大地构造学发展中的哲学蕴涵[1]
张明明[2]
内容摘要：大地构造学是一门具有时空尺度大、多层次、多种类、多类型特点的学科，是地质科学中综合性和理论性很强的探索性学科，多以假说形式出现，有丰富的哲学内涵。本文立足于大地构造学说在西方与中国的发展历程，分析大地构造学说中包含的哲学规律，归纳大地构造学说研究中所采用的科学方法，以及大地构造学更迭中体现的科学发展模式，较为全面地揭示大地构造学的哲学蕴涵。这不仅有助于丰富与发展地质学家对大地构造的认识，而且有助于提高人类认识自然、适应自然与利用自然的能力，还能为深入开展地球科学实践提供科学思想方法的指导；同时还将有助于科学哲学自身内容的丰富及发挥在科学研究活动中的指导应用。
大地构造学的特点，如恩格斯在《反杜林论》中指出的那样：“地质学是研究那些不但是我们没有经历过，而且任何人都没有经历过的过程”。许多理论、假说都是在由片面认识到全面认识的过程中经过讨论发展起来的。
一 大地构造学发展中体现的辩证法规律
首先，普遍联系是唯物辩证法的第一个总特征。恩格斯指出，“当我们深思熟虑地考察自然界或人类历史或我们自己的精神活动的时候，首先呈现在我们眼前的，是一幅由种种联系和相互作用无穷无尽地交织起来的画面。”[3]辩证法正是对这幅普遍联系画面的逻辑反映，在这一意义上，可以把辩证法规定为“关于普遍联系的科学”。大地构造学的地质科学理论和地质实践的发展充分说明了联系的普遍性。
联系是客观的。联系的客观性指联系是事物本身所固有的，是不以人的意志为转移的。由于地质营力而产生的地震、火山喷发和泥石流等，无论人们多么憎恶这些地质灾害，它们都会发生，甚至无法预测。人为事物是人类实践的产物，尽管它们体现出“人化”的特点，但它们的联系仍然是不以人的意志为转移的。这是因为，人为事物的联系是经过实践这一客观物质活动才得以形成的，并且只有反映了客观的联系才具有真实性。例如中国《诗经》中“高岸为谷，深谷为陵”的记载。
联系的普遍性包含两重含义。一是指世界上一切事物、现象和过程都不能孤立地存在，都与周围的其他事物、现象和过程联系着，整个世界是相互联系的统一整体。二是指任何事物、现象、过程内部各个部分、要素、环节也是相互联系、相互作用着的。当代大地构造学的发展充分说明了联系的普遍性。过去，由于探测手段的限制，对海洋底部了解不多，所以大地构造研究主要限于大陆，有关假说也多以考虑大陆为主。近30年来，海底钻探技术、海洋地球物理以及卫星遥测和遥感技术等的发展，大大丰富了对海底构造和大陆整体构造及线性构造的认识。随着科学技术和研究手段的进步，地质学家们对大地构造学的研究由陆地走向海洋，所以现代大地构造学力图全面联系大陆和海洋，从而形成全球构造这样一个更加全面的整体性研究。
联系的普遍性根源于世界的物质统一性。一切事物和现象无不是运动着的物质的具体形态、属性和表现，它们有着统一的本质联系。这种统一联系通过事物之间具体的相互作用、相互转化等形式表现出来。人们对地球上海陆变迁的一些自然现象的感悟早在公元前就有了，但在中世纪及其以前的数千年里，学者们对地质现象的认识以及大地构造学思想一直停留在感知阶段。要进一步了解联系的普遍性，还必须把握“中介”这个哲学范畴。列宁说：“每个事物（现象、过程等等）是和其他的每个事物联系着的。”[4]人类对地球的认识也有中介。例如，古代希腊神话中，地球是由一个名叫阿特拉斯的神扛着，阿特拉斯动一下，地球也动一下。其实，阿特拉斯神并不存在，但是地球经常在动，且山脉和海洋的形成的确都是由地球内部的运动造成的。用现在的科学术语说，即由地球内部的作用力或机制造成的。通过地球内部强大的作用机制这一中介，人类对地质现象的认识从非生命界到生命界及人类社会乃至无限的宇宙，形成一个由无穷无尽的层次、中间环节的相互连接交织而成的普遍联系之网，每一个个别事物的存在、运动和变化都被包括在这张普遍联系之网中，都是普遍联系的具体表现。
其次，事物的永恒发展特征。发展是事物由低级到高级，由简单到复杂，由无序到有序的上升运动。大地构造学揭示的地球的发展就是这样一个历史。从原始地球到自然演化的地球，从无机界到有机界，从生命的起源到人类社会的产生，表明地球的演化过程是从简单到复杂、从低级到高级、不断分化的辩证发展过程。例如，早期的地球在圈层分化的过程中，伴随着温度的降低和物质的分化，出现了化合物和化学的运动形式，出现了物质聚积状态的分化；出现了地壳、地幔和地核，出现了地球表面的气圈、水圈和岩石圈，出现了更为复杂的气象的、地质的、海洋的、生物的运动形式。
发展凝结着事物运动、变化的成果，反映着事物新陈代谢的规律。发展的实质是新事物的产生和旧事物的灭亡。大地构造学自身理论的发展也遵循这样的规律。近代地球科学的火成论与水成论、灾变论与渐变论、收缩论与膨胀论、固定论及活动论、垂直运动与水平运动、板块整体运动与板块内部复杂构造等诸多矛盾与斗争，以及固体地球观与流体地球观的争论等都在地球科学观的发展过程中发挥过重要的作用。
例如，活动论与固定论的争论，地质学认识海洋和大陆变化时有两种不同观点：固定论认为过去大陆是固定的，海洋是永恒的，即使有运动也是垂直升降运动；活动论则认为大陆、海洋是活动的，支持地壳运动的主要方式是水平运动。然而促使地质学不断向前发展的正是这两个大地构造学派的争论，并且这一争论贯穿于地质学发展的整个过程。
最后，对立统一规律的体现。对立统一规律又称矛盾规律，矛盾是指事物内部或事物之间的对立和统一关系，大地构造学的发展充分体现了对立统一关系。
灾变论和渐变论是从地壳发展中生物的演化来探索地壳的演变规律。18世纪末，法国生物学家居维叶提出“灾变论”，认为地壳的运动、海陆的变迁，都会给生物带来灾难，使地球上的所有生物灭绝，日后又以新的、特殊的“全能创造力”将生物复苏，高级与低级、新与旧之间无演化关系。居维叶将灾变观点引入古生物化石研究和地球史研究，同时布丰通过地球的激变事例提示地质过程古今不一致，这是一个内涵深刻、意义非凡的重要地学贡献。
渐变论，其学说主要代表者有两个，一个是创建火成论的赫顿，另一个是继承和发展了赫顿学说的莱伊尔。赫顿是渐变论的倡导者。他在同水成论做斗争时，逐渐意识到地球的自然变化是非常缓慢的，过往经来始终如此。赫顿则认为现在是认识过去的钥匙，现在陆地上的群山峻岭，都是被海水带进的泥沙堆积而成的。随着时间的推移，这个观点得到了地层学及古生物地质学的支持。渐变论是地质学中地层对比，并以地层的对比发展地质学的立足点，对地学发展早期古生物学的发展起到了带头作用，正是在研究古生物的过程中，学者开始揭示生物的演化规律，这有力地促进了进化论的形成和发展。
二 大地构造学发展中体现的实践观与真理观
（一）从哲学角度看地学问题，要把实践的观点放在第一位
首先，人类认识的源泉是实践，从大陆漂移学说的兴衰到板块构造学说的创立的过程，充分体现了实践是科学理论发展的动力和来源。例如，倘若没有自新航路开通以来的大量航海实践活动以及所得到的许多地理、地质学家们测绘活动的经验材料，魏格纳就无法获取大西洋两岸海岸线轮廓相似的证据，从而大陆漂移学说的提出也就是不可能的。假如没有采矿、修路等实践活动发现的关于两岸岩石相似性的材料，同样不能得到相关证据。魏格纳在提出大陆漂移说理论的前后，都进行过许多实地考察，最后还死于对格林兰岛考察的途中。这意味着大陆漂移说的诞生，一方面是来自当时的社会实践活动，另一方面与魏格纳个人的实践活动密不可分。
20世纪30年代，大陆漂移说由于并不能回答漂移动力的问题而暂时沉寂了，但是20世纪50年代在出现地磁测定岩石年限分析技术等后，大陆漂移说获得重生。然而，深海钻探技术、声呐技术、深潜技术等的应用，给人们提供了一个打开海洋奥秘大门的方法，并且探索到了许多新的海洋之谜，这一切都来自人类开发海洋的实践活动。人们能够建立起海底扩张说，是根据实践提供的一些材料，进而引申出板块构造说，使大陆漂移理论得到了丰富和发展。可见，实践活动为科学理论的发展不断提供技术手段和新的经验材料，是科学理论发展的推动力。
其次，从大陆漂移学说的兴衰到板块构造学说创建的过程，比其他科学理论的发展更能显示实践是检验科学理论的唯一标准。魏格纳的大陆漂移学说，受到科学实验的实践检验，发现错误地认识了大陆漂移的动力源，由此这个学说沉默了许多年。随后，又由于古地磁和岩石年限的测定等实践，实验证明大陆漂移说中“活动论”这一基本思想的正确性。因此，经过实践的检验否定了大陆漂移理论中错误的成分，肯定了正确的部分。
再次，人们创造科学理论的目的是用它来指导实践，以更为有效地改变客观世界。海底扩张和板块构造理论，解释了很多重要的科学事实，并开始有实际的应用。科学的理论指导实践，同时也将使自身不断得到检验，板块构造学说就是在实践中不断丰富与发展的。
水成论与火成论之争，是人类地质学在其发展初期所出现的最早也是规模最大的一次理论思维对立。两个学派的经验教训可供我们学习借鉴。除了事实本身对水成学派不利之外，从认识论角度看，导致魏尔纳学说必然衰落和赫顿学说必然兴起的另一个重要原因，是它们各自差异很大的实践的基础和理论视野。我国已故著名地质学家孙荣圭先生曾指出：“魏尔纳的基本研究对象是描述矿物学，属于静态地质学的范畴，他的实践使他的哲学概括带有静止、片面的特征”，其学说“是魏尔纳在青少年时代根据少量事实而困于萨克逊一代概括的产物，当学说一旦形成，就不再根据实践的发展作根本性的修改，从而使它与实践的矛盾日趋尖锐，最后导致学说的衰落”。“相比之下，赫顿的基本研究对象是地质作用，属于动态地质学范畴，他的实践促使他的哲学概括带有运动和联系的特征”，其学说是“赫顿人过中年根据大量的事实概括的产物，并在比较广泛的学术交流的基础上，不断修正，致使他的基本论点影响地质学达一个世纪之久”。[5]
（二）地学真理的不断发展
地学中不同理论争论的过程，是地学研究者的理论知识增长的过程。地学真理的探索是一个发展的过程，既是绝对的，又是相对的，在大地构造学发展中，经历了从最初的论战水-火之争到灾变-渐变之争，再到固定-活动之争，不断由相对真理走向绝对真理，接近绝对真理。板块学说肯定也不是地学的终极理论，只是在认识地球科学中的一个认识阶段。板块的理论在当时较好地阐述了地内动力对地壳运动和岩石圈演化的影响，在全球范围内为认识复杂的地质构造、地层剖面、古生物演化等提供了可信对比研究理论，对全球板块活动与地震、火山活动的关系有合理的理论解，等等。然而，以后当板块学说理论在进一步解释地球科学问题遭遇瓶颈时，就必然会产生新的理论对其进行修正或取代，人类的认识理论就是一个不断否定，从否定中提升的过程，这符合辩证唯物主义和历史唯物主义的科学发展观。
（三）大地构造学理论构建中方法论的运用
第一，地质观察实验方法。观察是认识主体在一定的理论指导下，有目的有计划地通过自己的感官或者借助科学仪器，感知自然状态下的认识对象，获取科学事实的一种经验方法。观察方法的主要特点之一是不干预观察对象，也就是在观察对象完全处于自然状态、在自然发生时进行观察。地学研究对象的特性决定了地学方法特别重视地质事实证据，尤其是野外直接观察到的地质事实。
从不同角度可以划分出许多不同类型的观察。根据观察时是否使用工具，可将观察分为直接观察和间接观察。直接观察是不借助工具、凭借认识主体的感官直接进行的观察，其优点是直接、简单易行、较少被客观条件限制。在地球科学形成的过程中，第一次大的争论是“水成论”与“火成论”争论，其核心是岩石成因问题。以魏尔纳为首的水成论者主张地球一切岩石都是在水中沉积形成的，这是由魏尔纳通过野外实地观察得出的结论。
人们无法直接观察极高速和极低速的事物变化，必须借助仪器来强化人类器官的功能，这就是间接观察。20世纪初，由于显微镜的诞生，地质学家对岩石学的研究结果发现了硅酸岩浆中矿物结晶顺序，发现岩浆的存在，此时火成论占上风。20世纪50年代，原水成论支持者们在野外地质工作时，发现花岗岩的成因是沉积岩或者变质岩转化。在火成论观点一边倒的时候，提出了“花岗岩化”的学说，20世纪50～60年代，该学说曾一度风靡地质学界，被视为花岗岩成因水成论的又一翻版。
观察者听命于自然界，而实验者则质问自然界，并迫使自然界袒露它的奥秘。20世纪60～70年代，由于实验岩石学的进步，火成论又一次复苏。实验是根据科学研究的目标，在已有的理论指导下，运用科学仪器和设备，人为地变革、模拟和控制所研究的客观对象并进行观察，从而获取客观对象性质的一种经验方法。
第二，地质假说方法。科学假说是形成科学理论的桥梁。现代地学发展的事实是，导致重大变革乃至划时代进步的科学问题，总要通过构造假说才能解决。收缩假说的出现最早可以追溯到法国哲学家笛卡尔的学说，以及德国哲学家莱布尼茨的《原始地球》和《地球形成理论》。1829年法国学者博蒙根据康德-拉普拉斯太阳系起源假说提出地球收缩假说，并在《山脉成因体系》（1852年）中做了系统论证。
假说还对科学研究起着定向作用，这是由它本身具有的推测性质决定的。假说的最大特点就是它对可能现象和事实的假定性。修斯在《地球的面貌》一书中试图用收缩假说来解释地球上所有褶皱山脉的形成、分布和演化的历史。他认为地壳有两大类，即刚性地块和柔性地块，当地球冷缩时引起地壳倾斜挤压，刚性地块很少形变，柔性地块受刚性地块的挤压而褶皱成山脉。收缩假说是地质学家为了解释地槽和山脉的成因而推测出来的，具有一定的定向性。但是收缩假说在全面解释造山带的几何特征中，缺乏对大地构造整体运动的认识，对许多复杂构造现象诸如大裂谷的拉伸、大面积的升降、构造运动的周期性等，都不能做出令人信服的科学解释。
20世纪20年代，在地球起源理论中出现了相互对立的学说，如地球膨胀说，使盛行一时的收缩理论受到了挑战。
多个假说之间的竞争是科学认识重要的内在动力。在这些假说中，有些最终被证实是错误的，但是即便如此，也不要低估它们的价值。正是这些错误假说提供的错误思路和挑剔性的竞争，为科学性的假说提供了思维参照系，从反面为它们指明了解决途径，因此，假说即使是错误的，一般也要给予积极评价。
第三，地质系统科学方法。系统的思想在古代自然哲学家那里是十分具体和明确的。德谟克里特著述过《宇宙大系统》，亚里士多德提出了“整体大于它的各部分总和”。贝塔朗菲在1937年首次提出了“一般系统论”理论。一般系统论有三个基本原则，这三个原则可以在当代大地构造学中体现出来。
（1）系统的观点，即有机整体性原则，以“整体性原则”作为基本出发点。当代，从整体上研究地质科学的科学家们越来越意识到必须将地质学作为一个由相互作用的各种组件或子系统，主要是地核、地幔、土壤和岩石圈、大气圈、水圈、生物圈（包括背景-转变-系统结构）组成的统一的系统，即地质系统来研究。只有这样，才有助于深化地质研究，才能回答和解释人类面临的一系列紧迫环境问题与相关地质系统行为。这种理念的转变，标志着从传统地质科学转变到地质系统科学，执行这个转换具有双重背景：一方面是地质科学所有分支必要性的发展；另一方面，近几十年来，人类提高了认识地质的能力，空间技术的运用开阔了人类的视野并促进了地质事业的发展。
（2）动态观点，即一切事物都在不停地运动。从系统的角度、动态的角度和人类社会发展的角度等方面看地质系统的演化，是相当复杂的。地质系统的复杂性与其演化特性密切相关，因为各种地质过程在地球的非线性相互作用和它们相互之间在时间和空间的多尺度连续覆盖，触发一个整体、复杂性的结构和动态行为的自我组织过程的地质系统。例如，对于改变地球的自然地理环境，气候变化一直是一个重要的因素，不仅在地质历史时期出现了多次的大规模冰川和冷暖交替现象，而且大范围交替的气候变化，大规模的温度变化和冷暖交替及重叠小尺度、小范围的气候变化，影响了地貌和生物进化。
（3）等级观念，即事物具有组织等级和层次，有不同的组织能力。科学的重要内容是：定量研究的破点是地质系统力学；结合地质系统的物质组成、资源和环境等。地质系统科学在所有的时空尺度上研究地质系统的成因和历史，研究在该系统中发生的动力学过程演化形式，研究地质变化及地质各圈层之间的相互作用，提高了人类认识和预测地质系统变化的能力。在政治多元化、经济全球化的背景下，可以用地质系统科学的研究思路，开展自然科学与社会科学的大跨度学科交叉研究和地质系统科学应用示范研究。地质上发生的各类自然灾害诸如地裂缝、滑坡、泥石流、地面沉降、地下水污染等都与地质系统中各子系统相互作用的结果有关。灾害科学的研究使地质系统具有了更加丰富的内容，它使地质研究在无生命的组成部分体现出整体与部分、结构与功能、系统与环境等多方面的联系和作用。此外，还要结合其他一些原则，如有序性、目的性、同型性、中心化原理等，这样就构成了系统论。如今的地球和地质科学，需要用一种新的思维方式和新的研究方法，构建地质系统研究相关学科，希望它们的发现能够面对和解决复杂地质系统和全球地质问题。
参考文献
[1]《马克思恩格斯全集》第25卷，人民出版社，2001，第386页。
[2]《列宁选集》第2卷，人民出版社，1972，第607页。
[3]孙荣圭：《地质科学史纲》，北京大学出版社，1984。
[1]本文由笔者硕士学位论文选编而成。
[2]张明明，中国地质大学（武汉）科学技术史专业硕士研究生。
[3]《马克思恩格斯全集》第25卷，人民出版社，2001，第386页。
[4]《列宁选集》第2卷，人民出版社，1972，第607页。
[5]孙荣圭：《地质科学史纲》，北京大学出版社，1984。