- 文 | 貝鳶業如
調酒與比喻
讓我們設想一下「混合」。
我一向很喜歡攪拌器上同義詞詞典般的動詞列表：攪動、揉捏、切碎、絞碎、絞爛、打汁、攪打。
這些動詞體現了一些關於混合的基本物理事實。
首先，固態元件必須先化約成小的粒子，才能與其他物質有效混合。碾磨不僅在細微的層次上製造出較為均質的混合物，也能夠提供較大的表面積，讓粒子與周圍的介質互動（因為小物體有較高的表面積體積比）。
其次，混合的重點在於運動，使系統中的每個部分至少都與其他部分產生短暫的接觸。高速的無序運動（即流體機械學專家所稱的渦流）比有序運動（流線運動）更有可能產生完全的混和。詹姆士‧龐德喜歡馬丁尼用搖的而不要用攪的，或許就是這個原因。
地球並沒有已經預設好的攪拌速度按鈕，那它又怎麼進行混合呢？唯有一股物質流從一地前往另一地時，混合才會發生，流的出現是對「不均等」的回應，也就是回應物理變量值的梯度或空間差異。我們可以將流設想成總是劫富濟貧的羅賓漢作用。這便是地下水流的達西定律與血液循環的泊肅葉規則的精義（參見第三章）。
地下水流、岩漿流和血液流，都是對壓力差異的回應。
地表水會往低處流，以彌補高度的差異（位能），熱的流動則會使溫度均一化。
擴散作用是最緩慢的一種地質作用，乃特定元素基於濃度差異，從一地運動至另一地而產生。在擴散流中，原子因應濃度的變化，透過一種「不動介質」而運動。這可能是個非常緩慢艱困的過程，介質是結晶晶格時尤其如此；就好像要在沒有大砍刀的情況下，穿越非常濃密的叢林一般。溫度高的時候，此種岩石中的固態擴散作用進行得比較快，但就算是在效能最高的情況下，擴散作用使原子移動的速率，也不可能快過每年五十分之一公分。液體中的擴散作用就快得多（比較像是散步穿過一片溫帶森林），氣體中的擴散則相當有效率（有如大步通行一片整理得很好的草坪）。
傳導作用是熱能透過靜態介質，自高溫處往低溫處移動的作用（有如元素自火爐進入冷的平底煎鍋），其間的熱流也是一種擴散作用。
岩石中的熱傳導非常緩慢，因為岩石的導熱性是出了名的差。
不過在許多地質場景中，透過介質「漫步」（擴散）並非唯一的運輸選項。
有時原子和熱也可以跳上運動介質的便車，於是便能旅行較長的距離。這稱為平流，水通常是此種大眾運輸載具。溶解於移動地下水中的離子每年可以移動數十公尺，在地表水中則每年可移動數百公里，比透過乾岩石而擴散的離子乘客快得多了。
在較長的時間尺度上，岩石本身也成了平流的載具。地球的固態地函是個穩定但慢得不可思議的攪拌器，以一種稱為「熱對流」的特殊平流形態來翻轉自身，而熱對流也是板塊構造的驅動力。對流作用就跟傳導作用一樣起因於溫度差異，不過比較沒那麼間接。對流需要顯著的垂直溫度梯度，冷的物質要在熱物質的上方。就跟熔岩燈的情況一樣，地函岩石是自下方受熱（不是被燈泡加熱，而是被地核中的原始熱能和地函自身的放射性熱能所加熱）。
對流的關鍵要素便是與溫度有關的體積變化，亦即受熱時擴張，冷卻時收縮（熔岩燈裡的染蠟，熱擴張的程度顯然比清油要大）。
由於較冷上層的密度比下方物質要高，這就造成了浮力的不穩定；上端會下沉，底部會上升，整個系統就開始攪拌自己，而此一系統上方的板塊，則以每年數公分的速率移動（剛好跟指甲生長的速率差不多）。
地球內部只有在物理變量發生偶然組合時，才會出現對流翻轉現象。若岩石的熱導性較佳，所需的溫度差異會被抑制，此種攪拌就絕無可能發生。若岩石受熱時沒有顯著的擴張，驅動對流的密度不穩定也就不會發生。若地球地函岩石的黏度更高許多，整個系統就會磨光而停頓下來。最後，如果地球的放射性元素較少，或這些元素的半衰期更短，行星熔岩燈的燈泡也會在很久以前就燒掉了。但地球的地函始終都還在繼續翻攪。
狐禪
