我们没有能力“拯救地球”，只能拯救自己丨翟明国院士导读《地质学原理》与《地球简史》

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翟明国2026年05月12日约 13 分钟

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编者按：

阅读，是我们与伟大思想最短的距离。与大家同行，在书页里遇见更大的世界。

2026年，中国科学院学部科学普及与教育工作委员会开展了“大家读书”系列活动，与大家同读，与科学共进。

在科学大院公众号上线十周年之际，大院er将院士专家导读经典科普作品的访谈整理成文，以飨读者。

中国科学院院士翟明国的办公室里有很多石头，都是他从野外带回来的。石头不会说话，却记得几十亿年间地球上发生的往事，只要你能读懂，它就会把这些故事讲给你听。

翟明国今年79岁，从事前寒武纪地质学与变质地质学研究，关于地球的故事，他已经听了大半辈子。

想要读懂这颗46亿岁的星球，翟院士特别向我们推荐了两本书——19世纪英国地质学家查尔斯·莱伊尔（Charles Lyell）的《地质学原理（Principles of Geology）》与当代哈佛大学古生物学家安德鲁·诺尔（Andrew H. Knoll）的《地球简史（A Brief History of Earth）》。

接下来，就让我们跟随翟明国院士的讲述，走进这部由石头书写的、46亿年的地球长卷。

-以下内容根据翟明国院士访谈整理-

“现在是认识过去的钥匙”

要理解地球，得先弄清楚一个问题：地质学到底在研究什么？

《地质大辞典》把地质学定义为“研究行星地球的科学”。我更认可恩格斯的说法——地质学研究的是任何人都没有经历过的地球历程。也正因为它试图以有限的人类经验，去理解漫长而深邃的地球历史，所以我常说，地质学是自然科学的王冠。

不过，地质学真正成为一门现代科学，离不开19世纪的莱伊尔和他的《地质学原理》。在那本书中，他为地质学写下一个具有颠覆意义的定义——地质学研究的是自然界中无机物质与有机物质的连续变化。今天我们能够测定岩石年龄，研究板块运动和地幔演化，正是从这个起点才逐步展开的。

在19世纪以前，人们都是靠神话来认识世界的——江河湖海的形成来源于洪水和灾变，山川地貌的样子是由于天罚或神谕，世界似乎是在某个瞬间被上帝塑造出来的。地球的年龄，也常被想象为不过几千年。这就是当时主流的“灾变论”。

诺亚方舟（图片来源：导读视频）

莱伊尔在《地质学原理》中否定了这种观点，他认为，要侵蚀出一条峡谷、堆积出一座山脉，需要的不是上帝的一个响指，而是亿万年的连续变化。河流每天侵蚀一点，海浪每天冲刷一点，火山，地震，将地球内部的物质带到地表，生命则以化石的形式，把自己的痕迹写进岩层。这些变化微不可察，但在百万年、千万年、亿年的时间尺度上，重塑了整颗星球。

这就是他最重要的理论贡献——“均变论”，山脉不是一夜之间升起的，峡谷不是凭空被劈开的，生命也不是地球历史的旁观者，它们都在漫长时间中彼此作用、共同书写了这部地球史。

这种思想的伟大之处在于，改变了人们认识世界的方式，也重塑了人们对于时间的感受。

莱伊尔与《地质学原理》（图源：wikipedia）

一个典型例子就是，达尔文的“进化论”正是从这本书中孕育而生。1831年，达尔文登上小猎犬号开启那场改变科学史的环球航行时，包里就装着这本《地质学原理》，达尔文后来回忆说，自己抵达南美大陆时，其实是“带着莱伊尔的眼睛”在重新看世界的。他在南美洲观察生命留下的痕迹时，已经不再用短的时间尺度丈量世界，而是在一个漫长、连续、不断变化的地球图景中思考生命的演化。

从这个意义上讲，《物种起源》实际上源自于《地质学原理》，这两座科学史上的丰碑，生发自同一种理解世界的方式。

达尔文在小猎犬号上（图源：AI）

“地质学是实践第一的科学”

《地质学原理》的另一项重要贡献，是确立了“将今论古”的研究范式：用今天仍然可以观察到的自然过程，去理解过去留下的地质记录。所谓“现在就是认识过去的钥匙”，说的正是这个道理。所以，《地质学原理》也是现代地质学方法论的开山之作。

也正是从莱伊尔这里，我更深地理解了：地质学首先是一门实践的科学。你要理解过去，就必须先理解今天；你要理解今天，就不能只坐在屏幕前，靠模型和数据的模拟。必须到山野中去，看到摸到那块石头，你才知道河流怎样侵蚀它，地壳运动怎样塑造它，时间又怎样在它身上层层沉积。

现在一提勘探队，很多人首先想到辛苦，对于我来说，反而没有那么多的顾虑，因为我当时是从更艰苦的地方走出来的。那个年代，大学的门曾对我们关着，我18岁就被分配到新疆伊吾军马场做知青，给部队养军马，一养就是好几年，当时以为这辈子再也没有读书的机会了。军马场条件很苦，人也跟着吃苦。冬天零下三四十度，夏天也脱不了棉袄，桶里接的水整桶整桶地冻成冰坨子。住的是帐篷，地窝子，条件好一点的才有木棚。

在新疆军马场时的翟明国（图源：北京卫视）

后来有机会上大学，我特别珍惜，哪里有名额让我去，我就去。所以，我常说不是我选择了地质学，是地质学选择了我。

回忆那段岁月，有人说悲壮，也有人说珍贵，但却是确实给了我一种很难再被复制的实践经验：一个城里长大的孩子，真的去面对土地，风霜、雨雪、牲畜和劳动。而地质学恰是一门面向大地的科学，最重要的事就是实践。

“在谈保护地球之前，先认识地球”

莱伊尔让我们学会从今天理解过去，但他毕竟生活在19世纪，那时人类对地球系统、宇宙背景、生命演化的整体理解仍有局限性。

所以我还推荐第二本书，安德鲁·诺尔的《地球简史》。诺尔是哈佛大学的自然史教授，也是古生物学家。他写的地球史，把地球重新放回了一个更大的背景中：生命的出现、环境的变化、宇宙中的能量流动，共同塑造了这颗行星。

安德鲁·诺尔与《地球简史》（图源：wikipedia）

《地球简史》里提到一个重要的概念——“人类世（Human Earth）”。如果把地球46亿年的历史压缩成24小时，人类的出现，不过是最后的0.1秒。我们登场得很晚，但是已经成为改变这颗星球的一种重要力量。烟囱和发动机把沉睡地下亿万年的碳重新送回大气，我们带来的塑料，混凝土都已经写进未来的岩层记录中。

所以，认识人类与地球的关系，是一件极为重要的事。我常说：认知地球，是第一位的。不是先去谈“拯救地球”，而是先去认识地球。

今天人们关注环境，提倡绿色发展，这当然是好的。但说到底，我们保护的，是适宜人类生存的环境，而不是地球本身——我们没有那样的能力去“拯救”地球。在地球的24小时里，人类登场不足一秒，何谈去拯救一个亿万岁的星球呢？

诺尔在《地球简史》里讲过一个故事，特别能说明这一点。

在意大利古比奥小镇的一个峡谷崖壁上有着沉积了上亿年的粉红色石灰岩，地质学家沃尔特·阿尔瓦雷茨父子（Walter Alvarez）在这片崖壁上注意到有一层黏土，夹在两段石灰岩之间。这道极不起眼的黏土，却是一道时间的鸿沟。它下方的石灰岩里富集着各种繁茂的生物化石，而它上方的石灰岩里绝大多数物种断崖式消失。更关键的是，这层黏土中铱含量异常高。铱是一种很少出现在地壳中的元素，却在陨石和小行星物质中相对丰富。

于是，他们大胆推论：这层黏土可能记录了一颗撞向地球的小行星—— 6600万年前，一颗巨大的小行星撞击地球，巨量尘埃和碎屑进入大气，阳光被遮蔽，地球陷入漫长的黑暗与寒冷，地球上约75%的物种，包括所有非鸟类恐龙在这场浩劫中灭绝。

沃尔特·阿尔瓦雷茨父子在意大利古比奥的白垩纪-古近纪界线处（图源：wikipedia）

在人类登场前，地球经历过无数剧烈的动荡，但它依然在转。就如那场浩劫，它终结了恐龙主宰的世界，但却为哺乳动物的演化腾出了生态位，我们的祖先才有机会走到今天。这也提醒我们，现在人类宜居的环境，其实是在亿万年的演化中一个既偶然又珍贵的窗口。如果人类把适宜自身生存的环境破坏了，承受后果的首先是人类自己。

我们与那些已经消失的物种最大的不同，就在于，我们能够真正认识和理解脚下这片土地。因此对地球，我们要尊重它，顺应它，敬畏它，也要节制而合理地使用它的资源。诺尔在《地球简史》的前言里引用过一句话：我们只会保护我们爱的东西，我们只会爱我们理解的东西。

这也是我这几十年做科普的原因：不是为了让大家记住几个地质术语，是为了让大家先去认识和理解这颗星球。理解了，才可能爱。爱了，才知道什么是真正的保护。

“地质学家的工作就是当侦探”

阿尔瓦雷茨父子从一层薄薄的黏土中破译出小行星撞地球的故事，其实正是地质学家工作方式的写照——用有限的证据，去拼凑出一段没有目击证人的历史。所以我说，地质学家的工作很像当侦探。我们将岩石，矿物等零碎线索汇集到一起，去推断当时事情发生的完整过程。而且很多时候，带着一个预想的故事去寻找证据，最后真相却往往大相径庭，不过这正是这份工作最有意思的地方。

我自己所做的研究，是想要回答一个问题——最早的大陆是怎么来的？要回答这个问题，我们要去追溯地球最古老的那段历史，距今40亿~25亿年前的太古宙。那时，更原始的地壳正在逐渐形成早期大陆。

而这些活动的证据，常常记录在TTG岩套（tonalite-trondhjemite-granodiorite）中，这是太古宙陆壳的很重要的一种岩石组合。一个经典猜想认为，TTG 可能来自深部玄武质地壳的部分熔融，其中较易熔的成分先熔出来，向上迁移并最终结晶成 TTG；而那些没有熔掉的矿物，则留在深部，成为源区残余，而且这类残余有可能以榴辉岩的形式保存下来。

TTG岩石样品（图源：wikipedia）

于是，最开始我们希望在中国古老陆块中找到榴辉岩，找到它，就能证实早期大陆形成过程的猜想。但岩石给出的答案常常出人意料。我们后来在华北克拉通古老基底中找到的不是榴辉岩，而是高压麻粒岩。

尽管无法证实最初的猜想，但我们发现了更有意思的事情——这些高压麻粒岩中保存着一种特殊的“白眼圈结构”——石榴子石周围有一圈浅色细粒的反应边，像一只白色的眼圈。这种构造是这类岩石曾经在高温高压条件下的深埋，又经历了减压返回浅部的证据。也就是说，华北古老陆块的一部分曾被带到地壳深处，又在构造运动中回到地表，而高压麻粒岩像忠实的史官，记录下了20亿年前发生的这一切。

左为高压麻粒岩，右为典型的“白眼圈”结构（图源：《胶北高级变质基底中高压基性麻粒岩的地球化学特征及其成因》）

我们提出这一结构后，国际同行很快也在各自的研究区里识别出了类似构造，它记录了古老大陆经历过一次次的深埋、碰撞和折返。这一发现，后来成为理解早期板块构造活动的关键证据，在国际学界产生了广泛影响。

直到今天，野外工作我仍然坚持前往。它不只是工作需要，也是一种享受。触摸到一块20亿年前的岩石时，像是触摸到生命的遗迹，一块沉睡亿年的石头，等待着有一天被人重新读出它所记录的故事。

采样中的翟明国（图源：导读视频）

“我们该去向何处？”

我常说，地球是活的。这不是一个比喻，而是科学事实。

地球内部保存着大量热量，越往深处，温度越高，外面则是冰冷的地壳。一个活着的星球，必须进行能量循环，通过火山喷发，把热量从地心释放出来，那是地球的呼吸；通过地震，把积聚的应力以破裂的方式释放，那是地球的脉搏；岩浆是它的血液，在循环中搬运、富集着各种元素。我们日常使用的铜、铁、地板上铺的花岗岩——无一不是岩浆运动留下的馈赠。

人类把地震、火山、海啸称为“灾害”，是因为它们会威胁人类的生命与社会秩序。但对地球来说，这些只是再自然不过的生命活动，一旦这些活动停止了，它也就死了。

月球就已经死了。我和欧阳自远先生谈过这个话题，他研究月球，数据非常精确。月球大约在20亿年前就死了，那之后即便有陨石撞击，也无法唤起新的岩浆活动——它的内部能量已经耗尽。按照同样的演化规律，地球也会逐渐死去：再过约十几亿年，大气层将逐渐流失，液态水也将不复存在，地表会渐渐变成今日火星的模样——零下八十度，没有氧气，没有水。再过二三十亿年，地球将彻底僵死，变为水星那样的死寂岩石。

今天有一种说法叫“移民火星”，我认为那是一种美丽的幻想。火星现在的环境，比地球未来相当长一段时期内的环境还要恶劣得多。

图源：veer

地球的总寿命，大约是一百亿年。如今它46亿岁，正值壮年。我前面说，把地球46亿年压缩成24小时，人类出现还不到1秒。这句话还有后半段——人类适宜生存的总时长，换算下来，大约还有2.4个小时。

这2.4个小时，就是留给我们去人类去思考：如何认识地球，我们在地球上处于什么位置，以及最重要的，我们未来要去向何处？

地球生命史（图源：wikipedia）

所以我提出，“未来地质学”应当成为地质学发展的一个重要方向。两百多年来，地质学一直擅长研究过去，但我认为，地质学更应“向前看”。

未来地质学需要关注的，正是资源、环境、灾害这三个根本问题：我们该如何更合理地利用地球资源？如何在发展中守住适宜人类生存的环境？未来的自然灾害又会怎样影响人类社会？地球科学掌握的是长时间尺度上的证据和规律，恰恰能够为未来的为资源安全、生态环境、灾害防治做出提示。

我研究了几十年的前寒武纪，过去有人觉得这太遥远，没有“用处”。但我想：不理解地球的过去，就读不懂它的现在，更无从预判它的未来。

“读地球，其实读到的是人类自己”

罗曼·罗兰说过，人读书，读到的常常是自己。我想把这句话放到地球研究中。人在读地球的时候，最后读到的也是自己，读到人类在地球史中自己的位置。

我们不是地球的主人，也不是地球的旁观者，我们不是它的拯救者，也不应该是一个任意挥霍的破坏者。我们只是地球历史中的一个成员，但是这个成员拥有科学、技术、语言和文明，拥有读懂这颗星球的能力。

今天很多年轻人在选择专业和职业时，首先会问：哪个专业更好就业？哪个方向更稳定？哪个行业收入更高？这些问题都可以理解，人必须生活，也必须面对现实。但如果一个人能在这些问题之外，再多问一点：我站在什么样的土地上？我脚下这片大陆经历过怎样的历史？人类这个物种从哪里来，又要往哪里去？那么他看世界的方式可能会变得不一样。

地质学教给人的，不只是岩石和矿物。它教人把短暂的生命放进更漫长的时间尺度——你脚下踩着的地方，可能曾是三叶虫游过的海底，可能是恐龙经过的陆地，可能是猛犸象生活过的平原。曾经是它们的世界，如今轮到我们在这里停留。

地球已经存在了46亿年，人类在这部漫长史书中，只是极短的一行，但只要愿意俯下身来读懂它，就能理解人类该如何安放自己，如何在有限的时间里理解无限的过去，如何在未来尚未到来之前，先学会与这颗星球相处。