计算地球的年龄
只有考虑到地球的形成过程，才能解决地质学上许多的根本问题。
——亚瑟·霍姆兹（Arthur Holmes），
《地球的年龄》（The Age of the Earth，1913年）
赖尔对灾变论的激烈反对一度取得了巨大的胜利。
但实际上，《地质学原理》出版近百年后，由于地质学家无法通过现状去从理论上解释地球过去的事件，这本书一直未能获得应有的地位。这些推测让人不免想起17世纪的神学探究、《圣经》的创世论以及地质学成为科学之前的年代。
问题在于，严格的地质均变论没有回答地质学中的一个最重要的问题。
如同虚构的人物特里梅德，查尔斯·赖尔曾试图将地球的起源归因于宗教而非地质学，以此来逃避这一问题。“也许有一个开端——”他对一位早期《地质学原理》评论家写道，“但这是一个形而上学的问题，值得引起神学家的注意——也许还会有一个终点。”但他的理解仅限于此。地质均变论使他不可能去思考任何关于起源的理论，因为开始（和结束）的存在就意味着过去（和未来）的确不同于现状。
赖尔无法接受地球起初是一个熔化的球体并在无限漫长的时间中冷却下来的观点，正如他无法接受在诺亚时代，上帝让天空裂开，给地球带来了大洪水。关于起源的理论有可能会避开培根主义推理，另辟一条简单的蹊径，通过引入新的、费解的原因来取代真正的理解。“我要求的，”在《地质学原理》出版前夕赖尔写道，“是在面对过去的任何时期时，不要停止探索，即便是遇到‘起源’的问题而逃避并感到迷惑不解时……在任何情况下，我们都要问问：‘虽然我对于现存原因可能引起的结果一无所知，但是目前来说可能性最大的是什么？’或者，‘起源’是导致这令人困惑的现象的原因吗？”1
但是，我们要研究的地球是非常复杂的客体。不同于物理学定律或化学定律；地球是一个场所，是一个有历史的客体。地球表面上遗留了漫长历史的痕迹。过了一段时间后，它成了一个物种的家园。“约翰·赫登（John Heddon），31岁，”一篇典型的英国19世纪新闻稿开头写道，“托马斯·盖登（Thomas Gaydon），68岁，从脚手架上摔了下来。”两个人的年龄似乎与各自的事件没有什么联系，但是某人（或某物）已经存在的时间长短会改变人类对他的理解方式。要漠视历史是不容易的。2
因此，赖尔之后，之所以许多思想家试图协调均质论的主要原则与人类估计地球年龄的欲望之间的关系，也就不令人感到吃惊了。
《地质学原理》出版30年后，出生于贝尔法斯特（Belfast）的数学家威廉·汤姆森（William Thomson）——后来被称为开尔文勋爵（Lord Kelvin）——将一条普遍适用的法则应用于太阳系，并得出了一个终点和一个可能的起点。这条普遍适用的法则就是热力学第二定律（the Second Law of Thermodynamics）：当能量从一种形式转化为另一种形式时，在这个过程中，总会有一部分能量被损耗。[1]太阳是一台自然引擎，将能量转化为热能。因此，每次转化的时候，太阳总会失去一些能量。因此在过去，太阳一定比现在更热；而在未来，太阳则会持续降温。
换句话说，均质论并不是指静止，也不是指停止发展。汤姆森写道，如果我们接受“已知的目前客观世界中仍在继续的进程”是唯一有可能曾作用于过去的进程，那么结论就很简单了：“在过去一段有限的时间里，地球一定曾经不适合人类居住；在未来一段有限的时间内，地球还会再次不适合人类居住。”均质论意味着地球随时间推移发生了急剧的变化。太阳的存在不可能超过5亿年（1亿年比较可能）；因此地球也不可能永远地环绕太阳旋转，总有一天，地球会再度停止绕日旋转。3
两年后，爱尔兰物理学家约翰·乔利（John Joly）根据从陆地渗入海水（这是一个持续存在的、可观察的过程）的钠的含量估算出海洋大约存在了1亿年。他的努力和汤姆森一样，都尊重了赖尔的原理。
1亿年是一个漫长的时间段，5亿年就更漫长了。但是这两个时间段还满足不了赖尔严谨的均质论的要求。缓慢而渐进的变化需要更多的时间。
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20世纪前25年，一种新的年代测定法出现在地质学研究领域的视野内。
1895年，德国物理学家威廉·伦琴（Wilhelm Roentgen）在他的实验室中观察了“神秘的射线”，即可以穿透固体物质的能量粒子流；因为尚无其他的命名方式，他将其称为“X射线”。第二年，另一位物理学家，来自巴黎的安东尼-亨利·贝克勒尔（Antoine-Henri Becquerel）发现了从铀盐中发射出来的相似的“射线”。1898年，玛丽·S.居里（Marie S.Curie）和皮埃尔·居里（Pierre Curie）观察到了同样的现象，这次是从钍中发射出来的。居里夫妇将这一射线命名为“放射性”，并提出，从钍和其他元素中发射出来的粒子流并不是来自分子，而是来自一个个原子。[2]
四年后，物理学家欧内斯特·卢瑟福（Ernest Rutherford）和化学家弗雷德里克·索迪（Frederick Soddy）断定，这些原子实际上是在进行分裂。它们是不稳定的（也许是因为它们的原子量太大，或能量太高），因此它们不断抛出粒子以保持平衡。它们分裂的速度是可度量的、恒定的、可预测的。4
欧内斯特·卢瑟福提出，这意味着可以通过测量衰变的时间来测定含有不稳定元素的矿物的年代。“这是计算它们年代的最有效的方法。”他于1906年写道，“的确，很有可能，这最终会成为确定各种地质学形成物年代的最可靠的方法。”尽管他无法做出准确的测量，但是心中至少有一个时间范围。“许多主要的放射性矿物，”他断定，“无疑是在1亿到10亿年前沉积在地球表面的。”5
卢瑟福的读者并不会对1亿年感到惊讶。但是10亿年——则是另一个完全不同的时间框架。
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1906年，亚瑟·霍姆兹16岁。他从小就被培养成了一名虔诚的卫理公会派信徒，那一年他正准备进入大学学习物理学；他对《圣经》注解的内容感到困惑。“我至今还记得，创世日期——公元前4004年的魔力深深吸引了我，它出现在《创世记》第一页的页边空白处，”他长大后写道，“多出来的‘4’使我非常困惑，为什么不能刚好是4000年呢？为什么又是如此近的一个日期？他们怎么知道的呢？”在皇家科学院学习物理学的同时，他对卢瑟福的新的年代测定法也愈发感兴趣；学位刚刚修了一半，亚瑟·霍姆兹就从物理学领域转到了地质学领域。6
那时地质学领域中有一些轻微的骚动。威廉·汤姆森（1892年成为凯尔文男爵）那时刚刚逝世，享年83岁。他对地球年龄的估计不断减小。他最初估计地球年龄的上限为5亿年，后来不断地反复计算，最终缩减至约2000万年。卢瑟福的“放射性年代测定法”产生了各种迥然不同的结果；那时人们对放射性元素的分解仍旧所知甚少，测量剩下的衰败物也是一项复杂而多变的任务。亚瑟·霍姆兹在本科生和博士生阶段都投身于崭新的、非常不稳定的放射性领域。
霍姆兹坚信通过放射性年代测定法可以得到更加精确的结果。“每一种放射性矿物，”刚刚拿到博士学位的他写道，“都可被视为一种计时器，极其准确地记录了自己出现的年代。”7
不过，要想达到极度的精确尚需时日。在霍姆兹早期的一个实验中，他利用卢瑟福和索迪的衰变速度测定了一块挪威岩石层的年代，测定结果是3.7亿年。随后不久，他计算了另一块岩石样本的年代，大约是16亿年。23岁时，他写了第一部书，书的很大一部分都在解释为何放射性方法计算出的年代范围如此之广。8
《地球的年龄》（The Age of the Earth）出版于1913年，至今仍旧是地质学领域的标准——但这并非是因为它回答了书名所指的那个问题。（事实上，在书中，霍姆兹从未真正指出地球的年龄可能是多少，之后又过了相当长一段时间后他才做到了。）
而是因为《地球的年龄》轻微扭转了正处于发展时期的科学的轨迹，使其偏离了赖尔严格的地质均变论。
霍姆兹并不认为均质论有什么问题。事实上，他认为赫顿和赖尔都促进了地质学的发展，因为二人都使得地质学放弃了原有的地球起源的理论。他写道：
关于地球起源的推测，是许多早期文章的主题，并且，从人类知识发展的整个历史阶段来看，这个问题是人们最感兴趣的。然而，直到最近，理性的推测才取代了想象……起初，地质学的科学地位确立后，地质学绝不肯严肃地考虑当时热门的宇宙进化论。是赫顿首先将地质学从一场无法避免的争论中解救出来，这场争论源于对万物起源的过早的探讨。此外，赫顿还提出要对自然进行直接的观察，以此代替传统的学究式的辩论。
但是，我们无法永远忽略这个问题：
然而今天，我们仍旧无法仅凭地质学事实就信心十足地推测出地球开端时的细节，但是，完全的不确定性也消失了。不确定性曾经是赫顿对自己完全无视地球起源的辩解。天文学、物理学和化学都已经……做了很多，将我们现代的观点从推测的危险流沙中拯救出来。9
霍姆兹断定，开尔文勋爵对地质学做出了很大的贡献，因为他重新提出了地球年龄的问题：“他侵入了地质学领域……他认为均质论的原理被过度使用了，并对此提出了抗议。”
但是放射性理论，而非热力学第二定律，将会解锁地球年龄的秘密。霍姆兹断定，放射性矿物是“从起源时就上了发条的时钟”，并且“我们现在很有信心，我们掌握了读出这些计时器的方法”。
这份信心也许有些为时尚早，因为放射性年代测定法当时所能测定的年代区间仅是从3.7亿年到12亿年。其中包含了非常复杂的因素；许多因素还未知，许多工作还没有做。尽管如此，霍姆兹还是有信心。“问题已经从定性的阶段进步到了定量的阶段，”他断定，“在严谨的实验基础之上，精确的测量成为可能，这在地质学历史上还是首次。”10
在1913年，他的这番话听起来更像是预言，而不是在陈述事实。但是在接下来的10年中，放射性衰变研究得出了越来越多、越来越准确的数据，对地球年龄的估计也开始局限于一个更为清晰的范围之内。在后来出版的书中，霍姆兹的立场又发生了改变，从30亿年到16亿年，再到30多亿年；到1930年，欧内斯特·卢瑟福继续霍姆兹的研究，计算出地球形成于“大约4 × 109年前”：40亿年。11
不到30年的时间里，几乎整个科学界都转向了霍姆兹带来的新的科学轨迹。
“地质均变论是一个伟大的进步，”霍姆兹写道，“但是细究起来，如果将其奉为绝对信条，它很可能将我们引入歧途。”地质均变论仍旧是地质学的基本推测，但是人类理解地球的历史——一个有起点、有方向并且（极有可能）有终点的历史——的需要使得均变论不那么突出了。12
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亚瑟·霍姆兹
《地球的年龄》
（1913年）
《地球的年龄》原稿可以在网上找到（https://susanwisebauer.com/story-of-science），其PDF格式的版本也可以从福高腾图书（Forgotten Books）中下载（通俗易懂，但是转化成下载的格式会改变书的格局，并重置标题，由于机器操作，因而常常使标题出现在页中部）。Harper’s Library的原版，其中包括了霍姆兹的插图和图表，在许多高校图书馆以及大型公共图书馆中都有收藏。谨慎购买二手印刷本，因为市场上许多印刷本的印刷质量都很差，是电子版的按需打印版。可以选择欧内斯特·本尼（Ernest Benn）和纳尔逊（Nelson & Sons）的印刷本。
Arthur Holmes, The Age of the Earth, Harper & Brothers (hardcover and e-book, 1913, no ISBN).
亚瑟·霍姆兹，《地球的年龄》，Harper & Brothers（精装，电子书，1913年，无ISBN）。
[1] 热力学第二定律更为人所知的，也许是与其相关的更简单的表述：宇宙中的熵不断增加。（能量持续不断地损耗是导致宇宙的自然引擎最终停止运转的原因。）
[2] 本书第26章对原子理论的公式进行了简要的探讨。