奇妙的「生物天文學」

2020-12-27 鄧如山

「生物鐘」是生物獨有的一種生物習性,生物在與周圍生態環境長期的相互作用中逐漸形成和積累了某種固有的屬性。生物適應生態環境的過程符合科學哲學適應論的融合原理或融合論的適應原理,不是生態環境的剛性變化適應生物的柔性變化,而是生物的柔性變化適應生態環境的剛性變化。生物和生態環境的相互作用表現為可逆性變化的雙向過程,或者說生態環境的變化可能是由生物變化引起的,生物的變化可能是由生態環境的變化引起的。人是生態環境的產物,人的身體含有「生物鐘」的生長屬性;反過來講,人的生產和生活行為人也影響和改變了生態環境的好壞。人們既可以通過對生態和地質環境的監測去了解生態環境的變遷,也可以通過對生物屬性的觀測去掌握生態環境的變化,這說明通過對生態環境的監測和對生物屬性的觀測達到了對自然生態環境變化的了解和掌握,兩種方法符合科學哲學目的論的等效原理。生物學和氣侯學、生物學和地質學、生物學和天文學的奇妙組合以科學哲學認識論的等效原理為紐帶,人們從超學科的途徑獲得了「生物氣侯學」、「生物地質學」、「生物天文學」的科學認知。

生物的生長和死亡受到周圍環境的直接影響,優良的生態環境促進生物的生長,惡劣的生態環境制約生物的生長,甚至導致生物的死亡。太陽的自轉、地球的自轉和公轉、地球表面一年四季氣候的交替變化對生物活動的周期性和「生物鐘」的生物習性會產生重要的影響。植物的開花結果和動物的冬眠覺醒,動植物周而復始的生命律動符合生物哲學周期論的等效原理。自然界的各種生物如同機械鐘錶一樣有擺動的節律,生物肌體仿佛內置了一個上緊發條的鐘表。生物學家在生物體上發現了周期性生長和活動的痕跡,他們將諸如「樹有年輪,竹有節梢」的生物痕跡稱之為「生物鐘」現象。生態和氣候、地質和地球天體的變化在不同的生物體上留下了深刻的印跡,而通過對生物習性和生物痕跡的觀測分析,科學家能夠追溯地表的生態和氣候、地質和地球天體所經歷的滄海桑田變化。

通過在古生物化石上保留的生長周期痕跡——「古生物鐘」,科學家能夠解讀當時地質時期的生態環境演化,比如:古老的珊瑚化石如現代的珊瑚一樣保存完好,珊瑚的生長極易受到海水環境的影響,它們的生長紋層呈現了周期性變化的規律,珊瑚的生長紋層和樹木的生長年輪對季節變化的反映符合科學哲學特徵論的等效原理。古生物學家利用珊瑚的「海上樹輪」特性研究地球的古生態環境變化,從而解釋了現代物理學家未能解釋清楚的地球自轉變化問題,根據他們的計算,早在5億多年前的地質寒武紀時期,地球自轉速度比現在快了很多,那時的一年有424天,比現在的一年多出了兩個多月時間。幾個世紀前的人們曾經相信,地球的自轉速度不變,繞地球公轉一圈經歷365個晝夜,地球物理學家和天文學家從18世紀開始逐漸發現了地球自轉速度緩慢減少的天文現象,直到20世紀,科學家通過對日長300多年的精確記錄和計算證實了地球自轉的變慢現象,每100年的每一天增加了1.6毫秒,現在的一天大約為24小時,而在12億年前的一天僅為18.8小時。

地球物理學家和天文學家通過日長的觀測和計算和古生物學家通過「古生物鐘」痕跡的檢測和運算都得出了地球自轉速度減緩的結論,這說明物理學和生物學方法在鑑定地球的自轉速度方面符合科學哲學目的論的等效原理。最早用古生物學方法解決地球物理學和天文學謎題的生物學家是威爾斯,他在1963年的《自然》雜誌發表了一篇古珊瑚生物特性的論文,他在文章中指出了現代珊瑚和古老珊瑚標本「年輪」或生長線的不同數量,現代珊瑚在一年中生長了大約360條很細的生長線,而在保存良好的泥盆紀和石炭紀的珊瑚標本上發現,它們每年的生長線分別為385至390條和385至410條。威爾斯以生物痕跡的對比法和天文學家以觀測數據的對比法得到了大體相等的數據,泥盆紀的每一天為21.6小時,石炭紀的每一天為為21.8小時。既可用古生物鐘的方法確定古老地球每一天的時長,也可用地球物理學和天文學的方法確定化石標本的地質年代,這說明古生物學和天文學的方法符合科學哲學轉換論的等效原理或等效論的轉換原理。已知古地球每年的天數變化,通過觀測化石標本的生長線,古生物學家便可得知它們所處的地質年代。

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