 《三思科学》电子杂志
第二期，2001年8月1日
目 录
封面
编者的话
[异调]我们的杂志
封面故事
[异调]克莱因瓶
新闻
谁是我们的祖先
剥开香蕉的秘密
妥协与希望
发现一打土星月亮
求知
[陶世龙]人人都需要重新认知地球
[柯南]温室的昨天、今天和明天
——IPCC关于全球变暖的报告
[九歌]行为生物学常识(连载)
二、行为的生理机制(下)
三、行为的遗传和发育
[清人]伟大的相对论(连载)
四、相对论的实践与检验
五、相对论的基础及推导(上)
五、相对论的基础及推导(下)
[陶世龙]水怪不怪
译述
《新科学家》：22世纪环境回顾
１、全球变暖篇
２、污染篇
３、人口篇
《自然》：科学的一致，还是政治
的一致？
《科学》：量子物理百年回顾
观点
[华华]战场硝烟弥漫
[逍遥]也谈科学宿命论
——自由意志的难题
历史
[刘华杰]理性的彷徨(连载)
四、策尔纳
五、里歇
六、普索夫和塔格
[异调]ENIGMA的兴亡（一）
[碧声]我要去那遥远的非洲
书评
[柯南]说出你的秘密
——读《密码传奇——从军事
隐语到电子芯片》
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三思言论集
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人人都需要重新认知地球
 陶世龙
中国地质大学地质学专业的一年级学生，在学习《地球科学概论》
这门课后，写出一批读书报告；说是读书报告，其实大多经过广泛搜
集材料，结合实际分析归纳，也可称之为小论文；有的还颇有文采，
使我们看到科学研究或科普创作都后继有人，令人高兴。
这些学生将来要向地质学研究深入，但现在是一年级，在地球科
学的大门前，其陌生的程度和其他专业的学生是一样的，在中学的时
候缺少这方面的知识准备，《地球科学概论》是他们的走进这个大门
的向导，而这道门其实是人人都该跨进去看一看的。因为我们住在地
球上，和她朝夕相处，衣于斯，食于斯，
从人类有知识开始，就知道大地是我们的衣食父母，皇天后土，
“后土”指的就是地，她被崇奉为群物之主，在甲骨文（下图左）和
周代金文（下图右）中，土这个字都是物从地下生长出来的象形。
那时人们以为地等于土，现在我们知道，通常只有十几米几十米
厚的土层，在平均半径长达6371千米的固体地球中，微薄到几乎可以
忽略不计。深邃的地下是什么？无人知晓。而对大地的表面认识，比
对遥远的日和月的认识还差，所以我们的祖先造字，日月可以象形，
地则不能。只好用“土”和“也”来表示。也字是女性生殖器的象形，
合起来是取其有生长万物之性。为什么这样？道理很简单，日月的形
象我们一眼能看出，大地茫茫，在宇宙探测火箭升空以前，无人能窥
其全貌。
所以居住在世界各地的人，一开始都以为以为大地是一个平面，
自己住在世界的中心，天涯海角便是是世界的尽头。自以为居天下之
中，普天之下莫非王土的汉朝皇帝，讪笑夜郎王的自大，其实不过是
五十步笑百步而已。
中世纪时欧洲人眼中的世界（据房龙世界地理，1933，上海世界合作出版社中译本）
横亘其中的为地中海，因被认为位于大地之中而得地中之名
认识到大地是个球形，特别是哥白尼日心说的建立，是人类认识
地球的一次飞跃。但地球的过去和它的内部，仍然是神秘莫测。
古生物学的发现和地质学建立，使人对地球和人类的形成与发展
开始有了科学的认识，他们都不是神所创造而是自然发展的产物。在
地球演化过程中逐渐形成的岩层和其中所含的化石，是无可争辩的证
据，神创说的信仰者也不得不承认这是事实，趁势将这些发现用以证
明圣经中洪水之说不虚。当时地质学中认为地球上的岩石均是在水中
沉积而成的观点，得到教会的支持，所以将地质学率先传入中国的是
英国伦敦会教士慕威廉（Muirhead, William,1822-1900)，他希望以此让
中国人只信一主——上帝。
由于观察手段和能力的限制，地质学建立之初，主要局限在对地
球表层16公里以内,未被海水覆盖地区的岩层的研究，而这些岩层，在
几十亿年的过程中已大量残缺，何况当时大部地区还未经考察，因而
地质学的领域中有大量悬而未决的问题，这就给神灵留下了存在的空
间。但是，随着观察的扩展和深入，问题一个一个解决，神所控制的
空间也越来越小，像地球上的岩石不仅并非全为水成，而且这些沉积
岩就体积而言，只在所有的岩石中占百分之几，水成论自然不能成立，
上帝在这里也只能让位给地质学了。
但是地球是这样庞大，特别是组成复杂，并在不断变化运动，我
们不了解的东西仍很多，而且在地质学中，许多现象难以用绝对精确
的数据来表示，只能在宏观上去认识其主体的本质，譬如岩层的走向，
常有起伏曲折，要识别其方向，不能只计较某一段的精确度而不顾整
体；又如影响地质作用的因素很多，不同地区之间差别很大，因此很
难用一固定的公式或常数来表示，以至为某些习惯于精密科学思维的
人所诟病，有一个时期，老师指导学生升学，竟让数理化学的不好的
学生去报考地质专业。
其实在地质学的研究中也是要精密科学的头脑，做精确的观察和
计算，如地球的物质成分的测定，微细古生物化石的观察，岩石年龄
的测定，矿物内部结构的研究，地球形变的观测等等，都需要高度精
密。但在地质学的研究中，不仅要明察秋毫之末，更需要有能通观全
局，概括整体，同时将空间与时间因素统一考虑的思维习惯与能力；
不如此，不能得到对地球的正确认识。被人认为地质学不够科学的缺
点，恰恰是是别的学科无法代替的地质学的优点。
20世纪以来，特别是近二三十年间，科学技术的进步使人类能够
上穷碧落下黄泉，探天测地，获取了大量前所未知的事实材料，使我
们对地球的认识，在微观和宏观两个方面都更丰富和深刻了。
面对庞大的地球，人在认识他的时候，开始只能某一局部或侧面
深入，从而形成了多种学科，譬如地质学过去主要研究地球本身的岩
石圈层的表层，平常习惯所说的地球，也仅指这一表层以内的范围，
生物与人，大气，和水。都分别有别的学科去研究，这在我们认识地
球的过程中，是必经的阶段，今后也需要继续深入，但如只知其一，
不知其二，各自发展下去，对地球的总体会反而不能认识了。实际上
大气、水和包括人在内的生物，都是地球不可分割的组成部分，而且
是一环扣一环地紧密联系，互相影响。
运用现代科学技术探测的结果，使我们了解到，别看大气空明，
似无一物，它的密度是彗星尾部物质密度的10亿亿倍！在太空中看起
来来，地球大气圈的存在是很清楚的，他才是地球的外壳；地球的边
界并不是我们看到的地平线，而是逐渐淡化在太空，而即使在我们习
惯认为是“真空”的高层大气中，受地球磁场控制的带电粒子流所形
成的“磁层”仍是强有力的保护地球上生命不被外来辐射伤害的“盾
牌”；水对地球的重要性更不用说，他使地球成为迄今我们在太阳系
中看到的唯一的有生命的蓝色星球，而且不仅是海洋中有水，还有覆
盖在陆地上和渗在岩土中，以及弥漫在大气中的各种形态的水；至于
生物，现在我们也已认识到，他们不是独来独往的一些个体，而是互
相依赖，不可分离，螳螂捕蝉，黄雀在后，撇开人加给他的思想意义，
实际反映着生物间的这种依存关系。物种多达近两百万种的生物界，
分布在地球岩石圈水圈和大气圈的界面之间，构成了的一个地球特有
的圈层，人也是这个系统的一分子，既受其制约，同时人的一举一动
都在对生物圈以及其他圈层产生着影响。
而且由于人口的急剧增长，仅作为生物体对地球各圈层的影响，
就足以加速地球上发生的变化，更不用说他还会用工具和利用其他能
源去“改天换地”了。
人的作用加强，如对地球缺乏认识，恶意去损害环境不用说，有
时出于好心，结果适得其反的事也不少发生。譬如现在的高山流水，
森林草原，和靠山吃山靠水吃水的生物群落，都是地球在演化中达到
的平衡的产物，如果不知就里便去动手动脚，打乱了这种平衡，很难
说是祸是福。
在人类还处在茹毛饮血的时代，对地球的无知，还不致成为什么
问题，因为自然条件约束着的发展，据人类学家Fred Plog在巴布亚新
几内亚山地的考查，生活在那里生产力仍处于原始状态的一个部族，
只有两百人，占有可耕地一千英亩，即三十亩地才养活一口人，也就
看不到他们对生态有什么破坏。(Cultural Anthropology, 1980, Alfred
A.Knopf.Inc.)
但在当今的世界上，这种情况是很稀罕的，尤其是在人拥有现代
化的生产能力以后，对环境的影响正在日益加强，破坏着地球这个系
统原有的平衡，其效果当然有给我们带来的好处，（要不也不会有人
去干了）而同时也会产生出我们意想不到的后果。如长江洪水，北方
尘暴，泉源枯竭，酷热干旱，地面沉降，物种加速绝灭等等事件的发
生，都显示着人的活动对我们的生存环境造成的影响。它们都不是一
朝一夕的事变，而是长期缓慢变化的积累。如果我们能有对地球的科
学认识，就会明察风起于青萍之末而防患于未然。相反则会因我们的
无知而办了坏事，即使出于好心，结果也是一样。
我总记得伊林在《人和山》中讲的林务官的女儿的故事，她以为
森林中大树下的杂草灌木妨碍树木生长，还不好看，下令清除，结果
大树也枯萎了。因为这些杂草灌木保护了土壤，涵养着水分。正好看
到七月二十三日多维新闻的报道：“杭州蓝天园林设计院总工程师周
国宁近日说，据《西湖风景园林》记载‘建国初期，(西湖)水底遍生
水草……环湖则多洼塘低地，葑草众生’，那时，西湖的水是干净的，
甚至有人拿它来酿酒。但是，自一九五八年葑草被人们当作是害草而
除得一点不剩后，西湖水就开始呈现绿色，六十年代，甚至成为红色，
西湖也曾一度被有些人称为‘红湖’。现在的西湖水虽较六十年代有
好转，那主要是因为在不停换水，西湖已经丧失了水体自净能力。”
这与林务官的女儿的故事称得上是异曲同工了。
不过我还想补充一下，清除葑草淤泥，苏东坡也干过一回，那是
在公元1089年，他再次担任杭州太守的时候，这时葑田已占去西湖的
一半。葑草有很强的光合作用能力，繁殖很快，死后吸附大量泥土淤
积形成“葑田”，能使湖泊水面缩小，直至变成沼泽，地球上的湖泊
有许多是这样消亡的，苏东坡力主疏浚，挖出的葑草淤泥筑成了一条
长堤，但并未造成恶果，还使西湖风光重现，后人纪念苏东坡之功绩，
把它称为苏堤。同一行为差别何以如此之大？今天的问题，恐怕在于
清除得过头了，周边湖岸石砌，葑草湿地尽失。他们过多了成灾，但
没有也不行，掌握好这度量，没科学就不行了。
在生活中，我们常以对自己当前有没有好处而判断其有用或无用，
但从地球是一个系统的眼光来看，不能只看一时，还应看到许多年以
后，看到他的历史发展；不仅看到它在某一方面的作用，还看到它在
各方面的作用，譬如筑坝拦水，或南水北调，都不能只看到某一方面
的需要和好处，最近在中国青年报上看到一篇文章对南水北调大唱赞
歌，我就有点怀疑，北方需要水是明显的，不用讨论，但把水调走了，
会在南方产生什么后果，不知调查计算过没有？还不能只看到地表。
地上地下的水是相通的，河流中的水不仅是蒸发到空中和流进大海，
还渗入地下，而在枯水季节又从地下水得到补充，它们也是地球各圈
层在这里交会演化多年取得平衡而形成的一个系统，现在人为去把他
打破，会产生些什么影响，对人的利害如何衡量，都是值得考虑的问
题。也许已经做过，那我就白说了。
不过，这些事情都告诉我们，建立对地球科学的认识，对一个走
向现代化的民族来说是非常必要的。象秦始皇那样下令派三千刑徒去
砍光湘山上的树这种事也许不会发生了，但象西湖湖岸去尽葑草，砌
上石壁，自然好看，而这会使湖水削减自净能力，主事者大概万万没
有想到。又如在报纸上，我多次见到宣传井打得深和挖得多抗御了干
旱，这在一时可能有效，但从长远来看，地下水就那么多，取用过甚，
犹如竭泽而渔，后患无穷。
再如一方面报道黄河下游缺水要断流，同时又在表彰上游新建大
坝完工和扩大灌溉面积，文字宣传上就表现出自相矛盾，而在现实中，
有的水库只好暂停使用的事，正在发生。
可惜有关这些知识中小学学的不够，在地理课中有一些，但由于
高考不考地理，许多人学过也忘了，如果说存在“科盲”，地球就是
一个最大的盲点。回忆在民国初年中小学有博物课的设置，包含矿物
岩石内容的地质学，在其中占有一席之地，为此北京女师大博物系的
学生要去做地质旅行，写的报告还曾印出。当时商务印书馆出版有地
质学大辞典和矿物学大辞典，当然也是因为社会有此需要，但后来不
知怎的，地学特别是地质学对一般人似乎越来越陌生，在我们的报刊
上，有些地质学中常识性的内容常被错误地使用。如把烈度当作震级，
熔岩与岩浆不分，把古猿进化为人简单化为猴子变人，还有把在海里
生活的蛇颈龙、鱼龙等都归入恐龙一类，如此等等，时有所见。所以
在一个时期鼓吹围湖造田，也非偶然。
如果说现在要让全体公民都对地球有科学的认识，不易实现，那
么像教师、记者、编辑、律师、作家、和国家公仆这些负有教育或领
导责任的人首先应该具备，否则以其昏昏，何能使人昭昭！
附：中国地质大学的学生学习《地球科学概论》的经验
在社会上进行地球科学知识的普及，是一个补救的方法，而根本
的途径应当是在学校的课堂中加强地球科学知识的教育。因此中国地
质大学的学生学习《地球科学概论》的经验，就不止是对地质学专业
的学生有用。
《地球科学概论》是作为地质学专业的入门课来学习的，由莱伊
尔自己以他的《地质学原理》为蓝本编出的《地质学基础》，是这门
课程教材的的滥觞，1873年被译成中文，名曰《地学浅释》，鲁迅在
南京路矿学堂，就是以他为教材，但是那时中国自己并没有培养出几
个地质人才，这本教材倒是更多地在中国社会传播了地质学，谭嗣同、
梁启超等主张变法维新的人士都读过并以其为支持改革的精神武器。
后来这门课正式称为“普通地质学”，是大学地质系一年级的必修课，
由于是学生的入门课，对他一生事业很有影响，因此一般都由富有经
验的教授来讲授。如地质学家李学清回忆，他在在北大地质系听的普
通地质学，是丁文江讲的，听起来趣味盎然，引人入胜，使他坚定了
献身于地质学的决心；中国地质界元老尹赞勋，二十年代在北大，先
后读的中文系和哲学系，到法国原本想学经济，及至选修了普通地质
学这门课，感到极大的兴趣，便改学地质，并成为研究中国地层有数
的专家；给尹赞勋讲课的，是位法兰西科学院的院士。就我自己的感
受来说，报考北大地质系，出于父亲的指导，对地质并无所知，所以
开始也曾想转系去学别的，如做新闻工作之类，也是由于马杏垣教授
把这门课讲活了，于是学下去，干了一辈子；这时的教材早已不是莱
伊尔的书了，西方国家编出的普通地质学教材几十种也有，但没有翻
译过来的，中国人自编的不过两三种，而且质量不如人，因此在北大
一直用的英文原版教材。马杏垣教授选用的是他的导师，英国地质学
大师霍尔姆斯编写的普通地质学。
1952年后学习苏联。前苏联的地质学专家帕夫林诺夫在中国传授
了一整套苏联开这门课的教学内容与方法。此后中国人自己编出了多
种教材和讲义，不再用外国教材，更不用英文原本。
应该说，从俄罗斯到前苏联，他们在地质学上的成就是不低的，
教学也很严谨，这一套普通地质学的教材对我们培养自己的地质人才
起了良好的作用，但和西方的发展相较，就显得落后于科学的发展了，
如使地质学具有全球是一个系统的观念的板块学说提出后，就受到前
苏联权威地质学家的反对，在探天测地方面，前苏联也做了不少工作，
但终究不能处于世界领先的地位了。因此在我们实行改革开放以后，
开始吸收了世界各国在地质学上的新成就，各家编的教材都有了很大
的变化，但大多仍维持原来普通地质学的体系，即着重在地球岩石圈
层表层变化的本身，未能将地球作为一个系统来认识。不过大家都已
看到这个发展趋势；普通地质学在几年前已被改名为地球科学概论，
但是如何使其名实相符，不从教材的体系上着手是不行的。传统的普
通地质学，以讲各种地质作用为主要内容；这些作用有多种归纳组合
方法，但多难已达到今天我们想实现的目的。这次我们尝试以地球各
圈层的相互作用为纲，并尽量按照人是认识过程来组织材料，不仅讲
结论，还讲出人的认识过程。
这些想法。得力于郝诒纯院士的启示，她在十多年前就提出了将
地质作用定义为地球各圈层间的相互作用，万天丰教授用在自己的教
学实践中，得到了行之有效的验证。结合人的认识过程来讲述知识，
则是在国土资源部人事教育司薛平副司长的想法，他在自己工作中，
感受到社会的各行各业特别是其中的负责干部，非常需要地球科学的
基本知识。他希望这本教材不仅是地质专业的大学生用，还能用于文、
理、政、法、工、农、医、商各专业和社会上的需要。应当使没有地
球科学知识并且不准备专门从事地质工作的人，也能比较容易和有兴
趣地接受。
的确，地球本身和人对他的认识过程，都是很引人入胜的。问题
在于我们怎样去介绍。
地球这些圈层时刻都在变化，变化来自各圈层自身和彼此间的相
互作用。今天我们见到的大海苍茫，雪山巍峨，杂花生树，群莺乱飞，
全都是地球演化到现阶段达到暂时平衡的结果。在人们的感觉中，寒
来暑往，春种秋收，年年如此，似乎不过是循环往复，实际上每年都
有不同，在恐龙生存的时代地球上的气温比今天高十几、二十摄氏度，
而在三叶虫的时代，一天的长短，不到24小时。只是因这些变化缓慢
微小，人的感官难以察觉，但日积月累，“数家新住处，昔日大江流”
（晚唐诗人胡玢）沧海桑田之转换亦可被认识，地质学的研究，特别
是现代技术在地质观察中的应用，许多地球上的变动，我们无须经过
千百年观察的历史积累就能发现了。如在人造地球卫星上用激光测距，
便能随时查知地球岩石圈层的位移，大气成分的变化更时时都有人在
观测。
在地球上也不仅是存在这类温和的渐变，像火山爆发，地震山崩，
大风扬尘，洪水泛滥，陨石撞击所造成的变动，在短时间甚至顷刻之
间便能见其效果，但它们仍有其长期孕育准备的过程，并非无由而至。
近几十年来天文探测的成就，使我们清楚地看到，地球在宇宙中
不是孤立的存在，作为银河系中的太阳系的一员、他的发生和发展都
与周围的宇宙环境息息相关。“不见庐山真面目，只缘身在此山中”，
苏东坡这富于哲理的诗句，今天正在我们认识地球的过程中被证实。
要真正认识地球，必须把地球连同他所处的宇宙环境一起来认识。
概括起来，现在已可清楚看到我们的地球是一个“活的地球”，
在他的各圈层之间，物质和能量不停地转换流动，香港涌红潮，污染
源在大陆；北京患风沙，香港人喜欢吃发菜也担有一分责任——为了
挖掘发菜，破坏了沙漠地区本来就稀疏的植被。各人自扫门前雪以独
善其身，是不可能的。大公无私未必能人人作到，但在大自然的面前，
为私也必须为公。如果我们能把这个生气勃勃的巨大系统展现在人们
的面前，是多么动人的一幅画面！
但真正要编出这样一本是不容易的，由于知识的不足和条件的限
制，许多地方并未达到前述的要求。不过从万天丰教授这次的教学实
践来看，使用这本教材的效果是好的的。我的网站五柳村将他们写的
一部分读书报告或小论文发表，是想让其他条件相似的人看到，了解
地球的基本知识，是不难作到的。这些地质大学的学生在学这门课前，
和其他大学生一样，都是普通的高中生，同样缺少地球科学的知识。
他们经过64学时的课堂讲授和实习加上野外考察，便已对地球有了基
本的科学认识，有的人还联系实际，思考问题和提出自己的见解。看
一看附录中列出的题目就知道了。
生命起源与外星生命杂谈 陈慧
以柔克刚——地面流水的自述 刘钰
感受·思索——学习《地球科学概论》之心得 秦利
关于风化作用的一些简要阐述 温海燕
油气成因简述 纪沫
温室气体浓度变化的气候效应及其对我国的影响 王巧云
黄土地的绿色梦 吕苗
粉煤灰在林业方面的利用前景 王亚妹
生命启示录 程长清
沙魔，它慢慢向我们走来 赵 凯
海洋——人类的资源宝库 何金有
地下水、人、社会发展 景秀春
厄尔尼诺之谜 吴平
对长江三峡工程生态环境影响的一些认识 王 宁
宝库遭劫 朱梓强
推行生态旅游才能实现旅游资源的可持续发展 张学斌
自然的精华——生命 张慧军
火山的形成及其对人类的影响 王 科
我的太阳系起源假说 刘治博
海洋探索与人类的未来 高一鸣
沉积演化的阶段及特点 陶小晚
地热能概述 赵勇伟
营造天堂——来自22世纪地球的访问录 孙赫
姜太公钓鱼，为什么愿者上钩？ 王新强
人与自然 查非
赤潮——海洋质量状况的晴雨表 张广山
宝贵的海洋资源 兰中伍
海中田园——冲积岛 郑丽
探索深海的宝藏——浅谈大洋锰结核 周密
有关沙尘暴 陈永红
海洋——人类发展的另一片天地 尤世娜
陕西省农村基本生活用能现状和发展方向 穆亚蓬
大气污染物的危害 孟晓庆
开发蓝色国土，保护海洋环境 邢淑霞
冀京津地区的水资源概况 白松
神奇的磁现象 翁冰焰
关于地球均变与灾变演化的争论 谭文化
论地下水环境的保护 庞雅庆
人类的海洋 叶青
人类蓝色的宝藏——海洋资源略谈 何德宝
地磁的问题——地球磁场首接触 武峰
美丽的海洋 郝勇刚
化石——采集、加工与研究意义 吴 刚
灵龙洞为何“玲珑”？ 石许华
三叶虫史话 耿科
海洋探索与人类未来 马东旭
将绿色围墙种在思想里——浅谈乌盟中部地区的植被保护 吴仕强
大爆炸——宇宙起源的最合理解释 崔加利
城市垃圾变废为宝 金文君
地震和地下水的关系 邵小明
殃及全球的温室效应 赵学勇
了解地球——学习《地球科学概论》有感 李斌凯
地下生命——基岩地下水浅谈 刘海青
深海矿产——结核 王大鹏
人类直接面临的环境问题——室内污染 李显涛
城市环境污染 韩林
明珠育成——呼伦贝尔高原地区地貌及成因浅析 杨渤宸
建立在环境污染上的人类发展 杨明明 
五柳村
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