(八)地球有幾十億年老麼?

 

古語說:「天長地久」。地球到底有多老?這是個又有趣又切身的問題。研究宇宙與人類起源的科學家都不得不要面對這個問題。生活在這物質的世界,人類始終仍不能擺脫時間的限制。地球的歷史自然影響我們對這太空的綠洲,藍色的星球,有不同的看法。

每年都有的「地球日」在提倡保護我們這獨一無二的小天地。它是如何形成?它存在有多久?地球上的證據、地質上的形態、埋藏在地裡的化石、冰封在兩極中的古代生物、高山峻嶺、深淵峽谷等;這一切能給我們甚麼啟迪呢?

年齡的計算
事實上,年齡的計算,要用科學的方法求證,實在不簡單。譬如:我問你幾歲?你說「卅五」。我問:「你怎知道?」回答自然是用出生紙證明了﹐這是用歷史目擊證人的方法。因為當時有你父母、有醫生、接生婦等作證記載下來。但是如果沒有目擊證人,比如警方找到不知名之屍骨,就難以肯定死者之年齡了。但另外一個辦法是根據我們所觀察到的正常人類成長過程的里程碑,用以比較在屍骨上所可以觀察到的現象去判斷。這第二個辦法假設了我們已經觀察過同樣生物的成長過程,確定了比較的標準。
推算地球的年齡在應用上述兩種方法,都有實際的困難。一.從人類的觀點,地球產生之時,並沒有人類,所以沒有目擊證人。二.人類不能也從來沒有,觀察過一個同樣的星體,從產生至消滅的過程,所以並沒有一個絕對的標準,可以讓我們作比較。

有四十五億年老麼?
這樣像四十五億年的數字卻是如何產生的呢?有些科學家提供了一些計算方法,其中值得一提的是:
輻射性元素衰退的所謂絕對計算法(Radiometric Dating or Absolute Dating Method) :
這名聽起來高深,但其中原理是大家都可以瞭解的。地上的物件多含有少量的輻射性元素。這些「母元素」會變成另外一種元素「子元素」,這是所謂「衰退了」(Decay)。科學家觀察到這衰退的現象就計算了這衰退的速度,稱之謂「半衰期」,意即在一段時間內,有一半的「母元素」已變成「子元素」。一個常用的放射元素就是「鈾」238,原子彈的原料。「鈾」238(母元素)衰退後變成「鉛」。它的半衰期估計是40億年,意即一塊石頭從地出來40億年之後,它的含鈾238即有一半變成了鉛。

要瞭解「絕對計算法」,或者可以用一個簡單的比方。假設我一個人在一間房子裡看書,諸位進來時作了一些觀察。一.你們進來時,我正看完了第一千頁。二.你們進來後觀察到我看書的速度是一分鐘看一頁。從這兩個觀察,你們要計算在你們沒有進來以前,我在這房間裡看了書多久。如果你的答案是「一千分鐘」的話,這基本上就是類似以「放射元素半衰期」的「絕對計算」的結果。

我們不須是專家也可以觀察到這計算法的問題在那裡,這種計算法起碼有三個假定是無從肯定的:
一.「一千分鐘」的答案假定了我是從第一頁看起的。但是你們既然不在,又怎能知道呢?若我是從第九九九頁開始,我可能只在房間裡看書一分鐘。應用在「放射元素半衰退期」上就是假定在鑑定的石頭從地心出來時,只有鈾沒有鉛。這自然不是我們實際上觀察到的,因為我們無從知道地裡剛出來的石頭,是不含鉛的。

二.「一千分鐘」的答案假定了你們未進來之先,我看書的速度一直都是一分鐘一頁,這自然也是不能肯定的。應用在「放射元素計算法」上:我們知道科學家發現「輻射」是從居禮夫人(Madam Currie)開始,才一百多年前。幾億年前鈾的衰退速度如何,我們怎能肯定?何況有些科學家相信連光的速度都在變動。

三.「一千分鐘」的答案假定了沒有外來的因素。應用在「放射元素計算法」上,是假定並沒有外來的鈾或鉛滲進被鑑定的石頭裡;石頭裡的鈾和鉛也沒有流失。但是石頭經過數億年的風吹雨打,水浸火焚,地層的變動,我們怎能知道它是保持「封閉」呢?

基於上述的三個未知數,「放射元素」的「絕對計算法」曾經在同一塊石頭上計算出「零」至「三百萬年」七個不同的答案,而正確的答案卻是二百年;因為這石頭是夏威夷一個火山在歷史上二百年前噴出的岩漿。

所以有人收集了六十幾個實驗結果,都是根據以同樣三個假設來計算地球的年齡,其答案從「零」到「四十五億年」。例一:以地球人口計算,目前每150年倍增,追朔回到只有一對人是約四千年。例二:以地球目前磁場衰退的速度計算,追朔回到地球上磁力強如磁星(magnetic star)是一萬年。
有關以上所謂「絕對計算法」有多絕對呢?為甚麼一定要挑選漫長的年代呢?下回我們討論第二種計算方法。



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