地磁简史
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第一章 故事的开端

雅克·科恩普鲁斯特(Jacques Kornprobst)——这个可以解读岩石秘密的人,正变得焦躁不安。我们约在克莱蒙费朗(Clermont-Ferrand)的酒店见面,他提前二十分钟就到了那里。克莱蒙费朗是法国一个古老的大学城,坐落在一个火山带上。今天他本打算用早已准备好的入口密码把车停在酒店后的免费停车场里,可密码却让他失望了。

生活中有一类司机具有这样一项技能,他们可以在街上恣意畅游,在需要停车的时候能恰巧发现一个停车位,而科恩普鲁斯特显然不属于这一类司机。如何在这座仅有15万人口的城市里顺利停车已经困扰了他几十年,而且这还都是在他做了充分准备的情况下。他一般都精心制定每一天的行程,并做好错综复杂的停车计划。显然,今天他计划的第一个停车位又落空了。

我望见他下车后大步冲进酒店,在这个春寒料峭的时节,他的脸被冻得通红,指尖冰凉,直搓手。

“我是科恩普鲁斯特!”

他闻声后朝我打了个招呼,这是我们的初次会面。随后他迅速朝酒店前台走去,用略带委屈的法语语气向前台一位女士解释他受到的不公平待遇。这位女士看起来非常友好,之前一直忙着往面包篮里补充面包,并不时地修修弄弄咖啡机。现在这位女士一脸茫然地坐在那里,听着科恩普鲁斯特的解释:“我昨天已经打电话来确认过入口密码,但是今天,现在……它却失效了。”科恩普鲁斯特结结巴巴地向女士解释着,下巴略微前倾。

此时,这位女士突然从大堂后门离开,科恩普鲁斯特也从前门出去并钻进他那辆停在一条弯道的拐角位置的蓝色雷诺轿车。随后,他在这条饱受风吹雨打的道路上打了个U字形转弯,使车头正对停车场入口,并且出示了并不怎么好用的入口密码。前台的女士也站在那里,一边冻得瑟瑟发抖,一边输入密码。科恩普鲁斯特则用手指不停敲打着方向盘。当栏杆最终升起时,女士不屑一顾地回到了酒店座位上。而科恩普鲁斯特嘴角上扬,启动发动机,手握方向盘,成功把车停进预定的车位。

回到大堂,科恩普鲁斯特看了看手表。他最近的一项工作是研究前辈伯纳德·白吕纳(Bernard Brunhes)的工作成果和生活情况。白吕纳名字的发音接近法语中的“brune”,他是一位法国物理学家,他和助手皮埃尔·大卫(Pierre David)一起,在上个世纪之交发现了一个令人震惊且有争议的事情,他们发现这个星球的两个磁极,也就是地球的地磁南极和地磁北极曾经倒转过。在之后的十几年时间里,他的同行们依然对他的发现感到震惊,他们又陆续发现两极不仅反转了一次,而且在不可预测或者叫“非周期性”的情况下发生了多次的反转。最近的一次地磁反转则发生在78万年前。

尽管我们目前的地磁极性年表是以他的名字命名的,但白吕纳在很大程度上已经被科学史所遗忘。他甚至没有在被誉为地磁学科圣经的《地磁学和古地磁学百科全书》(Encyclopedia of Geomagnetism and Paleomagnetism)中获得相应的介绍。虽然他发现了地磁倒转这一伟大的科学现象,但事实上他在自己的祖国法国也没有获得应有的影响力,甚至是寂寂无名,要知道法国人通常都会格外尊崇自己民族的科学家。

科恩普鲁斯特,作为一个以继承白吕纳事业为己任的物理学家,认为自己必须纠正目前人们对白吕纳的漠视,因此他致力于研究白吕纳的工作成果。几年前,他费尽周折找到了白吕纳曾经去过的乡村,在那里,白吕纳曾从路堑上削下过一块易碎的赤陶土,这是一种性质类似于古希腊陶制花瓶的土壤,继而触碰到了那个伟大的发现。科恩普鲁斯特作为世界上能够找到这个村庄的少数几个人,精心收集了它可能位于何处的线索。但当他第一次来到现场朝圣时,依然十分的沮丧,因为他并没能在那里找到合适的赤陶土层。后来他又去过那里几次,但由于没有做合适的标记,那里总是被过度生长的植物再次覆盖。对他而言,成功似乎总是在触手可及的时候悄悄溜走。

科恩普鲁斯特认为至少应该在克莱蒙费朗大学为白吕纳设立一个纪念碑,所以他花了几年时间写信向世界各地的地质机构和知名物理学家介绍白吕纳对科学的贡献,并努力筹集资金促成了纪念碑的建成。2014年,他安排了纪念碑的落成仪式和关于白吕纳的讲座。正是通过那一场讲座,我知道了科恩普鲁斯特。再之后他为美国地球物理联盟的Eos期刊写了一篇关于白吕纳生平的文章,我看到了这篇文章,并通过电子邮件联系了他,询问他是否愿意帮助我理解为什么白吕纳如此重要,甚至是否可以带我去寻找那些赤陶土层。13分钟后他便回信说他很高兴来做这一切,于是两周之后我就来到了克莱蒙费朗的这家酒店。

科恩普鲁斯特穿着厚实的灰白色针织毛衣,与他略显蓬乱的头发颜色相同。他将车停在了酒店停车位,在我们碰面后就带着我从酒店出发,穿过克莱蒙费朗的后街前往我们的目的地。克莱蒙费朗是法国最古老的城市之一,建于公元两千多年前,当时这里是一片神圣的森林。随着我们的脚步,我们开始穿越千年,跨越科学的历程。我们先走的这条路是以皮埃尔·蒂尔哈德·德·夏尔丹(Pierre Teilhard de Chardin)命名的,他是一位耶稣会牧师兼古生物学家。他曾经因为进步思想深深触犯了梵蒂冈——正是那个声称《圣经·创世记》比事实更具寓言性的梵蒂冈。之后我们步行经过布莱斯·帕斯卡大学位于市中心校区的地质系主楼,这是一所以17世纪数学和物理学家帕斯卡命名的大学,他对于气压的开创性实验是在城外几公里处和他的姐夫一起完成的(“据说帕斯卡在这里开展了著名的气压试验。”科恩普鲁斯特得意地介绍,并径直指向前方的街道,“但事实并非如此。”)。接下来是一条以19世纪的动物学家卡尔·凯斯勒(Karl Kessler)命名的道路。最后,我们来到了以文艺复兴时期一种小石头命名的拉巴内斯(Rabanesse)大街,眼前的城堡就是白吕纳的家和他的第一个气象台了。

科恩普鲁斯特眉梢上挑,一副得意洋洋的样子,似乎这座城堡代表着很多的东西。

这座城堡看起来并不起眼,它被遗忘在繁华的艺术学院街对面,杂草丛生的土地上,四周围绕着两层令人生畏的铁丝网。那些曾经美丽优雅的低层窗户,部分如今已经被填充了水泥。覆盖在外墙的火山岩外饰也已经残破不堪,通过接缝处的间隙,我们还可以看清它们是如何组合在一起的。而这座城堡的塔楼,也就是白吕纳于1900年开始收集气象信息的地方,如今坚固依旧,高达六层,直插云霄。塔楼外墙的15世纪的铁质镂空装饰留存至今。

这也是白吕纳故事开始的地方。他就是在这里发现了这个星球磁极反转的秘密。而之后这个发现又将进一步推动人们去发现地球核心中那些神秘磁性事物的秘密,那些神秘的事物如何被再次扰动,什么时候又会再次逆转的秘密。

也是在这里,白吕纳(白吕纳这个姓氏在古代法国南部游吟诗人使用的奥克西坦语中就是褐色的意思)开始逐步了解了来自地球内部的神秘力量,也就是地磁力的奥秘。我们在日常中似乎从来没有感受到它,也很少看见过它,但科学家和哲学家几千年来却一直试图去了解它。在人类历史的大多数时间里,人们认为这是一种局部且短暂的力量,是一种魔术,甚至是变化无常的魔法。但事实上,磁力是宇宙中为数不多的基本力之一,而要理解它,必须先回到宇宙的诞生之时,去看看宇宙是如何诞生和构造的。而要了解宇宙的诞生,则需要理论物理学家们的指引,因为他们已经构建了迄今为止最精确的描述现实的数学定律1


1. 迄今为止最精确的描述现实的数学定律 Neil Turok, The Universe Within: From Quantum to Cosmos (Toronto: Anansi Press, 2012), 46 et passim.