Факультет

Студентам

Посетителям

Движение: вращение — перестановки (трансляции) в почве

Движения бывают реальными, присущими конкретным естественным перемещениям почв, горных пород, грунтовых вод, и абстрактными, отражающими эти конкретные перемещения логически, путем конструирования мысленных упрощенных образов: фигур, символов, формул.

Нас интересуют оба вида движений — реальное и абстрактное. Их совместное рассмотрение позволит установить обобщенный образ движения.

Почвенные и геологические структуры предстают перед нами в природе, на картах и снимках в застывшем виде, в статике. Однако современные формы Земли — результат некогда активных преобразований, движений: неотектонических поднятий и опусканий, смещений блоков горных пород, миграций рек, ледников, озер и морей. Каждой из этих реальных форм движений соответствует абстрактная, с помощью которой и описываются реальные структуры. И реальное, и абстрактное изучение почвенных или геологических структур требует особой методологии.

Посмотрим, как реальные структуры земной поверхности изучаются геологами. Историю познания движения земной коры по их морфологически видимым структурам можно описать понятиями: точка—линия—плоскость—объем. Развитие геологии как науки началось с нанесения на карту вулканов. Их скопления на Земле исследователи характеризовали в виде точечных структур, которым придавалась первостепенная роль в жизни земной коры. Все геологические явления объяснялись вулканической деятельностью. Это был этап точечного, или нульмерного, понимания природы в геологии.

Затем стали обращать внимание на то, что земная кора геометрически правильно разбита сетью глубоких трещин длиной в десятки, сотни и тысячи километров (У. Хопкинс, У. Хоббс, Е. Н. Пермяков, Г. Н. Каттерфельд). Наступил этап линейного одномерного понимания тектонической жизни Земли. Так, академик Н. С. Шатский (1965) изобразил на карте прямую линию-разлом, пересекающий Русскую равнину и Кавказ. Напомним, что в то время ученые не располагали космическими снимками и утверждение о существовании такого гигантского разлома было дерзостью. Многие не могли согласиться с этим.

Однако вскоре линии-разломы начали выделять везде: земная кора на карте стала походить на «разбитую тарелку» — вся в разломах. Считалось, что по ним формируются овраги, реки, с ними связаны крупные водоразделы. «Линейное» (одномерное) понимание геологических структур перешло в разряд парадигмы, т. е. привычного, устоявшегося мнения большинства.

В 60-х годах в связи с появлением космических снимков линейная парадигма не просто и не легко, но уступила место новому взгляду на природу геологических структур. На картах вместо прямых линий стали рисовать окружности (Э. Уиссер, Г. 3. Попова, В. В. Соловьев и др.). Затем появились серии криволинейных форм: эллипсов, овалов, лемнискат (А. Д. Щеглов, А. Л. Яншин, О. М. Борисов, Ю. П. Миронов). И совсем недавно были обнаружены спиральные геологические структуры (Ли Сы-гуан, В. Е. Хайн).

Возникла проблема взаимоотношений прямолинейных и криволинейных форм земной коры. Если на первых картах линии и окружности были разделены и жили как самостоятельные сущности, то на картах последних лет они уже тесно взаимодействуют, образуя целостные геосистемы (И. Н. Степанов, А. Е. Федоров).

В наши дни выявляются симметрии геосистем, их связи со структурами почвенного покрова, с местоположением и запасами полезных ископаемых. Изучаются взаимопереходы полигональных и криволинейных форм, даются классификации по формам и их комбинациям, обосновываются переходы от конкретных почвенно-геологических структур к математическим. Для последнего сделано много. На памяти одного поколения почвенные и геологические карты превратились в карты геометрических фигур, линий, окружностей, эллипсов, квадратов, треугольников и т. п. Их упорядоченное расположение свидетельствует о системности и возможности математического описания.

Подтверждается предположение В. И. Вернадского о том, что в основании земного, т. е. почвенно-геологического, пространства лежат геометрические истины, различные виды симметрии. Видимо, недалек тот день, когда будет установлена тесная связь между реальными почвенно-геологическими и математическими структурами. Тогда произойдет объединение геологических, почвенных, биологических, физических и математических закономерностей, теорий и принципов в единое целое — в географическую метатеорию с общими языком и методологией.

Одна из форм существования почвенно-геологических структур — обладание геометрическим пространством (полигональным, криволинейным), другая форма — пребывание в движении. Почвенно-геологическое пространство не может существовать вне движения. Структуры земной поверхности меняют облик и вещественный состав во времени. Полигональные формы переходят в криволинейные, гидроморфные почвы — в автоморфные, криогенные — в термогенные и т. п. Установление пространственных геометрических форм — клеток позволяет решать не только генетическую, но более сложную задачу — конструирование из этих клеток в ходе мысленных движений (подвижек, вращений, отражений) целостного представления о почвенно-геологических системах.

Создание абстрактных почвенно-геологических структур начинается с того, что в фигуре находят фиксированные, неподвижные элементы: точку, линию (ось), плоскость. Относительно этих неподвижных элементов можно «двигать» фигуру или ее части. Если при этом расстояние между любой парой точек останется неизменным, то фигура в результате такого движения совместится сама с собой, преобразуется в себя. То есть если фигура инвариантна к этому преобразованию, то она является симметричной, а само преобразование — симметричным преобразованием.

При этом мы будем «двигать» фигуру не как придется, а по правилам теории симметрии, или теории групп. Существует конечное число движений, которые позволяют выявить и конечное число законов структурообразования почвенно-геологических тел, разработать теорию узоров земной поверхности. Теория почвенно-геологических структур, основанная на симметрийных и иных абстрактных движениях, ведет науку о Земле в лоно математики.

Говоря о симметрии почвенно-геологических тел, мы предполагаем и их диссимметрию. Здесь речь идет лишь о последовательности изучения реальных структур: сначала выявляются симметричные, а затем диссимметричные системы. Наибольший интерес представит диссимметрия, которая творит явления. Она — предвестник качественных скачков, динамических изменений в свойствах почвенно-геологических тел.

Является ли применение принципа движений в науке о Земле чем-то новым? Нет. Об этом очень много пишут геологи. Но им трудно найти исходный элемент, «кирпичик», который они могли бы «двигать». Почвоведам, работающим только с видимыми формами земной поверхности, это сделать легче.

Так, В. П. Семенов-Тяншанский (1928) придавал большое значение роли движений в классификации географических объектов. Движение он характеризовал как перемену места географическими явлениями. По его мнению, движения вызывают размещение природных тел в пространстве, как бы мебелируя его. Например, расставляя стулья вокруг то квадратного, то прямоугольного, то круглого стола, мы получим разные структуры. Расположение тел, постоянно повторяющихся в известном порядке и как бы не могущих существовать одно без другого, Семенов-Тяншанский назвал характерными группировками, сочетаниями, сообществами.

Попробуем доказать соответствие между реальными и абстрактными движениями почвенного покрова. Примем за основание пространства прямую линию — одну из характерных форм границ между ареалами. Прямая линия образуется за счет поступательного увеличения (приращения) своей длины. Другим основанием пространства будет окружность — одна из характерных форм ареалов, которая возникает за счет поднятий и опусканий земной коры и вращательных сдвигов.

Прямая и окружность на почвенных картах четко выражены в виде почв водоразделов, речных долин. Заметим, что непрерывное вращение в сочетании с непрерывным растяжением радиуса (его приращением) образует спираль. Спираль — инвариантная, устойчиво сохраняющаяся структура земной коры и почвенного покрова. Спиральные структуры имеют большой запас энергии, и они моложе кольцевых структур, исчерпавших флюктуационный заряд энергии. И хотя природа этих движений пока недостаточно ясна, попытаемся изложить следствия, вытекающие из анализа вращения и приращения.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: