近代之前的大部分欧洲人相信地球年龄只有几千年。早期的地质学家观察了地层和岩石之后认为地球的年龄应该久远得多，甚至可能是无限的。不过很快物理学家给出了不同的估计：地球的年龄应该在几千万年左右。

这个数值看起来相当可靠，因为物理学家使用了很多种不同的办法估算。一开始他们的关注点不在地球，而在太阳，因为没有太阳的话地球就无法以现在的面貌存在。威廉·汤姆生，也就是后来的开尔文勋爵认为，太阳的热量不可能来自于纯粹的化学反应，也不可能来自太阳的旋转，剩下的唯一解释是太空中的流星体。流星体落到地球上的过程中会释放出巨大的能量，落到太阳上释放的能量更大，开尔文认为正是这些能量让太阳能够发光发热，而太阳附近流星体的总量就决定了太阳寿命的上限。

开尔文给出的第一个估算是30万年，怎么看都太短了。但很快另一个物理学家提出了修正方案：太阳本身可能也在收缩，收缩的过程同样会放出能量，这和流星体下落释放能量的过程是等价的。经过几次修正后，估算的太阳年龄上限是3200万年。

另一方面，开尔文认为地球曾经非常炎热，随着时间推移，热量逐渐散失。当时人们已经发现地球的内部比地表更热，越向下越热。开尔文证明了地球的核心应该是固态的，他认为这意味着地核的温度不会超过4000摄氏度，根据这个数值反推散热的情况，认为地球年龄不会超过9000万年。其他物理学家用更精确的公式把这个数值修正到了2400万年，和太阳年龄上限相差不大。

不管是3200万年还是2400万年，看起来很长，但分给每个地层的时间就很短了。这给地质学家带来了巨大的苦恼，但是他们也找不出办法来反驳物理学家的论断。生物学家也深受其苦，那时候达尔文的演化理论刚诞生不久，达尔文主张的自然选择总体来说是个相当缓慢的过程，几千万年真的够用吗？一部分生物学家因此不得不猜想，演化可能比达尔文认为的更加定向、更加快速。

还好，物理学家的这些估算完全错了。因为就在19世纪结束的时候，人类发现了放射性。一块镭每小时放出的的热量足以把同质量的冰融化。这种全新的能量来源，意味着太阳能产出的热量比原来以为的多得多，而地球也从单纯的散热变成了既能散热也能产热。之前估算给出的限制，一下子全都不复存在了。

第一个解决太阳问题的是天文学家爱丁顿。早在核聚变发现之前，他就非常准确地预测了太阳的能源。他的预测基于下面几个事实：

第一，已经知道太阳上有大量的氦原子。实际上氦就是先在太阳光谱中发现，然后才在地球上发现的。

第二，氢原子是最小的原子，氦原子的质量粗看起来大概相当于氢原子的四倍，但是仔细测量会发现氦原子的质量稍小于四个氢原子，少了千分之八。

第三，爱因斯坦的质能转化公式表明，很少的质量就等同于巨大的能量。

基于这几点，爱丁顿推断，太阳在持续地进行某种反应，把四个氢转化成一个氦，差出来的千分之八的质量转化为光和热释放出来。而且，氦原子还有可能继续聚合成其他原子。他的推断，在接下来的几十年里几乎全部得到了证实。

没有了太阳寿命作为上限，大家终于可以安心地从地球本身出发，测量年龄了。放射性又一次来救场：物理学家发现，放射性原子的衰变速度是稳定的，比如铀238原子每过45亿年就减少一半，最终会变成铅206。很多岩石和矿物一旦形成，外界的铀和铅就很难再进入其中，测量一下里面铀238和铅206的比例，就能知道这矿物诞生以来过了多久。

剩下的问题就只是寻找最古老的矿物了。地球刚刚形成的时候是一团灼热的岩浆，就算能形成最初的矿物也早就重新熔化了，能找到最古老的只有大约42亿年。但是天文学理论认为，太阳、地球还有太阳系里的其他天体都是大约同时期形成的，较小的天体冷却更快，早期的矿物就能留存下来。研究者测量了陨石和月岩的年龄，最终确认地球大约有45亿年的历史。

物理学家早年间对地球年龄的推断本身是相当合理且很难反驳的，但事实证明他们错得离谱，因为存在一种完全未曾发现的新的能量来源，将之前的结论全部推翻了。这种现象在科学里并不常见，但偶尔也会发生。现有的所有理论都无法解释一个现象的时候，可能就需要一种全新的理论。当然，现有理论很合格的时候，寻找全新理论就很难成功了。

来源: 科普中国

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