Tuesday, October 13, 2009

站在地質學時代前端的科學家馬廷英先生

92/09/04

作者: 錢憲和 臺灣大學地質科學系

各大陸的古赤道位置。
馬廷英教授,字雪峰,遼寧金縣人,是國際知名的地質學家、古生物學家及海洋地質學家。生於一八九九年,但文件登記為一九○二年,一九七九年九月十五日卒於臺北。

先生年幼時,家境清寒,然天資聰穎,性情豁達,有大志。一九一七年畢業於遼寧金縣金州中學後,負笈日本以第一名畢業於東京高等師範,繼考入仙台東北帝國大學地質古生物學系。一九二九年大學畢業後,又繼續攻讀博士。求學時極為好學,研究工作常數日不眠不休,深獲當時古生物學泰斗矢部長克(Hisakatsu Yabe)教授的器重。一九三四年以研究古生代珊瑚的內部構造發現其年成長率與海水溫度有關,獲得日本東北帝國大學理學博士學位,其成就深受當時世界古生物學界的重視。

德日雙博士學位

先生一九三三年即完成論文,當時日本政府曾向其施壓,以取得學位則必須回滿洲國科學院就職要脅。先生的指導教授不願軍閥介入學術,將其論文送往德國柏林大學而於一九三四年獲得博士學位,日本當局也立即授與東北帝大的博士學位,所以先生擁有兩國雙重學位。在日本求學期間,曾先後於日本學士院會報發表論文多篇,將珊瑚的年成長率理論用現代珊瑚加以證明,因而奠定了他在地質學、古生物學界的地位。

一九三六年秋,中日關係緊張,受丁文江先生之請祕密返國,擔任中央研究院地質學研究所研究員(1936-1939),並主持東沙群島珊瑚的調查與研究,因於該群島發現明代古物,而證明該地區自古即為我國領土。同時,並應朱騮先生之邀出任中央大學教授(1936-1937)。此時期他將珊瑚年成長率與海水溫度的關係,引用到古氣候的研究,探討地質時代的氣候變遷與冰川消長的原因及海底地形等問題。

任東北中學校長

七七事變後全面抗戰開始,很多東北學生流亡關內。先生應東北名人齊世英先生之請,擔任東北中學校長,帶領學生撤退至大後方。長途跋涉經鄂、湘諸省,沿途以寺廟為家為校,雖是戰亂流離失所,亦不曾荒廢或中斷上課。在湖南時,曾受土匪的圍攻發生槍戰,最後打敗土匪,在槍戰時先生仍在角落裡打字寫論文,研究工作絲毫不受影響。歷盡艱辛終於安抵四川,在安頓了學生之後,即辭去校長之職,重返地質界服務,就任中國地理研究所海洋組組長(1939-1945),並先後於東南沿海諸省調查海岸地形與戰略資源。

接收臺北帝國大學

一九四五年抗戰勝利,年底奉命來臺擔任接收臺北帝國大學的工作。時臺灣剛剛光復,社會、經濟均動盪不安,讀書風氣不高,先生為迅速提升讀書、研究風氣,特於今日臺大二號館二樓教室,主持地質研討會,時距其抵臺不過一周而已。此時政府希望先生擔任教育廳長或出任臺大校長,但因不好行政事務,只出任臺大地質系教授兼系主任(1947-1951)及臺灣海洋研究所所長(1946-1950)。海洋研究所終因經費不足而於一九五○年停止活動,但馬先生仍以個人經費繼續於《中國海洋誌》刊出他的著作。一九四五到一九四七年間,經費募集極為不易,但仍從容籌措,率專家於一九四五、一九四六年赴蘭嶼進行動植物及地質調查。於一九四七年赴南沙群島及海南島作學術調查。這一時期的工作主要是利用珊瑚成長率討論各地質時代各大陸的相對位置與遷移。

五○年代政府有意刪減石油公司探勘費用,先生以〈石油成因論〉一文,說明地殼在滑動時能造成大量生物的死亡,而生成石油,推論台灣西部及海域深處可能蘊藏有大量的石油與油氣,因而他主張做大規模探勘。六○至七○年代聯合國亞經會亞洲海底礦產資源探測協調委員會(CCOP)對臺灣海峽的調查驗證了馬先生的理論。一九五三年先生發表地殼剛體滑動說,以後即致力於地質學的新體系研究,並引用這一學說說明地球上各重要地質現象,一時引起中外學術界莫大的注意。

學術成就

先生一生潛心於學術研究,展現了多方面的成就。初期以珊瑚的生態生長研究為主,針對古生代珊瑚與現代珊瑚的內部骨骼構造與海水溫度的關係,指出珊瑚的生長在夏季快速,冬季緩慢,造成骨骼的內部稀鬆、緻密互層,與表皮上凹凸的年層構造,這種構造相當於樹木的年輪。這一重要發現對地質界產生多方面的影響,其犖犖大者可歸納為以下三項︰

魏格納(A. Wegener)的大陸漂移學說,始終是具爭論的學說,由於缺乏直接的證據,它仍被很多地質學家,特別是物理學家所排斥。馬先生是第一位利用古生物方法,說明各地質時代的珊瑚在赤道時年層變化不明顯,而在緯度較高的亞熱帶,因季節變化明顯,珊瑚就有明顯的年層變化。利用年層的明顯與不明顯即可推出各地質時代的赤道位置。先生證明了各地質時代的赤道是移動的,因而詳細說明了各地質時代的大陸位置與它們漂移的蹤跡,直接證明了魏格納的大陸漂移學說。

一九六三年美人威爾斯(J.W. Wells)在《自然》雜誌提出生物時鐘的理論,他利用珊瑚的年成長值與日成長值推出泥盆紀,約3.45~3.95億年前,一年有四百天,石炭紀早期,約2.8~3.45億年前,一年有三百九十天,說明地球的自轉愈來愈慢。後英國年輕學者斯庫頓(C.J. Scrutton)又於一九六四年利用潮汐算出月成長輪,兩篇論文風靡一時,但在提出此二論文時兩位學者在文中或文獻中都沒有提到先生。值得一提的是他們的理論都是建立在馬廷英先生的年成長層的基礎上的;如沒有先生的年成長值,威爾斯與斯庫頓是算不出地質時代中一年有多少月多少天的。

珊瑚骨骼內的季節,說明了各地質時代像今天一樣有四季的冷暖變化。古氣候的研究是今日的熱門課題,在五○年代有各種不同的爭議與理論。先生是第一位用古生物的方法發現珊瑚的季節變化和古赤道的存在,不但說明各地質時代和現在一樣已有分明的季節變化,還直接證明了各地質時代早有熱帶、亞熱帶、溫帶等的不同溫度區;也說明了用生物化石來研究古氣候的重要性。

在他後期的新體系研究中,以大陸的漂移與各地質時代大陸間的相對位置作基礎,創立了地殼剛體滑動學說。認為地球外殼常作相對或整體的滑動,而地球上各種現象如火山島弧、海底深溝、冰川、海階等現象,都是地殼滑動的自然結果。這和今日的板塊理論有相當程度的符合,但需要注意的是板塊學說是摩根(W.J. Morgan)與雷比松(Le Pichon)兩人在一九六八年先後提出的,整整比先生的剛體滑動學說晚了15年。先生的理論可說是板塊學說的先驅者,其「石油成因論」認為地殼在滑動時能造成大量生物的死亡,因而生成石油與油氣,和今日在板塊邊緣微生物生油的理論不謀而合。

遲來的褒揚

先生淡泊名利,一生從事研究工作,足跡遍及世界各地,做實地考察與驗證。對各地地質現象的觀察與解釋以及某些現象的獨特見解,雖未獲當時學者重視,但現在看來都是今日重要理論的先驅者。筆者在六○年代初大學畢業後曾擔任先生研究助理,他在臺大每天早上六點到校工作,晚上九點回家之後還繼續工作。大小研究工作如珊瑚成長率的測量、統計、繪圖、打字、標本的觀察等工作都是親自動手,連一些細節都不肯放過,治學之嚴謹,思考之嚴密,從先生處學到者一生受用不盡。

一九六五年筆者在比利時作研究時,以古地磁、古地磁極移動來研究大陸漂移的大師朗科恩(S.K. Runcorn)曾專程到我的指導教授肋孔德教授(M. Lecompte)的實驗室,找筆者討論先生的珊瑚年成長率與大陸漂移的細節。一九七七年在美國邁阿密舉行的第二屆國際珊瑚礁會議中,有多篇論文用X光照射的影像來討論現生珊瑚的年成長率與年成長值,但在其文獻中都沒有提及馬廷英先生,筆者即在會中指出先生早在一九三三年已提出更深入廣泛的年成長層理論,立刻受到各學者的注意及重視。

一九八一年重新出版的《無脊椎古生物論文全集》(Treatise on Invertebrate Paleontology)中的〈四射珊瑚與床板珊瑚篇〉,編著者澳洲學者希耳(D. Hill)教授就長篇地報導了先生的年成長層。一九九一年九月在德國明斯特舉行的第六屆國際刺胞類化石會議中,前一屆大會主席澳洲學者珊瑚專家傑耳(J. Jell)博士就曾對筆者說,他最近收全了馬廷英先生的論文,在讀了先生的論文之後,才體會到先生是站在時代前面的人。他感嘆地說:「馬博士是站在時代前面的人,他的理論,在當時是不會有很多人能了解的。」回顧先生一生的研究,傑耳博士的話正是筆者所要講的。

先生過世後次年二月終於受到政府表彰,由蔣總統經國先生頒令褒揚。一九八八年,大陸為準備編纂中國大百科全書〈海洋學馬廷英〉條,主編寫信至比利時囑筆者撰寫馬廷英傳,刊於〈海洋學馬廷英〉條。一九九一年大陸編纂《科學家傳記大辭典》,馬廷英傳也被列入其中,本文的部分內容即為其主要內容。

先生曾在全球各主要學術機構做過研究,筆者追隨他的足跡,拜訪部分他曾停留的研究室,他那洪亮的聲音,開朗坦率的性格,仍為當時接待他的學者、技術人員所常道及。先生的雄心、氣魄、謙恭的人格、對科學的執著以及勉勵後學的循循善誘,永遠留在大家的記憶裡。

今年是馬先生百歲冥誕,僅以此文緬懷馬廷英老師。
資料來源: 《科學發展》2003年9月,369期,36~41頁(pdf檔)

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