為什么英國維多利亞時代的地質(zhì)學和地理學特別發(fā)達? | 科學春秋
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撰文 | 閆欣芳（清華大學科學技術(shù)與社會研究所博士研究生）
導(dǎo)讀：
維多利亞時代的英國，科學和文化走在世界前列，其中地學的發(fā)達引人注目，但是科學史界對地學史的研究并不多。文章主要從三個方面分析了英國維多利亞時代地學發(fā)達的原因：工業(yè)革命和殖民擴張背景下的世界探險和考察活動的流行；地質(zhì)學和進化論的互相推進；地學的建制化。通過分析可以看出，科學的發(fā)展與其所處的社會情境密切相關(guān)，從科學的發(fā)展特征可以窺見其所處時代的文化特征和社會風貌。
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維多利亞女王在位的64年（1837-1901）里，“大英帝國受工業(yè)革命之惠，經(jīng)濟迅速發(fā)展，人口增長，國力日益強盛，侵略擴張所向披靡，成為世界一等強國”。值得注意的是，維多利亞時代“不獨是經(jīng)濟和軍事力量，科學和文化也都走在世界前列”。概覽維多利亞時期的科學成就，除數(shù)學、物理學、天文學、化學等傳統(tǒng)自然科學之外，地質(zhì)學、地理學、博物學和生物學的發(fā)達也是一個顯著特征。然而，由于1859年達爾文《物種進化論》的出版在生物學領(lǐng)域掀起了一場“哥白尼革命”，并且恩格斯將進化論稱為“19世紀自然科學的三大發(fā)現(xiàn)之一”，人們對維多利亞時期科學的印象更多的是博物學和生物學，科學史界對維多利亞時期科學的研究也主要關(guān)注博物學和生物學，而對地質(zhì)學史和地理學史的研究主要集中在地質(zhì)學界。
其實維多利亞時代是地質(zhì)學和地理學發(fā)展的一個關(guān)鍵時期，此時近代地質(zhì)學和地理學得以誕生并迅速發(fā)展。關(guān)于歷史上的地學成就，1994年出版的《自然科學大事記?地學卷》以編年史的方式進行了梳理。通過統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，1830年至1901年幾個主要國家的地學成就中英國占37項，德國26項，美國17項，法國14項，中國14項，從中大致可以看出英國地學發(fā)展的盛況。
為什么維多利亞時代的地質(zhì)學和地理學如此發(fā)達？它和博物學以及生物學的發(fā)展有什么關(guān)系？地學的發(fā)展需要什么社會條件？思考這些問題有助于我們了解科學發(fā)展需要的社會動力，也可以從中洞察維多利亞的時代特征。文章嘗試從三個方面加以論述。
世界探險和考察活動的流行
地學的進步有賴于科學探險事業(yè)的發(fā)展和地圖法的完善。從這個意義上說，19世紀最顯著的成果主要體現(xiàn)在兩個方面：一是大陸內(nèi)地的科學探險填補了世界地圖的空白，二是各國使用較大比例尺測量地形的制圖法已經(jīng)很發(fā)達了。（參見圖一和圖二）地質(zhì)學和地理學的進步離不開大規(guī)模、科學性、系統(tǒng)性地實地考察，而以全世界為考察對象的探險活動在維多利亞時代非常流行?！俺鲇谥趁駭U張和海外貿(mào)易的需要，域外探險與考察成為維多利亞時代的一個時尚，探險歸來（或壯志未酬）的英雄如同做出重大發(fā)現(xiàn)的科學家一樣受到社會的尊重，相關(guān)的地質(zhì)學和地理學（包括水文、洋流、氣象等）也都得到很大的發(fā)展空間?！本S多利亞時代歷險小說的流行及其對探險精神的宣揚便是探險時尚在文學領(lǐng)域的映射。事實上，維多利亞時期的很多地質(zhì)學家、地理學家本身就是探險家，他們幾乎都參與過探險和考察活動。（參見表一）
?圖一：世界探險事業(yè)之進展（[5]，頁99）
?圖二：世界地圖制作比較圖（[5]，頁107）
?表一：維多利亞時期英國重要地質(zhì)學家和地理學家及其參與過的探險考察活動
探險活動之所以在維多利亞時代流行主要與這一時期英國率先完成工業(yè)革命及其實行的殖民政策有關(guān)。歷史總是相似的，15至17世紀的地理大發(fā)現(xiàn)得益于哥倫布、達?伽馬和麥哲倫等人的海外探險，而鼓舞他們探索之行的是新貿(mào)易路線的開辟和東方財富的誘惑，隨之而來的是以西班牙和葡萄牙為主的海外擴張。維多利亞時代的探險家們同樣是乘載英國政府為資本主義的發(fā)展尋求原料和市場而派出的一批又一批的軍艦，在殖民擴張的帝國宏圖下推進地學進步的。
事實上，英國在17世紀建立資產(chǎn)階級政權(quán)后就開始了對殖民地的爭奪，到18世紀中期，經(jīng)過一系列的殖民戰(zhàn)爭，特別是四次英荷戰(zhàn)爭打敗“海上馬車夫”荷蘭，七年戰(zhàn)爭打敗最大競爭對手法國之后，就已經(jīng)建立起世界范圍內(nèi)的殖民霸權(quán)，殖民地財富提供的資本原始積累是工業(yè)革命發(fā)生在英國的一個重要條件。維多利亞時代的英國經(jīng)歷了第一次工業(yè)革命的率先完成，英國成為世界工廠，也經(jīng)歷了第二次工業(yè)革命的開始，美、德占據(jù)主導(dǎo)，而英國經(jīng)濟的增速卻相對放緩。無論是為了尋找更多的原料產(chǎn)地和市場，維護世界貿(mào)易的壟斷地位，還是化解失去技術(shù)優(yōu)勢的困境，維多利亞時代的英國都有強烈的動力和需求開拓更多的殖民地。
英國在19世紀中葉率先完成工業(yè)革命并一度成為世界工廠。據(jù)統(tǒng)計，英國每年加工制造的棉花產(chǎn)量在18世紀70年代初只有500萬公斤，到19世紀40年代初增加到5億3千萬公斤。鐵產(chǎn)量在1720年只有2.5萬噸，1850年增加到約228萬噸。1820年，英國采煤總量占世界75%，生鐵總產(chǎn)量占世界40%。19世紀中期，英國的機器與車床制造業(yè)在世界居于壟斷地位。英國的對外貿(mào)易額從1830年的11億英鎊增加到1870年的140億英鎊。可以說，“英國的商品，處于旁人無從與之競爭的地位，運銷到世界各地的窮鄉(xiāng)僻壤。英國終于進入亞當?斯密所呼喚的‘自由貿(mào)易’時期，強制各國都要為英國商品敞開著大門?！?/p>
但是這種壟斷導(dǎo)致資本家發(fā)明和采用新技術(shù)的動力有所減退，因為只靠舊機器的運轉(zhuǎn)就能獲得巨額利潤，因此，19世紀70年代以后，英國的經(jīng)濟發(fā)展開始放慢，而此時第二次工業(yè)革命已經(jīng)開始，英國面臨德國和美國的強勢競爭，所以對通過殖民地控制更多市場和原材料產(chǎn)地的需求就更為迫切。在此情況下，19世紀60年代，英國開始了新的殖民地掠奪，將殖民爪牙全面伸向亞洲、非洲和大洋洲，英國政府向世界各地派出了一批又一批的探險隊和戰(zhàn)艦，達爾文的著名航行所搭載的“貝格爾號”就是眾多戰(zhàn)艦中的一艘?！暗?0世紀初，世界上的殖民地已基本瓜分完畢，英國所占份額最大。1876年時，它已擁有2250萬平方公里的殖民地和2.519億人口；到1914年增加到3350萬平方公里的殖民地和3.935億人口，相當于英國本土面積的137倍和人口的8倍多?！?/p>
當然，工業(yè)革命除了為世界探險提供動力和需求外，一個重要成果是使運輸部門實現(xiàn)了技術(shù)革新，英國率先在遠洋航行中使用以蒸汽為動力的鐵制海輪，這為世界性的探險考察活動提供了技術(shù)支撐。
地質(zhì)學與進化論
地質(zhì)學的發(fā)展與進化論的提出是互相推動的。1859年達爾文《物種起源》的出版標志著進化論的誕生，它的誕生可以看作博物學在其發(fā)展的黃金時代——19世紀——取得的最偉大成果。關(guān)于博物學和地質(zhì)學的關(guān)系，吳國盛認為，19世紀之前的博物學家會同時研究植物學、動物學和礦物學，但隨著材料積累得越來越多，再也沒有博物學家可以兼通這三個領(lǐng)域，博物學于是從19世紀開始分科化，分成了動物學、植物學和地質(zhì)學，“地質(zhì)學最先明確從博物學中分離出來，與生物學慢慢拉開距離”。
事實上，在達爾文提出進化論之前，進化思想就已經(jīng)被很多學者提到了，其中地質(zhì)學家的研究為進化思想不斷提供證據(jù)和支持。根據(jù)傳統(tǒng)的特創(chuàng)論，地球的歷史只有6000年，萬物均由上帝所造，化石并不是有機生物的遺跡，而是上帝的惡作劇。但是，地質(zhì)學家不斷發(fā)現(xiàn)新的化石，記錄古老的地層。居維葉（Baron Gorges Cuvier，1769—1832）的比較解剖學工作已經(jīng)能將化石殘片重新復(fù)原。這些地質(zhì)學的新進展揭示出生物滅絕的事實，同時也需要地球具有極其漫長的歷史，它們都與傳統(tǒng)信仰不符，而是為進化思想提供了支持。
但是，自然神學對于博物學家們的束縛太深了，并不是每個人都能接受新事實和傳統(tǒng)信仰的矛盾，他們便提出災(zāi)變說試圖調(diào)和這一矛盾，代表是居維葉的水成論，而為了反駁災(zāi)變說又有地質(zhì)學家提出了均變說，代表是赫頓（James Hutton，1726—1797）的火成論。赫頓認為地球的地質(zhì)特征是兩種相反的力共同作用的結(jié)果：重力引起的夷平趨向和地球內(nèi)部熱量引起的抬升趨向。在這兩種力作用下要想形成今天這樣的地質(zhì)情況需要極其漫長的時間。塞奇威克和賴爾都是均變說的支持者，他們對達爾文產(chǎn)生了重要影響。達爾文在劍橋大學神學院時結(jié)識地質(zhì)學家塞奇威克，1831年暑期曾隨塞奇威克到北威爾士地區(qū)進行過一次地質(zhì)考察，收集了很多巖石樣本。賴爾是達爾文的好朋友，他在《地質(zhì)學原理》一書中深入闡述了赫頓的均變說。達爾文在環(huán)球航行時就隨身攜帶著賴爾《地質(zhì)學原理》的第一卷并潛心鉆研，之后又陸續(xù)收到另外兩卷，賴爾的均變論對其物種進化思想的形成有很大的誘導(dǎo)作用。達爾文在《自傳》中曾寫道：“回想起我第一次從事地質(zhì)研究的地方，即佛得角群島中的圣地亞哥，我頗為驕傲，正是這次考察的結(jié)果使我確信賴爾的觀點，比其他任何著作中所提出的觀點都占有優(yōu)勢?！?/p>
進化論對于地質(zhì)學和地理學的影響也是非常深刻的。進化論對于自然環(huán)境在生物進化，包括人類進化中作用的強調(diào)影響到了之后的地質(zhì)學和地理學的發(fā)展方向。在達爾文的晚年，科學界基本已經(jīng)接受進化論了，可以說，19世紀后半期的地質(zhì)學和地理學都滲透進了進化論的思想。
達爾文在《物種起源》的末尾隱約表明人類和其它生物一樣也是進化的產(chǎn)物，這種觀點在他之后發(fā)表的《人類的由來及性選擇》（1871）中確立下來，書中運用生物進化的全套理論證明人類起源于動物，用自然選擇解釋從動物到人的進化過程。人類的進化論沖破了特創(chuàng)論的束縛，人們更加迫切地想要尋找古老人類的痕跡，這是19世紀后半期地質(zhì)學得以進步的一大動力。并且，達爾文的進化論“介紹了與目的論相反的因果論，來解釋了地理學、物理學和人文科學，這是十九世紀后半期地理學發(fā)達的鎖鑰，這證明了地形之進化論的解釋，產(chǎn)生地理發(fā)生學（Geomorphology），并知道人類的分布和活動完全為環(huán)境的條件所‘決定’”。
關(guān)于進化論對地理學的影響，一個很好的例子就是德國地理學家拉采爾（Friedrich Ratzel，1844-1904）。拉采爾是人種地理學的開創(chuàng)者，人種地理學即：“人類在地面上擴充和分布的科學，這種科學的根本概念，乃是人類的生存絕對的為他所居住的地理所決定?！笔苌镞M化論的影響，拉采爾認為人和動植物一樣也是環(huán)境的產(chǎn)物，人類的活動、組織和分布都由環(huán)境所支配。此外，拉采爾也是在地理學領(lǐng)域鼓吹社會達爾文主義的代表。進化論提出后，斯賓塞等人開始運用生物進化論解釋社會現(xiàn)象，將生物學中的變異、自然選擇、遺傳等概念引入社會學，用生存競爭來解釋人類的社會關(guān)系，并以此作為社會發(fā)展的動力，由此形成了社會達爾文主義。社會達爾文主義在19世紀60年代興起，并在其他國家廣泛傳播，成為種族主義和殖民主義的辯護者。拉采爾就是社會達爾文主義的信奉者，在《政治地理學》里，他建立了國家、商業(yè)和戰(zhàn)爭的地理學，強調(diào)國家基礎(chǔ)是靠地理空間的征服來奠定的，生存競爭就是地理空間的競爭。達爾文提出的動植物所需的廣大地域?qū)τ谌祟?、民族和國家同樣適用，國家也是有機體，國家與民族能否興旺與其所擁有的生存空間——領(lǐng)土面積有關(guān)。一個國家進行領(lǐng)土擴張，甚至通過侵略的方式，只是為了保障生存空間，因而是無可非議的。雖然這一理論引來了很多爭論，但可以看出進化論對地理學的影響是深遠的。地理達爾文主義為帝國主義的殖民擴張?zhí)峁┝死碚摶A(chǔ)，殖民地的廣泛建立客觀上對地理學的進步提出了需求，也為地理學的發(fā)展提供了更多的探索空間。
地學的建制化
一門學科的發(fā)展離不開該學科的建制化，維多利亞時代的地質(zhì)學和地理學得以迅速發(fā)展的一個關(guān)鍵因素就是地學的建制化，這突出表現(xiàn)在地學研究隊伍的職業(yè)化和地學研究機構(gòu)的建立。
“在十九世紀中葉以前，科學研究的業(yè)余傳統(tǒng)在英國科學界一直占據(jù)著統(tǒng)治地位，而在地質(zhì)學領(lǐng)域，業(yè)余傳統(tǒng)尤為盛行。然而，英國的科學職業(yè)化正是肇始于地質(zhì)學，而非已經(jīng)成熟的物理學或其他學科，從而成為科學社會史上的一個獨特景觀?！痹?7、18世紀及更早的時期，從事地球研究的人主要是牧師、醫(yī)師和紳士，他們沒有經(jīng)過專業(yè)的地質(zhì)學訓練，不以此謀生，只是出于興趣或作為標榜自己具有文化修養(yǎng)的手段。他們擁有財富和閑暇，從而能夠到處考察游歷。此時的地質(zhì)研究多是零散的經(jīng)驗知識，地質(zhì)學研究的專業(yè)隊伍尚未建立，地質(zhì)學也沒有形成一個獨立、系統(tǒng)的學科，經(jīng)常包含在古生物學、礦物學、博物學、地形學等學科中。
到了1790年至1830年，得益于赫頓“將今論古”的方法論，地質(zhì)學逐漸成為一門嚴謹?shù)臍w納科學，同時，“賴爾的《地質(zhì)學原理》完成了地質(zhì)學發(fā)展史的一次理論綜合”。此外，1807年世界上最早的獨立的地質(zhì)學術(shù)團體——倫敦地質(zhì)學會成立，該學會對地質(zhì)學的貢獻有三：提出“收集材料，不建構(gòu)理論”的會訓，鼓勵研究者進行野外考察和實證研究，推動了地質(zhì)學家們的探險和游歷活動；創(chuàng)建學報為地質(zhì)學共同體發(fā)表成果提供陣地，不定期召開會議，建立地質(zhì)學圖和文字作品的標準；維護會員之間的友善和團結(jié)等。
這一時期，在工業(yè)革命的背景下，“英國產(chǎn)生了一批專家級的科學考察者、煤礦探尋者、礦產(chǎn)咨詢和管理者、運河工程師、博物館看守人、標本分析員等。他們以地質(zhì)學技能為謀生手段，靠提供科學服務(wù)獲取報酬?！庇捎诓傻V業(yè)的迅速發(fā)展，為了保證采礦效率，1799年英國礦物學學會創(chuàng)立，學會設(shè)立地質(zhì)學和礦物學講座，并建有相關(guān)的實驗室和標本收藏室。19世紀早期，地質(zhì)學課程也進入到大學中。但是，雖然這段時期英國地質(zhì)學的職業(yè)化不斷推進，地質(zhì)學依然以業(yè)余研究為主，正規(guī)的地質(zhì)學教育尚未建立。
“英國地質(zhì)學真正的職業(yè)化，始于維多利亞時代早期政府對地質(zhì)調(diào)查局的慷慨資助。”在地質(zhì)學家德拉貝奇的極力呼吁下，英國政府在1835年成立了世界上第一個地質(zhì)調(diào)查機構(gòu)——地質(zhì)調(diào)查局。該機構(gòu)的主要工作是開展地質(zhì)調(diào)查并繪制大比例尺的地質(zhì)圖，旨在為國家提供有關(guān)礦產(chǎn)和能源分布的信息，并為地質(zhì)學的理論研究提供一手資料。王蒲生認為：“如果說賴爾的《地理學原理》標志著英國理論地質(zhì)學已領(lǐng)先于世界的話，英國地質(zhì)調(diào)查局的成立則標志著英國應(yīng)用地質(zhì)學也已走到了世界的前列。”
可以看出，地學機構(gòu)的建立除了建立地學研究的科學規(guī)范和研究方法，促進地學研究共同體的職業(yè)化之外，還有一個重要作用就是組織科學性的探險和考察以及所到之地的地圖繪制。除了前面提到的倫敦地質(zhì)學會和地質(zhì)調(diào)查局之外，著名的還有：1795年英國海軍部設(shè)置世界最早的水道局，開始測量世界各國海岸。英國皇家學會組織的著名探險有庫克的三次太平洋探險（1768-1780），此次探險目的是前往太平洋協(xié)助觀測金星凌日的天文現(xiàn)象，以計算出地球與太陽之間的距離。庫克船長繪出了太平洋輪廓，繪制澳大利亞東岸的詳細海圖，第一次駛進南極圈。此外，1872年至1876年“挑戰(zhàn)者號”環(huán)球海洋科學考察也是由英國皇家學會組織的。1830年英國皇家地理學會成立，學會以“促進和傳播地質(zhì)科學”為宗旨，支援地理學研究、教育及野外考察，發(fā)行雜志“The Geographical Journal”，對于英國地理學的發(fā)展起到很大作用。不過皇家地理學會最著名的是對大型探險活動的組織和資助，它對英國探險的“黃金時代”起了巨大的推動作用。比如：皇家地理學會曾組織了“貝格爾號”環(huán)球航行。1861年，F(xiàn).高爾頓在皇家地理學會工作期間，編制了第一幅英國天氣圖?；始业乩韺W會還組織過在中國康區(qū)和長白山的考察等等。
結(jié) 語
維多利亞時代英國地學的發(fā)達是各種社會因素綜合作用的結(jié)果。除了上面提到的因素之外還有英國的科考傳統(tǒng)，如庫克船長（James Cook，1728-1779）的三次太平洋探險，曾任皇家學會會長的班克斯（Joseph Banks，1743-1820）也曾隨庫克進行環(huán)球科考，將英國皇家植物園變成一個科學研究中心。此外，科學史家丹皮爾曾說18世紀后半期和整個19世紀，系統(tǒng)的世界探險工作大部分是在真正科學精神下進行的，這種科學精神受到了德國自然地理學家亞歷山大?馮?洪堡（Alexandervon Humboldt，1769-1859）的影響。維多利亞時代英國著名的兩次環(huán)球航行——“貝格爾號”航行和“挑戰(zhàn)者號”航行——一定程度上受到了洪堡的影響。另外，英國社會特別是皇室貴族對高雅文化的崇尚，視博物知識為文化修養(yǎng)、地位、權(quán)力和財富的象征，也使世界性的探險游歷成為奢侈的時尚。地學家們搜集和整理資料的方法植根于英國的經(jīng)驗哲學傳統(tǒng)。通過分析英國維多利亞時代地學發(fā)達的原因可以看出，科學本身也是一種文化，科學的發(fā)展與其所處的社會情境密切相關(guān)，從科學的發(fā)展特征可以窺見其所處時代的文化特征和社會風貌。
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本文原刊發(fā)于《科學文化評論》2018年15卷2期，有修訂。
