ויליאם תומסון

גיל כדור הארץ: גאולוגיה ותאולוגיה

תומסון נשאר מאמין אדוק בנצרות לאורך כל חייו; נוכחות בתפילה הייתה חלק משגרת היומיום שלו. הוא ראה את האמונה הנוצרית שלו כמקור תמיכה ומידע לעבודתו המדעית, כפי שעולה מנאומו בפני הכינוס השנתי של אגודת ההוכחות הנוצרית, 23 במאי 1889.
אחד המקרים המובהקים שבו באה לידי ביטוי השילוב בין אמונתו לבין עבודתו המדעית היא באומדן גיל כדור הארץ של קלווין. בהתחשב בעבודת נעוריו על צורת כדור הארץ ואת העניין שלו בהולכת חום, אין זה מפתיע שהוא בחר לחקור את קירור כדור הארץ ולעשות היקשים היסטוריים של גיל כדור הארץ כתוצאה מחישוביו. תומסון היה בריאתן במובן רחב, אבל הוא לא היה "גאולוג מבול". הוא טען כי חוקי התרמודינמיקה פעלו מלידתו של היקום וראה בחזונו את מערכת השמש עוברת תהליך דינמי אבולוציוני שבסופו "מות חום" הדרגתי. הוא פיתח את ההשקפה כי כדור הארץ היה פעם חם מכדי לאפשר קיומם של חיים ועימת השקפה זו עם זו של עקרון האחידות, שעיקרה הוא שכל תהליך טבעי המתרחש כעת התקיים גם בעבר ובקצב אחיד. לטענתו, " אדמה זו, ודאי לפני מספר מתון של מיליוני שנים, הייתה גלובוס רותח ולוהט .... ".
לאחר פרסומו של צ'ארלס דרווין, מוצא המינים ב-1859, תומסון ראה בנטייה שהייתה קיימת בקהילה המדעית של אותה תקופה, לסתור את הסברו ההדרגתי של דרווין לשונות הביולוגית - ברירה טבעית איטית, כהוכחה לזמן הקצר יחסית שעבר מאז שכדור הארץ נעשה ראוי למגורים. תומסון עצמו העדיף גרסה של אבולוציה תאיסטית שהואצה ידי ההשגחה העליונה חישוביו הראו כי השמש לא הייתה קיימת מספיק זמן כדי לאפשר את הפיתוח ההדרגתי האיטי (האבולוציה) - אלא אם כן יימצא מקור אנרגיה אחר חלופי, ולא היה ידוע מקור כזה בתקופה הוויקטוריאנית.
לורד קלווין נמשך עד מהרה למחלוקת פומבית עם גאולוגים,ועם תומכיו של דרווין כגון ג'ון טינדל ותומאס הנרי האקסלי. בתגובתו למאמרו של האקסלי לחברה הגאולוגית של לונדון (1868), הוא הציג את מאמרו "הדינמיקה הגאולוגית" (1869) אשר, בין כתביו האחרים, מאתגר את הנחת היסוד של הגאולוגים שגיל כדור הארץ חייב להיות בלתי מוגבל בזמן ואינסופי, כלומר, הנחתם שהעולם הוא קדמון.
האומדן הראשוני לגיל כדור הארץ שערך תומסון בשנת 1864, עמד על בין 20 מיליון ל-400 מיליוני שנים. גבולות האומדן הרחבים נבעו בשל אי הוודאות שהייתה לקלווין בחישוב טמפרטורת ההתכה של סלע, ​​שאליה הוא השווה את הטמפרטורה הפנימית של כדור הארץ. במהלך השנים הוא ליטש את חישוביו והצליח להפחית את הגבול העליון בפקטור של עשר, וב-1897 הגיע להערכה סופית כי כדור הארץ היה בן 20–40 מיליון שנים. ניתן למצוא את סיכום מחקרו בנושא זה בהרצאתו בשנת 1897 בפני חברי החברה המלכותית, הרצאה שניתנה לבקשתו של הנשיא ג'ורג' סטוקס.
אף על פי שעוזרו לשעבר ג'ון פרי פרסם מאמר בשנת 1895 המאתגר את הנחת היסוד של קלווין בדבר מוליכות תרמית קבועה בקרום כדור הארץ, ובכך מאפשר הערכת גיל כדור הארץ גדול בהרבה מהשערת קלווין, רוב חברי הקהילה המדעית ולורד קלווין המשיכו לדבוק בהערכתו שלו.
גילוי החום שמשחררת דעיכה רדיואקטיבית ב -1903 הוביל לערעור על הערכת גיל כדור הארץ של קלווין, וארנסט רתרפורד היה הראשון שהעלה בהרצאה, בה השתתף גם לורד קלווין, את הטענה כי החום שמשחררת דעיכה רדיואקטיבית יכול לספק את מקור האנרגיה החלופי (שלא היה ידוע לקלווין) המאפשר את קיומה של השמש וכתוצאה מכך את הפיתוח ההדרגתי של כדור הארץ. על אף זאת, הערכת גיל כדור הארץ של קלווין נשארה בתוקף עד לפיתוח שיטת התיארוך הרדיומטרי של סלעים ב 1907.
האמונה הרווחת היא כי גילוי הרדיואקטיביות הוא שהפריך בסופו של דבר את הערכת גיל כדור הארץ של קלווין. תומסון עצמו מעולם לא הודה בפומבי בהפרכת הערכתו כי עדיין האמין שיש בידיו טיעון חזק הרבה יותר המגביל את גיל השמש לכדי לא יותר מ-20 מיליון שנים: ללא אור שמש, לא יכול להיות הסבר מניח את הדעת להמצאות משקעים בפני השטח של כדור הארץ. באותו הזמן, המקור היחיד הידוע לתפוקת אנרגיה סולארית היה קריסה כבידתית. רק כאשר היתוך תרמו-גרעיני הוכר ב-1930, פרדוקס הגיל של תומסון באמת נפתר.
כיום הערכת גיל כדור הארץ עומדת על כ-4.54 מיליארד שנים.
תומסון היה הראשון שניסה למדוד את גיל כדור הארץ באמצעות חוקי הפיזיקה והמתמטיקה. טעותו לא הייתה אי הבאתם בחשבון של מקורות אנרגיה חלופיים כגון רדיואקטיביות והיתוך תרמו-גרעיני מאחר שלא היו ידועים בתקופתו. טעותו הייתה שלא הכיר בכך שיש אפשרות שמוליכות החום בקרום כדור הארץ אינה קבועה.