1910年的一天,年轻的德国气象学家魏格纳身体欠佳,躺在病床上。百无聊赖中,他的目光落在墙上的一幅世界地图上,他意外地发现,大西洋两岸的轮廓竟是如此相对应,特别是巴西东端的直角突出部分,与非洲西岸凹入大陆的几内亚湾非常吻合。自此往南,巴西海岸每一个突出部分,恰好对应非洲西岸同样形状的海湾;相反,巴西海岸每一个海湾,在非洲西岸就有一个突出部分与之对应。这难道是偶然的巧合?这位青年学家的脑海里突然掠过这样一个念头:非洲大陆与南美洲大陆是不是曾经贴合在一起,也就是说,从前它们之间没有大西洋,是由于地球自转的分力使原始大陆分裂、漂移,才形成如今的海陆分布情况的?
第二年,魏格纳开始搜集资料,验证自己的设想。他首先追踪了大西洋两岸的山系和地层,结果令人振奋:北美洲纽芬兰一带的褶皱山系与欧洲北部的斯堪的纳维亚半岛的褶皱山系遥相呼应,暗示了北美洲与欧洲以前曾经"亲密接触";美国阿巴拉契亚山的褶皱带,其东北端没入大西洋,延至对岸,在英国西部和中欧一带复又出现;非洲西部的古老岩石分布区(老于20亿年)可以与巴西的古老岩石区相衔接,而且二者之间的岩石结构、构造也彼此吻合;与非洲南端的开普勒山脉的地层相对应的,是南美的阿根廷首都布宜诺斯艾利斯附近的山脉中的岩石。
阿尔弗雷德·魏格纳对此作了一个很浅显的比喻。他说,如果两片撕碎了的报纸按其参差的毛边可以拼接起来,且其上的印刷文字也可以相互连接,我们就不得不承认,这两片破报纸是由完整的一张撕开得来的。除了大西洋两岸的证据,魏格纳甚至在非洲和印度、澳大利亚等大陆之间,也发现有地层构造之间的联系,而这种联系都限于中生代之前即2.5亿年以前的地层和构造。看来,报纸的版面规模巨大。
沉浸在喜悦中的魏格纳又考察了岩石中的化石。在他之前,古生物学家就已发现,在远隔重洋的一些大陆之间,古生物面貌有着密切的亲缘关系。例如,中龙是一种小型爬行动物,生活在远古时期的陆地淡水中,它既可以在巴西石炭纪到二叠纪形成的地层中找到,也出现在南非的石炭纪、二叠纪的同类地层中。而迄今为止,世界上其它大陆上,都未曾找到过这种动物化石。淡水生活的中龙,是如何游过由咸水组成的大西洋的?
更有趣的是,有一种园庭蜗牛,既发现于德国和英国等地,也分布于大西洋对岸的北美洲。蜗牛素以步履缓慢著称,居然有本事跨过大西洋的千重波澜,从一岸传播到另一岸?当时没有人类发明的飞机和舰艇,甚至连鸟类还没有在地球上出现,蜗牛是怎么过去的?
再来看一看植物化石--舌羊齿,这是一种古代的蕨类植物,广布于澳大利亚、印度、南美、非洲等地的晚古生代地层中,即现代版图中比较靠南方的大陆上。植物没有腿,也不会游泳,如何漂洋过海的?
为解释这些现象,魏格纳之前的古生物学家曾提出"陆桥说",他们设想在这些大陆之间的大洋中,一度有狭长的陆地或一系列岛屿把遥远的大陆连接起来,植物与动物通过陆桥远涉千万里,到达另外的大陆;后来这些陆桥沉没消失了,各大陆被大洋完全分隔开来。这种观点被称为"固定论",即大陆与海洋是固定不动的。而魏格纳的解释则是"活动论"的,各大陆之间古生物面貌的相似性,并不是因为它们之间曾有什么陆桥相连,而是由于这些大陆本来就是直接连在一起的,到后来才分裂漂移,各奔东西。固定论与活动论的争论,与火成论与水成论的争论、渐变论与灾变论的争论一道,被人们称为地质学三大论战。作为活动论的先驱,魏格纳一开始几乎是孤军奋战。
古代冰川的分布也支持魏格纳的想法。距今约3亿年前后的晚古生代,在南美洲、非洲、澳大利亚、印度和南极洲,都曾发生过广泛的冰川作用,有的地区还可以从冰川的擦痕判断出古冰川的流动方向。从冰川遗迹分布的规模与特征判断,当时的冰川类型是在极地附近产生的大陆冰川。而且南美、印度和澳大利亚的古冰川遗迹残留在大陆边缘地区,冰川的运动方向是从海岸指向内陆,显然冰川是不会登陆向高处运动的,这说明这些大陆上的古冰川不是源于本地。面对这种古冰川的分布及流向特征,过去的地质学家一筹莫展。然而正是这些特征,却为大陆漂移说提供了强有力的证据。
在魏格纳看来,上述出现古冰川的大陆在当时曾是连接在一起的,整个大陆位于南极附近。冰川中心处于非洲南部,古大陆冰川由中心向四方呈放射状流动,这就很合理地解释了古冰川的分布与流动特征。我们看到的冰川向陆地内部运动的表象,其实是因为原来巨大的大陆分裂开来,原来的内陆变成了沿海的缘故。
除古冰川遗迹外,蒸发盐、珊瑚礁等古气候标志,也可用来推断它们形成时的古纬度。古纬度与大陆的位置是冲突的,这也说明以前的大陆不在今天所处的地方。
证据似乎已经很充分了。在严谨的科学研究的基础上,魏格纳的代表作《海陆的起源》于1915年问世了。在这本书里,魏格纳阐述了古代大陆原来是联合在一起、而后由于大陆漂移而分开,分开的大陆之间出现了海洋的观点。魏格纳认为,大陆由较轻的含硅铝质的岩石如玄武岩组成,它们像一座座块状冰山一样,漂浮在较重的含硅镁质的岩石如花岗岩之上(洋底就是由硅镁质组成的),并在其上发生漂移。在二叠纪时,全球只有一个巨大的陆地,他称之为泛大陆(或联合古陆)。风平浪静的二叠纪过后,风起云涌的中生代开始了,泛大陆首先一分为二,形成北方的劳亚大陆和南方的冈瓦纳大陆,并逐步分裂成几块小一点的陆地,四散漂移,有的陆地又重新拼合,最后形成了今天的海陆格局。
魏格纳这一"石破天惊"的观点立刻震撼了当时的科学界,招致的攻击远远大于支持。一方面这个假说涉及的问题太宏大了,如若成立,整个地球科学的理论就要重写。必须要有足够的证据,假说的每个环节都要经得起检验;另一方面,魏格纳在大学中获得的是天文学博士学位,主要研究气象,他并非地质学家、地球物理学家或古生物学家。在不是自己的研究领域发表看法,人们对其假说的科学性难免会产生怀疑。