世界近代后期科技史-第9章
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湿片法，感光速度比达盖尔法快100倍以上。德拉鲁（1815—1889年，英国）
于次年将这一方法用于天文照相，仅曝光30秒就得到一张清晰的月亮照片。
1860年，他在西班牙又用此法拍到一张清晰的日珥照片。从此，照相方法在
天文观测中得到推广。
1871年，化学家马多克斯 （1816—1902年，英国）用明胶代替珂珞酊，
发明了干版法。这一方法几经改进在19世纪末使感光速度提高了几千倍，连
暗弱的恒星也可以拍照。此外，照相术还用来拍摄恒星的光谱。
由于分光术、测光术和照相术的应用，为研究天体的物理性质和化学组
成提供了可能，最终导致天体物理学的诞生。于是天文学由只能研究天体的
机械运动发展到研究天体的物理和化学特性，完成了自身的一次飞跃。
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六、近代后期地学
1。地质学进化论与灾变论的争论
直到18世纪地质学还处在矿物学的初级阶段。在大地构造的成因问题上
水成论和火成论学派的长期论争一直延续到19世纪初。
魏尔纳（1750—1817年，德国）是水成论的代表，他认为原始的地球是
由固体的地核和覆盖在地表的水组成的，海洋中含有大量岩石物质，这些物
质通过长期的结晶过程沉析为原始的岩层，同时由于海水的进、退交替发生
使岩层进化为陆地和岛屿。他还认为火山岩和火山产物是堆积在地表的新岩
层。19世纪初，水成论占据了统治地位，例如1807年英国成立地质学会，
会员全部是水成论者。
与水成论对立的一方是火成论，英国地质学家赫顿（1726—1797年）被
公认是火成论的代表者。他强调由于地球内部的热运动造成地质长期的缓慢
的变化。他曾说：“不是地球固有的因素不予使用”，就是说在研究地质现
象中不考虑超自然的力量，这一见解为近代地质的研究指明了方向。他同意
原始的地球是由核和包围核的大洋组成的观点，但认为地核内是温度很高的
岩浆，一旦喷流出来会形成玄武岩构造。火山的喷发使海底地壳隆起，形成
陆地和山脉。山脉的岩石经风化又被冲入大海，形成彼此平行的岩石，一层
层覆盖海底。赫顿实际上已具备了地质学进化论的基本思想。
人们对地壳演化和运动的历史主要是通过对古生物化石的发掘和研究认
识的。古生物学家居维叶（1769—1832年，法国）较早地注意到古生物化石
和地层的关系。他在研究中发现每个有机体都能自成体系。有机体的各部分
是互相适应的，任何一部分的改变都必然引起其它部分的改变，这样只要获
得机体的一部分，就可以判明其它部分。居维叶据此提出了“器官相关律”，
指导古生物学家从发掘得到的古生物残片复原全貌，从而精确地确定该生物
的纲、目、属、种。这一成就对确定地层层位也有实际价值。
1802年，居维叶得以对巴黎盆地的沉积地层作深入研究，他发现地层愈
古老，所含化石和现代生物种属差距愈大，其中不少古生物的种、属是已经
绝灭了的。他还发现不同时代的地层之间存在不整合现象，在不整合面之下
的岩层不仅产状不同，所含的生物化石也不同。这一年人们还得以研究从埃
及带来的3千年前的动物干尸，结果表明与现存有关物种非常相似。居维叶
于是认为经过3千年都找不到明显的变化，说明种是不变的。那么为什么一
些种灭绝了，一些新种又产生了呢？居维叶认为：“现在地球上的生命都遭
到过可怕的事件，无数生物变成了灾变的牺牲者”，“因此，这些种群就永
世绝灭了。”
1812年，居维叶发表《论地球上发生过的若干次“革命”》，系统阐述
了“灾变论”。他认为上帝制造一次“灾变”，对地球来说相当于一次“革
命”，于是一些种灭绝了，上帝又创造了新的种，然后再面临新的灾变。洪
水、地震都是大灾变的原因。
灾变论曾产生过广泛影响，一些地质学家支持这一学说，甚至有人统计
过地球曾经有过27次灾变，每一次灾变都消灭了所有的生物。灾变论虽然含
有合理的因素，但它完全否认生物存在进化，仅仅片面地强调了物种的灾变，
因而从一开始就受到怀疑和挑战。
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地质进化论的代表者是赖尔（1797—1875年，英国），他继承和发展了
赫顿的学说，创立了系统的地质进化论或“均变论”学说。为了获得足够的
地质学资料，他自1818年起在英国各地作地质考察，后来又从法国、瑞士直
到意大利进行多次地质考察。1828年，他着手写《地质学原理》，两年后这
部地质学名著的第一卷出版。在这部著作中他特别强调“在地球的一切变革
过程中，自然法则始终是一致的”，他解释道：“河流和岩石，海洋和大陆，
都经过各种变化，但是指导这些变化的规律以及它们所服从的法则始终是相
同的”。从这一点出发，他认为“现在是认识过去的钥匙。”他在分析和考
察了现在的仍旧改变着地球表面的种种过程和规律之后，指出河水对陆地的
浸蚀，海浪对海岸的破坏作用，河口三角洲以及海底物质堆集，地震火山和
风、雪、雨的作用，都在长期地缓慢地改变着地貌。
他批评灾变论的错误观点，认为灾变论者把地球的年龄估计得太短，由
于把漫长的地质史设想成只有几千年，导致把毫无关系的事件说成是同时存
在或同时发生的，这样必然“会对各种作用的力量和猛烈程度作出同样过份
夸大的描写”。他还指出，灾变论强调“自然作用的种类和程度与现在的自
然法则绝不相同”的论点是站不住脚的，他深信自然法则始终是一致的。
赖尔的思想融汇了“水成论”和“火成论”，他说：“水成的力量不断
地努力夷平崎岖的地面；火成力量则活跃地恢复地球外壳的起伏不平”。
赖尔的学说建立在大量地质调查和严格推理的基础上，他强调是自然界
自身的力量改变了地球的面貌，而且把变化、发展的思想引进了地质学，因
而在当时学术界产生了巨大的影响。恩格斯评论道：“只是赖尔才第一次把
理性带到了地质学中，因为他以地球的缓慢变化这样一种渐进作用代替了由
①
于造物主的一时兴发所引起的突然革命。”但是，赖尔强调“自然法则始终
是一致的”论点，忽视了灾变对地质进化的作用，从而使他具有绝对化和简
单化的倾向，并使他对后来兴起的造山学说和冰川学说持保留态度。
2。19世纪的地学家
第一个把生物学引入到地质学的是“英国地质之父”史密斯（1769—1839
年，英国）。史密斯原是一位测量工，他每到一处测量总是留心观察岩石剖
面。在18世纪末，他从长期的观察研究中已领悟到“每一地层中都含有独特
的生物化石”。经过综合和概括他提出了著名的“地层层序律”，编制了化
石一览表，同时还绘出了地层柱状图和地质剖面图，但是这一成就并未引起
人们的重视。
1799年，他自费在英国各地作地质考察，1815年出版了他编绘的《英格
兰和威尔士及部分苏格兰地质图》，在这幅图上他用颜色标出了英国地层的
层序。次年，又出版了《以生物化石鉴定地层》的专著，首先提出用“标准
化石”和“化石组合”鉴定地层层位的原则，从而为历史地质学奠定了牢固
的基础，这一原则和方法一直沿用至今。
同一时期研究化石与地层关系的还有居维叶。稍晚，赖尔的同伴麦寄生
研究过欧洲各地区古生代地层，他的研究推动了19世纪地层学的进步。
在赖尔提出地质进化论之前，曾有二位地质学家发表过类似的思想，一
① 恩格斯，《自然辩证法》，《马克思恩格斯选集》第三卷，人民出版社，1972年版，451页。
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位是英格兰人赫顿，一位是普列沃斯特（1787—1856年，法国）。前者强调
由于火成原因造成地质的渐变，后者从巴黎附近一个古老湖泊的演变历史说
明长时期的微小地质变化可以使地貌从一种状态演变到另一种状态，也可以
说明何以不同的地层或存有淡水化石或存有海洋化石。他们的研究对赖尔产
生了影响。
丹纳（1813—1895年，美国）是19世纪继赖尔之后的一位大地质学家。
19世纪30年代，丹纳曾到世界各地作地质考察，特别是在1838年至1842
年期间他随探险队详细考察了南美海岸和太平洋的地质情况。在此基础上他
提出了所谓的“地槽”概念。地槽是指地壳强烈下陷的部分，地槽中除凹陷
外后来还证明存在褶皱和一定的沉积构造。地槽理论后来由德国人史蒂勒加
以发展，又进而分为正地槽和准地槽等，成为大地构造理论中的一个学说。
19世纪中期还有一位值得一提的地质学家，他是李希霍芬（1833—1905
年，德国）。李希霍芬曾任国际地理学会会长，1868—1872年期间曾考察过
中国、日本、爪哇、印度等地。他到中国7次，考察过当时18个省中的11
个，著有《中国》、《中国地图集》。他对中国的煤矿及其它资源分布很感
兴趣；在地质学方面，他提出了中国黄土高原风成说、震旦系的命名、自然
地理区划等。在地质学研究方法上，他主张把各地域地质地理贯穿在一起研
究，同时又强调区域性地质地理的深入研究。这一切使他在地质界享有很高
的声望。
3。洪堡与近代地理学的创立
自19世纪起，在洪堡等一批地理学家的努力之下，地理学分化为自然地
理学和人文地理学。地理学家们开始用整体的观点和综合的方法研究地球表
面乃至大气层中的一切自然现象。
亚历山大·冯·洪堡（1769—1859年，德国）是自然地理学家、近代地
质学、气象学、地磁学和生态学的创始人之一。1799年，他和植物学家邦普
兰（1773—1857年，法国）乘“毕查罗”号军舰从西班牙出发，开赴美洲作
科学考察。他们首先在委内瑞拉的库玛纳登陆，考察了那里的热带植物群落，
进行了天文观测。又于1800年乘船沿奥里诺科河上溯，深入到人跡罕至的原
始密林中考察。
是年冬，他们前往古巴，对这个号称“糖与奴隶之岛”的政治、经济和
资源情况作了考察。
1801年，他二赴南美考察，在哥伦比亚登陆，沿马格达雷河溯源而上至
翁达，然后弃舟登安弟斯山南行，经波哥大圣基多，在基多登上安弟山山脊
继续南下，至秘鲁首都利马。沿途他们用空盒气压计测定了所到地方的高度，
记录了各地气候，测定了各观测点的经纬度。他们还考察了各地的动、植物
种类和生长情况，同时还调查了各地的社会及经济状况。在厄瓜多尔他们冒
着生命危险考察了境内的火山；在利马观察过南半球天文，研究过鸟粪的肥
料作用。
1803年，他们在西班牙的殖民地墨西哥做了深入的社会调查，揭露了殖
民者掠夺式的开采资源和农业上单一种植的弊端。次年结束在南美的考察并
回到欧洲。在法国他系统地整理了南美洲的考察资料，写成《新大陆热带地
区旅行记》共30卷。
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1827年他回到久别的德国，此后从事《宇宙》一书的写作，这是一部描
述整个物质世界的科学巨著，经过26年的努力，该书第一卷于1845年出版，
最后一卷到1862年才发行，其时他已去世近5年了。《宇宙》是一部百科全
书式的著作，洪堡力求从各种现象中看到相互间的联系，从差异中看到统一。
由于涉猎范围广阔，他被誉为“近代的亚里士多德”。
洪堡的考察工作在当时独具特色。他经常携带几十种仪器和设备，每到
一处必对该地的动、植物的种类、分布作详细考察，还要测量当地的纬度、
气温、气压、大气成分，地磁等，这种全面的科学观察和测量是由洪堡开创
的。这使洪堡在气象学、植物地理学以及地球物理学等方面取得了一系列研
究成果。
1827年，洪堡创造了等温线的概念，并首先绘出一张全球等温线地图，
得以比较地球上不同地区的气候。后来这一成就成为比较气候学的基础之
一。他还在安第斯山脉的一些高峰上研究过气温随海拔高度下降的比率；研
究过赤道带暴风与大气扰动的起源问题。
在植物地理学上，他发现植物分布与气候的关系和植物分布受地形的影
响，他指出单纯按洲和地区列举植物的名录是不够的，还应当说明当地气候
和地形的影响作用。
在考察中他划分出火山活动带，认为火山活动带与地壳的裂缝相关，通
过地磁测量研究，他首先提出了磁纬度的概念，总结出地磁场强度随纬度而
升高的规律。鉴于气象对人类活动的巨大影响，他于1823年建议各国广泛建
立气象台和地磁台，这一建议立即得到广泛响应。
洪堡十分重视人和自然的关系，他在著作中列举了大量事实论证人如何
依赖土壤、植被和气候，植被又是如何受自然条件的制约等等。由于洪堡的
成就，使地理学在19世纪逐渐发展成一门成熟的科学。
4。全球性地理探险活动及地理发现
（1）美洲的探险活动及地理发现
19世纪由于资本主义经济和贸易不断发展的需要，推动了欧洲各国全球
性的地理探险活动，它给欧洲各国带来了巨大的财富，对近代地理学、地质
学、气象学的发展具有重大意义。
19世纪初，北美洲的落基山脉以外，以及哥伦比亚河与科罗拉多河之间
的广大地区在地理学上仍然是一片空白。20年代，采购毛皮的商人曾穿越美
国西部地区，他们从南面考察内华达山脉和海岸山脉，在北面对喀斯喀特山
脉考察。1832—1836年，波·彭维尔和德·威尔克尔率领探险队弄清了美国
大西部地区地形的基本特征，还考察了奥格登河和塞维尔河流域。1842年，
乔治·卡尔斯等人在密西西比河与喀基山之间的整个地区进行调查。次年，
他们又从不同方向穿越了美国大西部地区，他们考察了该地区的河网及山
脉，划定了死湖地区的边界以及一些高大山脉的走向，后
