地质科系的由来——鉴赏大地深处之美

地质学系是开启宝库的钥匙，

其存在的目的，

能教导人认识地下的宝贝。

懂地质学的人有另一种眼光，

能从外表看似平凡的石头，

看到其中藏有大地昔日的历史与地区环境的变迁。

大学科系的涵义，不止代表人类知识的宝库，也蕴藏着许多有趣的故事，叙述着起初的发现者，一生探索真理的发现，他们可能全然没有想到，那些发现将成为科系发展的核心。在不同的年代，科系排名有先后，获得外界光环有落差，都无损起初发现的价值。

地下的宝贝

地质学系是开启宝库的钥匙，其存在的目的，能教导人认识地下的宝贝，如金、银、铜、铁等矿物，也能开采这些矿物，或是钻探石油与抽取地下水。懂地质学的人有另种眼光，例如外表看似平凡的石头，他们看到其中藏有大地昔日的历史，地区环境的变迁。他们看出可能是地震、走山、土石流、地盘下陷、地基滑动等现场。

一般人盖房子的地方，如果缺乏地质学的认知，自然现象很容易变成自然灾害。在环境变动的年代，地质学系的功能愈来愈重要，他们警戒众人，不要只想在地上拼命建造，而忘了地下是什么？不要为了工商业的发展，超抽地下水，而造成地盘下陷，不要为了取用自然资源合，超限使用。

阿尔卑斯山的秘密

历史上，许多杰出的地质学家来自瑞士。瑞士超过65％的面积，座落在阿尔卑斯山脉(Alps Mountains)。此山脉介于瑞士、德国、法国、意大利、奥地利等国之间，是欧洲最大的地理屏障，山脉有许多4,000公尺的山峰，最高峰是勃朗峰(Mont Blane,4810公尺)。经年积雪，阿尔卑斯山的原文Alps就是“雪”(snow)的意思。

长期以来，欧洲的强权国家为了争夺土地，在海口、平原、丘陵打了许多的战争。但是很少人垂涎高山。

阿尔卑斯山是怎么产生的？是个迷人的问题，却很少人在乎。

十五世纪以后欧洲许多追求信仰自由的人，因被迫害，而移迁到瑞士高地，例如在宗教改革期间，八万个法国人移居到瑞士。阿尔卑斯山的奥秘，就留给这些寻求信仰自由的子孙去解谜。

瑞士丰富的产业

“近代地质学之父”索苏尔(Horace-Benedict de Saussure,1740-1799)的祖先也是移民。14岁时，他以优异的成绩跨级进入“日内瓦学院”(Academy of Geneva)，就读物理学。在学期间，他认识哈勒(Albrecht von Haller,1708-1777)教授。

哈勒是十八世纪，欧洲最著名的医药植物学家，专门研究植物对人体的药效，他认为高山独特的气候环境，与地质特性，是孕育高山植物特具药效的原因。但是，哈勒的课吸引许多外系学生的原因，是他对瑞士教育的前瞻。

索苏尔后来写道：“他提出瑞士最丰富的产业，就是自然的美，与开阔的环境，使人的心胸自由又奔放。在这两个基础上，能够发展瑞士特色的高等教育。为此他经常出野外，将大自然的美，带回教室与学生讨论。他认为教授是课堂的教练，学生是球员，教授只帮助学生学习，学生要完全主动与全程参与讨论。”

哈勒的学生毕业后，组成「海维尔协会」(Helvetic society)持续定期讨论，后来成为瑞士极具影响力的学识团体。

1760年，索苏尔取得博士学位，太年轻一时无法申请教职，转而担任哈勒的助手，到阿尔卑斯山采集植物。

他在山上与山上的牧羊人，或采矿人同住，这些人就当他爬山的向导。他愈走愈高，竟成为普世第一个登上勃朗峰的人。

他深深地喜爱高山，他写道：“高山的美，令人惊叹。除了几颗大石头，山如同披着白色的外袍，由山顶垂到山谷的凹底，远处的森林彷如一条条浓灰色的道路，铺陈在冰雪之上。忽然阳光乍现，冰雪、石头与森林呈现不同的反射，使纯白的大地显出极为壮观、优美的景致。当我观看这一切，不禁激动。造物者的创作之美让我景仰、惊叹。”

上山的目的

索苏尔爬上山顶的目的，是为探勘阿尔卑斯山的地质。他经常背负许多科学仪器，包括温度计、气压计、风速计、湿度计（他自制普世第一部毛发湿度计）、磁力仪（测磁场方向），太阳辐射器（测辐射强度），透明度计（测天空透明度），与气体测定器（测定空气不同的气体含量）等上山。

他有一流的求知热忱，也有一流的体力。他被称为普世“第一个高山气候学家”(first mountain meteorologist)。他在1779年出版《序论》(Discours Preliminaire)首先使用“地质学”(Geology)一词，而后也成为普世大学科系的名称。为了纪念他，地质学的“蚀变斜长岩”(Saussurite)，用他的名字命名。

两年后，他获聘成为日内瓦学院的教授，他将物理与地质结合，开始研究阿尔卑斯山形成的原因。上课之余，他就去爬山，取瑞士山岳之美作为教材，他写道：“教育的启发，来自与大自然的接触。”他一生的进行曲，几乎是由高峰与冰河所谱成。

1776年他登上阿尔卑斯的克雷蒙特(cramont,2737公尺)隘口，提出山的形状是受到底部根基抬升的力，与山的重量向下的压，平衡的结果，如果抬升的力量消失，或是抬升的方向改变，山脉下层的基底就可能滑脱，造成断层的错动，产生山的塌陷，就造成山谷、峡谷、隙缝等地型。他由岩层走向，发现阿尔卑斯山脉有许多断层，因此他建议山区的建筑不要太高，宜采木制平房，这是由地质现象，判断自然潜在灾害的先河。

1776年，他爬上阿尔卑斯山脉的布爱(Buet,3096公尺)高山湖，他用温度计量测不同深度的水温，发现湖泊下方是水温接近4°C的「恒温层」(Hypolimnion)，处于恒温状态的湖水，很少产生扰动或上下对流，累积许多营养份。季节变化时，湖水才产生上下置换，营养份到了湖泊上方的「表水层」(Epilimnion)，结果造成藻类滋生，水色混浊，这称为「湖泊热分层」(Thermal Stratification of Lake)现象。

因此，他建议保护高山湖泊，必须维护周遭的集水区，减少营养份流入，这成为后来普世保护集水区的依据。迄今瑞士许多的高山湖仍然清澈，是他先见的贡献。

1778年，他登上瓦勒斯雷冰河(Valsorey glacier)，他提出冰河是受重力影响而向下移；

1780他登上罗基‧米歇尔峰(Roche Michael)；

1788年登上少女峰(Col de Geant,3371公尺)；

1789年登上科尔德卑斯山(Theoolulpass,3322公尺)；

1792年登上有「冰川天堂」之称的小马特洪峰(Matterhorn,3883公尺)。

他由山上的化石组成，提出：“阿尔卑斯山先是在水底形成，后来在抬升成山。”

根据空气中相对湿度的量测，他提出：“山上的矿物是在高温、高压下形成，所以在常温常压下，风化缓慢。但是相对湿度增加，将促进矿物的水解，产生山峰的凹凸起伏。”

他也发现“冰河不同深度的冰受压不同，密度也不同，冰河底部推移时对地面切蚀的力量也不同”。

高山存在的价值

索苏尔经常带学生去爬山，让学生由爱爬山而爱地质，没想到后来爬山的人愈来愈多，成为普世著名的「阿尔卑斯山健行运动」。他写道：“高山的存在，表明人类无法使用到地方，仍然有其存在的价值”。

他也知道登山的危险，他是第一个提到「高山症」的人，他写道：“愈高之处空气愈稀薄，甚至低到50％。为了维持足够的呼吸量，呼吸的频率就会愈快，这使人爬山愈高，愈易疲倦。”

既然容易疲倦，他为何还要爬山呢？他给妻子(Mile Bossier)的一封信上写道：“也许别人会问妳，我为什么经常要去爬山，为什么要去那些罕无人迹的所在？我深信我所发现的重要性，远超过我所能知道的。何况我们只有几个星期的分离，我也只多付出一些体力。我相信妳不要我像一些肥胖的懒人，吃了晚饭，就想躺下来睡觉……军人接到命令，就冲入战场。生意人接到订单，就立刻进行买卖。我一想到观测的需要，就必须到山上。”

1818年，牛津大学(University of Oxford)开始设立地质学系，后来普世大学也纷纷设立，让更多学生跟随他的脚踪，一起去鉴赏大自然美好的剧场。

下一个科系：农业经济科系的起源——弱势农民的守护者