根据天文学家的说法,宇宙正在膨胀。事实上,随着一种神秘的暗能量在以日渐加快的速度使星系远离彼此,其膨胀的速率正在加快。他们还说,随着太阳燃烧氢,使其核心变得更热,使其外层膨胀,太阳也在稳步变大。在大约六十亿年之后,太阳会大到完全吞噬水星和金星的程度,而且会将地球变得不再适宜居住。

考虑到这种宇宙的膨胀趋势,地球会不会也在变大呢?乍一看,这似乎不大可能,因为地球是一颗岩石行星,而岩石一般不会改变大小。但是有一个假说在过去的一个世纪里徘徊在地质学的边缘,它主张事情就是这么回事:地球在膨胀,而且会在可预见的未来继续膨胀。

20世纪初,人们发现大陆似乎如拼图拼板一样相互吻合,尤其是发现了南美洲的海岸线与非洲海岸线几乎完美地吻合。与此同时,出现了这一假说。

1910年前后,德国气象学家阿尔弗雷德·魏格纳对这种吻合产生了兴趣,他想出了一种解释,主张数百万年前,这些大陆肯定曾作为超级大陆聚在一起,随后漂移开来,抵达了它们如今的位置。魏格纳把这称为“大陆漂移理论”。然而,地质学家对这一理论的反应极为冷淡,部分因为它违背了所谓大陆的位置是永久固定的主流信念;另一部分是因为魏格纳无法给出有说服力的解释,说明大陆是如何能穿过洋底的致密物质而移动的。因此,他的理论被斥为“激进的地质学边缘理论[51]”。

但是,对大陆明显相互吻合感兴趣的并不止魏格纳一人。虽然他的理论遭到了拒绝,被一流的地质学家斥为伪科学,但有一小撮组织散漫的反传统者—包括20世纪30年代的德国地球物理学家奥特·希尔根贝格、20世纪50年代的澳大利亚地质学家沃伦·卡雷—他们相信魏格纳发现了一个重要的问题。尽管他们并不认为他的大陆漂移说是很好的答案。相反,他们给出了完全不同的解释:如果整个地球原本小得多,各个大陆就可能曾经相连在一起。于是,诞生了“膨胀地球假说”。

据希尔根贝格和卡雷想象,该假说基本的概念是,当地球刚刚形成时,它大约是其目前(直径大约七千九百英里)一半的大小。而且,随着高温的熔融态地球降温,一层完整的岩石地壳在其地表形成。通过这种方式,大陆以其原初的状态完整地将地球的地表包裹了起来。随后地球就开始膨胀了。为什么?我们会很快谈到这一点,但是现在先想象一下这一膨胀的压力将地壳撕裂成几块,形成了各个大陆。这些大陆之后又随着地球继续膨胀而分散开来。岩浆从膨胀的压力造成的裂缝中涌出来,在大陆间日渐变宽的裂缝处形成了洋底。

于是,当魏格纳让大陆如同巨大的战舰一样,在洋底致密的物质中间艰难前行,从而在地表移动的同时,地球膨胀模型没让大陆穿过任何东西移动。它们仍然在原来的位置,只是垂直向上移动了而已,而新洋底的生成增加了大陆之间的距离。这就是大陆分散开来的模型,而非漂移的模型。

在所有证据中,有一个令希尔根贝格和卡雷确信,膨胀地球假说比大陆漂移说更好。他们坚信大陆在一个更小的地球上相互吻合得更好。

这是一个很轻易就可以尝试的实验:在地球仪上,把大陆做成拼图拼板,随后尝试把它们拼在一起。你会发现,尽管整体的轮廓相吻合,尤其是大西洋两侧的海岸线吻合得很好,但它们并不是完美吻合的。在它们中间豁开了很大的三角形裂口。地质学家将这些裂口称为“三角地带[52]”,也很恰当地给了它们一种糟糕的感觉。魏格纳的批评者们很乐于指出这种不够吻合的情形,以尝试驳斥他的理论。

希尔根贝格和卡雷发现,如果你将拼图的大陆拼板维持在原大小,但试着在更小的地球仪上拼合它们,就能拼合得更好了。三角地带渐渐消失了。如果你的地球仪够小,大陆几乎能无缝地包裹住整个模拟地球的地表。尤其,希尔根贝格还是一名制作不同尺寸地球仪的爱好者—他喜欢的材质是混凝纸—而制作地球仪变成了具有地球膨胀运动鲜明特色的手工艺传统。每当其爱好者在全球会议上相聚,他们都会骄傲地向彼此展示他们各种尺寸的地球仪。

膨胀地球的拥护者也曾提供支持该假说的其他理由。他们指出,与当时任何其他地质模型不同的是,他们的模型解释了为何地球上有两种截然不同的地表—陆地和洋底。同时他们指出,膨胀地球模型使大陆较均匀地分布在地球上,和魏格纳的模型不同,他们感觉,魏格纳的模型生成了极不平衡的地球,在地球一边是一块巨大的超级大陆,而另一边却什么也没有,只有空旷的海洋。但正是更小的地球上大陆吻合得更好这一点最激励他们。在他们心里,大陆的轮廓在这种情形下能吻合得这么好,根本不可能仅仅出于巧合。

但世界上到底有什么会造成地球膨胀呢?现在到了该聊这个谜题的时候了。这是一个不能避开的明显的问题。拥护者知道膨胀的机制有可能成为他们假说的致命弱点,所以他们耗费了巨大的精神能量试图想出解释。

这其中,从科学上最保守的解释(也就是说,激怒科学家的程度最浅的)由匈牙利地球物理学家拉斯洛·埃杰德于20世纪50年代提出。他主张,地球地核和地幔交界处的物质可能在从高密度转变到低密度状态的过程中膨胀,这有点像水在从液态向固态冰转变的过程中体积增加一样。如果这样的情形在地核周围发生,它会向上推动地幔,造成地球以每年大约一毫米的速度发生非常缓慢的膨胀。

其他膨胀论者对这样慢的增长速度并不满意,他们找到的机制涉及更具猜测性的物理原理。卡雷暗示,地球的地核中间可能有新的物质出现,由此增加了地球的质量和体积。他从宇宙学的稳态理论中借来了这个想法,想象物质持续不断地产生是整个宇宙膨胀的原因。[53]当时(20世纪50年代),稳态理论仍然被认为是大爆炸理论很重要的竞争对手,而且有许多著名的支持者。因此,卡雷利用它来解释膨胀地球似乎也属合理。这么做同时也暗示宇宙和地球的膨胀存在相似之处。

还有更激进的主张,指出引力或许在整个宇宙中变小。如果事实如此,它会导致地球的地幔重量持续下降,这会减少对地核的压迫力,从而造成其膨胀,就像弹簧恢复原有尺寸一样。这个观点是德国物理学家帕斯夸尔·约尔丹的创想,而他又是改动了英国物理学家保罗·狄拉克的猜想而得到的这个想法。狄拉克曾经暗示:宇宙的各个常数(所有那些经观察从未改变的数字,诸如光速、质子的质量,以及引力相对于质量和距离的大小)可能随时间而变化。由于物理学家不知道这些常数的数值为何是这样,其中一些,诸如引力,可能随着宇宙寿命增长而改变,似乎也隐约有些可能。

但是在膨胀论运动中,有一个很显著的派别。他们承认确实没有明显的膨胀机制,但他们主张这不应该被用来反驳假说。毕竟,在科学中,观察到某事正在发生往往先于了解为何它会发生。达尔文早在生物学家发现使演化得以实现的基因机制之前,就描述了通过自然选择演化的过程,也许在未来,物理学家会发现造成地球膨胀的机制,但是目前,意识到它在发生已经足够了—即使没有人知道它为什么会发生。

这就是20世纪50年代末的情形。大陆漂移说和膨胀地球说都提供了大陆为何相互吻合的解释,但是两者本质上似乎谁都没有比对方更可信。两者都要求人们接受极为反直觉的理念,而且就大多数地质学家而言,两者都同样荒谬,因为大陆根本没在移动。

随后,地质学的那些信念被彻底颠覆了。这一戏剧性转变的起因是对海底扩张的发现。20世纪50年代到60年代间,渐渐地,对洋底的声呐测绘开始揭示了巨大的水下裂谷的存在,它们布满全球的大洋洋底。在这些裂谷中,洋底开裂并向两侧扩张,在岩浆从日渐变宽的裂缝中涌出的地方,形成新的大洋地壳。

这是一桩惊人的发现。裂谷是巨大而且高度活跃的地质构造。没几年,地质学家们就意识到固定大陆的传统信念已经被彻底推翻。大陆显然一定会移动。但是问题在于,哪个关于大陆移动的解释与这一新发现更匹配呢—漂移还是膨胀?

许多一流的科学家,如承担了海底测绘大部分工作的布鲁斯·希曾认为膨胀论比较匹配。毕竟,膨胀地球假说预言了新大洋地壳生成处的洋底存在张裂[54]。因此,在很短的一段历史时期,膨胀论似乎得到了实实在在的机会,能被主流科学接受。

但是这种情况没有持续多久。地质学家很快意识到,不仅有新的地壳在裂谷形成,而且还有旧地壳同时在俯冲带消亡。俯冲带是位于大陆边缘的地带,在那里洋底会俯冲到大陆的下方。到了1970年,这引起了板块构造学说的发展,该学说想象洋底的生成和消亡就像某种传送带一样,使大陆无休止地绕着地球移动。在这个模型中,大陆更多是飘浮在地幔对流的上方,而不是漂移。

这并不完全等同于大陆漂移说,但是它也足够接近,足以证实魏格纳的理论了。这是他的理论的一个推论,从海底扩张的发现中产生,成了地质学新的正统理论。而另一方面,膨胀地球假说仍然没有相应的机制。它的拥护者们也无法解释俯冲的存在。因此,在它与主流信念短暂的交集之后,其科学地位像石块一样一落千丈。

这本应是膨胀地球假说故事的结局。事后看来,其拥护者正确地将大陆的吻合看作了重要的现象,他们只是选择了错误的解读而已。魏格纳赢得了辩论,他们输了。因此,这一假说自然应该很快就消散。地质学家也希望如此。

但它却没有消散。相反,膨胀地球假说进入到了一个整体而言更奇怪的新时期。它根本没有消散,反而固执地徘徊在那里,成了地质学一个叛逆的假说。其拥护者继续在会议上聚集,他们向学术期刊提交文章,而且在20世纪90年代,随着互联网的出现,他们还组织线上活动,显然面向的是数量庞大的支持者。这一切都令主流地质学家感到无穷无尽的困扰。

其支持者并非观念完全一致的一群人,因此整件事毫无价值;在他们中间有各种不同程度的信念。一头是快速膨胀论者,他们主张地球在以非常快的速度膨胀,每年膨胀超过五毫米,这种膨胀大都发生在过去的两亿年里。该观点最主要的支持者是沃伦·卡雷的一名学生—地质学家詹姆斯·马克斯洛,他预测在下一个五亿年里,地球会膨胀成一颗像木星那么大的气态巨行星。

信念的另一头是缓慢膨胀论者,他们听进去了拉斯洛·埃杰德的理论,主张地球在其历史上,一直在以几乎察觉不到的速度膨胀,每年仅仅膨胀几分之一毫米。快速膨胀论者因为他们夸张的主张而吸引了大多数公众的注意,但是,就大多数地质学家而言,他们所有人都一样疯狂,因为关于地球为什么会膨胀根本没有可信的解释。

既然如此,为什么对这一假说的支持仍然延续下去了呢?激发其拥护者热情的一个最核心的问题就是,他们一直确信在更小的地球上大陆吻合得更好。他们痴迷于回到这个主题,并且坚称这种更好的吻合不可能仅仅是巧合。

最严谨地进一步阐述这一论点的人是英国博物馆的古生物学家休·欧文。1984年,英国剑桥大学出版社出版了他的《大陆位移地图册》。他主张在更小的地球上,大陆吻合得更好,而这本书就是由详尽追踪这种吻合情况的地图组成的。他总结说:“其中最佳的吻合,是在现有大小80%的地球上出现的。”就连主流的书评人,如英国地质学家安东尼·哈勒姆也勉强承认:“这虽说古怪,但也是非常认真的学术研究的结果。”

然而,也许这一假说始终不散的主要原因在于,所有支持或反对它的证据都不大直接。争论无休止地围绕着诸如大陆的吻合或膨胀可能的机制等问题转,却没有去设法解答地球是否真的在以可测的程度改变大小的问题。这是因为科学家们不可能用量尺绕地球一圈来弄清此事,而这制造的怀疑足以使膨胀论者继续主张他们的观点。

至少,直到21世纪之前,科学家还做不到这一点。21世纪基于卫星的技术使此事成为可能。地球的膨胀可以被直接用实证检验了,而NASA的一个研究团队就开始着手做这件事了。

就算是用上了先进的技术,鉴于地球并非静止的实体,这仍然是具有挑战性的任务。海平面和大陆在持续的运动中,由于造山运动和其他自然过程不断升起和降落,所有这一切都必须被纳入考量。但是在2011年,经过十年的观测,该团队报告了他们得到的结果:没有证据表明地球在膨胀,它看起来大小是固定的。NASA发了一篇新闻通稿来公布这一消息,他们用这篇长长的文章胜利地宣称,膨胀论这个异端理论终于可以被放下了。

你可能会认为,这应该就是结局了吧。似乎膨胀地球的故事又一次迎来了结局。但故事还没完。它的支持者实在是够执着的。

2016年,膨胀论的拥护者马修·爱德华在经同行评审的期刊《地球和太空科学历史》上发表了一篇文章,在文中承认,卫星测量的确对快速膨胀论者来说构成问题。快速膨胀肯定应该能被探测到才对。但是他主张:由拉斯洛·埃杰德提出的那种缓慢膨胀就是另一回事了,尤其当你更仔细地审视来自NASA的测量结果时更是如此。

看起来,研究者并非根本没发现膨胀。他们记录下了一年0.1毫米的膨胀,有可能由于测量技术内在的不确定性,这个数值可以达到0.2毫米。他们把这个看作“在统计学意义上与零没有差别”。但爱德华反驳称它绝对不同于零,因为即使一年只膨胀0.1或0.2毫米,经过45亿年,就会变得相当显著。而最近来自中国武汉大学的研究者做出的测量暗示,膨胀速率可能达到每年0.4毫米,这就使数字进入了缓慢膨胀论者预测的范围之内。

膨胀论者反败为胜了吗?爱德华承认需要更多的研究。一个问题在于,卫星测量所依靠的大多数地面基站都位于北半球。也许未来的研究更均匀地审视整个地球的地表之后,会确认没有膨胀发生。但即使如此,他坚称:“给膨胀地球彻底结案还为时尚早。还有各种其他的可能性需要证明。”