地质年代分十一个“纪”。它们是“寒奥志泥石,二叠三叠侏,白垩(音恶)三四纪”。其中第四纪第三纪是新生代,三叠纪、侏罗纪、白垩纪是中生代,前面都是古生代。有两个纪大家需要特别注意,一是寒武纪,这是一个最长的地质年代,大约有一亿年,所谓寒武纪生物大爆发,不是说一个短期中突然出现了生物各个门类,而是说在一个非常漫长的时代,好多最原始的生物化石都慢慢的被发现了。比如说人属于脊索动物门,这个门里有高级的比如哺乳类,鸟类,也有低级的比如文昌鱼。寒武纪发现脊椎动物是说发现海生小蠕虫有脊索的痕迹。教会所宣传的各种动物门类的生物都在寒武纪出现是纯粹外行话,因为动物界总共也没有几个门,两只手数都有富裕。所谓寒武纪生物大爆炸其实跟壳的进化有关,没有壳,动物的尸体都被解体了,当然留不下化石。有了钙化的壳,化石就留下来了。所以说教会宣传的上帝在寒武纪创造生物是不对的。寒武纪结束时是一场原因不明的生物大灭绝。绝大部分(99%以上)的寒武纪物种都灭绝了。说上帝在寒武纪消灭了物种倒更有根据。关于寒武纪方舟子曾有很精彩的科普,可惜斥鷃每闻欺大鸟, 昆鸡长笑老鹰非。生不逢时啊。
第二个需要注意的是白垩纪,在这个纪里,单一的古联合大陆分裂漂移开来,渐渐形成现在的各个大陆。其中欧亚大陆和北美大陆把北冰洋封闭起来,截断了它与其他大洋的对流。就形成了影响北半球的周期性冰川气候。恶劣气候又造成了生物大灭绝,其中包括恐龙。所以云南,澳大利亚,美国都发现同类的恐龙化石,不是因为它们会游泳,而是因为他们本来就是生活在同一块大陆上的。为什么人类是在非洲进化出来的?因为在第三纪末期非洲进化出了古猿,这时各个大陆早已分开了,所以人类就只在非洲大陆进化了。
那么这些所谓的纪又是怎么划分的呢?
当我们在夕阳下站在刀劈斧砍般的科羅拉多大峽谷断壁悬岩旁,耳边仿佛听到德沃夏克的《自新大陆》壮美的旋律,眼前看到峽谷对面的层层绝壁在红光下折射成各种绚丽的颜色。那是一种多么雄伟广阔的人生体验啊。
在地质学家的眼里,这一层一层的岩石就是一页一页翻开的书,它们忠实地记载了远古的历史。每一层岩石里都有大致相同的化学,物理和生物组合,反映了当时的地表物理化学环境。越是下面的就越久远,越是上面的就越新近。如果两个邻接的大层的生物组合截然不同,就说明物理化学环境发生了重大变化,就被称为不同的纪。变化小点儿的层,就叫世。再小就叫期。
中国古人也会读这本书。沈括就根据河北太行山山崖间有螺蚌壳和卵形砾石的带状分布,推断出这一带是远古时代的海滨。
书读百遍义自明。人们后来发现越是下面的岩层里的化石生物就越简单,越是上面的岩层就有更高级的生物存在。换句话说,就是越早越低级而越晚越高级。于是进化论就产生了,这些进化论者都是地质学家。所以教会说达尔文提出进化论来反对上帝实在是冤枉了达尔文。达尔文的贡献是发现了进化的机制(自然选择)而不是提出了进化论。达尔文更不是因为个人原因“发明”了进化论,因为他的父亲老达尔文就是进化论者。
从一层层的断岩上我们发现了相对时序的地质年代,但是它们的绝对年代该怎么确定呢?这大家都能立刻回答:用放射性同位素。但具体原理就不是每个人都清楚的了。现在就按我的理解来解释一下。
首先一个关键概念是不论是晶体形成还是生物死亡,它的意义是从那时起就与外界停止交流,我们用放射性同位素估测停止交流的时间点,就是它的生成年代。
把质子和中子吸在原子核里的力 是宇宙中最强的力,叫做强相互作用力。可是它的作用距离却非常短。有时原子量大一点的同位元素,核子之间的距离也远了一点,一不留神儿没关住,中子或质子就跑出去一个。这就是衰变。因为衰变是原子核里的内政,是宇宙中最强的力的变化,与化学反应无关,温度压力等外人都不能干涉,所以在统计学里非常非常稳定。科学的词儿就是半衰期与环境无关。如果这个同位素的半衰期是万年,百万年甚至上亿年,我们通过测定它衰变前后的物质的比例,就可以确定这块岩石的寿命了。
说起来容易做起来难。对于千年万年的样品,我们怎么找它衰变前的同位素的含量呢?大体上可以用两种办法来解决。第一是用数学方法(等时线法)来估计,太专业了就别提了。另一种是用“掐头去尾”的巧办法。
“掐头”就是衰变前的同位素含量为零。所有的元素都是衰变来的。比如岩石里不会有惰性气体氩,如果测到了就是从母元素钾四十衰变来的。这样直接算钾四十和氩的比例就知道岩石的年代了。
“去尾”就是衰变开始时的同位素含量已知。比如碳十四产生于宇宙射线。它在大气中的含量是稳定的。生物活着的时候,从环境取得碳十四,一旦死了,没了来源,骨骼内的碳十四就按照半衰期指数减少。所以只要测化石中的碳十四的含量就行了,而不需要知道衰变子元素的含量。碳十四法的主要缺点是半衰期太短,只有五千七百年。如果早到六万年,它的含量就微小得测不到了。好在还有其他的长半衰期“去尾”同位素可以用。
铍十的半衰期是一百五十万年。从格林兰的冰层里取出久远的样本可以了解太阳活动的历史。上面说到的钾四十的半衰期是十二亿五千万年,足够用来定全部四十五亿年的地球历史了。
当然凡是统计学的东西都有误差,同位素的误差是百分之五。教会学者们一方面强调科学方法的误差,另一方面却完全不顾上帝六天创造世界的误差,岂不可笑?
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