有的人一生也许著作等身,但是当他去世后,人们再没有提起他和他的著作；有的人一生只写了一本书,比如穷困潦倒的曹雪芹,虽然只有一部《红楼梦》,还没有完成,却流芳千古。在科学界也有类似曹雪芹的人物,比如丹麦的尼古拉斯·斯坦诺,在他短暂的研究科学的时光中,他写了一本《关于固体自然包裹于另一固体问题的初步探讨》,既然是初步探讨,应该还有后续的长篇大论。但是斯坦诺只写了《初步探讨》后就辍笔了,而这本如同“引子”的书却给他带来了“地层学之父”的名誉。
斯坦诺1638年出生在丹麦的哥本哈根,22岁那年,他离开故乡,到荷兰的大学去学习医学。1665年,他又来到了意大利,并在佛罗伦萨长期居住下来。他担任过帕多瓦大学的教授,还做过私人医生,解剖学专家,牧师等。斯坦诺是怎样从医学转而研究地球科学的呢？让我们来看一看他的科学历程。首先,他研究了肌肉的收缩问题,这应该是医生的本行。他发现收缩的肌肉只是改变了它的形状,而没有改变体积。这在当时是一个重大发现。
由于他在解剖学研究中名气很大,一次,佛罗伦萨的大公爵给他送来了一具刚捕获的鲨鱼的头,供他解剖。当斯坦诺在检查鲨鱼的牙齿时,他发现这些牙齿很像人们在岩石中发现的“舌形石”。以前的人在解释舌形石时,把它说成是从天空上或月亮上掉下来的石头,还有的人认为它是从石头里长出来的。通过与鲨鱼牙齿的比较,斯坦诺终于得出了正确的解释：岩石中的舌形石就是古代鲨鱼的牙齿。
从研究岩石中的鲨鱼的牙齿入手,斯坦诺开始思考另一个问题：某些固体是怎样被包裹到另一个固体中的？比如说,固体的鲨鱼牙齿怎么会跑到固体的岩石中呢？斯坦诺不仅在岩石里看到固体的牙齿,还看到了矿物、晶体、岩脉等固体也在岩石之中栖身。斯坦诺首先假定组成地层的岩石和岩石中的其它固体,都形成于水中。当水中的颗粒沉到水底,形成一层沉积物时,形态上是成水平延展的。如果最终地层固化为岩石,一个固体被另一个固体包裹了,一定是首先固化的那个固体的形状将影响、制约后形成的固体。换句话说,如果一个固体被其它固体包围了,那么它一定是先形成固体的。因此,舌形石决不是从石头中长出来的,而是先于岩石形成的。
最后,斯坦诺观察,在一系列地层中,盖在上面的地层的形状往往受到躺在下面的地层的影响,所以从时间上看,最年轻的岩石是最上面的一层,最古老的岩石是最下面的一层。火成岩要例外,因为它们不是从水中诞生的。这样,从鲨鱼的牙齿入手,斯坦诺首先发现了地层层序律。
有时,大自然也会为难人类,让地层的初始顺序改变。斯坦诺也注意到了这一点,他认为,地下洞穴的坍塌,会使上面的岩层落到下面去,从而改变原来的次序；地下的力量也会将岩层向上顶,使相同高度上的地层发生改变。斯坦诺的见解有一定的道理。现在的地质学家承认,洞穴坍塌可以影响地层序列,但是他们认为,使地层顺序改变的主要因素,是倾斜、褶皱和断层的威力。一旦平整的地层受到这些因素的影响而改变,总会留下一些蛛丝马迹,让细心的人觉察。比如当岩层被断层切断时,会产生破碎,因此在断层线的位置出现碎石块。这个异常现象可以让人们研究岩层原本位于什么地方,从而修正地层顺序。
在写出了那本《初步探讨》后,斯丹诺苦于自己的科学发现与宗教信仰无法调和。于是他干脆放弃了科学,披上了教士服。斯丹诺的后半生在宗教界平步青云,1675年他被任命为教士,1677年成为名誉主教,他的余生都用来管理地方性的宗教事物。他再也没有对科学进行半点儿研究。从他人的角度看,他的才华用于宗教实在是太浪费了,但是在斯坦诺的心中,宗教是高于科学的,如果为了科学而必须放弃他的信仰,他的内心是无法宁静的。即便只有一本薄薄的著作,在知识界也引起了激烈的争论。那本书很快被翻译成英语,对英国后来的科学家影响很大。
