但丁曾經(jīng)安然無恙地在14世紀(jì)的地獄中漫游，但若是這位謙謙君子能拜訪現(xiàn)代科學(xué)的地獄，恐怕瞬間就要化為蒸氣，煙消云散了。對(duì)神學(xué)家來說，地獄已經(jīng)從一個(gè)地點(diǎn)變成了一種狀態(tài)。但是，當(dāng)宗教的目光轉(zhuǎn)向天堂之時(shí)，科學(xué)卻垂下了視線。古代神學(xué)關(guān)注的是撒旦的王國(guó)，如今卻已經(jīng)變成了現(xiàn)代科學(xué)對(duì)地球內(nèi)部的興趣。

地下世界一直都吸引著人類的想象力，其中最古老的一些想法來自地中海的哲學(xué)家，他們認(rèn)為地球深處燃燒著熊熊火焰。這樣的想法有著地理上的原因：地中海盆地恰好是地殼薄弱帶，那里的巖石充滿裂縫，火山不斷噴出煙霧和巖漿。所以，很多古代思想家都會(huì)把地震、火山與無法想象的炙熱深淵聯(lián)系起來，那里顯然適合被驅(qū)逐的靈魂。在埃特納火山附近曬日光浴的哲學(xué)家一定很容易就能想象出地獄的情形。36

在亞里士多德為古代的自然思想蓋棺定論之前，人類就已經(jīng)描繪出了那片放棄希望的土地。其中有些觀點(diǎn)在各種描繪里都占主流，比如冥河里主要是火、風(fēng)和混亂。亞里士多德想象地球是空心的，里面充滿了燃燒的火焰。盧克萊修則認(rèn)為地球內(nèi)部是相對(duì)于地表世界的黑暗復(fù)制品，有黑暗的河流、峽谷、峭壁、洞穴，在那兒，咆哮的風(fēng)會(huì)從巖石中撞出火焰。塞涅卡認(rèn)為火山是被禁錮在地下的風(fēng)逃逸出來時(shí)產(chǎn)生的，這些風(fēng)吹過巖石，點(diǎn)燃了煤礦和硫磺。風(fēng)神埃俄羅斯便生活在火山遍布的埃奧利群島之下，他釋放出的風(fēng)吹動(dòng)了地獄之火。37

地球內(nèi)部的深處足夠恐怖，因此完全能滿足舊神學(xué)的需要。地獄的觀念不斷成長(zhǎng)，直到所有的歐洲農(nóng)民都熟悉了冥河渡船夫卡隆的土地——這塊土地讓他們惶恐不安。但在那之后，這個(gè)神學(xué)王國(guó)便慢慢冷卻了，惡鬼的啼哭聲再也不會(huì)從地球內(nèi)部傳出來折磨人了。20世紀(jì)，人們對(duì)神話中的地獄并無興趣，但這塊迄今為止都是保留給罪人的地方，卻引起了現(xiàn)代科學(xué)家的思考，他們有關(guān)地球內(nèi)部的結(jié)論有些是非常有趣的。

地質(zhì)學(xué)家還沒有找到“輕松下到阿維爾努斯”的辦法。38但在黑暗中摸索了幾十年后，他們現(xiàn)在終于看到了希望。蛋殼上的細(xì)菌永遠(yuǎn)無法知道雞蛋內(nèi)部的運(yùn)作機(jī)制，人類正是這種地殼上的細(xì)菌，但幸運(yùn)的是，他們是有理性和想象力的細(xì)菌。這讓他們有能力挖出一條隧道，通往被埋藏的真相。

看不見的敵人是最難戰(zhàn)勝的，所以沒有什么問題比地球隱藏的心臟更令人費(fèi)解了。種種猜測(cè)像刺刀一樣，屹立在科學(xué)發(fā)展的前沿。到18世紀(jì)，法國(guó)的杰出數(shù)學(xué)家拉普拉斯摧毀了古代的觀念，在地球內(nèi)部被風(fēng)掃蕩的空洞里填進(jìn)了液態(tài)的巖石。他認(rèn)為地球是液態(tài)的球體，具有一層很薄的地殼。有些現(xiàn)代科學(xué)家在對(duì)這種說法加以修改后接受了它，但當(dāng)時(shí)絕大多數(shù)科學(xué)家都認(rèn)為地球本質(zhì)上整個(gè)兒都是固態(tài)的。

人類在地球上鉆過很多洞，與地球的半徑比起來，這些洞不過是針刺一般，但這樣的深度也足夠說明問題了。每個(gè)洞都是打得越深，溫度就越高，平均而言，深度每增加60英尺，溫度會(huì)升高1華氏度。39目前為止最深的洞打到了地表之下6英里的深處40，在這個(gè)深度以下是否還繼續(xù)保持這一升溫速率，就沒有人知道了，但從火山的溫度來看，這個(gè)速率很可能是會(huì)繼續(xù)保持的。如果它確實(shí)保持下去的話，在地下相對(duì)較淺的位置，溫度就足以高到熔化科學(xué)已知的任何物質(zhì)了。所以，如果我們假定地下的溫度持續(xù)升高，而其他條件并無改變，那地殼下面的巖石肯定應(yīng)該已經(jīng)變成熾熱的液體了。

有些學(xué)者認(rèn)為，在地表以下50英里以內(nèi)的范圍內(nèi)存在某種液體基質(zhì)，包圍著整個(gè)地球。有顯著的事實(shí)支持這種說法：大陸主要是由花崗巖這樣的輕巖石構(gòu)成的，洋底及火山島則是由被稱作玄武巖的重巖石構(gòu)成的。地質(zhì)史上最大的熔巖流通過地殼裂縫，把玄武巖從地下世界帶到了地表。這些事實(shí)表明，大洋和大陸都位于一層共同的玄武巖之上，大陸之所以海拔較高，是因?yàn)樗鼈兪怯筛p的材料構(gòu)成的，重力把它們和原來的物質(zhì)分開。大陸就像漂浮在玄武巖之海上的冰山。

但丁筆下的地獄世界

埃特納火山噴發(fā)后所形成的圓錐形火山口。埃特納的意思是“我燃燒了”，這座火山噴發(fā)十分頻繁，自2007年以來已經(jīng)造成近100萬人傷亡

冥河渡船夫卡隆之舟，西班牙畫家何塞·吉爾（1858—1937）

如果地球有這樣的地基，那它本身很可能也是極易被破壞的。地質(zhì)學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大量證據(jù)來證明這一點(diǎn)。他們讀過地面的漫長(zhǎng)苦難史，研究過山脈上的褶皺，看過地球母親的累累傷痕。它的地殼一塊塊地順著大裂谷沉沒下去，其中一處塌陷正是現(xiàn)在的紅海。旅行者站在冰川國(guó)家公園的一座高峰上四下環(huán)視，能看到驚人的美麗與寧靜。但這種美麗與寧靜是從苦難和辛勞之中誕生的。那些山脈都曾是海底的泥土，后來它們硬化，隆起，被水和冰雕塑成形，推到它們現(xiàn)在的位置——它們至少被向西推動(dòng)了7英里。對(duì)訓(xùn)練有素的眼睛來說，大地上那些愈合不良的疤痕十分清晰。顯而易見，地球曾經(jīng)遭受過許多苦難。

盡管地殼薄弱，但地球整體十分牢固，實(shí)際上，它是如此之牢固，以至很多科學(xué)家都無法接受“液體基質(zhì)”這個(gè)概念。由于地殼施加的巨大壓力，地球內(nèi)部的物質(zhì)得到了強(qiáng)化，可能因而產(chǎn)生了防止地球變形的內(nèi)部阻力。實(shí)驗(yàn)證明，如果不允許體積增加，絕大部分巖石不可能從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，而如果壓力足夠高，能夠阻止巖石膨脹的話，那么不管溫度如何，它都會(huì)一直保持固態(tài)。炙熱的物質(zhì)在地表會(huì)迅速液化，但在地層深處的壓力之下會(huì)一直保持固態(tài)，這是地球物理學(xué)的未解之謎之一。這樣的炙熱物質(zhì)可能像固態(tài)巖石一樣呈晶體狀，也可能像液體一樣呈無定形態(tài)，沒有人知道它們到底呈現(xiàn)何種形態(tài)。在突如其來的壓力之下，它必定有彈性和剛性，但在長(zhǎng)期的壓力作用下也可能具有塑性。專家認(rèn)為，地球作為一個(gè)整體，呈現(xiàn)彈性剛體狀態(tài)。

放射性礦物構(gòu)成了地下世界的熔爐，有些人認(rèn)為地球基質(zhì)會(huì)在它們的作用下有規(guī)律地從液體轉(zhuǎn)變成固體。最著名的放射性元素有兩種：釷和鈾。它們是自然界中非常不穩(wěn)定的兩種元素，會(huì)由于原子的衰變而不斷發(fā)生變化，由一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，最終衰變成鉛。在衰變中，它們會(huì)放射出射線，同時(shí)產(chǎn)生熱量。這些元素不受熱和壓力的影響。事實(shí)上，還沒有發(fā)現(xiàn)任何因素能改變它們的衰變速率或衰變特征。它們?cè)谡麄€(gè)大自然中卓然獨(dú)立，完全不受外界影響。這些元素廣泛分布在巖石中，幾乎構(gòu)成了持續(xù)不斷的熱源。因此，我們現(xiàn)代的地球不是由良好的愿望鋪就的，造就它的是放射性礦物。

世界上最深的洞，深入地下12261米，這一紀(jì)錄是由蘇聯(lián)在科拉半島上的SG3井保持的

從衛(wèi)星看到的大地表面。經(jīng)過長(zhǎng)期的地殼運(yùn)動(dòng)以及河流的侵蝕，已經(jīng)變得傷痕累累

因地殼斷裂或火山噴發(fā)奔涌的巖漿

愛爾蘭物理學(xué)家喬利41假定，地殼下存在著一層堅(jiān)固的玄武巖基質(zhì)，由于固態(tài)巖石的導(dǎo)電性很低，放射性熱量無法散發(fā)出去，會(huì)逐漸積累起來，被基質(zhì)所吸收，基質(zhì)因而會(huì)周期性地轉(zhuǎn)化為液體。這樣，在產(chǎn)生足夠的熱量之后，之前固態(tài)的玄武巖就會(huì)變成液體，并體積膨脹，從而導(dǎo)致海洋盆地上升，海洋因而侵入大陸。之后，由于液體基質(zhì)的熱對(duì)流作用，熱量迅速散發(fā)，玄武巖再次凝結(jié)收縮，導(dǎo)致海洋盆地下沉。這時(shí)，海洋退離陸地，大陸被沉陷的海溝不斷擠壓，引起山脈上升，從而又開始了新一輪熱量積累的循環(huán)往復(fù)。這個(gè)理論為地球歷史上主要事件的周期性提供了一個(gè)巧妙的解釋，但它只是個(gè)理論而已。沒有人能知道在過去的漫漫歲月里地球上曾經(jīng)有過多少液態(tài)巖石，也沒有人能確定現(xiàn)在地球上的液態(tài)巖石含量?？茖W(xué)家能夠確定的是：無論地球內(nèi)部是液態(tài)還是固態(tài)，它現(xiàn)在絕對(duì)都是堅(jiān)硬的。

每個(gè)小學(xué)生都聽說過哥倫布豎雞蛋的故事，但恐怕沒有多少人聽說過開爾文男爵與雞蛋的故事。42開爾文男爵提出，液態(tài)的地球?qū)o法沿其自轉(zhuǎn)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，這一觀點(diǎn)的提出比他的同事們要早整整半個(gè)世紀(jì)。當(dāng)時(shí)他用一個(gè)煮熟的雞蛋和一個(gè)生雞蛋做了演示，熟雞蛋的內(nèi)部是硬的，可以旋轉(zhuǎn)自如，但生雞蛋里的液體卻不肯旋轉(zhuǎn)起來。

開爾文男爵進(jìn)一步指出，如果地球內(nèi)部是液態(tài)的，那么太陽和月亮引起的海洋潮汐也將作用于地球本身，日月運(yùn)行將引起地殼的升降。誠(chéng)然，地球沒有被潮汐玩弄于股掌之間，但是后來，邁克爾遜和蓋爾設(shè)計(jì)了現(xiàn)代科學(xué)中最聰明的實(shí)驗(yàn)之一，證明了地殼中確實(shí)存在微弱的潮汐。他們?cè)诘叵侣窳?00英尺長(zhǎng)、6英尺深的管子，管子里裝滿水，將兩端密封，通過精密的測(cè)量方法觀測(cè)管子中的水位。結(jié)果證明，地殼潮汐的應(yīng)力使得管子略微傾斜，造成了水位變化。對(duì)傾斜角度的計(jì)算表明，太陽和月亮的引力確實(shí)對(duì)地球產(chǎn)生了一點(diǎn)作用，但也只有一點(diǎn)點(diǎn)罷了。地球?qū)嶋H的潮汐大約是假設(shè)地球內(nèi)部是液態(tài)時(shí)的潮汐的十分之三。

地球不是什么輕盈的小仙女，它的體重比同體積的水的五倍還大。由于它的巖石外殼的重量不超過同體積水重量的三倍，顯然它的內(nèi)核肯定要重好幾倍。地球內(nèi)外層之間存在著重量差別，這可以用“所有已知物質(zhì)都可以被壓縮”這一事實(shí)加以解釋。壓縮使物質(zhì)的密度增大，也就變得更重了。人們認(rèn)為，地球的內(nèi)核至少和鐵一樣重。

地球的分層頗為粗糙。地表的花崗巖融進(jìn)了下邊較重的玄武巖基質(zhì)，后者又因此陷入了它下邊更重的物質(zhì)里。地核被認(rèn)為是由鐵鎳合金構(gòu)成的，它承受了巨大的壓力，密度也因此增加。落到地球上的隕石則大部分都是由鐵構(gòu)成的：或許它們是其他世界的組成材料。

現(xiàn)代地獄的分層并不像但丁地獄的倫理分層那樣清晰。由于物質(zhì)的密度隨著深度逐漸增加，上一層會(huì)融到下一層當(dāng)中去。人們已經(jīng)描述了三個(gè)分層：外層巖石圈包括地殼和基質(zhì)層，中間層是巖石和鐵的混合區(qū)域，內(nèi)核則是主要成分為鐵的地核層。這些分層符合我們已知的宇宙學(xué)、天文學(xué)、地球物理學(xué)和地質(zhì)學(xué)的知識(shí)。當(dāng)然，沒人見過這些分層，它們只是推理的結(jié)果，是猜測(cè)，但研究正是從猜測(cè)開始的。

地球的分層可能需要一定的流動(dòng)性，至少在地球誕生時(shí)和青少年時(shí)期需要。無論過去的真相如何，現(xiàn)在，壓力在與溫度的競(jìng)爭(zhēng)中顯然占據(jù)著上風(fēng)。地殼出現(xiàn)裂縫時(shí)，壓力在局部釋放，地下的物質(zhì)便會(huì)以熔巖的形式涌出地表。而平時(shí)它們是被牢牢束縛在自己的位置上的。石蠟在一個(gè)大氣壓下稍微加熱就能流動(dòng)自如，而在三萬個(gè)大氣壓下卻可以用于在鋼鐵中鉆孔。地球的組成物質(zhì)也是這樣被壓縮著變硬了。在現(xiàn)代的地獄里，沒有空間可浪費(fèi)。

地球已經(jīng)老了，地震不斷?；鹕絿姲l(fā)有時(shí)會(huì)突然改變巖層的位置，引發(fā)局部的地震。大的地震則是由于地殼過度應(yīng)變導(dǎo)致架構(gòu)全面崩潰所致。地球內(nèi)部的彈性強(qiáng)度可以防止崩潰，直到應(yīng)力積累到成了壓碎巖石的最后一根稻草。然后，地球的背就被壓斷了，大量的地表巖石滑進(jìn)了震開的大裂縫，在地面上，則傳過緊張的震顫。

地球分層示意圖

地震波曾摧毀過許多大城市，它們一直是最可怕的死亡使者之一。但科學(xué)也通過它們學(xué)到了新知識(shí)。波塞冬43搖動(dòng)手指，顫動(dòng)波便從原點(diǎn)穿過巖石傳往四面八方，它沿著彎曲的路徑穿過地球內(nèi)部。它在前行的同時(shí)，還在運(yùn)動(dòng)路徑的徑向和橫向發(fā)生振動(dòng)。地震速度計(jì)又稱作地震儀，它可以測(cè)量振動(dòng)傳播的速度。隨著振動(dòng)向下穿透地球內(nèi)部，其速度會(huì)增加，這證明地球內(nèi)部的彈性和硬度都在隨著深度增加而增加。橫向振動(dòng)只能穿越堅(jiān)硬的物質(zhì)，換句話說，軟面團(tuán)做的鈴鐺是不會(huì)響的，而地球卻像鋼鐵做的鈴鐺一樣堅(jiān)固。

盤古大陸。將我們目前世界地圖的陸地拼合在一起，人們驚奇地發(fā)現(xiàn)，它們居然幾乎嚴(yán)絲合縫。1912年，德國(guó)地質(zhì)學(xué)家魏格納提出了地殼漂移學(xué)說，認(rèn)為在古生代石炭紀(jì)之前，整個(gè)世界只有一個(gè)大陸，即盤古大陸

實(shí)驗(yàn)觀察表明，當(dāng)深度增加時(shí)，地球的強(qiáng)度也在增加。在正常大氣壓下可以用鐵錘砸碎的巖石，到了地球內(nèi)部在成千上萬噸的壓力下也會(huì)變得牢不可破。所有的巖石被壓縮時(shí)的強(qiáng)度都增加了。

地殼本身也具有一定的強(qiáng)度。勃朗峰的海拔超過了12000英尺，但卻沒有發(fā)生坍塌。確實(shí)，地殼在一側(cè)受到強(qiáng)烈壓力的情況下經(jīng)常發(fā)生破裂、彎曲，產(chǎn)生褶皺，但這樣的變動(dòng)都要經(jīng)過長(zhǎng)期相對(duì)安靜的狀態(tài)之后才會(huì)發(fā)生。對(duì)整個(gè)山體系統(tǒng)而言，它已經(jīng)穩(wěn)定了很長(zhǎng)時(shí)間?？傊厍蛑挥胁粩喾e累壓力，直到超過它能承受的強(qiáng)度之后才會(huì)爆發(fā)。

到目前為止，我們從對(duì)地球的早期概念出發(fā)，已經(jīng)走過了漫長(zhǎng)的路，從迷信中漸漸摸索出了對(duì)地球內(nèi)部的睿智概念。但是，在黑暗的地球內(nèi)部依舊潛伏著未解之謎，我們還不能肯定曾存在過的流體的作用，對(duì)今天依舊存在的流體的作用也還在爭(zhēng)論當(dāng)中。但地球的堅(jiān)硬無疑已經(jīng)得到了證明，有鑒于此，現(xiàn)代科學(xué)已經(jīng)逐漸堅(jiān)信固體地球的存在。

世界地震帶分布圖。顏色由淺入深，表示發(fā)生地震的可能性逐漸增大

所有這些知識(shí)對(duì)生存成本毫無影響，但人類的求知欲是永遠(yuǎn)存在的?？茖W(xué)家有著無限的耐心，并也贏得了一些小勝利：在漫長(zhǎng)的白晝和寂寞的夜晚，在彌散著熏煙的火山口，在傷心了數(shù)月之久的實(shí)驗(yàn)室里，在不肯向人類屈服的大自然面前，他們慢慢開始探索地球深處的未解之謎，開始用自己的方式追隨但丁的腳步——他們尋求的都是事物的真相。