翻开科学史,可以看到许多著名的博物学家,

在他们的著述中都包含了地质学内容

趣说地质学--地质学与博物学

作者：王清晨/中国科学院地质与地球物理研究所（已退休）

我们已经知道，地质学始于旧石器时代。

尽管没有史料记载，但不断改进的石器折射出地质学知识的积累和进步。

从旧石器时代到新石器时代，再到青铜器时代，每一次时代更迭都反映了地质学的进步和发展。

史前地质学家不仅掌握了岩石、矿物和矿石的知识，而且和史前化学家共同创造了金属冶炼技术，推动了人类社会的进步。

尽管如此，由于没有独立的学科名称，18世纪之前的地质学一直被纳入博物学领域。

博物学

01

博物学对应的英文为 natural history，源自老普林尼的《博物志》（Historia Naturalis）。

拉丁文的historia意为叙述、知道、了解，因此，“Historia Naturalis”的原意是认知大自然。汉语译成“博物学”，有通晓众物的含义。

老普林尼的《博物志》论及天文学、地理学、人类学、动物学、植物学、矿物学等多种学问。这为后来的博物学研究树立了典范。

翻开科学史，可以看到许多著名的博物学家，在他们的著述中都包含了地质学内容。例如：古希腊的亚里士多德，古罗马的老普林尼，文艺复兴时期的达·芬奇，我国北宋的沈括等。

亚里士多德（公元前384～前322年）

老普林尼（公元27～79年）

古希腊的亚里士多德（公元前384～前322年）几乎对每个学科都做出了贡献。

他的写作涉及伦理学、形而上学、心理学、经济学、神学、政治学、修辞学、自然科学、教育学，以及雅典法律等。

他提出，地球上的物质由水气火土四种元素组成，而天体由第五种元素“以太”构成。他撰写的《气象学》中记载了许多关于岩石和矿物学知识。

古罗马老普林尼（公元27～79年）于公元77年完成了书写在羊皮纸上的《博物志》。

这是一部浩瀚的百科全书，其中第2卷中记述了历史上比较大的地震，谈到地震的前兆、原因、后果以及如何预防等，第33至37卷中收录了大量矿物、宝石、采矿和淘金的知识。

公元79年，老普林尼正在担任一个负责清剿海盗的海军舰队司令。8月，维苏威火山大爆发，他为了了解火山爆发的情况，并且救援这一地区的灾民，乘船赶往火山活动地区。

在那里，他由于吸入火山喷出的含硫气体而中毒身亡。

达·芬奇（公元1452～1519年）

沈括（公元1031～1095年）

文艺复兴时期的达·芬奇（公元1452～1519年）是一位天才，一方面热心于艺术创作和理论研究，另一方面广泛地研究光学、数学、地质学、生物学等多种自然科学。

达·芬奇对传统的“地心说”持否定的观点。

他把贝类化石和现代贝类进行比较，指出化石是过去生物的遗体。他在《笔记》的“地球和海”一章中，反复论述了是地壳运动把含有生物化石的岩层抬升到高处。

我国北宋的沈括（公元1031～1095年）博闻多学，对天文、地理、律历、音乐、医药等众多学科领域都有很深的造诣和卓越的成就，被誉为“中国整部科学史中最卓越的人物”。

他于1086～1093年间完成了《梦溪笔谈》，该书分30卷，内容涉及天文、数学、物理、化学、生物、地理等各门类学科。

沈括对东汉班固（公元32年～公元92年）在《汉书》中记载的“高奴有洧水可燃”进行了实地考察，发现那里有一种褐色天然液体，当地人用它烧火、做饭、点灯。

于是，沈括根据这种液体的性质和用途，在世界上第一次提出了“石油”这一科学的命名。

公元1074年，他过太行山时，见“山崖之间，往往衔螺蚌壳及石子如鸟卵者，横亘石壁如带”，于是，他指出，“此乃昔日之海边，今东距海已近千里。”

博物学家们阐述了地质现象，也猜到了一些地质现象背后的部分原因，但毕竟缺乏理性的分析。

地质学的经验性

02

亚里士多德虽是博物学家，但他把自然哲学置于博物学之上。这无疑反映了希腊的理性科学传统，把理性置于经验之上。被马克思称为“英国唯物主义和整个现代实验科学的真正始祖”的弗兰西斯·培根把博物学看做自然哲学的基础，把“经验”作为知识的来源。

什么是经验？

经验来自实践，是经历的总结，是认识的根源。

实践出真知。

远古时期的萌芽地质学是从经验中摸索出来的自然学科。

摸索，是一个从偶然发现到不断重复验证的过程。

第一次发现多是偶然的，多次观察见到了同一个事实，最终会导致进步。在没有任何经验积累的史前时期，这种进步是极其缓慢的。

随着经验的积累，进步会逐渐加速。

在追杀猎物的过程中，抛出去的石块可能会砸在地面的石头上，石块碰撞会发生破裂。这一偶然发现启发古人学会了打制石器的摔击法和锤击法。石器的刃部用久了会钝化。这一偶然发现启发古人学会了磨制石器。

从打制石器的旧石器时代进步到磨制石器的新石器时代经过了250多万年。

■ ■■■■

旧石器时代的手斧和锤击法

新石器时代的手斧和磨盘、磨棒

树木被雷电击中后，森林会伴随着隆隆雷声燃烧起熊熊烈火。这种事件并不一定每年都发生，但每一次大火可能都会燃烧几十天。

有机会遇到这种事件的古人多会产生一种恐惧感，也会有人产生好奇心。

在多次体验森林大火的过程中，一旦好奇心战胜了恐惧感，人类就学会了用火和保存火种。打击燧石或石器相碰会产生火花，刮木、钻木时会生热，甚至冒烟起火，这些摩擦生火的现象在长期的劳动中时常会被“偶然”发现。

总结这些经验，古人终于掌握了击、刮、磨、钻等人工取火的方法。

人类从使用天然火进步到人工取火，经过了150多万年。

古人钻木取火

有了火，人类开始吃熟食，开始烧陶器，开始烧石头，搞冶炼，先是炼铜，后是炼铁。

从新石器时代进步到青铜器时代经过了6000年，从青铜器时代进步到铁器时代经过了3000年。

人类积累的经验越来越多，社会进步越来越快。

人类语言的出现和文字的创造使萌芽地质学从默会知识逐步转化为明确知识。进入文明时代后，这些科学知识终于可以被记载下来，流传于世。

无论是楔形文、甲骨文，还是蝌蚪文，都记载了许多地质学内容。

例如，楔形文字记录中有古埃及、古巴比伦等文明古国在公元前10世纪之前采集天然沥青的史实，蝌蚪文写成的《竹书纪年》中记录了公元前1580年的地震事件。

这是现知世界最早的地震记录。

后人重印的《竹书纪年》。

“帝癸十年，…，地震”指公元前1580年的地震事件

从博物学中解放

03

把地质学塞在博物学中，总会有“穿小鞋”的感觉，因为博物学这件外衣实在难以容纳地质学强壮的肌肉！

博物学的基本工作是采集事实，描述命名，分类编目，并不注重去看现象背后的本质，属于“非证明性知识”。

地质学的工作一方面是在描述岩石和矿物的性质、种类和分布状态，另一方面还在研究岩石、矿物的成因和地壳运动的规律。

更何况，地质学有其极大的社会实用性。

从在旧石器时代诞生那一刻起，地质学就在为改善人类的命运和生活质量服务。

在我国，地质学甚至在青铜器时代就成了富国强国之术。

《管子》

**********

管仲（公元前719～前645年）是我国春秋时期著名的政治家和经济学家，被尊称为“管子”。

春秋战国时期撰写的《管子》一书反映了先秦时期政治家治国、平天下的思想和谋略。

《管子·地数篇》讲：“ 上有丹沙者，下有黄金。上有慈石者，下有铜金。上有陵石者，下有铅锡赤铜。上有赭者，下有铁。此山之见荣者也。”这里记述的是根据矿产垂直分带现象去找矿的经验。

其中“上有赭者，下有铁”说的是铁矿的一种找矿经验，地表如果见到“铁帽”，地下就会找到铁矿。这种“铁帽”是由土状赤铁矿组成的，呈赭红色，常被用来做颜料。

风化的赭石

赤铁矿

春秋时期我国还处在青铜器时代，《管子》中的这段文字表明，那时人们已经掌握了寻找铁矿的地质学经验和知识。

为什么找铁矿？

当然是为了炼铁！

齐桓公即位时拜管仲为国相，问他强国之策。“桓公曰：然则吾何以为国？管子对曰：唯官山海可耳。”管子说“官山海”，就是说国家要管制产铜矿石和铁矿石的矿山，管制生产盐的海滩，通过开发矿业促进国家经济的发展。齐桓公采纳了管仲提出的矿业兴国政策，齐国很快强盛起来，齐桓公本人也成为春秋时代的第一位霸主。

春秋战国之交，我国进入了铁器时代。

铁器坚硬，韧性大，又锋利，胜过石器和青铜器，在农业和手工业中广泛使用后，社会生产力得到极大的提高。

地质学对一个国家经济发展的重要性在古今中外是有目共睹的。

终于，有人出来给地质学这一重要的学科命名了！

在欧洲文艺复兴运动中，意大利的阿尔卓万迪于1603年首次使用“geology（地质学）”一词。德吕克于1778年再次使用“geology”一词，并且明确主张，要把地质学从博物学中分出来，地质学研究要把地球所呈现的现象与现象背后的原因结合起来。

瑞士地质学家索叙尔于1796年出版《阿尔卑斯旅行》一书，在书中正式引入“geology（地质学）”一词，并把地质学定义为“关于地球的理论”。

经过欧洲文艺复兴运动，地质学彻底从博物学中解放出来，成为独立发展的自然学科。

尾声

04

欧洲文艺复兴催生了近代自然科学。

1543年，哥白尼出版《论天球的旋转》，提出“日心说”，发动了天文学革命。

同年，维萨留斯出版了《论人体构造》，开启了近代生命科学的发展方向。

1801年，拉马克引入“biology（生物学）”一词，首次提出生物进化理论。

原先被罩在博物学名下的天文学、人体学、地质学、动物学、植物学等各门学科相继揭竿而起，纷纷从博物学中独立出去，进入了各自的专业化发展轨道。

当美丽的天鹅孵化出世后，天鹅蛋只剩下一个破碎的空壳，完成了它的使命。

19世纪后期，博物学在科学界的光辉逐渐暗淡，但在科学普及领域仍如日中天，公众对博物学热情不减。

各种自然博物馆应运而生，成为科学普及的中坚力量。