进而测出了地球年龄至少在30亿年以上。这一结果虽然离我们现在已知的结果还远，但至少已经比之前所有的测定都要接近。可惜，因为保守，他的同行对此结果拒不承认。
之后，哈里森·布朗想出了统计火成岩里铅同位素的方法。但他觉得太麻烦，就把这一研究交给了年轻的克莱尔·彼得森。
克莱尔·彼得森3
克莱尔·彼得森测了7年古老的岩石，意识到不管这些岩石多古老，都比地球年轻。于是，他突发奇想，想到了用陨石来解决这个问题。最终，他出色地完成了研究，公布了地球确切的年龄：45.5亿年。（离最新的数据46.2亿年，仅仅7000万年的误差）
200年的努力，地球终于有了年龄。
不过，在地球年龄测定的研究中，克莱尔·彼得森还发现了一个重要问题。在1923年之前，大气中几乎是不含铅的，而之后却在不断地攀升，甚至到了危险境地。这个罪状的源头就是含铅汽油。
从此，“ 把铅撵出汽油”成了克莱尔·彼得森一生的追求。他不惧压力和迫害，以一己之力抵住了来自整个铅工业界的压力。即便是研究资金被撤销，官员们来恐吓，他也丝毫不动摇。最终，美国颁布了《1970年洁净空气法》，并在1986年停止销售一切含铅汽油。
据说，仅仅是含铅汽油的禁令，就让美国人血液中的铅浓度立马下降了80%。但书中也说了，“ 今天每个活着的美国人血液中的铅浓度，仍要比一个世纪前搞出625倍左右。” 而大气中的铅含量，依然在以每年10万吨的速度增加。
因为，还有各种化工和采矿活动在使用铅。还有米奇利发明的氯氟烃，也并没有完全禁止生产。
科学界并不总是高大上，有仁人良士，也不乏利欲熏心的败类。
不管怎么说，地球至少还是有了一个确切的年龄。
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当时的物理学家们都在忙什么呢？
他们在忙着造各种原子粉碎器。起源是英国人C.T.R.威尔逊，他为了研究云层构造，建了一个人工云室的装置，发明了粒子探测仪，向人们证明了亚原子粒子的存在。
在他之后，欧内斯特.劳伦斯制造了回旋加速器，来探索原子的构成。从此，很多加速器被发明出来，超级质子同步加速器、正负电子对撞机、强子对撞机等等，目的只有一个——寻找粒子。虽然粒子是不稳定的，很难捕捉到，但物理学家还是成就不少，发现的粒子超过了150种，潜在的可能还有100种。
但是，要发现粒子的粒子，成本就海了，动辄就是几十亿美金的花销，这可不是闹着玩儿的。于是，轰轰烈烈了一阵，很多几乎也就搁浅了。
虽然计划搁浅，理论却还在前行。物理学家默里·盖尔曼发明了新的粒子分类法，居然从小说里获得灵感，给粒子的粒子定了个名字——夸克。他将夸克分为六类——上、下、奇、粲、顶、底，标识为三色——红、绿、蓝。以6种轻子、5种已知的玻色子、1种可能存在的玻色子以及强核力、弱核力、电磁力三种物理力构建了标准模型。
之后，米奇奥·卡库提出了超弦理论，认为构成物质的不是粒子，而是11个维度上振动的弦；并进而发展出了M理论，把所谓"膜”的面，纳入了物理学世界的灵魂。而孪生兄弟波格丹诺夫则提出了关于极高密度的波格丹诺夫。
物理学的探索似乎越来越玄妙，以致于物理学家自己都有些困惑了。连“现代科学哲学家的泰斗”温伯格都说：“物理学很可能没有一种终极理论”，“这种知识是我们完全无法理解的。”
宇宙到底多大年龄？5
当物理学界在对小世界迷惑不解的时候，天文学家发现，他们对大宇宙的理解也是不完整的。
虽然地球的年龄被确定了，但宇宙到底多大年龄呢？
哈勃发现了宇宙退行现象，算出宇宙年龄是20亿年。可和地球一比，比地球还年轻？这显然不大对头。
1956年，科学家们通过对“标准烛光”造父变星的发现，重新计算了宇宙的年龄在70亿到200亿年。
之后几年，阿伦·桑德奇得出了200亿年的宇宙年龄，热拉尔·德·沃库勒算出的是100亿年。
再后来，到了1994年，卡内基天文小组给出了80亿年的测算结果。
直到2003年，美国航空航天局的一个小组才得到了137亿年的数值。
尽管目前137亿年被认为是一个结论，但很多科学家还是不认可的。因为宇宙年龄的测算是很难的，大气变化、星际尘埃等等因素都会影响观测结果，一错就可能错出上亿年。
至于宇宙是怎么构成的，我们似乎也不大清楚。
弗里茨·兹威基提出了“暗物质”的假设，他认为宇宙至少有90%是由“暗物质”组成的。至于其主要成分，粒子物理学家们支持WIMP，也就是若互相作用大质量粒子——大爆炸留下的微小物质；而天体物理学家们则支持MACHO——晕状大质量致密天体——也就是黑洞、棕色矮星和其他光线很暗的恒星。
总之，宇宙的年龄也好，四周恒星之间的距离也好，构成宇宙的物质以及各种定律，人类并不真的理解。
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那就让我们来说点儿我们至少以前不理解，现在还算理解的东西吧。
爱因斯坦曾经在1955年给一本书写过短小的前言，这本书叫做《移动的地壳：解答地球科学的一些问题》。在书中，地质学家查尔斯·哈普古德驳斥了大陆漂移的观点。
关于大陆漂移，最早是由一位富裕的业余地质学家弗兰克·泰勒在1908年提出的。因为他仅仅是通过观察地形得出的见解，所以几乎被完全忽视了。
但这一观点却得到了德国气象学家阿尔弗雷德·魏格纳的认可，他通过对化石反常现象的研究，提出了“泛大陆”的理论，认为大陆原本是完整一块，后来才分裂成几块，并漂移到了现在的状态。他将该理论写入了著作《海陆的起源》，引起了众多争论。
因为魏格纳没有地质学背景，加上观点激进，很少科学家支持他的观点。甚至有地质学家为极力否认，在解释不同大陆出现同类化石的问题时，发明了"陆桥”概念。
但真相，早晚总是会被发现的。
7
矿物学家哈里·赫斯在对海底地质世界的考察中，发现海底有悬崖、沟壑、裂缝和海底火山。海洋学家们对此的进一步研究，发现了“海底扩展”和“潜没”过程，也就是新的海底地壳会从中央裂缝形成，然后被更新的地壳推开，地壳到达与大陆交界处终点时，会折回地球内部。
物理学家布吕纳则发现，地球的磁场自行逆转时，会被某些正在形成的岩石永久记录。英国的两位教授，还有一位加拿大地质学家综合以上研究，也都得出了类似的结论：海床在不断扩展，大陆在移动。
终于，科学界开始接受大陆漂移的观点，并发展出了我们中学时所学过的“板块构造理论”。板块构造学说，不仅解释了地球表面动力学，而且还解释了它的很多内部活动。地震、群岛形成、山脉位置、冰期到来等也都受到这一学说的影响。
尽管现在还是有很多地面特征，地质学家们解释不清楚，但显然地质大变革已经开始了。
从天上到地下，科学的探索无止境。
世间万物都是不确定的，我们并不真的懂。
科学的探索无止境（未完待续）
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作者简介：杜豆豆，IT从业20余年，曾先后研修英语、计算机、美学和心理学专业。早年创过业，后就职多家全球知名IT外企，现工作于某研究院。书痴一枚，闲时码码字。兼任多家平台签约作者，简书会员合伙人，万卷好书工作室、万卷好书读书会创立人。
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