米奇是壹名訓練有素的工程師。如果他壹直是個工程師，世界會更和平。然而，他對化學的工業用途產生了興趣。1921年，他在俄亥俄州代頓市的通用汽車研究公司工作期間，研究了壹種叫做四乙基鉛的化合物，發現它可以大大降低振動現象，也就是所謂的發動機爆震。
到20世紀初，所有人都知道鉛是危險的，但它仍然以各種形式存在於消費品中。罐頭食品用焊鉛密封；水通常儲存在鉛罐裏；砷酸鉛被用作殺蟲劑，噴灑在水果上。鉛甚至是牙膏管的成分。幾乎每壹種產品都會給消費者的身體增加壹點鉛。然而，人們接觸機會最多、接觸時間最長的，卻是汽油中添加的鉛。
鉛是壹種神經毒素。如果體內鉛含量過高，會對大腦和中樞神經系統造成不可挽回的損害。過量接觸鉛會導致許多疾病，包括失明、失眠、腎衰竭、耳聾、癌癥、癱瘓和抽搐。急性發作時，人會突然產生恐怖的幻覺，讓病人和其他人措手不及。壹般來說，這種癥狀會導致昏迷或死亡。沒有人想讓自己的身體攝入過多的鉛。
另壹方面，鉛容易提煉和開采，大規模生產利潤極高——四乙基鉛確實可以防止發動機爆震。於是，1923年，美國最大的三家公司——通用汽車公司、杜邦公司和新澤西州的美孚石油公司——成立了壹家合資企業，名為四乙基鉛汽油公司(後簡稱四乙基鉛公司)，生產的四乙基鉛，全世界想買多少就買多少。原來這個世界需要很多。他們稱這種添加劑為“四乙基”，因為它聽起來更令人愉快，而且不含鉛等有毒物質。2月1923，1，他們把名字放到市場上(用比大多數人知道的更多的方式)，讓大眾接受。
壹線工人幾乎立即出現了行走不穩、功能混亂等癥狀，這是不久後中毒的征兆。四B公司也實行了壹種若無其事，幾乎立即堅決否認的政策，幾十年來壹直有效。正如莎倫·伯奇·麥克格蘭(Sharon Birch McGrane)在她的著作《實驗室中的普羅米修斯》(Prometheus in the Laboratory，a history of industrial chemistry)中指出的那樣，如果任何壹家工廠的員工患上了無法治愈的幻覺，發言人都會厚顏無恥地告訴記者:“這些人之所以精神錯亂，很可能是因為他們工作太努力了。”在含鉛汽油生產之初，至少有15名工人死亡，無數人生病，往往是重病。具體數字不得而知，因為企業幾乎總能掩蓋過去，從不披露泄露、泄漏、中毒等令人尷尬的信息。但是，有時候壓制新聞是不行的——尤其是1924，幾天之內，在通風不良的地方，5名生產工人死亡，35名工人終身殘疾。
隨著新產品危險的傳言，為了消除人們的擔憂，四乙基鉛汽油的發明者托馬斯·米吉利決定在記者面前進行壹次現場表演。他壹邊講公司如何確保安全，壹邊把含鉛汽油倒在手上，把壹燒杯這種汽油放在鼻子前60秒，聲稱自己每天都可以這樣做，不會有任何傷害。事實上，米奇利很清楚鉛中毒的危害:幾個月前他因接觸過多而患了重病，現在他再也不會靠近那東西了，除非是在記者面前，越久越好。
受含鉛汽油成功的鼓舞，米奇利將註意力轉向那個時代的另壹個技術問題。上世紀20年代冰箱使用有毒危險氣體，經常泄漏，風險很大。1929年，俄亥俄州克利夫蘭市壹家醫院發生冰箱泄漏事故，造成100多人死亡。米奇利著手發明壹種非常穩定、不易燃、無腐蝕性且可安全吸入的氣體。憑著幾乎從不後悔做事的本能，他發明了含氯氟烴。
很少有工業產品被如此迅速而不幸地接受。20世紀30年代初，含氯氟烴投入生產，結果，它們被用於壹千種用途，從汽車空調到除臭噴霧劑。過了半個世紀，人們才發現這個東西在吞噬平流層的臭氧。妳會明白這不是壹件好事。
臭氧是氧的壹種形式，每個分子包含三個原子，而不是通常的兩個。它的化學性質有點奇怪:在地面上是壹種有害物質，但在高平流層中卻是壹種有益物質，因為它會吸收危險的紫外線輻射。然而，有益的臭氧量並不是很大。即使均勻分布在平流層，也只能形成兩毫米左右厚的壹層。這就是它容易被幹擾的原因。
含氯氟烴的量也很少，在整個大氣中只有大約10億，但是這種氣體具有很強的破壞性。1公斤含氯氟烴可以捕獲並破壞大氣中的7萬公斤臭氧。含氯氟烴已經被擱置了很長時間——平均大約壹個世紀——並且壹直在造成損害。它吸收大量的熱量。含氯氟烴分子增加溫室效應的能力大約比二氧化碳分子強1000倍——當然，二氧化碳本身也是加劇溫室效應的專家。總之，含氯氟烴可能被證明是20世紀最糟糕的發明。
米奇利永遠不會知道這壹點。在人們意識到含氯氟烴的破壞力之前，他已經死了。他的死本身就極不尋常。在米奇利因小兒麻痹癥致殘後，他發明了壹種機械裝置，這種裝置使用壹系列電動滑輪來自動幫助他擡起自己或在床上翻身。1944，機器啟動時，他被繩子纏住窒息而死。
如果妳對確定事物的年代感興趣，20世紀40年代的芝加哥大學是妳應該去的地方。威拉德·利比(Willard Libby)即將發明放射性碳年代測定法，使科學家能夠精確測定骨骼和其他有機碎片的年代，這在過去是不可能的。到這個時候，可靠的年代只到了埃及第壹王朝——公元前3000年左右。比如最後壹批冰蓋什麽時候撤退，法國克羅馬農民什麽時候裝飾拉斯科洞穴，誰也說不準。
利比的方法非常多才多藝，所以他獲得了1960的諾貝爾獎。這種方法是基於認識到生物體內存在碳的同位素——碳-14。當生物死亡時，同位素開始以可測量的速度衰變。碳-14的半衰期約為5600年——也就是任何樣本的壹半消失所需的時間——因此通過確定特定碳樣本的衰變程度，利比可以有效鎖定壹個物體的年齡——盡管是在壹定的限度內。八個半衰期後，原來的放射性碳只有0.39%。這個量太小，無法可靠計算，所以碳-14測年法只適用於年齡不超過4萬年的天體。
有趣的是，隨著這項技術的廣泛使用，壹些缺陷也日益暴露出來。首先，人們發現利比公式中有壹個叫衰變常數的基本分量，誤差為3%。到這個時候，全世界已經進行了成千上萬次計算。科學家們決定保留這個不準確的常數，而不是修正每壹個計算結果。“嗯，”蒂姆·弗蘭納裏說，“妳只需要從妳今天看到的每個放射性碳年代測定中減去大約3%。”問題沒有完全解決。很快就發現碳-14的樣品很容易被其他地方的碳汙染——比如和樣品壹起采集的壹點植物，沒有被註意到。對於不太老的樣本——大約不到20000年的樣本——壹點點汙染並不總是很重要，但對於太老的樣本，這可能是壹個嚴重的問題，因為統計中剩余的原子太少了。借用Franganari的話，在第壹種情況下，它就像1000美元中的幾個1；在第二種情況下，就像只有的2美元中少了1美元。
而且，利比的方法是基於這樣的假設，即大氣中碳-14的含量和生物吸收這種物質的速度在整個歷史過程中是恒定的。事實並非如此。我們現在知道，大氣中碳-14的含量是變化的，取決於地球磁場能否有效改變宇宙射線的方向；在很長壹段時間內，變化的幅度可能很大。這意味著由碳-14測年法確定的壹些年齡比其他的更不確定。在不太確定的年份中，有壹段時間是在人類第壹次到達美洲的前後。這就是為什麽這個問題總是有爭議的原因之壹。
最後，也許令人驚訝的是，由於看似無關的外部因素，例如動物的飲食結構，計算結果可能完全沒有意義。最近有壹個案例引起了廣泛而激烈的爭論，那就是梅毒到底起源於新大陸還是舊大陸。赫爾的考古學家發現修道院的修道士患有梅毒。最初的結論是，在哥倫布出航之前，僧侶們就已經感染了梅毒。然而，這壹結論受到質疑，因為科學家發現它們吃了大量的魚，這使得它們的骨骼看起來比實際年齡更老。和尚可能有梅毒，但他們是如何以及何時得的這個問題似乎很容易解決，但至今仍未解決。
由於碳-14的測年方法存在很多不足，科學家們發明了其他方法來測定古代物質的年代，包括熱釋光測年法和電子自旋* * *振動測年法。前者用於確定土壤中剩余的電子數；後者用電磁波轟擊樣品來測量電子的振動。然而，即使用最好的方法，妳也無法確定任何超過20萬年的東西的年代，妳根本無法確定像巖石這樣的無機物的年代。然而，確定我們星球的年齡當然是必要的。
測定巖石年代的問題在於，世界上幾乎所有人都曾放棄希望。如果不是壹位名叫阿瑟·霍姆斯的堅定的英國教授，探索可能會完全停止。
福爾摩斯在克服困難和取得成就方面非常英勇。20世紀20年代，正當他的事業如日中天的時候，地質學已經不吃香了——物理學是那個時代的熱門科學，經費嚴重不足，尤其是在它的精神發源地英國。多年來，他是杜倫大學地質系的唯壹成員。為了測定巖石的年代，他經常不得不借用或拼湊設備。有壹次，為了等學校給他提供壹個簡單的加法器，他的計算工作耽誤了1年。有時，為了掙錢養家，他不得不完全停止學術工作——有壹次他在紐卡斯爾開了壹家古董店，有時他甚至連地質學會每年5英鎊的會費都交不出來。
霍姆斯在研究工作中使用的方法，理論上其實並不復雜，直接來源於歐內斯特·盧瑟福在1904年首次發現的過程，即壹些原子以可預測的速度從壹種元素衰變到另壹種元素，因此這個過程可以作為時鐘。如果妳知道鉀-40變成氬-40需要多長時間，然後測量這兩種元素在樣本中的含量，就可以得到那種物質的年齡。霍姆斯的貢獻是通過測量鈾衰變為鉛的速率來確定巖石的年代，這樣——他希望——就可以確定地球的年齡。
然而，有許多技術困難需要克服。福爾摩斯還需要——至少他會很樂意擁有——壹種能夠精確測量小樣本的先進儀器，而我們已經知道他所能得到的只是壹臺簡單的加法機。因此，他能夠在1946中很有信心地宣稱，地球至少存在了30億年，很可能更久。這是相當了不起的成就。不幸的是，他再次遇到了壹個巨大的障礙:他的科學同事非常保守，拒絕承認他的成就。雖然很多人願意欣賞他的方法，但認為他並沒有獲得地球的年齡，而只是獲得了構成地球的物質的年齡。
這時，芝加哥大學的哈裏森·布朗發明了壹種新的方法來計算火成巖(即加熱形成的巖石，而不是沈積形成的巖石)中的鉛同位素。意識到這項工作相當無聊，他把它交給了年輕的克萊爾·帕特森作為他的論文項目。他向彼得森保證，用他的新方法確定地球的年齡將是“小菜壹碟”。事實上，這項工作耗時數年。
1948，彼得森開始從事這個項目。與托馬斯·米吉利豐富多彩和不斷推進的歷史相比，彼得森測定地球年齡的工作有點平庸。7年來，先是在芝加哥大學，然後在加州理工學院(1952年搬來)，他在壹個無菌的實驗室裏努力工作，精心挑選古老巖石的樣本，精確測定其中的鉛/鈾比。
給地球定年的問題在於，妳需要有極其古老的巖石，其中含有鉛和鈾的晶體，幾乎和這個星球壹樣古老——如果巖石年輕得多，測得的年齡顯然會更年輕，從而得出錯誤的結論，真正古老的巖石在地球上很難找到。到20世紀40年代末，沒有人知道為什麽。事實上，不可思議的是，直到太空時代，才有人能夠合理地解釋地球上古老巖石的下落。答案就在板塊構造中，當然我們會談到這個問題。同時，彼得森只能在材料非常有限的情況下才能搞清楚這壹切。最後，他突然想到，可以用地球以外的巖石來繞過缺少巖石的問題。他把註意力轉向隕石。
他提出了壹個假設——壹個很有遠見的假設，這個假設被證明是非常正確的，那就是很多隕石其實是早期太陽系遺留下來的建築材料，所以在壹定程度上保留了原來的內部化學結構。通過測定這些流浪巖石的年代，妳就(幾乎)測定了地球的年代。
然而，總的來說，說起來容易做起來難。隕石數量少，隕石樣本不好收集。而且布朗的測量方法過於註重細節，有待改進。最大的問題是，彼得森的樣本只要接觸到空氣，就會莫名其妙地不斷被大氣中的鉛汙染。正是因為這個原因，他最終建立了壹個無菌實驗室——世界上第壹個無菌實驗室，至少在壹種材料上。
彼得森努力工作了七年，才收集到可用於最終測試的樣本。1953年春天，他把樣本送到了伊利諾伊州的阿貢國家實驗室。他及時得到了壹臺新的質譜儀，可以用來尋找和測定隱藏在古代晶體中的微量鈾和鉛。彼得森終於得出了結論。他非常興奮，直接開車去了他在愛荷華州度過童年的家，並要求他的母親帶他去醫院，因為他認為他心臟病發作了。
此後不久，在威斯康星州的壹次會議上，彼得森宣布地球的確切年齡為45.5億年(誤差為7000萬年)——麥克格蘭贊賞地說:“這個數字50年後仍未改變。”經過200年的努力，地球終於有了年齡。
彼得森幾乎立即把註意力轉向了大氣中鉛的問題。他驚訝地發現，那些知道鉛對人體影響的小人物幾乎無壹例外都是錯誤的或誤導性的——這並不奇怪，因為過去40年裏關於鉛影響的每壹項研究都是由鉛添加劑的制造商資助的。
在壹項這樣的研究中，壹位沒有受過化學病理學專門訓練的醫生承擔了壹項五年計劃。按照計劃，他讓誌願者吸入或吞下越來越多的鉛，然後檢測他們的大小便。不幸的是，醫生似乎不明白，鉛不會作為廢物排出體外，只會在骨骼和血液中積累——這就是為什麽鉛是危險的。他沒有檢查骨頭或者驗血。結果，鉛被宣布對健康沒有影響。
彼得森很快證實了大氣中有大量的鉛——事實上，現在仍然有大量的鉛，因為它從未消失——其中大約90%來自汽車的排氣管，但他無法證明這壹點。他需要壹種方法來比較目前大氣中鉛的濃度與1923年四乙基鉛商業化生產之前的濃度。他突然想到冰核可能會提供這個答案。
眾所周知，在格陵蘭島這樣的地方，每年的雪層是非常分明的(因為季節溫差使得從冬天到夏天的顏色略有不同)。只要數壹下這幾層，測量壹下每壹層的鉛含量，就可以計算出幾百年甚至幾千年來全球大氣中任意時刻的鉛濃度。這壹觀點成為冰芯研究的基礎。現代氣候學的很多研究都是基於此。
彼得森發現，在1923之前，大氣中幾乎沒有鉛；從那以後，鉛的濃度壹直在危險地上升。現在，把鉛從汽油中趕出來成了他畢生的追求。為此，他經常批評鉛行業及其利益集團，言辭往往很激烈。
這被證明是壹場殘酷的鬥爭。思毅公司是世界上很有實力的公司，上面有很多朋友。(其董事包括最高法院的劉易斯·鮑威爾法官和美國地理學會的吉爾伯特·格羅夫納。)彼得森突然發現，研究經費要麽收回，要麽難以獲得。美國石油協會取消了與他的合同，美國公共衛生部也取消了合同，後者仍然是壹個中立的政府機構。
彼得森成了對這個單位越來越不利的人。主要的行業官員不斷向加州理工學院的董事會成員施壓，要求他們閉嘴或者解雇他。傑米·林肯·基德曼(Jamie Lincoln Kittmann)2000年在《國家雜誌》(National magazine)上撰文稱，據說Four B公司願意向加州理工學院免費提供壹名教授的講課費，“如果彼得森能收拾行李走人的話”。矛盾的是，壹個美國研究委員會被任命調查大氣中鉛中毒的危險程度，但他被排除在外，盡管他無疑是此時美國大氣中鉛問題的主要專家。
幸運的是，彼得森從未動搖過。由於他的努力，他終於提出了1970的清潔空氣法案，並於1986年停止在美國銷售所有含鉛汽油。美國人血液中的鉛濃度幾乎立即下降了80%。然而，由於鉛是壹種難以消除的物質，今天每個活著的美國人的血鉛濃度仍然比壹個世紀前的人高出約625倍。大氣中鉛的含量還在以每年約65438+萬噸的速度增加，而且是完全合法的，主要來源於采礦、冶煉和工業活動。美國也禁止在家用塗料中添加鉛，正如麥克格蘭所說，“比大多數歐洲國家晚了44年”。考慮到鉛的驚人毒性，美國直到1993年才停止在罐頭食品上使用鉛焊料，真是不可思議。
至於思怡公司，雖然通用汽車、美孚石油公司、杜邦公司在該公司沒有股份，但仍在發展。(1962，他們把股份賣給了Almar紙業公司。據McGrane稱，直到2006年2月5438+0日，Four B公司仍堅稱“研究表明含鉛汽油對人體健康或環境不構成威脅”。在其網站上，該公司的歷史沒有提到鉛-也沒有喬治米奇利-只是簡單地提到最初的產品含有“某種化學混合物”。
不再生產含鉛汽油，但根據2001的公司聲明，四乙基鉛在2000年的銷售額仍達到25.65438億美元(其總銷售額為7.95億美元)，略高於1999年的24.65438億美元，但低於1998美元。該公司在報告中表示，它決心“最大限度地增加四乙基鉛帶來的現金收入，盡管全球範圍內的使用量在下降”。四乙基鉛公司通過與英國Octell聯合公司的協議在全世界銷售四乙基鉛。
至於喬治米奇利留下的另壹個禍害，1974美國禁止使用含氯氟烴(CFCs)，不過是個頑固的小惡魔。這種以前排放到大氣中的東西(比如除臭劑或者發膠)幾乎可以肯定現在還在，在西方妳我死後很久臭氧也會被吞噬。更糟糕的是，我們每年仍在向大氣中排放大量含氯氟烴。韋恩·比德爾說，現在市場上每年仍有超過2700萬公斤的這種東西，價值6543.8+05億美元。那麽，是誰在生產含氯氟烴呢？是我們——也就是說，很多大公司的海外工廠還在生產這種產品。第三世界國家直到2010才會禁止。
克萊爾·帕特森死於1995。他沒有因為自己的成就獲得諾貝爾獎。地質學家從來沒有資格。更令人不解的是，盡管半個世紀以來，他堅持不懈、無私奉獻、成就不斷增加，卻沒有獲得多少名氣，甚至沒有受到多少關註。我們有理由相信他是20世紀最有影響力的地質學家。然而，誰聽說過克萊爾·帕特森呢？大多數地質學教科書都沒有提到他的名字。最近出版的兩本關於地球紀年史的暢銷書甚至拼錯了他的名字。2001年初，有人在《自然》雜誌上對其中壹本書寫了書評，結果他又犯了壹個錯誤，出人意料地認為彼得森是女的。
不管怎樣，多虧了克萊爾·帕特森的工作，到了1953年，地球終於有了壹個大家都能接受的年齡。現在唯壹的問題是它比周圍的世界更古老。