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1、从杨槐的地变说看我国科学的命运与出路作者：王德奎关键字：地球膨胀说、非球对称膨胀、大陆漂移、转座子模型、多重岩浆房线旋、三旋理论利用类圈体存在三种内禀自旋的发现，这会有助于地壳及岩石圈板块运动的探索。例如1994年第3期大自然探索杂志上杨槐提出：地壳三维分离和球面两维漂移构成的“三维与两维之辨”，是当代地学活动论研究中的新命题。他说：“自然界中，在两维与三维的物质运动形态之外，不存在任何第三种形态的可观察的物质空间运动物质运动反映在空间判识上，不是两维性质的，便是三维性质的，非此即彼，二者必居其一。杨槐用“地球非球对称膨胀”理论向当代地学权威理论“板块说”提出了挑战。杨槐对地球膨胀说的“回采”
2、，一方面反映了当代地球科学要求从更高层次上向着整体性走向统一的趋势，另一方面也反映了人类智力在地球整体性认识上仍然受阻，这种状况不只是来源于人们对地球进行科学观察的不足以及地球本身组成和结构的复杂性。一、判读坐标不是唯一的魏格纳的大陆漂移说是以打破地壳运动以垂直运动为主，大陆位置固定不变的传统观点，提出地壳运动以水平运动为主的新观点，震动整个地学界的。就是说地球演变在20世纪初就存在着一种判读坐标之争：即是球面的径向一维运动？还是球面的水平二维运动？为了回答大洋和大陆下面的玄武岩太坚硬，根本不容许大陆花岗岩从它上面漂移开来的责难，支持魏格纳漂移说的人，不惜模糊这种判读坐标之争，抬出本是垂直运动
3、为主的地幔对流，用以补充解释板块水平运动的动力机制。即后板块说已具有三维运动的性质。当然这是有事实依据的。1961年美国人赫斯和狄兹根据海洋的地震记录、海洋基底岩石地磁异常和磁反向，以及海洋地质、海底地貌、海底热流测量等方面的数据，分别提出了海底扩张说，他们认为地幔中的熔融物质可能会向上涌，例如沿着大西洋全长展延的一些裂缝向上涌，新的海底地壳就在这里产生。新的海底产生以后，它就逐渐向海岭的两侧扩散，当到达海沟时，又重新下沉为地幔所吸收。由于这一过程的不断进行，新的海洋地壳不断地产生，不断地向外扩张，而大陆只是随着海底的扩张而移动，海底扩张就好象传送带，而大陆则被传送带移动。这里显然放弃了魏格纳
4、最初考虑大陆漂移存在有地球自转作用的因素。1965年加拿大的威尔逊提出转换断层概念，使板块的划分不再受海洋和陆地的限制，一个板块可以是大洋地壳或者大陆地壳，也可以兼有大海和大陆两种不同的地壳；板块与板块交界的地方，则是地壳比较活动的地带，这里常有火山、地震活动以及地壳断裂、下沉和挤压折皱等发生。杨槐抓住判读坐标之争是有见地的。他以“壳体三维分离”为视角，把球面径向的一维运动和球面水平的两维运动结合起来，不回避地壳的垂直运动，从而突现了“地球的非球对称膨胀”。按三旋理论看来，地球非球对称膨胀运动实属线旋。当然地球磁场北极出南极进的磁力线转动也叫线旋，地球自转叫面旋。前苏联地质学家奥尔洛娃关于地球
5、象陀螺那样向一边歪倒过的乾坤颠倒运动，叫体旋。按三旋判读坐标系，从魏格纳到杨槐才构成一条完整的“地学革命链”。二、体旋之谜魏格纳当初为了说明大陆漂移，还复原了石炭纪古气候图。该图把地球自转轴画成了“偏轴”状态，把赤道线画成了相应的扭曲变形的线条，使现处北极圈子内的斯匹次卑尔根地层中存在代表亚热带干旱气候的石膏层，非洲与印度板块上存在代表极地气候的冰川遗迹等，得到了合理的解释。但从魏格纳到杨槐都没有看出这中间包函的体旋因素。魏格纳认为这是大陆漂移的结果，杨槐则批驳说：北美、欧亚板块上，没有任何一个地区，存在着所谓旋进挤压地貌，或其构造遗迹以显示“漂移”性质的板块运动。这个问题恰恰也被奥尔洛娃看中
6、，然而她却与魏格纳和杨槐的想法不同，认为这是地球象陀螺那样向一边歪倒过的结果。奥尔洛娃对今天在北极地区考古，发现2亿年前的茂密热带森林化石，与此相反，在今天赤道地区发现弥盖着巨大冰川的事实，根据地轴躺倒过的观点进行严格地计算，居然发现和实际情况是相吻合的。但奥尔洛娃对发生这种地球乾坤颠倒需要的雷霆万钧之力从何而来，百思不得其解。现在我们知道这种乾坤颠倒是体旋。如果再纳入太阳系的三旋场效应，就不难理解它的“雷霆万钧之力”。这可以用自旋磁陀螺的反向倾斜与公转的实验作出解释。因为这类似磁陀螺绕条形磁铁上端或下端公转，条形磁铁存在上下浮动使磁陀螺偏倒产生的情况一样，它反映了不仅微观粒子不可能从整体的三
7、旋场效应上被真正地分割，而且宏观星球也不可能从整体的三旋场效应上被真正地分割。地球是否存在体旋？河南省地质局蔡乃仲也有研究。但他是把地球体旋称为地旋，把地球作体旋运动偏倒的地轴称为极移极。蔡乃仲认为北极移区大体处在环太平洋带偏北极附近；南极移区则相应处在环非洲带偏南极附近。用球面几何求心法取极移区的近似中心点，北极移极在太平洋板块的中部，大体是北纬20、西经160，即檀香山附近；南极移极在非洲板块的中部，大体是南纬20、东经20，即纳米比亚的格罗特方丹附近。他从目前这种粗略的极移极的定位发现，欧亚板块、印度洋板块、南极板块和美洲板块是环绕着太平洋板块和非洲板块旋转的。他进一步通过地旋经纬度和地
8、理经纬度的互换，绘制成地旋构造体系略图，发现这种地旋体系由三大旋带构造组成，即北旋带旋涡构造，位于北极圈附近，由太平洋旋涡板块和环太平洋旋涡板边组成。如沿堪察加、萨哈林、日本、琉球、台湾、菲律宾、伊里安、所罗门、斐济、土阿莫土、加利福尼亚、亚历山大、阿留申等岛群和半岛群组成外太平洋岛环系列，这主要是一系列岛弧、山弧、海沟系列以及俯冲带；南旋带旋核构造，位于南极圈附近，由非洲核板块和环非洲旋核板边组成。环非洲板边而发育的是一系列洋脊、裂谷、转换断层系，这是全球规模最大的环形扩张带；中旋带旋叶构造，位于地旋赤道附近、由欧亚、印度洋、南极、美洲四大旋叶及其相应的旋叶边组成。这四大旋叶板块的几何形状都
9、近似于菱形块体；如果以地旋极定方向，则菱形块体的长轴对角线呈地旋北东-地旋南西走向展布。这与地球体旋受再次极移和地球长期面旋制约是相吻合的。三、极地线旋我国地质学家陈年提出的大陆起源，也类似“地球非球对称膨胀”的假说，但他选择的“快速膨胀区”不是在靠近赤道而是在极地。陈年是从世界大陆轮廓图和普通的半釉陶器图案相似而萌发出该假说的。他认为地球表面是无所谓海陆的，后来地球内部熔融的物质，经北极地区源源涌出，按一定方式沿地球原始地表自北而南地流动，并逐渐冷却固结为最初的大陆地壳，才造成最初的大洋。同时，这不仅是构成大陆的物质在熔融状态下有着由北面南运动的经历，而且当它们冷却固结之后，仍然有着自北而南
10、运动的趋势。这可以从目前大陆位置看出端倪：地表所有陆地簇拥在北冰洋外侧，呈放射性向南展布，而且离北极越远陆地面积越少，各陆地均以倒置三角形的面貌出露在大洋水体上，而南极则是到终点的陆地。陈年认为他的理论不但能解释其它的构造理论能解释的问题，而且也能解释其它构造理论不能解释的一些问题。例如为什么北半球陆地多而南半球陆地少？他举出美国航空和航天局用激光和射电望远镜测得到地球上各大陆漂移的数据，说明全球大陆仍存在普遍向南移的情况，这是板块学说所不能解释的。但为什么大陆会表现出大规模的自北往南地运动，陈年也感到回答不出这是什么力？其实这也是类似线旋。从微观和宏观来看，线旋以及面旋、体旋是物质内禀的一种
11、空间性质。这三旋是从类圈的形象引进来的，在建立起三旋的概念之后，类圈的形象其实也不需要了。其明显的例子就是地球，它不是一个类圈体而是一个球体，但也存在三旋：地球自转是面旋，地球极轴倾倒的运动是体旋，地球磁场的转动是线旋。物质存在向自己内部作运动的空间属性，是三旋存在的本体论，它在微观量子身上是一种基本的象性。正象很多宏观量子现象是微观量子现象的反映一样，微观量子线旋也必然会在一些宏观物体上反映出来，地球的磁场线旋就如此，陈年提出大陆最初起源的极地非球对称膨胀的线旋，也可以看成是这种宏观量子线旋的反映。四、地球板块与三旋转座子模型把地球看成是一个“三旋体”，它的板块就是转座子。在类圈体表面用经线
12、和纬线画出网块，即把类圈体分成环段，再把环段分成格，做成一种象魔方那样能转动的魔环器；这种网块就是转座子，任取一网块都能在类圈体面上沿体内中心圈线平行作面旋，绕体内中心圈线作线旋，或随同类圈体整体作体旋，并且这三旋还可两者、三者交叉组合运动。其次，转座子还可在圈面局部地区作圆周运动。例如勒比雄等在研究东南太平洋洋底扩张速度分布，确定出板块扩张极，并绘制出麦卡托投影图时，发现洋脊两侧的板块就是围绕扩张极旋转的。当然，地球上板块与此对应要复杂得多，它们还可以碰撞、破裂、俯冲、拖曳、倾斜、摩擦、隆起、弯折、褶皱、畸变、断层、熔化、喷发、沉积、侵蚀、聚合、张开、闭合、拼合、旋回等，但主要特征是漂移。虽
13、然地球内部的放射性元素释放热，驱动地球内深处岩浆房的线旋对流流动，能使板块以每年几厘米的速度在地表移动，但板块运动主要还是受地球多层次的三旋综合效应的驱动作用。因此可以说全球构造理论的研究对象就是三旋构造圈。这里可提到李四光类似魏格纳的一些工作。在20年代初期，李四光在华北作煤矿地质调查，发现蜓科化石，进而研究石炭二叠纪地层，从中发现中国南北地层海相陆相差异的异常事实。联系到海水全球性进退运动规律，又联系到大陆整体运动方向，联系到地球自转速率变化的周期性，把矿产地质、古生物学、沉积学、构造地质、力学等联系起来综合分析，他大胆地假设，地壳运动起源于地球自转速度变化引起的地球运动的力学原理，从而把
14、中国地层特点和海水运动、地球自转统一起来。这实质是把地球表面板块或一些转座子与地球三旋中的面旋相联系进行的研究。而陈国达的地洼学说则是提示了地球三旋的多阶段性运动。但在这之前，关于地壳演化及运动的大地构造学仅停留在“非槽即台、非台即槽”的“地槽-地台学说”局限上。陈国达在1959年则提出，继地槽-地台阶段之后，还有造山型的强烈地壳运动，它不是地槽历史的重演。其标志是它里面没有海槽而具有特殊的以陆相为主的盆地，叫做“地洼”，故又叫它为“地洼型造山运动”。这与造山运动是地球板块受三旋多次相互作用结果的认识是一致的。而自学成材的农民天文学家职颖法，还近乎意识到三旋是揭示宇宙演变力源宏谜的钥匙。因为他
15、称之为力源的“非见物”，实质是一种三旋效应，他则形象地比喻为是转体两极纳新的攻心力造成赤道膨胀吐故的离心力。他以此画成的图可清楚地看出这是两个线旋的耦合，我们在研究生物全息腔时，将类此情况称之为双单元对流线旋。职颖法还比杨槐走得更远，他认为太阳非球对称膨胀，即日曝多次分娩抛射物质还形成太阳系，其中有七次日曝冲击地球，使之放出月球的光环，使地球岩浆喷发、放射性元素增加、生物灭绝、地磁倒转、金刚石形成，地热耗散、气象变冷甚至出现冰期。另一位自学成材的工人天文学家栾巨庆，接近坚持把地球的三旋与太阳系的三旋相联系。他提出的行星对应区假说，根据法拉弟的场论琢磨，推论宇宙间充满电磁场，行星在这个大磁场中都
16、会被磁化；当金星或水星运行到日、地之间时，这两颗星就有了比太阳还大的磁力来影响地球，从而大大增强了对地球相应纬度的磁感应力。这种磁感受应力可能吸引大量云团，因为云团水珠带有阴电和阳电，电能生磁，从而影响大气环境，造成区域性的气候异常，行星集中对应的纬度就可能大量降雨。五、地外地内因素对膨胀的作用与栾巨庆看重地外因素不同，杨槐更多的是着眼地内因素，并且是从地球演化开始的。他认为地球系从原先的高密、高压、高能的存在环境，进入向低密态演化的物质态变，岩石圈下部物质蓄热而呈熔融态，“软流圈”必然要向具有束缚性的高层位刚化岩石圈夺取空间，从而导致岩石圈的胀裂，发生相应的地壳变动和构造事件。然而有人认为地外因素对地球膨胀也有影响，例
