为什么英国维多利亚时代的地学特别发达？

摘 要 维多利亚时代的英国，科学和文化走在世界前列，其中地学的发达引人注目，但是科学史界相关的地学史研究并不多。主要从三个方面分析了英国维多利亚时代地学发达的原因：工业革命和殖民扩张背景下的世界探险和考察活动的流行、地质学和进化论的互相推进、地学的建制化。通过分析看出，科学的发展与其所处的社会情境密切相关，从科学的发展特征可以窥见其所处时代的文化特征和社会风貌。

关键词 维多利亚时代 地学 世界探险 进化论 建制化

一 引言

维多利亚女王在位的64年（1837—1901）里，“大英帝国受工业革命之惠，经济迅速发展，人口增长，国力日益强盛，侵略扩张所向披靡，成为世界一等强国”（[1]，页256）。值得注意的是，维多利亚时代“不独是经济和军事力量，科学和文化也都走在世界前列”[2]。概览维多利亚时期的科学成就，除数学、物理学、天文学、化学等传统自然科学之外，地质学、地理学、博物学和生物学的发达也是这一时代的显著特征。然而，由于1859年达尔文《物种起源》的出版在生物学领域掀起了一场“哥白尼革命”，并且恩格斯将进化论称为“19世纪自然科学的三大发现之一”①，人们对维多利亚时期科学的印象更多是博物学和生物学，从学科上看，科学史界对维多利亚时期科学的研究也主要关注博物学和生物学，而对地质学史和地理学史的研究主要集中在地质学界①。

维多利亚时代是地质学和地理学发展的一个关键时期，此时近代地质学和地理学得以诞生并迅速发展。关于历史上的地学成就，1994年出版的《自然科学大事记·地学卷》以编年史的方式进行了梳理。通过统计发现②，1830—1901年几个主要国家的地学成就中英国占37项、德国26项、美国17项、法国14项、中国14项，由此大致可以看出当时英国地学发展的盛况。1830—1901年英国地学取得具体成就见表1。

为什么维多利亚时期的地质学和地理学如此发达？这和博物学和生物学的发展有什么关系？地学的发展需要什么社会条件？思考这些问题有助于我们了解科学发展需要的社会动力，也可以从中洞察维多利亚时期的时代特征。文章尝试从世界探险和考察活动的流行、地质学与进化论的关系、地学的建制化这三个方面加以论述。

二 世界探险和考察活动的流行

地学的进步有赖于科学探险事业的发展和地图法的完善。从这个意义上说，19世纪最显著的成果主要体现在两个方面：一是大陆内地的科学探险填补了世界地图的空白，二是各国使用较大比例尺测量地形的制图法已经很发达了（图1、图2）。地质学和地理学的进步离不开大规模、科学性、系统性的实地考察，而以全世界为考察對象的探险活动在维多利亚时代非常流行。“出于殖民扩张和海外贸易的需要，域外探险与考察成为维多利亚时代的一个时尚，探险归来（或壮志未酬）的英雄如同做出重大发现的科学家一样受到社会的尊重，相关的地质学和地理学（包括水文、洋流、气象等）也都得到很大的发展空间。”[4]维多利亚时代历险小说的流行及其对探险精神的宣扬便是探险时尚在文学领域的映射。事实上，维多利亚时期的很多地质学家、地理学家本身就是探险家，他们几乎都参与过探险和考察活动（表2）。

15—17世纪的地理大发现得益于哥伦布、达·伽马和麦哲伦等人的海外探险，而鼓舞他们探索之行的是新贸易路线的开辟和东方财富的诱惑，随之而来的是以西班牙和葡萄牙为主的海外扩张。历史总是相似的，在维多利亚时代之所以流行探险活动主要与这一时期英国率先完成工业革命及其实行的殖民政策有关。维多利亚时代的探险家们同样是乘载英国政府为资本主义的发展寻求原料和市场而派出的一批又一批的军舰，在殖民扩张的帝国宏图下推进地学进步的。

事实上，英国在17世纪建立资产阶级政权后就开始了对殖民地的争夺，到18世纪中期，经过一系列的殖民战争，特别是四次英荷战争打败“海上马车夫”荷兰，七年战争打败最大竞争对手法国之后，就已经建立起世界范围内的殖民霸权，殖民地财富提供的资本原始积累是工业革命发生在英国的一个重要条件。维多利亚时代的英国率先完成第一次工业革命，成为世界工厂；接着又经历了第二次工业革命的兴起，此时美、德占据主导，而英国经济的增速却相对放缓。无论是为了寻找更多的原料产地和市场，维护世界贸易的垄断地位，还是化解失去技术优势的困境，维多利亚时代的英国都有强烈的动力和需求开拓更多的殖民地。

英国在19世纪中叶率先完成工业革命并一度成为世界工厂。据统计，英国每年加工制造的棉花产量在18世纪70年代初只有500万公斤，到19世纪40年代初增加到5亿3千万公斤。铁产量在1720年只有2.5万吨，1850年增加到约228万吨。1820年，英国采煤总量占世界75%，生铁总产量占世界40%。19世纪中期，英国的机器与车床制造业在世界居于垄断地位。英国的对外贸易额从1830年的11亿英镑增加到1870年的140亿英镑。可以说，“英国的商品，处于旁人无从与之竞争的地位，运销到世界各地的穷乡僻壤。英国终于进入亚当·斯密所呼唤的‘自由贸易’时期，强制各国都要为英国商品敞开着大门”（[6]，页83）。

但是这种垄断导致资本家发明和采用新技术的动力有所减退，因为只靠旧机器的运转就能获得巨额利润，因此，19世纪70年代以后，英国的经济发展开始放慢，而此时第二次工业革命已经开始，英国面临德国和美国的强势竞争，所以对通过殖民地控制更多市场和原材料产地的需求就更为迫切。在此情况下，19世纪60年代，英国开始了新的殖民地掠夺，其殖民爪牙全面伸向亚洲、非洲和大洋洲，英国政府向世界各地派出了一批又一批的探险队和战舰，达尔文的著名航行所搭载的“贝格尔号”就是众多战舰中的一艘。“到20世纪初，世界上的殖民地已基本瓜分完毕，英国所占份额最大。1876年时，它已拥有2250万平方公里的殖民地和2.519亿人口；到1914年增加到3350万平方公里的殖民地和3.935亿人口，相当于英国本土面积的137倍和人口的8倍多。”（[7]，页88）

当然，工业革命除了为世界探险提供动力和需求外，一个重要成果是使运输部门实现了技术革新，英国率先在远洋航行中使用以蒸汽为动力的铁制海轮，这为世界性的探险考察活动提供了技术支撑。

三 地质学与进化论

地质学的发展与进化论的提出是互相推动的。1859年达尔文《物种起源》的出版标志着进化论的诞生，它的诞生可以看作博物学在其发展的黄金时代——19世纪——取得的最伟大成果。关于博物学和地质学的关系，吴国盛认为：19世纪之前的博物学家会同时研究植物学、动物学和矿物学，但随着材料积累得越来越多，再也没有博物学家可以兼通这三个领域，博物学于是从19世纪开始分科化，分成了动物学、植物学和地质学，“地质学最先明确从博物学中分离出来，与生物学慢慢拉开距离”[8]。

事实上，在达尔文提出进化论之前，很多学者就已经提到了进化思想，其中地质学家的研究为进化思想不断提供证据和支持。根据传统的特创论，地球的历史只有6000年，万物均由上帝所造，化石并不是有机生物的遗迹，而是上帝的恶作剧。但是，地质学家不断发现新的化石，记录古老的地层。居维叶（Baron G. Cuvier，1769—1832）的比较解剖学工作已经能将化石残片复原。这些地质学的新进展揭示出生物灭绝的事实，同时也需要地球具有极其漫长的历史，它们都与传统信仰不符，为进化思想提供了支持。

但是，自然神学对于博物学家们的束缚太深了，并不是每个人都能接受新事实和传统信仰的矛盾，他们便提出灾变说试图调和这一矛盾，代表是居维叶的水成论，而为了反驳灾变说又有地质学家提出了均变说，代表是赫顿（James Hutton，1726—1797）的火成论。赫顿认为地球的地质特征是两种相反的力共同作用的结果：重力引起的夷平趋向和地球内部热量引起的抬升趋向。在这两种力作用下要想形成今天这样的地质情况需要极其漫长的时间。塞奇威克和赖尔都是均变说的支持者，他们对达尔文产生了重要影响。达尔文在剑桥大学神学院时结识地质学家塞奇威克，1831年暑期曾随塞奇威克到北威尔士地区进行过一次地质考察，收集了很多岩石样本。赖尔是达尔文的好朋友，他在《地质学原理》一书中深入阐述了赫顿的均变说。达尔文在环球航行时就随身携带着赖尔《地质学原理》的第一卷并潜心钻研，之后又陆续收到另外两卷，赖尔的均变论对其物种进化思想的形成有很大的诱导作用。达尔文在《自传》中曾写道：“回想起我第一次从事地质研究的地方，即佛得角群岛中的圣地亚哥，我颇为骄傲，正是这次考察的结果使我确信赖尔的观点，比其他任何著作中所提出的观点都占有优势。”（[9]，页51）

进化论对于地质学和地理学的影响也是非常深刻的。进化论对于自然环境在生物进化，包括人类进化中作用的强调影响到了之后的地质学和地理学的发展方向。在达尔文的晚年，科学界基本已经接受进化论了，可以说，19世纪后半期的地质学和地理学都渗透进了进化论的思想。

达尔文在《物种起源》的末尾隐约表明人类和其它生物一样也是进化的产物，这种观点在他之后发表的《人类的由来与性选择》（1871）中确立下来，书中运用生物进化的全套理论证明人类起源于动物，用自然选择解释从动物到人的进化过程。人类的进化论冲破了特创论的束缚，人们更加迫切地想要寻找古老人类的痕迹，这是19世纪后半期地质学得以进步的一大动力。并且，达尔文的进化论“介绍了与目的论相反的因果论，来解释了地理学、物理学和人文科学，这是19世纪后半期地理学发达的锁钥，这证明了地形之进化论的解释，产生地理发生学（Geomorphology），并知道人类的分布和活动完全为环境的条件所‘决定’”（[5]，页111—112）。

关于进化论对地理学的影响，一个很好的例子就是德国地理学家拉采尔（Friedrich Ratzel， 1844—1904）①的研究。拉采尔是人种地理学的开创者，人种地理学即“人类在地面上扩充和分布的科学，这种科学的根本概念，乃是人类的生存绝对地为他所居住的地理所决定”（[5]，页154）。受生物进化论的影响，拉采尔认为人和动植物一样也是环境的产物，人类的活动、组织和分布都由环境所支配。此外，拉采尔也是在地理学领域鼓吹社会达尔文主义的代表。进化论提出后，斯宾塞等人开始运用生物进化论解释社会现象， 将生物学中的变异、自然选择、遗传等概念引入社会学，用生存竞争来解释人类的社会关系，并以此作为社会发展的动力，由此形成了社会达尔文主义。社会达尔文主义在19世纪60年代兴起，并在其他国家广泛传播，成为种族主义和殖民主义的辩护者。拉采尔就是社会达尔文主义的信奉者，在《政治地理学》（Politische Geographie）里，他建立了国家、商业和战争的地理学，强调国家基础是靠地理空间的征服来奠定的，生存竞争就是地理空间的竞争。达尔文提出的动植物所需的广大地域对于人类、民族和国家同样适用，国家也是有机体，国家与民族能否兴旺与其所拥有的生存空间——领土面积有关。一个国家进行领土扩张，甚至通过侵略的方式，只是为了保障生存空间，因而是无可非议的。虽然这一理论引来了很多争论，但可以看出进化论对地理学的影响深远。地理达尔文主义为帝国主义的殖民扩张提供了理论基础，殖民地的广泛建立客观上对地理学的进步提出了需求，也为地理学的发展提供了更多的探索空间。

四 地学的建制化

一门学科的发展离不开该学科的建制化，维多利亚时代的地质学和地理学得以迅速发展的一个关键因素就是地学的建制化，这突出表现在地学研究队伍的职业化和地学研究机构的建立。

“在十九世纪中叶以前，科学研究的业余传统在英国科学界一直占据着统治地位，而在地质学领域，业余传统尤为盛行。然而，英国的科学职业化正是肇始于地质学，而非已经成熟的物理学或其他学科，从而成为科学社会史上的一个独特景观。”（[10]，页4）在17、18世纪及更早的时期，从事地球研究的人主要是牧师、医师和绅士，他们没有经过专业的地质學训练，不以此谋生，只是出于兴趣或作为标榜自己具有文化修养的手段。他们拥有财富和闲暇，从而能够到处考察游历。此时的地质研究多是零散的经验知识，地质学研究的专业队伍尚未建立，地质学也没有形成一个独立、系统的学科，经常包含在古生物学、矿物学、博物学、地形学等学科中。1790—1830年，得益于赫顿“将今论古”的方法论，地质学逐渐成为一门严谨的归纳科学，同时，“赖尔的《地质学原理》完成了地质学发展史的一次理论综合”（[10]，页4）。此外，1807年世界上最早的独立的地质学术团体——伦敦地质学会成立，该学会对地质学的贡献有三：提出“收集材料，不建构理论”的会训，鼓励研究者进行野外考察和实证研究，推动了地质学家们的探险和游历活动；创建学报为地质学共同体发表成果提供阵地，不定期召开会议，建立地质学图和文字作品的标准；维护会员之间的友善和团结等。这一时期，在工业革命的背景下，“英国产生了一批专家级的科学考察者、煤矿探寻者、矿产咨询和管理者、运河工程师、博物馆看守人、标本分析员等。他们以地质学技能为谋生手段，靠提供科学服务获取报酬”（[10]，页7）。由于采矿业的迅速发展，为了保证采矿效率，1799年英国矿物学学会创立，学会设立地质学和矿物学讲座，并建有相关的实验室和标本收藏室。19世纪早期，地质学课程也进入到大学中。虽然这段时期英国地质学的职业化不断推进，但是地质学依然以业余研究为主，正规的地质学教育尚未建立。

“英国地质学真正的职业化，始于维多利亚时代早期政府对地质调查局的慷慨资助。”（[10]，页9）在地质学家德拉贝奇的极力呼吁下，英国政府在1835年成立了世界上第一个地质调查机构——地质调查局。该机构的主要工作是开展地质调查并绘制大比例尺的地质图，旨在为国家提供有关矿产和能源分布的信息，并为地质学的理论研究提供一手资料。王蒲生认为：“如果说赖尔的《地理学原理》标志着英国理论地质学已领先于世界的话，英国地质调查局的成立则标志着英国应用地质学也已走到了世界的前列。”[11]

可以看出，地学机构的建立除了建立地学研究的科学规范和研究方法，促进地学研究共同体的职业化之外，还有一个重要作用就是组织科学性的探险和考察以及对所到之地的地图绘制。除了前面提到的伦敦地质学会和地质调查局之外，著名的英国地学机构及其组织的考察活动还有：1795年英国海军部设置世界最早的水道局，开始测量世界各国海岸。英国皇家学会曾组织库克（James Cook， 1728—1779）的三次太平洋探险（1768—1780），此次探险旨在观测金星凌日的天文现象，以计算出地球与太阳之间的距离。库克船长绘出了太平洋轮廓，绘制了澳大利亚东岸的详细海图，第一次驶进南极圈。此外，“挑战者号”环球海洋科学考察（1872—1876）也是由英国皇家学会组织的。另外，1830年成立的英国皇家地理学会对于英国地理学的发展也起到很大作用，学会以“促进和传播地质科学”为宗旨，支援地理学研究、教育及野外考察，发行《地理杂志》（The Geographical Journal）。皇家地理学会也曾组织并资助了一些大型探险活动，比如“贝格尔号”环球航行，英国在中国康区和长白山的考察等等，对英国探险的“黄金时代”起了巨大的推动作用。

五 结语

维多利亚时代英国地学的发达是各种社会因素综合作用的结果。除了上面提到的因素之外还有英国的科考传统，如库克船长的三次太平洋探险，曾任皇家学会会长的班克斯（Joseph Banks， 1743—1820）也曾随库克进行环球科考，将英国皇家植物园变成了一个科学研究中心。科学史家丹皮尔曾说18世纪后半期和整个19世纪，系统的世界探险工作大部分是在真正科学精神下进行的，这种科学精神受到了德国自然地理学家亚历山大·冯·洪堡（Alexander von Humboldt， 1769—1859）的影响。维多利亚时代英国著名的两次环球航行——“贝格尔号”航行和“挑战者号”航行——一定程度上正是受到了洪堡的影响。另外，英国社会特别是皇室贵族对高雅文化的崇尚，视博物知识为文化修养、地位、权力和财富的象征，也使世界性的探险游历成为奢侈的时尚。地学家们搜集和整理资料的方法植根于英国的经验哲学传统。通过分析英国维多利亚时代地学发达的原因可以看出，科学的发展与其所处的社会情境密切相关，从科学的發展特征可以窥见其所处时代的文化特征和社会风貌。

参考文献

[1] G. L. 斯特雷奇. 维多利亚女王传[M]. 薛诗绮译. 上海： 东方出版中心， 1997.

[2] 刘钝. 漫话维多利亚时代的科学与文化[J]. 科普研究， 2012， 7（5）： 90.

[3] 卢嘉锡， 孙关龙主编. 自然科学发展大事记·地学卷[M]. 沈阳： 辽宁教育出版社， 1994.

[4] 刘钝. 维多利亚科学一瞥——基于两种陈说的考察[J]. 中国科技史杂志， 2013， 34（3）： 289.

[5] 迪金森， 霍华士. 地理学发达史[M]. 楚图南译. 合肥： 安徽人民出版社， 2013.

[6] 林举岱. 英国工业革命史[M]. 上海： 上海人民出版社， 1957.

[7] 王振华编. 英国[M]. 北京： 社会科学文献出版社， 2003.

[8] 吴国盛. 西方近代博物学的兴衰[J]. 广西民族大学学报（自然科学版）， 2016， 22（1）： 25.

[9] 达尔文. 达尔文自传[M]. 曾向阳译. 南京： 江苏文艺出版社， 1998.

[10] 王蒲生. 论英国地质学的职业化[J]. 科学学研究， 2001， 19（3）.

[11] 王蒲生. 德拉贝奇： 英国科学职业化的先驱、杰出的地质学家[J]. 自然辩证法通讯， 1996， （4）： 69.